一种基于能效和负载的异构蜂窝网络用户与基站关联方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111787579A(43)申请公布日2020.10.16(21)申请号202010586085.1(22)申请日2020.06.24(71)申请人南京工程学院地址211167江苏省南京市江宁区科学园弘景大道1号(72)发明人杨洁张金栋王丽敏(74)专利代理机构南京钟山专利代理有限公司32252代理人徐博(51)Int.Cl.H04W36/00(2009.01)H04W36/22(2009.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于能效和负载的异构蜂窝网络用户与基站关联方法(57)摘要本发明是一种基于能效和负载的异构蜂窝网络用户与基站关联方法，三层异构蜂窝网络包括宏基站、微微蜂窝基站、毫微微蜂窝基站和若干用户，用户通过计算接收信干噪比筛选各自的候选基站；然后各用户计算接入候选基站后可获得的能量效率；最后，用户按照能量效率最大的原则，在基站最大负载约束的情况下，选择最佳接入基站。该方法能够实现用户与基站的关联，可以使三层异构蜂窝网络的能量效率和负载均衡情况得到有效提升。CN111787579ACN111787579A权利要求书1/2页1.一种基于能效和负载的异构蜂窝网络用户与基站关联方法，其特征在于：三层异构蜂窝网络包括宏基站、微微蜂窝基站、毫微微蜂窝基站和若干用户，所述的用户的总个数为M，U为所有用户的集合，宏基站、微微蜂窝基站和毫微微蜂窝基站的总个数为K，B为所有基站的集合，SINRm,k表示第m个用户接入第k个基站后获得的接收信干噪比，γk-th为第k个基站的接收信干噪比门限，只有当SINRm,k≥γk-th时，第m个用户可接入第k个基站，所述的用户与基站关联方法具体步骤如下：步骤1，设定基站负载初始值为零，用户与基站关联的所有标志位为零；步骤2，对于每一个用户m，m∈U，按照接入某基站后的接收信干噪比是否超过门限值，计算它的候选基站集合：Bm＝{k∈B|SINRm,k≥γk-th}；步骤3，对于每一个用户m，m∈U，记作N(m)＝|Bm|，按照N(m)的取值大小对U进行升序排列，记作U'；步骤4，对于U'中的所有用户，选出排序在第一位的用户；步骤5，计算该用户所有候选基站的负载空余度；步骤6，算该用户与所有候选基站关联后能达到的能量效率，记作关联能量效率；步骤7，根据基站的负载空余度和关联能量效率计算候选基站的接入指标；步骤8，选择接入指标最大的基站作为关联基站，将关联标志位置1，并将所选择关联基站的负载数加1；步骤9，判断关联基站的负载数是否达到上限，若是，则将该基站从U'中后续用户的候选集站集合中删除，更新U'中后续用户的排序；步骤10，判断U'中的所有用户是否遍历完；若未完成遍历，则按照U'中的用户排序选择后一位的用户执行步骤5至步骤10；若已经完成遍历，则返回所有标志位，结束。2.如权利要求1所述的一种基于能效和负载的异构蜂窝网络用户与基站关联方法，其特征在于：所述的三层异构蜂窝网络中宏基站的个数为1,微微蜂窝基站的个数为NP,毫微微蜂窝基站的个数为NF；所述的宏基站向接入的每个用户分配的带宽分别为BM，所述的宏基站的电路功率分别为PCM；所述的微微蜂窝基站向接入的每个用户分配的带宽分别为BP，所述的微微蜂窝基站的电路功率分别为PCP；所述的毫微微蜂窝基站向接入的每个用户分配的带宽分别为BF，所述的毫微微蜂窝基站的电路功率分别为PCF；第k个基站的电路功率为第k个基站的接入用户数上限为Lk-max；从第k个基站到第m个用户的发射功率表示为从第k个基站到第m个用户的距离表示为dk,m，从第k个基站到第m个用户的信道系数表示为hk,m＝rk,mlk,m，其中rk,m表示小尺度衰落系数，rk,m服从参数为1的指数分布，lk,m表示大尺度衰落，lk,m可以表示为2CN111787579A权利要求书2/2页从第k个基站到第m个用户的接收信干噪比可以表示为其中σ2是噪声功率。3.如权利要求2所述的一种基于能效和负载的异构蜂窝网络用户与基站关联方法，其特征在于：所述的步骤1中，设定基站负载初始值为零，用户与基站关联的所有标志位为零定义两个初始矩阵：L＝01×K,A＝0M×K。4.如权利要求3所述的一种基于能效和负载的异构蜂窝网络用户与基站关联方法，其特征在于：所述的步骤5中，所述的基站的负载空余度会随着实际负载的减小而增大，所述的基站k的负载空余度为式中L(k)为第k个基站的接入用户数。5.如权利要求4所述的一种基于能效和负载的异构蜂窝网络用户与基站关联方法，其特征在于：所述的步骤6中，用户m与基站k关联后的关联能量效率为式中Bk为第k个基站向它所有的接入用户分配带宽，所述的6.如权利要求5所述的一种基于能效和负载的异构蜂窝网络用