一种两层异构蜂窝网络能量效率优化方法.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CN110519770A(43)申请公布日2019.11.29(21)申请号201910812458.X(22)申请日2019.08.30(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)发明人杨洁郭丽红潘子宇(74)专利代理机构南京钟山专利代理有限公司32252代理人梁涛(51)Int.Cl.H04W16/18(2009.01)H04W16/22(2009.01)H04W24/02(2009.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种两层异构蜂窝网络能量效率优化方法(57)摘要本发明公开了一种两层异构蜂窝网络能量效率优化方法，包括以下步骤：构建两层异构蜂窝网络模型，计算目标用户的信干比；计算目标用户的覆盖率中每一层基站的贡献比例；计算单位带宽下，目标用户被基站覆盖的情况下的平均可达速率；计算目标用户被某一层基站覆盖下的平均可达速率；分析两层基站的总功率消耗；构建两层异构蜂窝网络的能量效率数学模型；基于微基站发射功率和密度对两层异构蜂窝网络能量效率进行优化。本发明通过联合优化微基站的密度和发射功率来最大化两层异构蜂窝网络的能量效率，避免了两层异构蜂窝构网络中微基站密集部署带来能量效率降低的问题，实现了绿色通信。CN110519770ACN110519770A权利要求书1/2页1.一种两层异构蜂窝网络能量效率优化方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)构建两层异构蜂窝网络模型，计算目标用户的信干比；(2)计算目标用户的覆盖率中每一层基站的贡献比例；(3)计算单位带宽下，目标用户被基站覆盖的情况下的平均可达速率；(4)基于步骤(2)和(3)的计算结果，计算目标用户被某一层基站覆盖下的平均可达速率；(5)分析两层基站的总功率消耗；(6)构建两层异构蜂窝网络的能量效率数学模型；(7)基于微基站发射功率和密度对两层异构蜂窝网络能量效率进行优化。2.根据权利要求1所述的一种两层异构蜂窝网络能量效率优化方法，其特征在于：步骤(1)所述构建两层异构蜂窝网络模型，计算目标用户的信干比，具体为：利用随机几何中的泊松点过程对宏基站、微基站和用户进行建模，得到两层异构蜂窝网络模型；用户采用基于最大信干比的基站接入准则，计算目标用户的信干比。3.根据权利要求2所述的一种两层异构蜂窝网络能量效率优化方法，其特征在于：所述两层异构蜂窝网络模型为：第k(k＝1,2)层基站被建模为PPP点过程φk(k＝1,2)，用户也被建模为PPP点过程；宏基站、微基站和用户的密度分别为λ1，λ2和λu；从目标用户到位于x∈φk(k＝1,2)处服务基站的距离为dx，目标用户接收到的来自服务基站的功率为α＞2代表路损指数，hx～exp(1)代表信道衰落，PTk代表第k(k＝1,2)层基站的发射功率；目标用户的覆盖率为4.根据权利要求1所述的一种两层异构蜂窝网络能量效率优化方法，其特征在于：步骤(2)所述计算目标用户的覆盖率中每一层基站的贡献比例，具体为：第k(k＝1,2)层基站的贡献比例为5.根据权利要求1所述的一种两层异构蜂窝网络能量效率优化方法，其特征在于：步骤(3)所述单位带宽下，目标用户被基站覆盖的情况下的平均可达速率计算公式如下：6.根据权利要求1所述的一种两层异构蜂窝网络能量效率优化方法，其特征在于：步骤(4)所述目标用户被某一层基站覆盖下的平均可达速率的计算公式为：其中，B为目标基站向它所有的接入用户平均分配总带宽，Uk为目标基站的平均服务用2CN110519770A权利要求书2/2页户数，Uk＝1+1.28ρkλu/λk。7.根据权利要求1所述的一种两层异构蜂窝网络能量效率优化方法，其特征在于：步骤(5)所述两层基站的总功率消耗采用线性近似模型，计算公式为：Psum＝Aλ1(NTR1·PC1+θ1PT1)+Aλ2(NTR2·PC2+θ2PT2)；其中，A代表网络面积，NTRk(k＝1,2)为基站收发器个数，PCk为电路功耗，θk是与负载有关的功耗斜率。8.根据权利要求1所述的一种两层异构蜂窝网络能量效率优化方法，其特征在于：步骤(6)所述两层异构蜂窝网络的能量效率数学模型为系统总的下行平均可达速率与所有基站总功率消耗的比值，计算公式为：其中，两层异构蜂窝网络的总的下行平均可达速率为Rtotal＝AλuR1+AλuR2；两层基站的总功率消耗Ptotal为Psum＝Aλ1(NTR1·PC1+θ1PT1)+Aλ2(NTR2·PC2+θ2PT2)。9.根据权利要求1所述的一种两层异构蜂窝网络能量效率优化方法，其特征在于：步骤(7)所述基于微基站发射功率和密度对两层异构蜂窝网络能量效率进行优化，具体为：优化变量为微基站的发射功率和部署密度，优化目标函