一种基于能效的异构蜂窝网络微基站部署方法.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CN107404726A(43)申请公布日2017.11.28(21)申请号201710650153.4(22)申请日2017.08.02(71)申请人南京工程学院地址211167江苏省南京市江宁科学园弘景大道1号(72)发明人杨洁赵拓(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人梁天彦(51)Int.Cl.H04W24/02(2009.01)H04W52/34(2009.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种基于能效的异构蜂窝网络微基站部署方法(57)摘要本发明公开了一种基于能效的异构蜂窝网络微基站部署方法，通过合理的设置微基站的密度来提高异构蜂窝网络的能量效率，实现绿色通信。本发明提供的基于能效的异构蜂窝网络微基站部署方法，通过合理的设置微基站的密度不仅能够增加系统的容量、增强小区边缘的覆盖，还可以使两层异构蜂窝网络的能量效率得到有效提升。CN107404726ACN107404726A权利要求书1/2页1.一种基于能效的异构蜂窝网络微基站部署方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)系统建模：利用随机几何中的几次泊松过程对宏基站、微基站和用户进行建模，得到两层异构蜂窝网络模型，用户采用基于最大的基站接入准则；(2)目标用户的信干比分析：基于两层异构蜂窝网络模型计算目标用户的信干比；(3)目标用户的覆盖率分析：采用目标用户接收信干比的互补累计分布函数表示目标用户的覆盖率分布，使用泊松过程的概率生成函数和拉普拉斯变换的特性推导系统对目标用户的覆盖率；(4)两层异构蜂窝网络的最小吞吐量分析：使用各层基站对目标用户的覆盖率和香农定理推导系统的最小吞吐量；(5)分析两层基站的总功率消耗：基站的功率消耗主要由静态功耗和动态功耗两部分，根据基站的功率消耗和系统的最小吞吐量推导基站的总功率消耗；(6)两层异构蜂窝网络的能量效率数学模型：将能量效率定义为系统单位面积的总吞吐量和总功率消耗的比值；(7)两层异构蜂窝网络能量效率的优化：优化变量为微基站的密度，优化目标函数为负的能量效率，微基站的密度上限低于宏基站的密度，优化方法为黄金分割法。2.根据权利要求1所述的基于能效的异构蜂窝网络微基站部署方法，其特征在于：所述步骤(1)中，将目标用户的位置记为原点位置，将第k层的第i个基站的位置记为rki，基站rki-α与目标用户之间的信道衰落损耗记为路径损耗函数为L(rki)＝||rki||，k＝1,2，α＞2，α为路径损耗系数。3.根据权利要求2所述的基于能效的异构蜂窝网络微基站部署方法，其特征在于：所述步骤(2)中，目标用户接收到的信号功率为目标用户的信干比为其中，I为其他基站对目标用户的总干扰。4.根据权利要求3所述的基于能效的异构蜂窝网络微基站部署方法，其特征在于：所述步骤(3)中，使用泊松过程的概率生成函数和拉普拉斯变换的特性推导系统对目标用户的覆盖率，具体表示为其中，PC为系统对目标用户的覆盖率，λk为第k层基站的密度，βk为目标用户接入第k层基站的信干比门限。5.根据权利要求4所述的基于能效的异构蜂窝网络微基站部署方法，其特征在于：所述步骤(4)中，首先推导每个用户连接到第k层基站的时间占比为然后使用覆盖率和香农定理推导系统的最小吞吐量为PCk为第k层基站对目标用户2CN107404726A权利要求书2/2页的覆盖率，λu为用户密度，Rk为目标用户连接到第k层基站的可达速率，B为系统带宽，6.根据权利要求5所述的基于能效的异构蜂窝网络微基站部署方法，其特征在于：所述步骤(5)中，第k层所有基站的总功率消耗均为Pk＝Pstatic_k+E[Nk]PTk。7.根据权利要求6所述的基于能效的异构蜂窝网络微基站部署方法，其特征在于：所述步骤(7)中，黄金分割法的具体过程为：(a)设定初始区间(a,b)以及精度ε＞0；(b)令x2＝a+0.618(b-a)，f2＝f(x2)，转步骤(c)；(c)令x1＝a+0.382(b-a)，f1＝f(x1)，转步骤(d)；(d)若|x1-x2|＜ε，则停止迭代；若|f1-f2|≥ε，则转步骤(e)；(e)若f1＜f2，则b＝x2，x2＝x1，x1＝a+0.382(b-a)，转步骤(d)；若f1＝f2，则a＝x1，b＝x2，转步骤(b)；若f1＞f2，则a＝x1，x1＝x2，x2＝a+0.618(b-a)，转步骤(d)。3CN107404726A说明书1/4页一种基于能效的异构蜂窝网络微基站部署方法技术领域[0001]本发明涉及一种基于能效的异构蜂窝网络微基站部署方案，属于异构蜂窝网络以及绿色通信技术。背景技术[0002]异构蜂窝网络是在传统蜂窝网络的基础上发展而来的一种全新网络架构，目前已被确定