蜂窝异构网络能效优化的资源分配方法.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CN106454850A(43)申请公布日2017.02.22(21)申请号201610898100.X(22)申请日2016.10.14(71)申请人重庆邮电大学地址400065重庆市南岸区黄桷垭崇文路2号(72)发明人黄晓舸张志芳代伟朋黄琼陈前斌(74)专利代理机构北京同恒源知识产权代理有限公司11275代理人廖曦(51)Int.Cl.H04W16/10(2009.01)H04W52/34(2009.01)H04W72/04(2009.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称蜂窝异构网络能效优化的资源分配方法(57)摘要本发明涉及一种蜂窝异构网络能效优化的资源分配方法，属于移动通信技术领域。该方法根据蜂窝异构网的特性，联合优化网络能效实现最优的小区选择方案、信道分配方案、功率分配方案和基站开关模式，包括以下步骤：S1：基于负载均衡确定用户和小区基站最优选择方案；S2：建模信道选择函数与网络联合能效；S3：确定信道分配方案；S4：结合信道分配方案，联合优化网络能效确定最优的功率分配方案和基站开关模式。本方法在网络资源有限的前提下实现了网络的负载均衡并合理的分配信道和功率给用户，在保证用户的最低服务需求和中断概率的条件下有选择性的关闭一些基站，从而优化整个网络的能量利用效率，提升用户满意度和网络的整体性能。CN106454850ACN106454850A权利要求书1/2页1.一种蜂窝异构网络能效优化的资源分配方法，该方法根据蜂窝异构网的特性，联合优化网络能效实现最优的小区选择方案、信道分配方案、功率分配方案和基站开关模式，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：基于负载均衡确定用户和小区基站最优选择方案；S2：建模信道选择函数与网络联合能效；S3：确定信道分配方案；S4：结合信道分配方案，联合优化网络能效确定最优的功率分配方案和基站开关模式。2.根据权利要求1所述的一种蜂窝异构网络能效优化的资源分配方法，其特征在于：在步骤S1中，建模蜂窝异构网络有K个用户，N个信道和M个不同类型的基站，并初始化基站为全开模式；建模接入因子用来表示用户k成功接入基站m的概率，其中Lm表示基站m当前所服务的用户数，Lm_max表示基站m的最大服务用户数，Lm_sim表示基站m在一个传输时间间隔(TransmissionTimeInterval,TTI)中能同时服务的最多用户数；建模综合效用函数其中表示用户k接入基站m的能量效率，Pm是基站m的最大传输功率，是用户k接入基站m可获得的信干噪比；用户在保证自己的最低服务需求下根据依次选择服务小区；在完成用户与基站的匹配问题后建模信道增益hk,n,m＝gk,n,mLk,m(1≤k≤K，1≤n≤N，1≤m≤M)表示用户k属于基站m并占用信道n的信道频率响应，其中gk,n,m表示无线信道的小尺度衰落并服从瑞利分布，Lk,m表示大尺度衰落，主要取决于用户与基站间的距离。3.根据权利要求2所述的一种蜂窝异构网络能效优化的资源分配方法，其特征在于：在步骤S2中，建模信道选择模型：假设同一基站下的用户选择不同的信道进行传输，而不同基站下的用户是可以选择同一信道进行传输的，所以属于同一基站下的用户间不存在干扰，且属于基站m的用户k在信道n上传输时会受到来自除基站m外其它所有基站下占用信道n的用户干扰，即其中κ表示所有用户的集合，εm表示属于基站m的所有用户的集合，B表示所有基站的集合，k'表示集合κ中除接入基站m下的其他所有用户，m'表示集合B中除基站m外的所有基站；建模信道选择函数σ2为传输信道噪声功率。4.根据权利要求3所述的一种蜂窝异构网络能效优化的资源分配方法，其特征在于：在步骤S2中，建模网络能效为网络中用户速率总和与其总功率消耗之比，即其中R是所有用户的速率总和，即传输功率Pc是恒定电路损耗；信道选择指数xk,n,m＝1表示用户k属于基站m并占用信道n进行传输，反之，xk,n,m＝0。所2CN106454850A权利要求书2/2页以网络能效，即目标函数表示为5.根据权利要求4所述的一种蜂窝异构网络能效优化的资源分配方法，其特征在于：在步骤S3中，以基站为单位分配信道，对于属于基站m上的用户k根据计算出它若占用每个信道的信道选择函数值的集合H＝[Hk,1,m,Hk,2,m,...,Hk,N,m],再根据用户依次选择信道；若属于基站m的所有用户都完成了一次信道选择后还有剩余信道未被选择，此时让服务需求高的用户优先选择剩余信道直至所有的信道都被分完为止。6.根据权利要求5所述的一种蜂窝异构网络能效优化的资源分配方法，其特征在于：在步骤S4中，完成信道分配后，联合优化网络能效来确定功率分配方案，由于一个用户可以占用多个信道，所以