一种超密集异构移动蜂窝网络负载均衡方法.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CN105430656A(43)申请公布日2016.03.23(21)申请号201510837586.1(22)申请日2015.11.26(71)申请人中国科学院信息工程研究所地址100093北京市海淀区闵庄路甲89号(72)发明人李宏佳王泽珏(74)专利代理机构北京君尚知识产权代理事务所(普通合伙)11200代理人余功勋(51)Int.Cl.H04W16/04(2009.01)H04W28/08(2009.01)权利要求书3页说明书8页附图1页(54)发明名称一种超密集异构移动蜂窝网络负载均衡方法(57)摘要本发明提供一种超密集异构移动蜂窝网络负载均衡方法，包括以下步骤：S1、将超密集异构移动蜂窝网络覆盖范围空间划分为大小相等的若干个棋盘格，并对每个棋盘格内的平均流量进行周期统计，以获得每个棋盘格内的负载量，并以其表征网络负载的时间波动性和空间差异性；S2、根据每个棋盘格内的负载量，以及超密集异构移动蜂窝网络中每个基站所配置的无线资源，对每个棋盘格对应覆盖服务的基站进行分配。针对4G及后4G移动通信网络中负载量的时变和空间分布不均匀的特点，实现有效的负载均衡，提高4G与后4G超密集异构移动蜂窝网络中无线资源(如，固定频谱带宽与基站固定的发射功率)利用效率与系统容量。CN105430656ACN105430656A权利要求书1/3页1.一种超密集异构移动蜂窝网络负载均衡方法，包括以下步骤：S1、将超密集异构移动蜂窝网络覆盖范围空间划分为大小相等的若干个棋盘格，并对每个棋盘格内的平均流量进行周期统计，以获得每个棋盘格内的负载量，并以其表征网络负载的时间波动性和空间差异性；S2、根据每个棋盘格内的负载量，以及超密集异构移动蜂窝网络中每个基站所配置的无线资源，对每个棋盘格对应覆盖服务的基站进行分配。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1包括：将超密集异构网络覆盖区域划分为|L|个大小相等的棋盘格，其中，L为所有棋盘格构成的集合，|L|表示该集合内元素的数量；T定义每个棋盘格为一负载格TL，令X(k)＝[x1(k),x2(k),...,x|L|(k)]表示全部负载格在第k，k∈N个周期内的累计负载量，其中，k为不同周期标识，N为正整数集合，x(k)表示某个棋盘格在第k个周期内的负载量，T表示矩阵转置符号。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述棋盘格的尺寸根据负载空间分辨率需求选择。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述周期的时长根据统计流量不同时刻相关性选取。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线资源包括带宽和功率。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S2包括：将带宽与功率等分，功率等分后为ANn的单位发射功率PU；带宽等分后为单位带宽；其中n为不同接入点AN的标识，下角标n表示基站标示，0表示单位；根据AN当前发射功率计算ANn功耗的的公式为：其中，Nn为ANn的收发器的个数，为最小发射功率输出时ANn的功率消耗，ζn为与ANn负载有关的功率消耗参数；按照式计算TLi中所有用户接入到ANn时TLi内移动用户的平均传输速率Ri,n，其中，i表示不同TL的标识，N0为均值为0的白噪声的标准差；κ为路径损耗方程系数；m为路径损耗指数；di,n为ANn与TLi之间的最远距离；定义ρi,n(k)为第k个周期内TLi是否分配到ANn的0-1变量，具体定义为在任意周期k内，省略不同周期标识k，得到最优化的ρi,n(k)值以表示棋盘格i应分配到的基站n，以此类推得到所有棋盘格的应分配的基站；并据此对基站进行分配。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，具体通过以下步骤获得：2CN105430656A权利要求书2/3页1)选择精度值ε>0；计算第k个周期内，若TLi关联到ANn，ANn需要消耗的PU个数其中，A表示所有接入点AN的集合，L表示所有TL的集合，Ri,n和的值；定义t为迭代次数，并初始化为t＝0；初始化变量令所有关联变量初始化和为0；2)对于每个ANn，根据式计算其中为第t次迭代，ANn使用的总发射功率，按式计算，其中，P为AN的额定最大发射功率；3)根据式计算θt；4)根据P与θt的大小，确定第t次迭代中最优的值，包括：a.如果P≤θt，根据下式确定b.如果P＞θt，根据下式确定5)根据下式计算和3CN105430656A权利要求书3/3页其中，中·表示变量或6)根据式计算其中，θ和为标量，为最优解的估计值，并根据公式进行计算，其中，为第t次迭代计算时，D(·t)的最优值；7)按照式计算和8)计算D(·t+1)，并按照下述公式计算和9)令t＝t+1；10)计算判断是否满足迭代终止条件：D(·t)-D(·t-1)<