一种无线蜂窝网络拓扑控制节能方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102833832102833832B(45)授权公告日2014.12.10(21)申请号201210307877.6(22)申请日2012.08.27(73)专利权人北京邮电大学地址100876北京市海淀区西土城路10号(72)发明人张天魁康甜孙学康朱禹涛(51)Int.Cl.H04W52/02(2009.01)(56)对比文件JP2012010261A,2012.01.12,全文.CN102595423A,2012.07.18,全文.CN102448071A,2012.05.09,全文.审查员陈忱权权利要求书2页利要求书2页说明书4页说明书4页附图2页附图2页(54)发明名称一种无线蜂窝网络拓扑控制节能方法(57)摘要本发明提供了一种无线蜂窝网络拓扑控制节能方法，包括：综合利用无线蜂窝网络中用户的接收信干噪比信息及基站的负载信息，运用图论知识将无线蜂窝网络建模为一加权二部图，其中基站和用户是图中的点，基站和用户的连接关系表示该加权二部图的边；该加权二部图中边的权值由该边对应链路用户的信干噪比值和基站的负载值联合决定，同时考虑了通信链路质量和无线蜂窝网络能耗两方面的因素；本发明还给出了一种使无线蜂窝网络对应的加权二部图的总权值达到最大值的迭代方法，该迭代方法不断更新加权二部图的连接矩阵及权值矩阵，由于该过程联合考虑了链路质量及无线蜂窝网络的能耗情况，无线蜂窝网络的能量效率会得到提高。CN102833832BCN10283BCN102833832B权利要求书1/2页1.一种无线蜂窝网络拓扑控制节能方法，其特征在于，包括：利用图论知识将无线蜂窝网络中的基站{bm}，m＝1，2，...，M、用户{un}，n＝1，2，...，N及它们之间的连接关系建模为一个加权的二部图，基站和用户是图中的点，基站和用户的连接关系表示该加权二部图的边；若基站bm和用户un之间的链路存在，即边存在，则该边在连接矩阵X＝(xm，n)M×N中对应元素值为1，该边的权值wm，n由un的归一化信干噪比值及bm的归一化负载值联合决定；若二者之间不存在链路，则该边在连接矩阵中对应元素值为0，该边的权值也为0；所有边的权值组成权值矩阵W＝(wm，n)M×N；进一步的，本发明给出了一种使无线蜂窝网络对应的加权二部图的总权值达到最大值的迭代方法，该迭代方法通过不断更新加权二部图的连接矩阵X及权值矩阵W，从而使加权二部图总权值R达到最大值。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，un的归一化信干噪比值的计算方法如下：首先计算un的接收信干噪比值其中plm，n为bm到un之间的信道增益，PN为用户处的噪声功率，表示bm的发射功率；其中，假设基站的功率与其连接的用户数量是线性关系，即表示bm的发射功率，为基站的线路功耗，μ是一个与功耗相关的系数，表示bm连接的用户数量；然后计算un的归一化接收信干噪比其中分母表示un接收到各个基站的信干噪比的最大值。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，bm的归一化负载值的计算方法如下：bm的归一化负载值为其中表示bm连接的用户数量，分母表示所有基站连接的最大用户数量。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，bm和un链路对应的边的权值wm，n计算方法如下：其中，α、β分别是信干噪比因子和功耗因子，并且α+β＝1。这两个因子表示了在用户接入基站过程中分别考虑链路质量和无线蜂窝网络能耗两个方面的程度，因子的值越大，表示考虑该方面的程度越大，可以通过设置不同的α、β值来改变不同因素的比重。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使无线蜂窝网络对应的加权二部图的总权值达到最大值的迭代方法的思想如下：通过不断改变X＝(xm，n)M×N的值，计算出本次迭代的连接矩阵和加权二部图的总权值；为了保证最后的结果是全局最优而不是局部最优，用S来记录联系两次迭代结果相同Rk＝2CN102833832B权利要求书2/2页k-1R的次数；假设只有连续SM次迭代结果相同得到的解才是全局最优的，这里SM是一个常数。3CN102833832B说明书1/4页一种无线蜂窝网络拓扑控制节能方法技术领域[0001]本发明涉及无线通信网络节能技术，尤其涉及一种无线蜂窝网络拓扑控制节能方法。背景技术[0002]下一代无线网络要求随时随地提供高速因特网接入服务，iPhone及其他类型智能手机的流行，毫无疑问地加速了这个过程，并且由此推出的新业务，例如移动视频和移动游戏，成倍增长的数据业务和随时随地接入的需求使得网络设施需求急剧扩大，同时也需要大量的能源。因此，迫切需要移动运营商在维持合理增长的同时，减少电力损耗。[0003]无线接入网中，能耗最大的部分是基站，因此基站节能是网络节能的关键。