基于集中式自组织网络架构的倾角调整动态扇区休眠方法技术

本发明专利技术公开了一种基于集中式自组织网络架构的倾角调整动态扇区休眠方法，在异构网络中由于存在多种类型基站，在宏基站保持网络覆盖的条件下，采用集中式SON架构对微基站的工作模式以及宏基站的电下倾角进行控制，实现对网络的动态调整，利用SON收集到的关于基站和用户的关键性能指标，计算每个微基站的效用指标函数值并对其排序，逐个对具有较小效用函数值的微基站进行休眠测试，若微基站能够成功进入休眠状态，对其所在的宏扇区基站的天线电下倾角进行优化调整。该发明专利技术增加了对宏扇区天线倾角优化调整，由于天线倾角作为影响系统覆盖和容量性能的一个关键因素，能够有效克服由于基站关闭带来的系统容量下降以及可能出现的覆盖漏洞问。

Dip angle adjusting dynamic sector sleep method based on centralized self organizing network structure

The invention discloses a dynamic sector angle adjustment of self-organizing network architecture based on centralized sleep method in heterogeneous networks, because there are many types of base station, Acer station in the conditions of maintaining network coverage, the working mode of the centralized SON architecture of micro base station and Acer power tilt control, realize the dynamic adjustment of the the network, using SON to collect key performance indicators on base stations and users, to calculate the utility function of each index value and the micro base station scheduling, one by one with small micro base station utility function value sleep test, if the micro base station can successfully enter the sleep state, the antenna of macro base station sector under the optimized angle. The invention adds to the adjustment and optimization of macro sector antenna since the antenna inclination angle, which is a key factor influencing the coverage and capacity performance of the system, can effectively overcome the base closed coverage hole system capacity has declined and possible ask.

【技术实现步骤摘要】
基于集中式自组织网络架构的倾角调整动态扇区休眠方法
本专利技术涉及一种异构网络场景下基于倾角调整和基站休眠的绿色通信节能技术。
技术介绍
随着无线通信技术不断发展，用户的业务需求也在指数式地增长，使得业务在时间上的起伏性、空间上的波动性和内容上的多样性变得越来越显著，网络通常以热点服务区域的形式造成网络业务需求的不均匀问题。此外，传统宏蜂窝网络部署之初主要是为提供大的覆盖面积而并非为了提供高的数据速率，通过对现有网络架构进行大的改动来提升数据速率和能效也不十分现实，这些都给传统的同构网络带来了巨大的挑战。如果将具有较低功率的小型化基站(SmallCell)部署在传统宏基站的覆盖范围之下，组成具有不同接入节点的异构网络(HetNets)将能够有效地解决上述挑战。SmallCell作为宏基站的有效补充，缩短了网络与用户的距离，使得利用高频段进行无线通信成为可能，同时由于采用同频部署的方式也增加了无线资源的复用率。同时小型化体积的特点使得SmallCell能够灵活部署在业务量需求比较集中的热点区域，实现提升网络容量和覆盖范围的效果。但是将SmallCell引入传统宏蜂窝网络在获得上述增益的同时，也带来了新的挑战。在HetNets中为了增加网络的吞吐量和网络的服务质量，不断地增加SmallCell的部署密度，这不仅增加了HetNets内部同层干扰和跨层干扰问题，也会使得当网络处于低负载阶段时造成多余的能源消耗。基于上述问题的分析，对HetNets能效优化方面的改进任有巨大的空间。目前，业界已对HetNets中的能效技术展开了广泛讨论与深入研究。由于传统宏基站是为了保证能够获得较大的覆盖范围，不能够对宏基站采用休眠策略，有学者提出在HetNets中对微微基站(PicoBS)引入休眠功能，通过休眠策略保证合适的PicoBS满足实际的负载需求，关闭冗余的PicoBS以达到节能的目的，这样有效地实现了网络的节能。然而基站休眠技术为网络带来能效提升的同时也给网络造成了覆盖漏洞和服务质量下降等问题，由于HetNets环境本身具有复杂性和随机性的特点，设计休眠方案时需要综合考虑网络中的诸多因素，比如网络容量、覆盖范围以及小区之间的干扰问题，一个高效的基站休眠算法应该同时兼顾上述问题和节能问题。此外，天线的垂直倾角作为无线接入网络中影响系统覆盖和容量性能的一个关键因素，大量的研究表明，在优化过程中通过对天线倾角的优化调整可以实现对网络整体覆盖性能和容量性能的提升，同时在一定程度上实现了对能效优化的目的。需要注意的是，由于HetNets网络结构复杂，存在大量的系统参数，如果对基站进行优化配置则会造成巨大的成本和工作量。这两种方法各有利弊，如何将它们结合起来，达到优势互补，成为研究的难题，这也为新型节能算法的发展提供了很好地思路。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于集中式自组织网络架构的倾角调整动态扇区休眠方法。本专利技术针对HetNets场景，提出一种基于联合基站休眠技术和扇区倾角调整技术的新型基站节能方法。其中，对HetNets中的PicoBS进行休眠处理，利用设计的效用函数作为选取休眠测试的依据，若PicoBS能够成功进入休眠状态，则进一步对其所在的扇区簇中的扇区倾角进行联合优化，将设计的倾角性能指标函数作为最优目标函数，通过设计的倾角优化方案寻找最优倾角组合。通过对网络中所有的PicoBS进行休眠测试之后，利用SON架构的自配置功能实现对HetNets中宏扇区倾角的优化配置。技术方案：一种基于集中式自组织网络架构的倾角调整动态扇区休眠方法，在宏基站保证网络覆盖的条件下，集中对HetNets中微基站的工作模式以及宏基站的电下倾角进行控制处理，实现对网络的动态调整，利用集中式SON结构完成对网络中PicoBS的休眠处理和宏扇区天线倾角调整算法的统一执行，最后利用自配置功能实现远程配置网络参数。进一步的实施例中，提供一种基于集中式自组织网络架构的倾角调整动态扇区休眠方法，在宏基站保持网络覆盖的条件下，采用集中式SON架构对微基站的工作模式以及宏基站的电下倾角进行控制，实现对网络的动态调整；利用SON收集到的关于基站和用户的关键性能指标，计算每个微基站的效用函数值并对其排序，逐个对具有较小效用函数值的微基站进行休眠测试；若微基站进入休眠，对其所在的宏扇区基站的天线电下倾角进行优化调整。优选的，该方法进一步为：步骤1、获取网络服务状态信息和宏扇区基站天线电下倾角信息；步骤2、根据设计的效用函数计算所有微基站的效用函数值并进行排序；按照效用函数值从小到大的顺序依次对每一个微基站进行休眠测试；步骤3、若微基站能够成功进行休眠状态，将该微基站所在扇区作为扇区簇中心进行成簇处理，对扇区簇中的扇区倾角进行优化调整；步骤4、通过SON的自配置功能对HetNets中宏扇区的倾角进行集中配置。优选的，在步骤1中，对网络状态服务信息进行收集和处理：收集微基站服务的用户数据速率信息、微基站负载信息以及微基站历史记录的阻塞概率信息。优选的，在步骤2中，微基站p的效用函数表示为：其中，α、β、χ分别表示权重因子，满足α+β+χ＝1，Rp表示微基站p的平均用户速率，Rmax表示示微基站p的最大用户速率，Lmax表示微基站p的最大负载，Wmax表示Wp的最大值，Rp表示为：其中，表示微基站p的用户集合，Lp表示微基站p的负载情况，Lp表示为：其中，Nuse表示微基站中被占用的资源块，NRB表示微基站中总的资源块数，Wp是基于微基站历史记录的阻塞概率的函数，Wp表示为：Wp考虑了微基站p可接受服务的UE数量Nserved,p以及在该微基站p范围内被阻塞的UE数量Nblocked,p，Pblocked,th表示阻塞概率门限值。优选的，在步骤2中，对微基站进行休眠测试的过程为：根据设计的效用函数计算每一个微基站的效用函数值的大小并排序，依次对效用函数值小于预定值的微基站进行休眠测试；如果被测试微基站可将用户完全转移，那么该微基站进入休眠转态；将服务的全部用户移交到邻近宏基站或微基站，更新微基站集合；如果不能将用户完全转移，则保持开启状态，更新微基站集合。优选的，当测试微基站顺利进入休眠状态，则以该微基站所在扇区为中心，进行成簇处理，对扇区簇中的扇区进行倾角调整，基于扇区倾角的调整对扇区频谱效率和周围用户干扰选择保证目标函数：大于预定值的倾角组合作为最优倾角信息，对扇区倾角进行调整；其中，Sm,avg(β)、Sm,edge(β)、Ip,total和Ii,total分别表示为：其中，Rm，u(β)、分别表示用户u、边缘用户uedge在宏站扇区m上获得的数据速率；RBm，u、分别表示宏站扇区m的用户u和边缘用户uedge得到的资源块；表示资源占用指示器，当宏站扇区i的第n个RB块被占用时，为1，反之为0；表示宏站扇区i的第n个RB块上的功率，表示从宏站扇区i到UEu，在第n个RB块上的平均信道增益；表示资源占用指示器，当微基站p的第n个RB块被占用时，为1，反之为0，表示微基站p的第n个RB块上的功率，表示用户u接收来自微基站p的第n个RB块的信道增益的对数值；β表示由宏扇区天线倾角组成的角度矢量，表示微微基站p的集合，表示宏站扇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于集中式自组织网络架构的倾角调整动态扇区休眠方法，其特征在于：在宏基站保持网络覆盖的条件下，采用集中式SON架构对微基站的工作模式以及宏基站的电下倾角进行控制，实现对网络的动态调整；利用SON收集到的关于基站和用户的关键性能指标，计算每个微基站的效用函数值并对其排序，逐个对具有较小效用函数值的微基站进行休眠测试；若微基站进入休眠，对其所在的宏扇区基站的天线电下倾角进行优化调整。

【技术特征摘要】
1.一种基于集中式自组织网络架构的倾角调整动态扇区休眠方法，其特征在于：在宏基站保持网络覆盖的条件下，采用集中式SON架构对微基站的工作模式以及宏基站的电下倾角进行控制，实现对网络的动态调整；利用SON收集到的关于基站和用户的关键性能指标，计算每个微基站的效用函数值并对其排序，逐个对具有较小效用函数值的微基站进行休眠测试；若微基站进入休眠，对其所在的宏扇区基站的天线电下倾角进行优化调整。2.根据权利要求1所述的基于集中式自组织网络架构的倾角调整动态扇区休眠方法，其特征在于，该方法进一步为：步骤1、获取网络服务状态信息和宏扇区基站天线电下倾角信息；步骤2、根据设计的效用函数计算所有微基站的效用函数值并进行排序；按照效用函数值从小到大的顺序依次对每一个微基站进行休眠测试；步骤3、若微基站能够成功进行休眠状态，将该微基站所在扇区作为扇区簇中心进行成簇处理，对扇区簇中的扇区倾角进行优化调整；步骤4、通过SON的自配置功能对HetNets中宏扇区的倾角进行集中配置。3.根据权利要求2所述的基于集中式自组织网络架构的倾角调整动态扇区休眠方法，其特征在于，在步骤1中，对网络状态服务信息进行收集和处理：收集微基站服务的用户数据速率信息、微基站负载信息以及微基站历史记录的阻塞概率信息。4.根据权利要求2或3所述的基于集中式自组织网络架构的倾角调整动态扇区休眠方法，其特征在于：在步骤2中，微基站p的效用函数表示为：其中，α、β、χ分别表示权重因子，满足α+β+χ＝1，Rp表示微基站p的平均用户速率，Rmax表示示微基站p的最大用户速率，Lmax表示微基站p的最大负载，Wmax表示Wp的最大值，Rp表示为：其中，表示微基站p的用户集合，Lp表示微基站p的负载情况，Lp表示为：其中，Nuse表示微基站中被占用的资源块，NRB表示微基站中总的资源块数，Wp是基于微基站历史记录的阻塞概率的函数，Wp表示为：Wp考虑了微基站p可接受服务的UE数量Nserved,p以及在该微基站p范围内被阻塞的UE数量Nblocked,p，Pblocked,th表示阻塞概率门限值。5.根据权利要求4所述的基于集中式自组织网络架构的倾角调整动态扇区休眠方法，其特征在于：在步骤2中，对微基站进行休眠测试的过程为：根据设计的效用函数计算每一个微基站的效用函数值的大小并排序，依次对效用函数值小于预定值的微基站进行休眠测试；如果被测试微基站可将用户完全转移，那么该微基站进入休眠转态；将服务的全部用户移交到邻近宏基站或微基站，更新微基站集合；如果不能将用户完全转移，则保持开启状态，更新微基站集合。6.根据权利要求5所述的基于集中式自组织网络架构的倾角调整动态扇区休眠方法，其特征在于：当测试微基站顺利进入休眠状态，则以该微基站所在扇区为中心，进行成簇处理，对扇区簇中的扇区进行倾角调整，基于扇区倾角的调整对扇区频谱效率和周围用户干扰选择保证目标函数：大于预定值的倾角组合作为最优倾角信息，对扇区倾角进行调整；其中，Sm,a...

【专利技术属性】
技术研发人员：金石，张宝庭，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32