密集异构蜂窝网络的部署方法技术

技术编号:18404928 阅读:583 留言:0更新日期:2018-07-08 22:47
本发明专利技术提出一种密集异构蜂窝网络的部署方法,属于移动通讯技术领域。方法包括:1、计算用户关联到MBS层的关联概率AM,用户关联到FBS层的关联概率AF;以及位于MBS层的用户的信干噪比SINRM,位于FBS层的用户的信干噪比SINRF;2、利用AM、AF、SINRM和SINRF来计算覆盖率K和平均用户速率R;3、假设基站都处于激活状态,计算平均区域功率消耗ASPC;4、求取在满足目标覆盖率条件下FBS的最佳密度

Deployment of dense heterogeneous cellular networks

The invention proposes a method for deploying dense heterogeneous cellular networks, which belongs to the field of mobile communication technology. The methods include: 1, computing the association probability AM associated with the MBS layer, the association probability AF associated with the FBS layer, and the user's signal to noise ratio SINRM at the MBS layer, the signal to noise ratio SINRF in the FBS layer, and 2, using AM, AF, SINRM and SINRF to calculate the coverage rate and the average user rate; 3, hypothetical base station. In the activation state, calculate the average area power consumption ASPC; 4, obtain the optimal density of FBS under the target coverage rate.

【技术实现步骤摘要】
密集异构蜂窝网络的部署方法
本专利技术属于移动通信
,特别涉及一种密集异构蜂窝网络的部署方法。
技术介绍
近年来,随着全球智能移动设备的指数型增长以及人们对移动数据业务的巨大需求,传统的单层宏蜂窝已不能满足用户的需求。3GPP组织认为异构蜂窝网络可以满足日益增长的流量需求,提升系统网络的容量,并且符合节省能耗的思想。异构蜂窝网络就是在传统的宏蜂窝网络中部署一些低功耗的微蜂窝,可以显著的提高系统容量。然而大量的部署低功耗的微蜂窝,会产生大量的能量消耗以及干扰。因此,蜂窝网络的能效问题已经成为运营商、学术界等关注的焦点。家庭基站(Femto基站)具有功耗低、便于灵活的安装,有效的解宏基站(Macro基站)的覆盖空洞,提供更高的容量这些优势。为了充分的利用Femto基站的优势,利用蜂窝的偏置技术,即小区范围扩展CRE(CellRangeExpansion)技术,在Macro基站覆盖范围下引入Femto基站,通过调节Femto基站发射功率的偏置参数,可以动态的扩展Femto基站的覆盖范围。采用偏置技术能够提高用户的速率以及扩大室内和小区边缘的覆盖,卸载Macro基站更多的用户到Femto基站,使网络负载更均衡。(参考文献:Qualcomm.LTEAdvanced:HeterogeneousNetworks[R].January2011)。网络模型的选取对于分析网络的性能至关重要。JeffreyG.Andrews提出将基站的位置用PPP(PoissonPointProcess)来建模,这种模型准确的模拟了基站位置的随机性,同时也易于通过随机几何工具来分析网络的性能指标(参考文献:DhillonHS,GantiRK,BaccelliF,etal.ModelingandAnalysisofK-TierDownlinkHeterogeneousCellularNetworks[J].IEEEJournalonSelectedAreasinCommunications,2012,30(3):550-560)。LiL在(参考文献:LiL,PengM,YangC,etal.OptimizationofBase-StationDensityforHighEnergy-EfficientCellularNetworksWithSleepingStrategies[J].IEEETransactionsonVehicularTechnology,2016,65(9):7501-7514)中对于单层网络和两层网络中,考虑基站休眠对能效的影响,得到最优基站密度与能效的关系,但没有优化基站的发射功率。PengJ在(参考文献:PengJ,HongP,XueK.Energy-AwareCellularDeploymentStrategyUnderCoveragePerformanceConstraints[J].WirelessCommunicationsIEEETransactionson,2015,14(1):69-80)中得到了最佳的基站密度和发射功率,在满足覆盖限制条件下使平均功率消耗达到最小,但是该作者只考虑覆盖率的限制,并没有考虑平均用户速率的要求,同时只考虑非偏置网络的情形。然而随着用户对流量和速率的要求越来越高,考虑平均用户速率是非常必要的。ChenW在(参考文献:ChenW,LiH,LiZ,etal.Optimizationofsmallcelldeploymentinheterogeneouswirelessnetworks[C]//InternationalConferenceonComputer,InformationandTelecommunicationSystems.IEEE,2016:1-5)中利用随机几何工具,假设基站位置服从泊松点分布,推导出每层网络的成功接入概率,分析基站密度和网络能效的关系,但是也没有考虑平均速率的限制条件。由于用户的密度和位置随着时间和空间是不断变化的,所以考虑调整基站的发射功率很有必要。通过分析上述相似研究的文献,LiL和ChenW在优化网络能效时把基站的发射功率设为一个固定的值,没有考虑基站发射功率的动态变化。由于用户对于流量的需求指数型的增长,平均用户速率这项指标成为评价网络质量的重要指标,同时Macro基站的容量限制,已不能满足用户的速率需求,为此需要部署大量的Femto基站来增加网络容量,卸载Macro基站更多的流量给Femto基站。同时采用偏置技术,有利于负载均衡。PengJ考虑了基站发射功率的动态变化,但没有考虑用户的平均速率这项评估网络质量的重要指标,网络采用的是非偏置网络。因此现有技术存在着没有考虑优化基站密度、基站的发射功率及平均用户速率的要求,即没有兼顾到用户服务质量及网络能耗的最优效果。
技术实现思路
针对上述问题,本专利技术提出了一种联合优化基站密度和发射功率的密集异构蜂窝网络的部署方法,该方法能在保证用户服务质量的前提下,最小化网络的能耗。一种密集异构蜂窝网络的部署方法,包括以下步骤:S1、针对宏基站MBS和家庭基站FBS的两层密集异构蜂窝网络进行分析,计算用户关联到MBS层的关联概率AM,用户关联到FBS层的关联概率AF;以及位于MBS层的用户的信干噪比SINRM,位于FBS层的用户的信干噪比SINRF;S2、利用AM、AF、SINRM和SINRF来计算覆盖率K和平均用户速率R;S3、假设基站都处于激活状态,计算平均区域功率消耗ASPC;S4、构造目标覆盖率条件下的ASPC优化目标,并求取在满足目标覆盖率条件下FBS的最佳密度和发射功率S5、构造目标平均用户速率条件下的ASPC优化目标,并求取在满足目标平均用户速率条件下FBS的最佳密度和发射功率S6、在和中选取最优值;在和中选取最优值;并按选取的结果部署FBS。进一步的,所述平均区域功率消耗ASPC表示如下:其中:M表示宏基站MBS所在的层;F表示家庭基站FBS所在的层;λi表示i层基站的密度;Pi表示i层基站的发射功率;Ni,TRX表示i层基站的收发机链的数量;Pi0表示i层基站的最小输出功率消耗;Δi表示i层基站和负载相关的参数。进一步的,所述用户关联到MBS层的关联概率AM,用户关联到FBS层的关联概率AF,表示如下:其中:λM表示M层基站的密度;PM表示M层基站的发射功率;βM表示M层基站的偏置参数;λF表示F层基站的密度;PF表示F层基站的发射功率;βF表示F层基站的偏置参数;α=αM=αF,且α>2,αM表示M层基站的路径损耗因子,αF表示F层基站的路径损耗因子。进一步的,所述位于MBS层的用户的信干噪比SINRM,位于FBS层的用户的信干噪比SINRF,表示如下:其中:rM表示MBS的用户与其服务基站之间的距离;rF表示FBS的用户与其服务基站之间的距离;表示MBS的用户与其服务基站之间的信道衰落损耗;表示FBS的用户与其服务基站之间的信道衰落损耗;ΦM表示MBS服从的齐次泊松点过程分布;ΦM表示FBS服从的齐次泊松点过程分布;σ2为恒定的高斯白噪声功率;L为路径损耗常数。进一步的,所述覆盖率K表示如下:其中:Γ(·)为伽马函数;2F1[·]为高斯超几何函数;表示目标SINR阈值本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种密集异构蜂窝网络的部署方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、针对宏基站MBS和家庭基站FBS的两层密集异构蜂窝网络进行分析,计算用户关联到MBS层的关联概率AM,用户关联到FBS层的关联概率AF;以及位于MBS层的用户的信干噪比SINRM,位于FBS层的用户的信干噪比SINRF;S2、利用AM、AF、SINRM和SINRF来计算覆盖率K和平均用户速率R;S3、假设基站都处于激活状态,计算平均区域功率消耗ASPC;S4、构造目标覆盖率条件下的ASPC优化目标,并求取在满足目标覆盖率条件下FBS的最佳密度

【技术特征摘要】
1.一种密集异构蜂窝网络的部署方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、针对宏基站MBS和家庭基站FBS的两层密集异构蜂窝网络进行分析,计算用户关联到MBS层的关联概率AM,用户关联到FBS层的关联概率AF;以及位于MBS层的用户的信干噪比SINRM,位于FBS层的用户的信干噪比SINRF;S2、利用AM、AF、SINRM和SINRF来计算覆盖率K和平均用户速率R;S3、假设基站都处于激活状态,计算平均区域功率消耗ASPC;S4、构造目标覆盖率条件下的ASPC优化目标,并求取在满足目标覆盖率条件下FBS的最佳密度和发射功率S5、构造目标平均用户速率条件下的ASPC优化目标,并求取在满足目标平均用户速率条件下FBS的最佳密度和发射功率S6、在和中选取最优值;在和中选取最优值;并按选取的结果部署FBS。2.根据权利要求1所述的密集异构蜂窝网络的部署方法,其特征在于:所述平均区域功率消耗ASPC表示如下:其中:M表示宏基站MBS所在的层;F表示家庭基站FBS所在的层;λi表示i层基站的密度;Pi表示i层基站的发射功率;Ni,TRX表示i层基站的收发机链的数量;Pi0表示i层基站的最小输出功率消耗;Δi表示i层基站和负载相关的参数。3.根据权利要求2所述的密集异构蜂窝网络的部署方法,其特征在于:所述用户关联到MBS层的关联概率AM,用户关联到FBS层的关联概率AF,表示如下:其中:λM表示M层基站的密度;PM表示M层基站的发射功率;βM表示M层基站的偏置参数;λF表示F层基站的密度;PF表示F层基站的发射功率;βF表示F层基站的偏置参数;α=αM=αF,且α>2,αM表示M层基站的路径损耗因子,αF表示F层基站的路径损耗因子。4.根据权利要求3所述的密集异构蜂窝网络的部署方法,其特征在于:所述位于MBS层的用户的信干噪比SINRM,位于FBS层的用户的信干噪比SINRF,表示如下:其中:rM表示MBS的用户与其服务基站之间的距离;rF表示FBS的用户与其服务基站之间的距离;表示MBS的用户与其服...

【专利技术属性】
技术研发人员:王春生李云曹傧吴广富赵为粮
申请(专利权)人:重庆邮电大学
类型:发明
国别省市:重庆,50

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