异构蜂窝网络基站中功率控制方法技术

本发明专利技术属于异构蜂窝网络通信领域，具体为异构蜂窝网络基站中功率控制方法；包括：设定t时隙的最佳调度用户，即最先产生的数据的用户或者家庭基站即将调度的用户；t初始为0；根据t时隙最佳调度用户确定t时隙的最佳调度用户的队列积压，并根据t时隙的最佳调度用户队列积压，计算t时隙的最优功率控制参数；计算基站在t时隙对用户的数据传输速率；根据数据传输速率计算t时隙的用户队列允许接入缓存的数据量，得到第t+1时隙的用户队列积压；根据第t时隙的最优功率控制参数以及t+1时隙的用户队列积压，求解基站在第t+1时隙的最佳调度用户；继续计算t+1时隙的最优功率控制参数；本发明专利技术可以降低用户时延，有效地提高系统能效。

Power control method in heterogeneous cellular network base station

The invention belongs to the field of heterogeneous cellular network communication, specifically a power control method in a heterogeneous cellular network base station, including: the best scheduling user setting the t time slot, that is, the users of the first generated data or the users of the home base station, the initial t is 0; the optimal scheduling of the t time slot is determined according to the best scheduling user of the T slot. The user queue backlog and the optimal power control parameters of the T slot according to the backlog of the best scheduling user queue in the T slot; calculate the data transmission rate of the base station in the T slot for the user; the user queue that calculates the T slot according to the data transmission rate allows the amount of data to be connected to the cache, and the backlog of the user queue in the t+1 time slot is obtained. According to the optimal power control parameters of the T slot and the backlog of the user queue in the t+1 slot, the best dispatching user of the base station in the time slot of the t+1 is solved, and the optimal power control parameters of the t+1 slot are continued to be calculated; the invention can reduce the user delay and effectively improve the energy efficiency of the system.

【技术实现步骤摘要】
异构蜂窝网络基站中功率控制方法
本专利技术属于无线通信
，涉及一种异构蜂窝网络基站中功率控制方法。
技术介绍
随着移动智能终端的普及，无线通信技术的不断提高，以及移动互联网技术的快速发展，用户对无线网络的容纳能力、覆盖范围和通信质量都提出了更高的要求。以传统的单层宏基站覆盖的同构网络很难满足现在的通信业务需求量的高速增长以及业务在空间分布上的特性差异。在第四代移动通信技术中，异构蜂窝网络成为核心技术。异构网络以经济有效的方式满足了急剧增长的流量需求,提高了用户的服务质量,但是异构网络也带来了很多问题,比如:宏基站和毫微微基站(FemtocellBaseStation简称FBS)之间的信号干扰,无限资源管理,异构网络间的垂直切换,整个无线通信网络的能耗剧增等等,这使得异构网络成为无线通信领域的研究热点。虽然FBS发射功率较低，但随着数量的急剧增长，其能耗问题也不容忽视。FBS由用户安装,不能预先进行网络规划和部署,适用于特定网络拓扑的功率控制方案在这种网络下不能有效地解决能效问题,因此，研究异构蜂窝网络的功率控制方法就显得更为必要了。通过有针对性的设计功率控制方案,不仅能提高整个网络的系统吞吐量,还可以降低收发信号的功耗,真正做到绿色通信。功率控制是一种能有效提高能效的措施，研究人员已经提出了很多方案，现有的研究主要集中在小区干扰抑制和提升系统容量方面。WangW等人将FBS的部署和降低宏基站的发射功率相结合，通过合适的功率控制来提高系统的能效。但他使用的是传统的集中式功率控制方法，由于FBS的拓扑结构容易受到用户安装和使用行为的影响，这种方法很难适用；考虑到FBS之间的独立性，MaoT等人从博弈的角度来探究异构网络中的功率控制问题，宏基站和FBS分别自私地解决自身的能效最优问题，把其它基站的信号作为干扰，根据其它基站带来的干扰来得出自身的最优分配功率。传统的功率控制方法有如下缺陷：1)没有考虑基站对用户传输数据时的排队时延；2)没有考虑最大化能效。为了解决传统功率控制方法的不足，本专利技术提出了一种考虑时延和能效的异构蜂窝网络中基站功率控制方法。
技术实现思路
本专利技术提出了一种异构蜂窝网络基站中功率控制方法；所述方法包括：S1、系统初始化，t＝0，设定最先产生的数据的用户或者家庭基站即将调度的用户为t时隙的最佳调度用户；S2、根据t时隙最佳调度用户确定t时隙的最佳调度用户的队列积压，并根据t时隙的最佳调度用户队列积压，计算t时隙的最优功率控制参数；S3、计算基站在t时隙对用户的数据传输速率；S4、根据数据传输速率计算t时隙的用户队列允许接入缓存的数据量，得到第t+1时隙的用户队列积压；S5、根据第t时隙的最优功率控制参数以及t+1时隙的用户队列积压，求解基站在第t+1时隙的最佳调度用户；S6、t＝t+1，返回步骤S2，计算t+1时隙的最优功率控制参数。进一步的，所述多次迭代的计算公式包括：其中，L表示迭代次数；[X]+表示0和X中的最大值；表示基站fi在t时隙的最佳调度用户uI,J*(t)的数据积压量，uI,J*(t)表示第I个基站的第J个用户，uI,J*∈ui,j；W是基站fi到用户ui,j的下行带宽；V表示控制参数；β表示能耗的重要性；NTRX表示基站传输接收天线数目；是发射功率相关的损耗功率斜率；Pmax表示毫微微基站的最大发射功率；N0表示噪声功率谱密度；I(j)表示宏基站和其他毫微微基站对基站fi的干扰；表示传输过程中基站fi的对用户ui,j大尺度衰落系数；表示传输过程中基站fi对用户ui,j的小尺度衰落系数；i{1,2,...,n}；n代表毫微微基站的总数。进一步的，所述I(J)包括：其中，表示第L次迭代中基站fm的功率控制参数；表示基站fm对用户ui,j的大尺度衰落系数；表示基站fm对用户ui,j的小尺度衰落系数；PM表示宏基站的发射功率；表示宏基站对用户ui,j的大尺度衰落系数；表示宏基站对用户ui,j的小尺度衰落系数。进一步的，所述数据传输速率包括：其中，W是基站fi到用户ui,j的下行带宽；表示用户ui,j在第t时隙从基站fi接收到信号的信干噪比。进一步的，所述的计算公式为：其中，表示迭代完成后的基站fi的功率控制参数；表示迭代完成后的基站fm的功率控制参数；N0表示噪声功率谱密度；W是基站fi到用户ui,j的下行带宽；Pmax表示毫微微基站的最大发射功率；表示传输过程中基站fi的对用户ui,j大尺度衰落系数；表示传输过程中基站fi对用户ui,j的小尺度衰落系数；表示基站fi对用户ui,j的调度参数。进一步的，所述t时隙的队列允许接入缓存的数据量的计算公式为：其中，当时，到达的数据允许接入到缓存队列中；当时，到达的数据将会禁止进入稳定队列表示第t时隙内发送到ui,j的分组数；表示基站fi需要发送到用户ui,j的数据缓存队列。进一步的，所述第t+1时隙的用户队列积压包括：其中，Q(t+1)表示t+1时隙的用户队列积压；表示在t+1时隙基站fi需要发送到用户ui,j的数据缓存队列；[X]+表示0和X当中的最大值。进一步的，所述求解基站在t+1时隙的最佳调度用户包括：其中，uI',J'*(t+1)表示基站在t+1时隙的最佳调度用户，也即是第I'个基站的第J'个用户，且uI',J'*(t+1)∈ui,j；argmin[·]表示·取得最小值时，自变量的取值；V表示控制参数；β表示能耗的重要性；是发射功率相关的损耗功率斜率；Pmax表示毫微微基站的最大发射功率。本专利技术的有益效果在于：本专利技术采用功率控制技术，提出了一种异构蜂窝网络中基站功率控制方法，该方法不需要知道信道状态转移概率等先验知识，仅根据当前的信道状态和队列积压做实时传输决定并调整基站的发送功率，可以在降低用户时延的同时，有效地提高系统能效。附图说明图1为本专利技术的异构蜂窝网络基站中功率控制方法的流程图；图2为现有宏基站-毫微微基站两层异构网络模型；图3为现有关联基站fi的用户数据队列模型；图4为本专利技术的系统平均效用图；图5为本专利技术的系统平均队列积压图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。本专利技术的异构蜂窝网络基站中功率控制方法包括如图1所示：S1、系统初始化，t＝0，设定最先产生的数据的用户或者家庭基站即将调度的用户为t时隙的最佳调度用户；S2、根据t时隙最佳调度用户确定t时隙的最佳调度用户的队列积压，并根据t时隙的最佳调度用户队列积压，计算t时隙的最优功率控制参数；S3、计算基站在t时隙对用户的数据传输速率；S4、根据数据传输速率计算t时隙的用户队列允许接入缓存的数据量，得到第t+1时隙的用户队列积压；S5、根据第t时隙的最优功率控制参数以及t+1时隙的用户队列积压，求解基站在第t+1时隙的最佳调度用户，返回步骤S1，t＝t+1；继续求解基站的最优功率控制参数；S6、t＝t+1，返回步骤S2，计算t+1时隙的最优功率控制参数。在本专利技术中，考虑两层异构蜂窝网络下行传输模型，如图2所示；假设宏基站和毫微微基站处于相同的频带，每个毫微微基站的一个时隙只服务一个用户。用F＝{f1,f2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异构蜂窝网络基站中功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、系统初始化，设定t时隙的最佳调度用户，即最先产生的数据的用户或者家庭基站即将调度的用户；t初始为0；S2、根据t时隙最佳调度用户确定t时隙的最佳调度用户的队列积压，并根据t时隙的最佳调度用户队列积压，计算t时隙的最优功率控制参数；S3、计算基站在t时隙对用户的数据传输速率；S4、根据数据传输速率计算t时隙的用户队列允许接入缓存的数据量，得到第t+1时隙的用户队列积压；S5、根据第t时隙的最优功率控制参数以及t+1时隙的用户队列积压，求解基站在第t+1时隙的最佳调度用户；S6、t＝t+1，返回步骤S2，计算t+1时隙的最优功率控制参数。

【技术特征摘要】
1.一种异构蜂窝网络基站中功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、系统初始化，设定t时隙的最佳调度用户，即最先产生的数据的用户或者家庭基站即将调度的用户；t初始为0；S2、根据t时隙最佳调度用户确定t时隙的最佳调度用户的队列积压，并根据t时隙的最佳调度用户队列积压，计算t时隙的最优功率控制参数；S3、计算基站在t时隙对用户的数据传输速率；S4、根据数据传输速率计算t时隙的用户队列允许接入缓存的数据量，得到第t+1时隙的用户队列积压；S5、根据第t时隙的最优功率控制参数以及t+1时隙的用户队列积压，求解基站在第t+1时隙的最佳调度用户；S6、t＝t+1，返回步骤S2，计算t+1时隙的最优功率控制参数。2.根据权利要求1所述的一种异构蜂窝网络基站中功率控制方法，其特征在于，步骤S2的t时隙的最优功率控制参数的计算公式为：其中，L表示迭代次数；[X]+表示0和X中的最大值；表示基站fi在t时隙的最佳调度用户uI,J*(t)的数据积压量，uI,J*(t)表示第I个基站的第J个用户，uI,J*∈ui,j；W是基站fi到用户ui,j的下行带宽；V表示控制参数；β表示能耗的重要性；NTRX表示基站传输接收天线数目；是发射功率相关的损耗功率斜率；Pmax表示毫微微基站的最大发射功率；N0表示噪声功率谱密度；I(L)表示宏基站和其他毫微微基站对基站fi的干扰；表示传输过程中基站fi的对用户ui,j大尺度衰落系数；表示传输过程中基站fi对用户ui,j的小尺度衰落系数；i{1,2,...,n}；n代表毫微微基站的总数。3.根据权利要求2所述的一种异构蜂窝网络基站中功率控制方法，其特征在于，所述宏基站和其他毫微微基站对基站fi的干扰包括：其中，表示第L次迭代中基站fm的功率控制参数；表示基站fm对用户ui,j的大尺度衰落系数；表示基站fm对用户ui,j的小尺度衰落系数；PM表示宏基站的发射功率；表示宏基站对用户ui,j的大尺度衰落系数；表示宏基站对用户ui,j的小尺度衰落系数。4.根据权利要求1所述的一种异构蜂窝网络基站中功率控制方法，其特征在于，所述数据传输速率包括：其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴青锋，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