一种异构小区网络中的功率分配方法组成比例

本发明专利技术提供一种异构小区网络中的功率分配方法，能够最大限度的提高小区的能量效率和吞吐量。所述方法包括：获取时延参数，根据获取的时延参数，确定小型基站的能量效率；将功率分配问题描述为最大化小型基站的能量效率；确定功率分配问题达到纳什平衡时的发射功率；基于确定的发射功率，将功率分配中的能量效率看做是Q学习中的回报值函数，通过基于猜想的多用户Q学习算法求解最优功率分配方案。本发明专利技术适用于功率分配操作。

A power allocation method in a heterogeneous cell network

The invention provides a power allocation method in heterogeneous cell networks, which can maximize the energy efficiency and throughput of the cell. The methods include: obtaining time delay parameters, determining the energy efficiency of a small base station according to the acquired time delay parameters, describing the power allocation problem as the energy efficiency of maximizing the small base station; determining the power allocation problem to achieve the power of the Nash equilibrium; based on the determined transmit power, the energy allocated to the power distribution. Efficiency is regarded as the return value function in Q learning, and the optimal power allocation scheme is solved by conjecture based multi-user Q learning algorithm. The invention is suitable for power distribution operation.

【技术实现步骤摘要】
一种异构小区网络中的功率分配方法
本专利技术涉及移动通信领域，特别是指一种异构小区网络中的功率分配方法。
技术介绍
随着科技的飞速发展，5G时代的来临并不遥远，随着越来越多的智能移动设备接入无线网络，频率资源越来越少，给宏小区造成了沉重的负担。小型基站的部署可以减轻来自宏小区的过载流量，增加系统容量。但是，同层和跨层的干扰越来越严重，从而导致系统容量和服务质量(QoS)的降低。为了更好的处理这种情况，一种更加合理高效的功率分配方法需要被提出。在正交频分多址频谱共享网络中，已经有了大量的研究用来减轻干扰、提高能量效率。但是，在现有技术中，还没有利用延迟约束来提高服务质量(QoS)的研究。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种异构小区网络中的功率分配方法，以解决现有技术所存在的还没有利用延迟约束来提高服务质量的问题。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种异构小区网络中的功率分配方法，包括：获取时延参数，根据获取的时延参数，确定小型基站的能量效率；将功率分配问题描述为最大化小型基站的能量效率；确定功率分配问题达到纳什平衡时的发射功率；基于确定的发射功率，将功率分配中的能量效率看做是Q学习中的回报值函数，通过基于猜想的多用户Q学习算法求解最优功率分配方案。进一步地，所述根据获取的时延参数，确定小型基站的能量效率包括：根据获取的时延参数，确定接收信干噪比；根据确定的接收信干噪比，确定总的接收数据速率；根据确定的总的接收数据速率，确定有效容量；根据确定的有效容量，确定小型基站的能量效率。进一步地，所述接收信干噪比表示为：其中，表示小型基站k在子信道n上用户f的接收信干噪比；表示小型基站k到用户f在子信道n上的信道功率增益；表示小型基站k在子信道n上的发射功率；表示除了小型基站k以外的其他小型基站的发射功率；为时延参数，表示在子信道n上除了小型基站k以外的其他小型基站和宏小区对第k个小型基站下用户f的干扰；δ2表示高斯白噪声。进一步地，所述总的接收数据速率表示为：其中，表示在子信道n上用户f总的接收数据速率，K表示小型基站的数目，是的简写形式，表示小型基站k在子信道n上用户f的接收数据速率，Tf表示传输时间，B表示带宽，是的简写形式。进一步地，所述有效容量表示为：其中，为有效容量，表示小型基站k能够支持用户f的最大数据速率；θkf表示在小型基站k下的用户f的服务质量指数；E(·)表示误差函数；为的简写形式。进一步地，所述小型基站的能量效率表示为：其中，表示小型基站k下用户f的能量效率，Tf表示传输时间，Pk表示总的下行链路的发射功率，Pc表示电路功率。进一步地，将功率分配问题描述为最大化小型基站的能量效率：其中，是的简写形式，表示预设的信干噪比阈值，pmask表示预设的隐藏约束功率，K’表示小型基站的集合，F’表示小型基站下包含的用户集合，N’表示子信道的集合，分别表示小型基站k的最大和最小发射功率，定义为进一步地，Q学习算法中Q值的更新规则为：其中，s'k和sk分别代表小型基站k在时隙t和t+1时的状态，αt代表学习率，表示回报值函数，ak表示小型基站k的动作集中的动作，a-k表示除了小型基站k以外的其他小型基站的动作集中的动作，A-k表示为除去小型基站k之外的所有小型基站的动作集，β表示Q学习中的代价因子，βk表示小型基站k的动作集Ak中的动作，表示小型基站j的策略集，表示动作αk下小型基站k在子信道n上的发射功率，Ik表示小型基站k下用户f的接收信干噪比的状态。进一步地，对Q学习算法中Q值的更新规则进行更新，得到基于猜想的Q值的更新规则为：其中，表示基于猜想的线性函数。进一步地，所述基于猜想的线性函数表示为：其中，是常数参数，为正的标量恒定值；和分别表示猜想、策略集和策略集，τ表示热度值。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述方案中，获取时延参数，根据获取的时延参数，确定小型基站的能量效率；将功率分配问题描述为最大化小型基站的能量效率；确定功率分配问题达到纳什平衡时的发射功率；基于确定的发射功率，将功率分配中的能量效率看做是Q学习中的回报值函数，通过基于猜想的多用户Q学习算法求解最优功率分配方案。这样，通过引入时延参数(也可以称为：时延约束)来保证小区的服务质量，且将功率分配问题建模为非合作超模博弈，确定功率分配问题达到纳什平衡时的发射功率，基于确定的发射功率，通过基于猜想的多用户Q学习算法求解最优功率分配方案，本方法能够在保证服务质量以及考虑能量效率的前提下，最大限度的提高小区的能量效率和吞吐量，能够满足剧增的接入需求。附图说明图1为本专利技术实施例提供的异构小区网络中的功率分配方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的系统模型的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术针对现有的还没有利用延迟约束来提高服务质量的问题，提供一种异构小区网络中的功率分配方法。如图1所示，本专利技术实施例提供的异构小区网络中的功率分配方法S101，获取时延参数，根据获取的时延参数，确定小型基站的能量效率；S102，将功率分配问题描述为最大化小型基站的能量效率；S103，确定功率分配问题达到纳什平衡时的发射功率；S104，基于确定的发射功率，将功率分配中的能量效率看做是Q学习中的回报值函数，通过基于猜想的多用户Q学习算法求解最优功率分配方案。本专利技术实施例所述的异构小区网络中的功率分配方法，获取时延参数，根据获取的时延参数，确定小型基站的能量效率；将功率分配问题描述为最大化小型基站的能量效率；确定功率分配问题达到纳什平衡时的发射功率；基于确定的发射功率，将功率分配中的能量效率看做是Q学习中的回报值函数，通过基于猜想的多用户Q学习算法求解最优功率分配方案。这样，通过引入时延参数(也可以称为：时延约束)来保证小区的服务质量，且将功率分配问题建模为非合作超模博弈，确定功率分配问题达到纳什平衡时的发射功率，基于确定的发射功率，通过基于猜想的多用户Q学习算法求解最优功率分配方案，本方法能够在保证服务质量以及考虑能量效率的前提下，最大限度的提高小区的能量效率和吞吐量，能够满足剧增的接入需求。为了更好地理解本专利技术实施例所述的异构小区网络中的功率分配方法，对其进行详细说明，所述方法可以包括：步骤1，建立正交频分多址(OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess，OFDMA)小区下行数据链路的系统模型，例如，如图2所示，采用一个半径为500米的宏小区，小型基站(Smallcell)自由分布在宏小区内，小型基站与宏小区之间的最小距离为40米，小型基站间的最小距离为300米，载波频率为2GHz，带宽B为1MHz，子信道数N为30，其中，N0是附加高斯白噪声的功率谱密度，N0的取值可以为-174dBm/Hz，σ2表示增加的高斯白噪声功率。初始化所述系统模型中的相关参数，例如，小型基站k在子信道n上的发射功率，小型基站k到用户f之间的链路以及小型基站k到用户f在子信道n上的信道功率增益以及从小型基站j到用户f在子信道n上的信道功率增益。需要说明的是：1)由于建立的是OFDMA小区下行数据链路的系统模型，所以，在小区子信道上同一时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异构小区网络中的功率分配方法，其特征在于，包括：获取时延参数，根据获取的时延参数，确定小型基站的能量效率；将功率分配问题描述为最大化小型基站的能量效率；确定功率分配问题达到纳什平衡时的发射功率；基于确定的发射功率，将功率分配中的能量效率看做是Q学习中的回报值函数，通过基于猜想的多用户Q学习算法求解最优功率分配方案。

【技术特征摘要】
1.一种异构小区网络中的功率分配方法，其特征在于，包括：获取时延参数，根据获取的时延参数，确定小型基站的能量效率；将功率分配问题描述为最大化小型基站的能量效率；确定功率分配问题达到纳什平衡时的发射功率；基于确定的发射功率，将功率分配中的能量效率看做是Q学习中的回报值函数，通过基于猜想的多用户Q学习算法求解最优功率分配方案。2.根据权利要求1所述的异构小区网络中的功率分配方法，其特征在于，所述根据获取的时延参数，确定小型基站的能量效率包括：根据获取的时延参数，确定接收信干噪比；根据确定的接收信干噪比，确定总的接收数据速率；根据确定的总的接收数据速率，确定有效容量；根据确定的有效容量，确定小型基站的能量效率。3.根据权利要求2所述的异构小区网络中的功率分配方法，其特征在于，所述接收信干噪比表示为：其中，表示小型基站k在子信道n上用户f的接收信干噪比；表示小型基站k到用户f在子信道n上的信道功率增益；表示小型基站k在子信道n上的发射功率；表示除了小型基站k以外的其他小型基站的发射功率；为时延参数，表示在子信道n上除了小型基站k以外的其他小型基站和宏小区对第k个小型基站下用户f的干扰；δ2表示高斯白噪声。4.根据权利要求3所述的异构小区网络中的功率分配方法，其特征在于，所述总的接收数据速率表示为：其中，表示在子信道n上用户f总的接收数据速率，K表示小型基站的数目，是的简写形式，表示小型基站k在子信道n上用户f的接收数据速率，Tf表示传输时间，B表示带宽，是的简写形式。5.根据权利要求4所述的异构小区网络中的功率分配方法，其特征在于，所述有效容量表示为：其中，为有效容量，表示小型基站k能够支持用户f的最大数据速率；θkf表示在小型基站k下...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海君，孙梦颖，张建发，隆克平，董江波，皇甫伟，杨扬，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11