基站间动态协同覆盖方法技术

本发明专利技术涉及移动无线通信，具体提供了一种基站间动态协同覆盖方法。针对现有技术只考虑静态条件中如何控制小区基站，没有考虑用户数、用户位置的随机时变特性，而无法高效准确地在某一小区休眠后覆盖通信盲点的问题，本发明专利技术以灰色马尔科夫预测模型的用户数预测，结合分区统计的动态协同覆盖方法，有利于在某小区基站休眠时，其邻居小区的基站能够高效、及时、准确地覆盖休眠小区下的所有用户。

【技术实现步骤摘要】
基站间动态协同覆盖方法
本专利技术涉及移动通信技术，具体涉及一种基站间动态协同覆盖方法。
技术介绍
随着3G、4G技术的不断推广，越来越多的新基站投入运营，在造成了能源浪费、环境污染等问题的同时也极大的增加了运营成本。所以，对于高效的节能通信模式的研究迫在眉睫。在2010年，IEEE的第21次国际座谈会较为全面地叙述了在2G/3G网络下应用基站休眠模式以达到节省能耗的目的这一通信模式。其核心思想在于，当一个基站覆盖区域内负载及其低下或者没有负载，我们可以通过关闭基站或者维持基站运作在一个极低的功率模式下来节省大量不必要的能量消耗。另一方面，在2009年有研究者提出了为基站提供混合能源的想法，这些混合能源包括太阳能、风能、光能等绿色能源，也有电网能源、化石能源等传统能源。经过一定的调控，增加可再生能源的使用，减少化石能源的消耗，以达到绿色节能的目的。但是，无论是基站休眠还是使用绿色能源基站，都会出现时间或空间上的覆盖漏洞，导致部分用户得不到所需服务的问题。所以，一种好的基站间协同覆盖的策略就显得尤为重要。然而，在现实的无线通信环境中，移动用户在时间和空间上的分布呈现出无规则性，若不通过对周围环境变化的监测做出实时的基站间协作决策，则很难实现高效的节能通信模式。但是在现有技术中，大多数方法只考虑静态条件中如何控制小区基站，没有考虑用户数、用户位置的随机时变特性，所以在网络负载环境动态变化的情况下，如何在某一小区休眠后，高效准确的覆盖通信盲点的问题还亟待解决。
技术实现思路
（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基站间动态协同覆盖方法，有利于在某小区基站休眠时，其邻居小区的基站能够高效、及时、准确地覆盖休眠小区下的所有用户。（二）技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基站间动态协同覆盖方法，其特征在于，该方法包括：步骤S1：将基站休眠的小区均分为若干个扇区，统计每个扇区内未连接基站的用户数；步骤S2：利用灰色马尔科夫预测模型根据所述未连接基站的用户数计算出每个扇区中经过预定时间后的用户数预测值；步骤S3：找出若干个扇区中所述用户数预测值最大的扇区，并找出在与该扇区相对的半个小区中所述用户数预测值最大的扇区；步骤S4：扩大与这两个扇区接邻的邻居小区的基站的发射功率，直至这两个扇区内的用户都与基站连接；步骤S5：返回步骤S1直至该小区内所有用户都与基站连接。优选地，该方法中在所述步骤S5之后还包括：步骤S6：每一个基站在保持与用户的连接状态下尽可能地减小自身的发射功率。优选地，该方法中在所述步骤S6之后还包括：步骤S7：当检测到该小区内的未覆盖区域内出现新用户，或者用户移动到未覆盖区域时，增大与该用户最近邻的基站的发射功率直至该用户与基站连接。优选地，所述方法还包括：按照预设的时间间隔序列，每隔一段时间间隔就转至步骤S1。优选地，所述预设时间间隔序列中，白天的时间间隔大于夜晚的时间间隔。优选地，在每次用户与基站连接之后，还包括：根据该基站的带宽容量、用户的到达速率、以及用户与基站间的频谱效率计算该基站的最大用户数；当与该基站的连接的用户数不小于所述最大用户数时，调整用户与基站的连接关系使与该基站的连接的用户数小于所述最大用户数。优选地，根据基站j的带宽容量BWj、总数为Num的用户中用户i的到达速率ri、以及用户i与基站j间的频谱效率sij计算该基站j的最大用户数Cj的公式为：其中α为取值在[0，1]内的预设参数。优选地，所述调整用户与基站的连接关系使与该基站的连接的用户数小于所述最大用户数包括：计算与该基站连接的每个用户与其最近邻的两个基站的距离差；按所述距离差从大到小的顺序将用户转移至与其最近邻的基站，直至与该基站的连接的用户数小于所述最大用户数；若与所述最近邻的基站连接的用户数不小于其最大用户数，则跳过对该用户对下一个用户进行所述转移。优选地，所述方法中移动用户与基站之间的距离通过其传输信号的衰减来确定。优选地，所述方法中每个移动用户的信噪比均须高于预设的最低信噪比。（三）有益效果本专利技术至少具有如下的有益效果：本专利技术主要是利用了用户在时间域与空间域上的波动性来进行分区域的用户数预测（具体应用了灰色马尔科夫预测模型），从而可以根据下一时刻的用户数预测值来高效、及时、准确地制定协同覆盖策略。其次，本专利技术按用户数预测值从大到小的顺序，依次扩大相对的两个接邻小区基站的发射功率，从而以较少的功率增加实现了对休眠小区下的所有用户的覆盖。有仿真结果证明，这样的协同覆盖策略不仅有利于降低系统的整体能耗，还有利于动态、灵活地满足所有用户的基本服务需求，降低整体系统阻塞率。当然，实施本专利技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一个实施例中一种基站间动态协同覆盖方法流程图；图2是本专利技术一个实施例中一个蜂窝网络下的用户与基站模型；图3是本专利技术一个实施例中移动用户扇区统计模型示意图；图4是本专利技术一个实施例中协同覆盖策略的流程示意图；图5是本专利技术一个实施例中系统总功耗-时间仿真结果图；图6是本专利技术一个实施例中系统阻塞率-时间仿真结果图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，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，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本专利技术实施例提出了一种基站间动态协同覆盖方法，参见图1，该方法包括：步骤S1：将基站休眠的小区均分为若干个扇区，统计每个扇区内未连接基站的用户数；步骤S2：利用灰色马尔科夫预测模型根据所述未连接基站的用户数计算出每个扇区中经过预定时间后的用户数预测值；步骤S3：找出若干个扇区中所述用户数预测值最大的扇区，并找出在与该扇区相对的半个小区中所述用户数预测值最大的扇区；步骤S4：扩大与这两个扇区接邻的邻居小区的基站的发射功率，直至这两个扇区内的用户都与基站连接；步骤S5：返回步骤S1直至该小区内所有用户都与基站连接。可见，问题所处的背景是一种“用户-基站”的通信模式，用户通过与基站相连接来进行通信。其中，小区的形状可以是蜂窝状或其他形状，在将其均分为若干个扇区后，以每一个扇区的过小区中心点的中轴线为轴，可以划出与该扇区相对的半个小区。而每一个扇区的外边沿都必然与某邻居小区相接邻，所以按照这一方法，会先扩大用户预测数最多的扇区相接邻小区基站的发射功率，同时扩大与其相对的半个小区中用户预测数最多的扇区相接邻小区基站的发射功率，从而按照用户数预测值从大到小的顺序依次进行协同覆盖。如
技术介绍
中所述，本方法是在某小区基站休眠的情况下，使其邻居小区协同覆盖该小区中所有用户的方法。与现有技术相比，其主要利用了灰色马尔科夫预测模型来根据当前未连接基站的用户数预测经过预定时间后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基站间动态协同覆盖方法，其特征在于，该方法包括：步骤S1：将基站休眠的小区均分为若干个扇区，统计每个扇区内未连接基站的用户数；步骤S2：利用灰色马尔科夫预测模型根据所述未连接基站的用户数计算出每个扇区中经过预定时间后的用户数预测值；步骤S3：找出若干个扇区中所述用户数预测值最大的扇区，并找出在与该扇区相对的半个小区中所述用户数预测值最大的扇区；步骤S4：扩大与这两个扇区接邻的邻居小区的基站的发射功率，直至这两个扇区内的用户都与基站连接；步骤S5：返回步骤S1直至该小区内所有用户都与基站连接。

【技术特征摘要】
1.一种基站间动态协同覆盖方法，其特征在于，该方法包括：步骤S1：将基站休眠的小区均分为若干个扇区，统计每个扇区内未连接基站的用户数；步骤S2：利用灰色马尔科夫预测模型根据所述未连接基站的用户数计算出每个扇区中经过预定时间后的用户数预测值；步骤S3：找出若干个扇区中所述用户数预测值最大的扇区，并找出在与该扇区相对的半个小区中所述用户数预测值最大的扇区；其中，以该扇区的过小区中心点的中轴线为轴，划出与该扇区相对的半个小区；步骤S4：扩大与这两个扇区接邻的邻居小区的基站的发射功率，直至这两个扇区内的用户都与基站连接；步骤S5：返回步骤S1直至该小区内所有用户都与基站连接。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法中在所述步骤S5之后还包括：步骤S6：每一个基站在保持与用户的连接状态下尽可能地减小自身的发射功率。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法中在所述步骤S6之后还包括：步骤S7：当检测到该小区内的未覆盖区域内出现新用户，或者用户移动到未覆盖区域时，增大与该用户最近邻的基站的发射功率直至该用户与基站连接。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：按照预设的时间间隔序列，每隔一段时间间隔就转至步骤S1。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设时间间隔序列中，白天的时间间隔大于夜晚的时间间隔。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，在每次用户与基站连接之后，还包括：根据该基站的带宽容量、用户的到达速率、以及用户与基站间的频谱效率计算该基站的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏翼飞，宋梅，蒋超宇，王雅莉，马跃，滕颖蕾，张勇，满毅，刘洋，王莉，胡炜，王小军，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11