多层异构网络中基于能效的小区选择方法技术

本发明专利技术涉及一种多层异构网络中基于能效的小区选择方法，属于无线通信技术领域。该方法包括以下步骤：步骤一：用户计算自己的备选基站列表和选择自由度信息并将该信息上报给其备选基站列表中的所有基站；步骤二：所有基站共享各自的基本信息和用户上报的信息；步骤三：基站每次挑选选择自由度最小的用户并根据所设计的新准则确定该用户选择的小区；步骤四：基站更新原有的备选基站列表和选择自由度信息；步骤五：循环执行步骤三和步骤四，直到每个用户都选择了接入小区。本方法能忽略不同基站的差异性，综合考虑用户的要求的SINR，基站的负载以及用户对小区基站能量的使用效率，从而保证用户的服务质量，避免负载不均匀和用户饿死现象，并且提升用户对能量的利用效率。

【技术实现步骤摘要】
多层异构网络中基于能效的小区选择方法
本专利技术属于无线通信
，特别是多层异构无线蜂窝网络
，涉及一种多层异构网络中基于能效的小区选择方法。
技术介绍
随着移动互联网时代的到来，数据流量增长爆发，用户对网络体验提出了更高的需求，多层异构网络(HeterogeneousNetwork，HetNet)应运而生。相比于传统单层网络，异构网络中包含了不同种类的接入节点，包括宏蜂窝基站和各种小蜂窝基站，面对不同的节点，用户选择哪个基站接入得到服务更为合理，成为多层异构网络面临的挑战之一，因为传统的针对单层网络设计的小区选择准则将不再适用于多层异构网络。在单层网络中，普遍采用基于最大信噪比(SignaltoInterferenceandNoiseRatio，SINR)的小区选择方法，该方法使得用户选择接入给自己提供最大SINR的基站来获得服务。这样的选择准则只适用于业务均匀分布，且各小区基站功率相持平的单层网络。在多层立体异构网络中，各个小区基站下行发射功率不同，基于最大信噪比的小区选择方法会导致大功率基站过载，而小功率基站利用不完全，引起严重的负载不均衡问题。除此之外，随着“绿色通信”概念地提出，多层立体异构网络中的小区选择方法还应考虑能量利用效率(EnergyEfficiency,EE)，用户在选择小区时，除了考虑自身的需求外，还需要考虑接入基站后能充分利用该基站提供的能量。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种多层异构网络中基于能效的小区选择方法，该方法能综合考虑用户要求的SINR，小区的可用资源以及用户对能量的利用效率。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种多层异构网络中基于能效的小区选择方法，包括以下步骤：步骤一：用户计算自己的备选基站列表和选择自由度信息并将该信息上报给其备选基站列表中的所有基站；步骤二：所有基站共享各自的基本信息和用户上报的信息；步骤三：基站每次挑选选择自由度最小的用户并根据所设计的新准则确定该用户选择的小区；步骤四：基站更新原有的备选基站列表和选择自由度信息；步骤五：循环执行步骤三和步骤四，直到每个用户都选择了接入小区。进一步，步骤一中，用户计算自己的备选基站列表和选择自由度信息并将该信息上报给其备选基站列表中的所有基站，具体包括：1)用户u接收来自各个基站(BS1，BS2，BS3，...，BSN)的参考信号，并通过接收参考信号功率：RSRP1，RSRP2，RSRP3，...，RSRPN来计算接入相应的基站i时能达到的SINR值计算公式为：其中n∈{1，2，3，...，N}表示相应基站的编号，也即相应小区的编号，N0为高斯白噪声的功率谱密度；如果相应的SINR能满足用户的要求，即，当时,基站i就能够给用户u提供满足要求的服务，所以用户u就把基站i添加到自己的备选基站列表Cu＝{BS1，BS2，...，BSl}；2)用户u的选择自由度Du定义为：Du＝|Cu|，即为备选基站个数；3)每个用户将得到的备选基站列表和选择自由度上报给各个备选基站。进一步，在步骤二中，所有基站共享各自的基本信息和用户上报的信息，共享的信息具体包括两类：一类是各个基站的基本信息，包括该基站编号，也即小区编号n，最大可用资源数RBn_max，最大负载Ln_max，以及下行发射功率Pn；另一类是用户上报的相关信息，包括用户编号u，及其相应的备选基站列表Cu和选择自由度Du。进一步，在步骤三中，基站每次挑选选择自由度最小的用户并根据所设计的新准则确定该用户选择的小区，具体包括：1)各个基站共享信息后，基站将所有用户按照用户的选择自由度大小非减序排列，当有多个用户的选择自由度相同时，随机排列这多个用户；2)挑排在第一位的用户，即选择自由度最小的用户，综合考虑其备选小区的可用资源，负载以及能量利用效率，为该用户确定接入小区。进一步，上述步骤2)包括以下步骤：21)首先用公式计算用户u接入备选小区i的能量利用效率,其中：是用户u的传输速率，传输资源的带宽用BRB表示；是基站消耗的总功率，由两部分组成，具体表示为式中第一项Pi_0表示基站消耗的固定功率，第二项中的Δi是一个与基站种类有关的常数因子；22)根据基站的资源和负载计算权值公式如下：其中Li表示基站i目前的负载，表示基站i的容量剩余度，是采用轮询调度法时用户获得服务的概率；23)定义接入因子对每个用户u，其每一个备选基站对应一个接入因子，用户u将选择接入因子最大的小区it＝argi{max(θi)}；24)确定用户u的小区it后，标记该用户为已处理，并且被选择的小区it反馈一个准许接入信令给用户。进一步，在步骤四中，基站更新备选基站列表和选择自由度具体包括：1)当一个用户选定了一个小区后，各小区更新自己存储的原有相关信息，把该小区的负载由Li更新为Li+1；2)当一个用户选定了一个小区后，如果该小区恰好满载，即更新后的负载Li+1＝Li_max，意味着该小区将不能再供其他用户选择，检测在未处理的用户中是否存在该小区，如果有，在这个用户的备选小区列表中删除该小区，并把这个用户的选择自由度由Du更新为Du-1。进一步，步骤五具体包括：按照更新后的选择自由度非减序排列未处理的用户，当有多个用户的选择自由度相同时，随机排列这多个用户；按照更新后的信息计算各个未处理用户对应的各个基站的选择因子，计算方法同上述步骤三中所涉，并为用户选定接入小区；各基站每处理一个用户后就更新一次所存储的信息；处理完每个用户后，停止结束。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的方法能忽略不同基站的差异性，综合考虑用户的要求的SINR，基站的负载以及用户对小区基站能量的使用效率，从而保证用户的服务质量，避免负载不均匀和用户饿死现象，并且提升用户对能量的利用效率。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为本专利技术实施例中多层异构蜂窝网络的示意图；图2为本专利技术所述方法的总流程图；图3为用户计算各自的备选基站和选择自由度信息并上报相应基站的流程图；图4为各基站间共享的两类信息的示意图；图5为挑选自由度最小的用户并根据所设计的新准则确定该用户选择的小区的流程图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。图1为本专利技术实施例中多层异构蜂窝网络的示意图，该全频复用的多层异构网络包含一个宏蜂窝基站和若干小蜂窝基站，它们共同组成基站集合β＝{BS1，BS2，BS3，...，BSN}，每个基站都有一个唯一的序号N＝{1，2，3，...，N}。所有的基站均工作在开放接入模式(OpenAccessMode),一定数目的用户随机分布在该区域内，所有的用户都有权利接入任何一个基站BSn。每个用户都只能占用一个基站的一个传输资源进行传输。图2为本方法的总流程图，从图中可以看出本方法主要包含了五个步骤，下面将详细介绍每个步骤的具体过程。步骤A：用户计算各自的备选小区和选择自由度信息并上报相应基站。该步骤的具体过程参见图3，步骤A一共包含3个主要步骤：步骤A1，用户收集来自各个基站的参考信号(ReferenceSignal,RS)。具体地，每个基站都会全向发射自己的参考信号，这样任何一个用户u都可以接收到来自各基站的参考信号，该信号包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层异构网络中基于能效的小区选择方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：用户计算自己的备选基站列表和选择自由度信息并将该信息上报给其备选基站列表中的所有基站；步骤二：所有基站共享各自的基本信息和用户上报的信息；步骤三：基站每次挑选选择自由度最小的用户并根据所设计的新准则确定该用户选择的小区；步骤四：基站更新原有的备选基站列表和选择自由度信息；步骤五：循环执行步骤三和步骤四，直到每个用户都选择了接入小区。

【技术特征摘要】
1.一种多层异构网络中基于能效的小区选择方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：用户计算自己的备选基站列表和选择自由度信息并将该信息上报给其备选基站列表中的所有基站；步骤二：所有基站共享各自的基本信息和用户上报的信息；步骤三：基站每次挑选选择自由度最小的用户并根据所设计的新准则确定该用户选择的小区；步骤四：基站更新原有的备选基站列表和选择自由度信息；步骤五：循环执行步骤三和步骤四，直到每个用户都选择了接入小区；步骤一中，用户计算自己的备选基站列表和选择自由度信息并将该信息上报给其备选基站列表中的所有基站，具体包括：1)用户u接收来自各个基站(BS1，BS2，BS3，...，BSN)的参考信号，并通过接收参考信号功率：RSRP1，RSRP2，RSRP3，...，RSRPN来计算接入相应的基站i时能达到的SINR值计算公式为：其中n∈{1，2，3，...，N}表示相应基站的编号，也即相应小区的编号，N0为高斯白噪声的功率谱密度；如果相应的SINR能满足用户的要求，即，当时,基站i就能够给用户u提供满足要求的服务，所以用户u就把基站i添加到自己的备选基站列表Cu＝{BS1，BS2，...，BSI}；2)用户u的选择自由度Du定义为：Du＝|Cu|，即为备选基站个数；3)每个用户将得到的备选基站列表和选择自由度上报给各个备选基站；在步骤二中，所有基站共享各自的基本信息和用户上报的信息，共享的信息具体包括两类：一类是各个基站的基本信息，包括该基站编号，也即小区编号n，最大可用资源数RBn_max，最大负载Ln_max，以及下行发射功率Pn；另一类是用户上报的相关信息，包括用户编号u，及其相应的备选基站列表Cu和选择自由度Du。2.根据权利要求1所述的一种多层异构网络中基于能效的小区选择方法，其特征在于：在步骤三中，基站每次挑选选择自由度最小的用户并根据所设计的新准则确定该用户选择的小区，具体包括：1)各个基站共享信息后，基站将所有用户按照用户的选择自由度大小非减序排列，当有多个用户的选择自由度相同时，随机排列这多个用户；2)挑排在第一位的用户，即选择自由度最小的用户，综合考虑其备选小区的可用资源，负载以及能量利用效率，为该...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈前斌，李茹洁，刘青海，李昕韵，唐伦，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85