超密集网络中保障用户公平性的功率控制方法技术

本发明专利技术公开了一种超密集网络中保障用户公平性的功率控制方法，采用了上行功率控制的方式，通过综合考虑超密集网络中小基站用户的等级、用户的信道增益等因素，实时调节终端的上行传输功率，达到了最大化终端的上行链路能量效率加权之和的目标，具有既保障终端上行链路的高能量效率，又保障不同终端之间能量效率相对公平的优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于移动通信领域，涉及移动通信网络中的终端功率控制，具体涉及一种可以保障移动终端上行链路的能量效率公平的小基站功率控制方法。
技术介绍
随着移动通信技术的爆发式发展，以智能手机为代表的移动终端不断普及，各种移动应用层出不穷，无论是网络整体的移动数据流量还是单个用户的移动数据流量都呈现出快速增长的态势。为了应对海量流量的挑战，运营商都开始密集部署小基站组成异构双层网络来增强网络的容量。同时，过去用户更多的是从网络获取数据，上传数据量相对较少，因此从基站到终端的下行链路的数据流量往往高于从终端到基站的上行链路。然而，近年来随着移动社交网络、网络游戏、云计算等应用的流行，移动用户上传的数据量越来越大，并且越来频繁。另一方面，对于终端来说，移动数据的传输和处理都会带来严重的能量消耗。由于电池技术的限制，近年来移动终端的电池的容量增长相对缓慢，移动终端续航时间短已成为消费者的一大痛点。由于跟数据收发相关的射频端能量消耗占移动终端整体能量消耗的比重很高，通过优化上行链路的功率控制的方式来实现移动终端的节能潜力巨大。同时，对于移动网络上行传输来说，用户所处环境、业务需求等各方面的差异会对移动终端的上行传输效率造成巨大影响。传输相同的数据流量，对于链路条件差的用户来说，其能量消耗相对较大，能量效率相对较低，而链路条件好、干扰较小的用户，其能量消耗相对较小，能量效率较高。然而，对于移动网络来说，让用户以相对公平的方式享受移动服务是必要的。考虑到当下能量效率指标对于移动终端的巨大意义，保障移动终端以相对公平的能量效率来传输数据也是合理且必要的。现行的移动通信标准中上行链路的功率控制以保障接收信干噪比为目的，并未考虑对于能量效率的优化。同时，现有的一些新方法大多以保障移动用户的数据速率的公平性为目标，以优化能量效率的公平性的方案较少。特别的，移动网络终端上行链路的能量效率公平性保障方法还存在空白。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述问题，提出一种超密集网络中保障用户公平性的功率控制方法，本专利技术采用了上行功率控制的方式，通过综合考虑超密集网络中小基站用户的等级、用户的信道增益等因素，实时调节终端的上行传输功率，达到了最大化终端的上行链路能量效率加权之和的目标，具有既保障终端上行链路的高能量效率，又保障不同终端之间能量效率相对公平的优势。本专利技术超密集网络中保障用户公平性的功率控制方法，分以下步骤：步骤1：小基站对每个用户被分配的上行信道进行信道估计，获取信道增益；设小基站的子信道集合为N表示子信道数目；用户集合为K表示用户的数目；用户k被分配的信道集合为Nk表示分配给用户k的子信道的数目；用户k在上行链路子信道n上的信道增益为步骤2：小基站设置两个K×1维向量λ(t)＝[λ1(t),…,λk(t),…,λK(t)]T、γ(t)＝[γ1(t),…,γk(t),…,γK(t)]T作为计算最佳发射功率的辅助变量，其中t是迭代次数记数变量，用来标识向量λ(t)和γ(t)的迭代次数，λ1(t)、λk(t)、λK(t)分别表示向量λ(t)的第1、第k和第K个元素，γ1(t)、γk(t)、γK(t)分别表示向量γ(t)的第1、第k和第K个元素；引入两个K＝1维向量β(s)＝[β1(s),…,βk(s),…,βK(s)]T和μ(s)＝[μ1(s),…,μk(s),…,μK(s)]T作为计算最佳发射功率的辅助变量，其中，s是迭代次数记数变量，用来标识β(s)和μ(s)的迭代次数，β1(s)、βk(s)、βK(s)分别表示向量β(s)的第1、第k和第K个元素，μ1(s)、μk(s)、μK(s)分别表示向量μ(s)的第1、第k和第K个元素；将迭代次数记数变量t的值初始化为1，将向量λ(t)与γ(t)的每个元素在t＝1时的值设为0，即λ(1)＝γ(1)＝[0,…,0,…,0]T；将迭代次数记数变量s的值初始化为1，将β(s)与μ(s)的每个元素在s＝1时的值设为1，即β(1)＝μ(1)＝[1,…,1…,1]T；步骤3：小基站依次计算每个终端在被分配的每个子信道上的最佳上行发射功率值；如果计算所得的发射功率小于零，则终端在该子信道上的最佳发射功率设为0；否则，终端在该子信道上的最佳发射功率即为计算所得的发射功率；步骤4：小基站将迭代次数计数变量t的值加1，更新参数向量λ(t)、γ(t)的每个元素，并判断参数向量λ(t)、γ(t)是否已经收敛，如果参数向量λ(t)、γ(t)没有收敛，则跳转到步骤3，如果参数向量λ(t)、γ(t)已经收敛，则跳转到步骤5；步骤5：小基站将迭代次数计数变量s的值加1，小基站更新参数向量β(s)、μ(s)的每个元素，并判断参数向量β(s)、μ(s)是否已经收敛，如果参数向量β(s)、μ(s)已经收敛，则跳转到步骤6，否则，跳转到步骤3；步骤6：小基站将每个终端的上行最佳发射功率值下发给各个用户终端，然后等待下一次功率控制。所属步骤3中，小基站在每个子信道上的发射功率值为： p k n = B ( μ k ( s ) w k + λ k ( t ) ) ( l n 2 ) ( μ k ( s ) β k ( s ) + γ k ( t ) ) - σ 2 g k n , ]]>其中，表示小基站中占用子信道n的用户k在子信道n上的最佳发射功率，B表示单个子信道的带宽，σ2表示小基站在每个子信道上的噪声功率；表示用户k到小基站在子信道n上的信道增益，wk表示用户k上行链路的能量效率相对其他用户的权重，μk(s)为K×1维向量μ(s)的第k个元素，βk(s)为K×1维向量β(s)的第k个元素，λk(t)为K×1维向量λ(T)的第k个元素，γk(t)为K×1维向量γ(T)的第k个元素。wk表示用户k上行链路的能本文档来自技高网...

【技术保护点】
超密集网络中保障用户公平性的功率控制方法，包括以下几个步骤：步骤1：小基站对每个用户被分配的上行信道进行信道估计，获取信道增益；设小基站的子信道集合为N表示子信道数目；用户集合为K表示用户的数目；用户k被分配的信道集合为Nk表示分配给用户k的子信道的数目；用户k在上行链路子信道n上的信道增益为步骤2：小基站设置两个K×1维向量λ(t)＝[λ1(t)，…，λk(t)，…，λK(t)]T、γ(t)＝[γ1(t)，…，γk(t)，…，γK(t)]T作为计算最佳发射功率的辅助变量，其中t是迭代次数记数变量，用来标识向量λ(t)和γ(t)的迭代次数，λ1(t)、λk(t)、λK(t)分别表示向量λ(t)的第1、第k和第K个元素，γ1(t)、γk(t)、γK(t)分别表示向量γ(t)的第1、第k和第K个元素；引入两个K×1维向量β(s)＝[β1(s)，…，βk(s)，…，βK(s)]T和μ(s)＝[μ1(s)，…，μk(s)，…，μK(s)]T作为计算最佳发射功率的辅助变量，其中，s是迭代次数记数变量，用来标识β(s)和μ(s)的迭代次数，β1(s)、βk(s)、βK(s)分别表示向量β(s)的第1、第k和第K个元素，μ1(s)、μk(s)、μK(s)分别表示向量μ(s)的第1、第k和第K个元素；将迭代次数记数变量t的值初始化为1，将向量λ(t)与γ(t)的每个元素在t＝1时的值设为0，即λ(1)＝γ(1)＝[0，…，0，…，0]T；将迭代次数记数变量s的值初始化为1，将β(s)与μ(s)的每个元素在s＝1时的值设为1，即β(1)＝μ(1)＝[1，…，1…，1]T；步骤3：小基站依次计算每个终端在被分配的每个子信道上的最佳上行发射功率值；如果计算所得的发射功率小于零，则终端在该子信道上的最佳发射功率设为0；否则，终端在该子信道上的最佳发射功率即为计算所得的发射功率；步骤4：小基站将迭代次数计数变量t的值加1，更新参数向量λ(t)、γ(t)的每个元素，并判断参数向量λ(t)、γ(t)是否已经收敛，如果参数向量λ(t)、γ(t)没有收敛，则跳转到步骤3，如果参数向量λ(t)、γ(t)已经收敛，则跳转到步骤5；步骤5：小基站将迭代次数计数变量s的值加1，小基站更新参数向量β(s)、μ(s)的每个元素，并判断参数向量β(s)、μ(s)是否已经收敛，如果参数向量β(s)、μ(s)已经收敛，则跳转到步骤6，否则，跳转到步骤3；步骤6：小基站将每个终端的上行最佳发射功率值下发给各个用户终端，然后等待下一次功率控制。...

【技术特征摘要】
2015.11.25 CN 20151082911941.超密集网络中保障用户公平性的功率控制方法，包括以下几个步骤：步骤1：小基站对每个用户被分配的上行信道进行信道估计，获取信道增益；设小基站的子信道集合为N表示子信道数目；用户集合为K表示用户的数目；用户k被分配的信道集合为Nk表示分配给用户k的子信道的数目；用户k在上行链路子信道n上的信道增益为步骤2：小基站设置两个K×1维向量λ(t)＝[λ1(t)，…，λk(t)，…，λK(t)]T、γ(t)＝[γ1(t)，…，γk(t)，…，γK(t)]T作为计算最佳发射功率的辅助变量，其中t是迭代次数记数变量，用来标识向量λ(t)和γ(t)的迭代次数，λ1(t)、λk(t)、λK(t)分别表示向量λ(t)的第1、第k和第K个元素，γ1(t)、γk(t)、γK(t)分别表示向量γ(t)的第1、第k和第K个元素；引入两个K×1维向量β(s)＝[β1(s)，…，βk(s)，…，βK(s)]T和μ(s)＝[μ1(s)，…，μk(s)，…，μK(s)]T作为计算最佳发射功率的辅助变量，其中，s是迭代次数记数变量，用来标识β(s)和μ(s)的迭代次数，β1(s)、βk(s)、βK(s)分别表示向量β(s)的第1、第k和第K个元素，μ1(s)、μk(s)、μK(s)分别表示向量μ(s)的第1、第k和第K个元素；将迭代次数记数变量t的值初始化为1，将向量λ(t)与γ(t)的每个元素在t＝1时的值设为0，即λ(1)＝γ(1)＝[0，…，0，…，0]T；将迭代次数记数变量s的值初始化为1，将β(s)与μ(s)的每个元素在s＝1时的值设为1，即β(1)＝μ(1)＝[1，…，1…，1]T；步骤3：小基站依次计算每个终端在被分配的每个子信道上的最佳上行发射功率值；如果计算所得的发射功率小于零，则终端在该子信道上的最佳发射功率设为0；否则，终端在该子信道上的最佳发射功率即为计算所得的发射功率；步骤4：小基站将迭代次数计数变量t的值加1，更新参数向量λ(t)、γ(t)的每个元素，并判断参数向量λ(t)、γ(t)是否已经收敛，如果参数向量λ(t)、γ(t)没有收敛，则跳转到步骤3，如果参数向量λ(t)、γ(t)已经收敛，则跳转到步骤5；步骤5：小基站将迭代次数计数变量s的值加1，小基站更新参数向量β(s)、μ(s)的每个元素，并判断参数向量β(s)、μ(s)是否已经收敛，如果参数向量β(s)、μ(s)已经收敛，则跳转到步骤6，否则，跳转到步骤3；步骤6：小基站将每个终端的上行最佳发射功率值下发给各个用户终端，然后等待下一次功率控制。2.根据权利要求1所述的超密集网络中保障用户公平性的功率控制方法，所述的步骤3中，小基站在每个子信道上的最佳上行发射功率值为： p k n = B ( μ k ( s ) w k + λ k ( t ) ) ( ln 2 ) ( μ k ( s ) ...

【专利技术属性】
技术研发人员：景文鹏，路兆铭，温向明，陈昆，陈志强，丁无穷，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11