基于最大接收功率的异构蜂窝网络接入方法技术

本发明专利技术公开了一种基于最大接收功率的异构蜂窝网络接入方法，其主要步骤为：先比较终端从各个基站接收到的信号功率，依据接收到的最大值判断终端是否为基站型；终端若是基站型，则直接接入基站；终端若不是，系统需依据剩余带宽、信号与干扰噪声比继续判断，判定终端是小蜂窝接入还是协作接入；若出现多个终端请求接入，系统会按照终端请求接入时间、用户等级和数据速率建立排队模型，确立终端接入的优先级。本发明专利技术在系统资源不变的情况下，能够最大化小区内终端总吞吐量；改进方案有助于提升系统吞吐量，对系统资源的使用更加充分。

Heterogeneous cellular network access method based on maximum receiving power

The invention discloses a heterogeneous cellular network access method based on the maximum received power, its main steps are as follows: first compare the terminal signal power received from each base station, according to received the maximum value judgment whether the terminal for the base station; if the terminal station, is directly connected to the base station terminal; if not, according to the system the remaining bandwidth, signal to interference and noise ratio to judge, judge terminal is small cellular access or cooperative access; if there is a terminal access request, the system will be in accordance with the request of terminal access time, user level and data rate based queuing model, establish a terminal access priority. The invention can maximize the terminal throughput of the whole system under the condition that the system resource is invariable, and the improved scheme can improve the throughput of the system and make the use of the system resources more fully.

【技术实现步骤摘要】
基于最大接收功率的异构蜂窝网络接入方法
本专利技术涉及无线通信中异构网络接入领域，特别涉及一种基于最大接收功率的异构蜂窝网络接入方法。
技术介绍
异构网络作为下一代无线系统发展的大趋势，其接入选择问题自然是当前的一个研究热点。最早关于异构网络接入选择方法的研究可追溯到WeiSong等在2006年至2007年发表的文献，其第一次将无线蜂窝网络与无线局域网络(WirelessLocalAreaNetworks,WLAN)的融合场景作为系统模型，解决在此场景下的终端接入问题。具体是将终端按照业务类型分为语音部分和数据部分，针对小区重叠区域，语音部分终端首选蜂窝网络接入，数据部分终端首选WLAN接入。同时，为保证用户服务质量(QualityofService,QoS)，在两个网络中对两种业务设置不一样的接入门限。该方法可以提高系统吞吐量并减小业务时延。目前，国内外关于异构网络接入选择方法的研究已经不少，对比分析可知按照接入选择参考因素的不同，可分为基于信号强度、终端移动速度、负载均衡、效用函数、策略驱动、业务类型(网络类型)等。例如，基于信号强度的异构网络接入方法主要是终端得到系统中各候选子网的信号强度，比较大小后，选择接入到信号最强的子网。该法是一种提高传输可靠性的简便算法，能够有效的降低耗电量与误码率。信号强度大，通常表明信道条件不错，噪声干扰较低，通信传输错误率较低，终端自然会接入该网络。基于终端移动速度的异构网络接入方法主要是通过建立符合终端移动状态的数学模型，依据该模型对终端运动的位置及路线进行较为准确的预测，最后根据预测值完成终端对网络的选择。基于负载均衡的异构网络接入方法主要是对系统中各候选子网的资源进行共同管理。在每次接入之前，系统先分析各子网的负载状况，再将终端接入负载较轻的子网络。基于效用函数的异构网络接入方法主要是将经济学中的效用概念引入到网络接入选择算法中。经济学中效用函数是用来度量顾客从消费特定商品组合中所获取的满意度。它可以表明顾客在消费过程中所获取的效用和所花费的商品组合之间数量的函数关系。针对网络接入而构造的效用函数，与业务的QoS正相关，与业务的通信花销反相关。因此，现有异构网络的接入选择方法虽然能实现终端接入网络的目标，但还有许多需要讨论或优化的环节。比如大多数接入选择方法都是考虑单基站接入，如何利用多个基站共同完成终端的网络接入，这是一个改进方向。现有的接入选择方法大多没有考虑到终端等级或业务等级，但实际生活中会存在优先级不同的终端或业务，如何建立相应的数学模型，以解决不同等级终端的接入问题，这又一个改进方向。此外，还存在一些因素，对接入后终端的通信性能有比较重要的影响，如何对网络进行筛选，减少后续不必要的切换，保证一定的通信质量，这也是一个改进方向。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于最大接收功率的异构蜂窝网络接入方法，能提升系统吞吐量，对系统资源的使用更加充分。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于最大接收功率的异构蜂窝网络接入方法，具体为：将协作接入添加到传统异构网络接入系统中，所述传统异构网络接入系统为：传统异构网络面对终端业务请求时，基站与终端之间的通信链路存在两种：分别为宏基站和SmallCell传输，终端接入方式有两种：基站型和SmallCell型，系统会按照相应的选网标准来决定终端是接入宏基站还是SmallCell来完成通信；在协作接入添加到传统异构网络接入系统后，部分终端在接入时能够同时选择两种制式，即基站与SmallCell协作接入，此时基站和终端通信划分成三种：直接基站传输，直接SmallCell传输，SmallCell与基站协作传输；假定第i个SmallCell的发送功率为Psi，其值远低于宏基站的发送功率Pb，终端u从第j个SmallCell中检测到的信号功率表示成Psj|hu,j|2，从宏基站检测的到信号功率表示成Pb|hu,0|2，其中终端u与第j个SmallCell之间的信道增益用hu,j来表示，终端u与宏基站之间的信道增益用hu,0来表示；则具体步骤为：步骤1：判定终端是否为基站型；若发送功率Pb|hu,0|2＞Psj|hu,j|2成立，终端是基站型，终端直接接入宏基站，若发送功率Pb|hu,0|2＞Psj|hu,j|2不成立，终端进入第二步判断；步骤2：终端根据{j*}＝argmax{Psj|hu,j|2}找到编号为j*的最佳SmallCell节点；步骤3：终端需要依据宏基站的剩余带宽B0、编号为j的SmallCell的剩余带宽和信号与干扰噪声比SINR继续做抉择；若成立(α为SINR的阀值，可根据业务质量的要求选定)，判定终端u为SmallCell型，终端直接接入SmallCell，；若不成立(α为SINR的阀值，可根据业务质量的要求选定)，判定终端u为协作型，终端就直接选择基站与编号为j*的SmallCell协作接入；当不成立，则是两种情况，其一：若Pb|hu,0|2＜Psk|hu,k|2成立，编号为j的SmallCell的剩余带宽和编号为k的SmallCell的剩余带宽Bk充足，终端就直接选择编号为j*和k的SmallCell协作接入；若Pb|hu,0|2＜Psk|hu,k|2不成立，编号为j的SmallCell的剩余带宽和宏基站的剩余带宽B0充足，终端就直接选择宏基站与编号为j的SmallCell协作接入；当出现两个SmallCell协作进行通信时，终端u对应的SINR和速率分别是：其中，终端等级用λ表示，λ∈{1,2}，λ＝1表示该终端为高级用户，λ＝2表示该终端为普通用户；宏基站的剩余带宽为B0，SmallCell的剩余带宽为Bi，1≤i≤Ns，i表示SmallCell的编号；假定该异构网络总的系统带宽为B，加性高斯白噪声满足n～CN(0,δ2)，采用衰落极为平缓的信道，即慢频率选择性衰落，使其能够在一个发送时隙内维持各子载波信道增益h稳定为常数，则信号与干扰噪声比SINR表达式分别为：式中u＝1,2,…,Nu；j＝1,2,…,Ns；σ2为噪声功率，SINRu,0即是基站型的信号与干扰噪声比，SINRu,j则是SmallCell型的信号与干扰噪声比，SINRu,0,j则是协作型的信号与干扰噪声比；基站型、SmallCell型、协作型终端下行通信的信道容量计算公式分别为：Ru,0＝log(1+SINRu,0)，Ru,j＝log(1+SINRu,j)，Ru,0,j＝log(1+SINRu,0,j)；考虑终端发起接入的时间、用户等级和数据速率，建立相应的接入优先级模型Dj，Dj＝{ra,rb,…,rl}式中，ra表示终端a的数据速率，a表示终端序号，j表示候选网络序号。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)通过加入协作，部分终端的SINR增大，相应的通信质量也得到了提高。2)通过对终端优先级的考虑，使其有序完成接入，避免冲突，尽量公平的实现接入。3)算法执行复杂度比较低，操作简单，并且综合考虑了用户和网络端两方面因素，较为全面。4)有利于提升系统吞吐量，对系统资源利用方面也存在一定的优势。附图说明图1是LTE-A异构网络场景。图2是协作多点技术传输策略。图3是CRE小区扩展机制效果示意图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于最大接收功率的异构蜂窝网络接入方法，其特征在于：将协作接入添加到传统异构网络接入系统中，所述传统异构网络接入系统为：传统异构网络面对终端业务请求时，基站与终端之间的通信链路存在两种：分别为宏基站和Small Cell传输，终端接入方式有两种：基站型和Small Cell型，系统会按照相应的选网标准来决定终端是接入宏基站还是Small Cell来完成通信；在协作接入添加到传统异构网络接入系统后，部分终端在接入时能够同时选择两种制式，即基站与Small Cell协作接入，此时基站和终端通信划分成三种：直接基站传输，直接SmallCell传输，Small Cell与基站协作传输；假定第i个Small Cell的发送功率为P

【技术特征摘要】
1.一种基于最大接收功率的异构蜂窝网络接入方法，其特征在于：将协作接入添加到传统异构网络接入系统中，所述传统异构网络接入系统为：传统异构网络面对终端业务请求时，基站与终端之间的通信链路存在两种：分别为宏基站和SmallCell传输，终端接入方式有两种：基站型和SmallCell型，系统会按照相应的选网标准来决定终端是接入宏基站还是SmallCell来完成通信；在协作接入添加到传统异构网络接入系统后，部分终端在接入时能够同时选择两种制式，即基站与SmallCell协作接入，此时基站和终端通信划分成三种：直接基站传输，直接SmallCell传输，SmallCell与基站协作传输；假定第i个SmallCell的发送功率为Psi，其值远低于宏基站的发送功率Pb，终端u从第j个SmallCell中检测到的信号功率表示成Psj|hu,j|2，从宏基站检测的到信号功率表示成Pb|hu,0|2，其中终端u与第j个SmallCell之间的信道增益用hu,j来表示，终端u与宏基站之间的信道增益用hu,0来表示；则具体步骤为：步骤1：判定终端是否为基站型；若发送功率Pb|hu,0|2＞Psj|hu,j|2成立，终端是基站型，终端直接接入宏基站，若发送功率Pb|hu,0|2＞Psj|hu,j|2不成立，终端进入第二步判断；步骤2：终端根据{j*}＝argmax{Psj|hu,j|2}找到编号为j*的最佳SmallCell节点；步骤3：终端需要依据宏基站的剩余带宽B0、编号为j的SmallCell的剩余带宽和信号与干扰噪声比SINR继续做抉择；若成立，α为SINR的阀值，判定终端u为SmallCell型，终端直接接入SmallCell，；若不成立，α为SINR的阀值，判定终端u为协作型，终端就直接选择基站与编号为j*的SmallCell协作接入；当不成立，则是两种情况，其一：若Pb|hu,0|2＜Psk|hu,k|2成立，编号为j的SmallCell的剩余带宽和编号为k的SmallCell的剩余带宽Bk充足，终端就直接选择编号为j*和k的...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭代渊，梁宏斌，罗玉娇，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51