基于虚拟基站的超密集网络中动态基站部署和回程方法技术

本发明专利技术公开了一种基于虚拟基站的超密集网络中动态基站部署和回程方法，包括使用修改的亲和力传播聚类算法，选择符合条件的通信设备UE作为虚拟基站；使用多跳负载平衡地理路径选择算法选择符合条件的虚拟基站作为虚拟中继节点，建立从虚拟基站到移动通信基站地BS的回程通信路径；本发明专利技术利用密集分布在网络环境中的移动设备，形成新的动态、高度灵活和具有成本效益的虚拟基站层。然后，可以根据需求在任何时间、任何地点，根据需要对虚拟基站或虚拟中继节点进行即时部署与开发，提高了超密集网络的通信效率和网络性能，降低移动网络运营商的成本，增加了网络吞吐量，降低时延，从而在整个小区中提供更好的服务质量。整个小区中提供更好的服务质量。整个小区中提供更好的服务质量。

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟基站的超密集网络中动态基站部署和回程方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，更具体的说是涉及一种超密集网络中基 于虚拟基站的动态基站部署和虚拟基站向实际基站回传数据业务的方法。

技术介绍

[0002]随着经济和科学技术的发展，人民生活水平不断提高，通信需求从最初 的语音通信发展到今天的数据、流媒体和其他实时服务，应用场景涉及人们 的生活与工作，传统的无线网络已经不能满足人们的通信需求，需要新型技 术推动网络的更新换代，超密集网络(Ultra
‑
Dense Networks，UDN)被提议 作为第五代移动通信系统的关键技术之一。
[0003]UDN通过在传统蜂窝网络中大量部署低功率站点(Femtocell、Picocell、 Microcell)，缩短了用户接入距离，实现了小区的无缝覆盖。而且，低功率 的微基站提供了在室内和室外广泛部署的可能性，它们可以更有针对性地部 署，比如将微基站大量部署在购物中心、体育场馆、机场和火车站，以缓解 人口稠密地区的网络资源有限的问题，降低宏基站的传输负荷。微基站使网 络具有更高的数据速率和吞吐量，而且它们的低价格和使用的便捷性降低了 使用成本，微基站的低传输容量不会影响到已建成的网络。然而，目前小型 基站的部署是静态的，由于人为因素的移动，在空间和时间领域不对称地传 递多功能移动流量，小型基站的静态部署将不灵活且无法应对动态移动流量。
[0004]目前，国内外学者引入虚拟基站的概念来解决基站部署面临的挑战，普 通人群的通信设备(User Equipment，UE)通过基站和中继节点，功能得到 增强，并嵌入为多功能虚拟基站(Virtual Base Station，VBS)，以补充移 动网络运营商基础设施。然后根据网络需求选择具有UE
‑
VBS功能(称之为 合格UE)的通信设备，主要有两种类型：(1)用于在基础设施薄弱的应变 热点地区扩展覆盖/容量/数据速率的虚拟小单元(Virtual Small Cell,VSC)： (2)作为通信路径中的中间虚拟中继节点(Virtual Relay Node,VRN)， 促进无线电访问部分内数据的有效和高效流动。将现有的超密集网络和虚拟 基站融合已成为当前无线通信的一个研究热点。
[0005]因此，针对目前超密集网络中基站部署不灵活的主要问题，如何提供一 种基于虚拟基站的动态基站部署和虚拟基站向实际基站回传数据业务的方法 是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于虚拟基站的动态基站部署和虚拟基站 向实际基站回传数据业务的方法，可以根据需要随时随地部署虚拟基站，给 用户提供更好的服务质量。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]基于虚拟基站的超密集网络中动态基站部署和回程方法，包括：
[0009]根据亲和力传播聚类算法MAPC选择合格的通信设备UE作为虚拟基站 VBS，具体包
括初始阶段和形成虚拟基站阶段；
[0010]所述初始阶段包括：移动通信基站地BS根据小区中通信设备总数N和小 区中可作基站的通信设备总数M之间交换的消息，计算相似度矩阵S
N
×
M
、责任 矩阵R
N
×
M
和可用性矩阵A
N
×
M
；
[0011]将所述责任矩阵R
N
×
M
和所述可用性矩阵A
N
×
M
相加构建新矩阵E
N
×
M
，判断新 矩阵E
N
×
M
中的元素E(i,j)是否大于0，i表示用户通信设备，j表示可作基站 的通信设备，i∈N,j∈M,大于则将第j个可作基站的通信设备作为可用通信 设备UE，将所述可用通信设备UE记录在集合L中，并记录与每个可用通信设 备UE关联的AUE列表,通过信噪比偏好计算小区中通信设备与可用通信设备 的关联；
[0012]所述形成虚拟基站阶段包括：判断可用通信设备UE
l
的集群大小：
[0013]若小于预设的与可用通信设备UE关联的最小UE数量minThreshold，则将 可用通信设备UE
j
从集合L中删除，并将其包含在可作基站的通信列表M中， 等待下一次信息迭代；
[0014]若大于预设的与可用通信设备UE关联的最大UE数量maxThreshold，则根 据信噪比偏好值降序并对该集群中的用户通信设备进行排序，序号大于 maxThreshold的用户通信设备添加到未关联集中，等待与下一个符合条件的可 用通信设备相关联，并将该集群中的可用通信设备作为集群头，即虚拟基站；
[0015]对于附近没有可用通信设备UE的用户通信设备，直接将用户通信设备与 移动通信基站地BS关联，知道未关联集合为空时停止运行。
[0016]根据多跳负载平衡地理路径选择算法MLGP建立从所述虚拟基站到所述移 动通信基站地BS的回程通信路径。
[0017]其中，在虚拟基站的形成阶段设置minThreshold与maxThreshold， minThreshold表示应与符合条件的可用通信设备UE关联的最小用户数量，以便 证明其激活为虚拟微基站是合理的，maxThreshold表示虚拟基站支持的可用通 信设备UE的最大数量，不允许在硬件和可用带宽方面支持比虚拟基站资源更 多的通信设备，这样做是为了保证通信的可靠性，从而提高吞吐量。
[0018]优选的，所述相似度矩阵S
N
×
M
具体计算过程为：
[0019]计算用户通信设备i和可作基站的通信设备j的距离： X
i
，Y
i
表示通信设备i的坐标，X
j
，Y
j
表示可作基站 的通信设备j的坐标，i∈N,j∈M；
[0020]将距离的相反数存储至S(i,j)中，即S(i,j)＝
‑
d
ij
，表示可作基站的通信设备 被激活为虚拟基站的可能性，从而得到相似度矩阵S
N
×
M
,N表示小区中通信设 备总数，M表示小区中可作基站的通信设备数量。
[0021]优选的，责任矩阵R
N
×
M
和可用性矩阵A
N
×
M
计算公式为：
[0022]R(i,j)＝S(i,j)
‑
max
j'≠j
{A(i,j')+S(i,j')}
[0023][0024]其中，S(i，j)表示用户通信设备i和可作基站的通信设备j之间距离的相反 数，S(i,j
’
)表示用户通信设备i和可作基站的通信设备j
’
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于虚拟基站的超密集网络中动态基站部署和回程方法，其特征在于，包括：根据亲和力传播聚类算法MAPC选择合格的通信设备UE作为虚拟基站VBS，具体包括初始阶段和形成虚拟基站阶段；所述初始阶段包括：移动通信基站地BS根据小区中通信设备总数N和小区中可作基站的通信设备总数M之间交换的消息，计算相似度矩阵S
N
×
M
、责任矩阵R
N
×
M
和可用性矩阵A
N
×
M
；将所述责任矩阵R
N
×
M
和所述可用性矩阵A
N
×
M
相加构建新矩阵E
N
×
M
，判断新矩阵E
N
×
M
中的元素E(i,j)是否大于0，i表示用户通信设备，j表示可作基站的通信设备，i∈N,j∈M,大于则将第j个可作基站的通信设备作为可用通信设备UE，将所述可用通信设备UE记录在集合L中，并记录与每个可用通信设备UE关联的AUE列表,通过信噪比偏好计算小区中通信设备与可用通信设备的关联；所述形成虚拟基站阶段包括：判断可用通信设备UE
l
的集群大小：若小于预设的与可用通信设备UE关联的最小UE数量minThreshold，则将可用通信设备UE
l
从集合L中删除，并将其包含在可作基站的通信列表M中，等待下一次信息迭代；若大于预设的与可用通信设备UE关联的最大UE数量maxThreshold，则根据信噪比偏好值降序并对该集群中的用户通信设备进行排序，序号大于maxThreshold的用户通信设备添加到未关联集中，并将该集群中的可用通信设备作为集群头，即虚拟基站；根据多跳负载平衡地理路径选择算法MLGP建立从所述虚拟基站到所述移动通信基站地BS的回程通信路径。2.根据权利要求1所述的基于虚拟基站的超密集网络中动态基站部署和回程方法，其特征在于，所述相似度矩阵S
N
×
M
具体计算过程为：计算用户通信设备i和可作基站的通信设备j的距离：X
i
，Y
i
表示通信设备i的坐标，X
j
，Y
j
表示可作基站的通信设备j的坐标，i∈N,j∈M；将距离的相反数存储至S(i,j)中，即S(i,j)＝
‑
d
ij
，表示可作基站的通信设备被激活为虚拟基站的可能性，从而得到相似度矩阵S
N
×
M
,N表示小区中通信设备总数，M表示小区中可作基站的通信设备数量。3.根据权利要求2所述的基于虚拟基站的超密集网络中动态基站部署和回程方法，其特征在于，责任矩阵R
N
×
M
和可用性矩阵A
N
×
M
计算公式为：R(i,j)＝S(i,j)
‑
max
j's.t,j'≠j
{A(i,j')+S(i,j')}其中，S(i，j)表示用户通信设备i和可作基站的通信设备j之间距离的相反数，S(i,j
’
)表示用户通信设备i和可作基站的通信设备j
’
之间距离的相反数；R(i，j)是用户通信设备i发送给可作基站的通信设备j的信息，R(i
’
，j)是用户通信设备i
’
发送给可作基站的通信设备j的信息，...

【专利技术属性】
技术研发人员：于银辉，初丽质，许泽萍，陈坚，郭思宇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：