总功耗的目的。
[0042] 请参考图1，其示出了根据本发明提供的救治数据在异构网络中的高能效传输方 法的一个实施例的示例性流程图。
[0043] 如图1所示，本发明实施例提供的救治数据在异构网络中的高能效传输方法，应 用于服务器，可以包括以下步骤：
[0044] 步骤101，确定异构网络的当前运行属性信息。
[0045] 为了选择适合异构网的当前协作模式，以减小网络能量消耗，服务器可以首先确 定异构网络的当前运行属性信息。例如，上述运行属性信息包括以下至少一项：当前接入的 用户数、用户数据率需求和当前信道状态等。
[0046] 步骤102,根据异构网络的当前运行属性信息，在预设的多个传输模式中选择适用 于异构网络的传输模式。
[0047] 当确定异构网络的当前运行属性信息后，服务器可以根据异构网络的当前运行属 性信息，在预设的多个传输模式中选择适用于异构网络的传输模式。具体地，可以根据异构 网络的当前运行属性信息，计算预设的多个传输模式下异构网络中各基站的总功耗，然后 从预设的多个传输模式中，将各基站的总功耗最小时对应的传输模式确定为适用于当前异 构网络的传输模式。上述预设的多个传输模式可以包括：单一的宏基站服务MBS模式、单一 的微基站服务mBS模式、单一的协作多点联合处理CoMP-JP模式、上述三种模式中任两种模 式的混合模式以及上述三种模式的混合模式。
[0048] 在本实施例中，可以假设不同的蜂窝小区（宏小区）之间不存在相互干扰（例如 通过采用频率复用的方式等），考虑一个独立蜂窝小区内宏、微基站相互协作共同服务小区 内多用户的场景，这是3GPP LTE-Advanced标准中一种典型的CoMP工作场景。在异构网布 置时，微小区之间不会重叠覆盖，且微小区间距较远，微小区间干扰为0,因此可以考虑由一 个宏基站（记为BS1)和一个微基站（记为BS2)构成的两小区异构网络。为了简化数学描 述，可以只分析两用户场景，设MSJP MS 2分别表示宏用户和微用户。设基站BS b装有M 发射天线，其最大发射功率为Pni^其中b = 1，2,每个用户只装有1个接收天线。为了进行 CoMP-CB 传输，设 Mb彡 2, b = 1，2。
[0049] 对于下行CoMP传输，设
分别是基站b到用户k的下行信道 向量和发射预编码向量，则用户k的接收信号可以表示为
[0051] 其中f表示除用户k以外的另一个用户，％是均值为0方差为〇 2的加性白高斯 噪声，Sk是用户k的信号，能量为l，hk= [hklT hk2T]qP ω k= [ω klTcok2T]T分别表示所有基 站到用户k的信道向量和预编码向量。
[0052] 可以定义能量效率（Energy Efficiency, EE)为系统消耗单位能量时传输的数据 比特数，即
[0054] 其中Rsuni是所有用户的和数据率，P _是所有基站总功耗，R k是用户k的数据率，P b 是基站b功耗。
[0055] 基站b的总功耗可以建模为
[0057] 其中，
为发射功耗Pt,x
为电路功耗P。，
为信号处理功耗Psp，
为骨干网功耗Pbh。
[0058] P b为基站b的放大器效率，P u为基站b的发射功率;M b为基站b中装有发射天 线的数量，Praib为开启状态下的电路功耗，P 为休眠状态下的电路功耗，S b为二进制变 量，表示基站b的工作状态，δ b= 1代表基站b处于开启状态，δ b= 〇代表基站b处于休 眠状态；Psib为不同协作模式下基站b的信号处理功耗，D b为不同协作模式下基站b的发射 预编码的维数；Pbh为骨干网以最大数据率C bh传输时的功耗，Rb为基站b实际下行传输的 数据率。需要指出的是，p b、Mb、P@b、P%b和Psib等参数的取值与基站类型有关，例如现有 LTE系统中宏基站和家庭基站的P b分别为38. 8%和5. 2%。
[0059] 当宏、微基站类型给定时，发射功耗Ptix取决于发射预编码，即基站协作方式；电路 功耗P。取决于基站工作状态，可以根据基站发射功率判断，即令δ b= sign (Pt,b) ,sign (·) 表示符号函数；信号处理功耗Psp由基站协作方式决定；而骨干网功耗Pbh同样受基站协作 方式影响。可见，系统总功耗取决于基站间的协作方式。
[0060] 为消除用户间干扰，常用一种基于信道伪逆的迫零波束成型（Pseudo-inverse based Zero-Forcing Beam Forming, P-ZFBF)下行多用户预编码。下面介绍 CoMP-JP 传输 模式下的P-ZFBF预编码。
[0061] 在CoMP-JP模式下，多个协作基站可以看作一个大基站，对协作簇内所有用户进 行联合预处理。基于P-ZFBF预编码，用户k的归一化全局预编码向量可以表示为
[0063] 其中I I. I I是欧几里得范数，由f是矩阵H+的第k列，H = [h i h2]是所有协作基 站到所有用户的全局信道矩阵。
[0064] 由P-ZFBF的性质知，用户间干扰信号为零，
当给定gf时，以最大化 多用户和数据率为准则，且满足单基站功率约束（Per-BS Power Constraints, PBPC)的最 优功率分配问题是一个凸问题，可以采用现有凸优化方法，例如内点法，进行有效地求解。
[0065] 对于CoMP-CB模式，每个协作基站只服务本小区的用户，同时消除对其它小区内 用户的干扰。可知，CoMP-JP能够降低发射功耗，但是会带来信号处理功耗和骨干网功耗的 增加，而CoMP-CB与之恰恰相反。为了充分发挥CoMP-JP和CoMP-CB的优点，并且有效地降 低系统的电路功耗，可以提出一种基于CoMP-JP和CoMP-CB混合模式的高能效协作传输方 法。
[0066] 根据CoMP-JP和CoMP-CB的定义，不难发现这两种协作模式为了服务两个用户， 宏、微基站应时刻开启，因此基于这两种协作模式的混合方法并不能节省电路功耗。为了解 决这个问题，可以使用另外两种服务模式：系统的两用户均由宏基站服务，微基站处于休眠 状态，称为宏基站服务(Macro Base SerVe，MBS)模式；系统的两用户均由微基站服务，宏基 站处于休眠状态，称为微基站服务（micro Base Serve, mBS)模式，具体预编码方法如下：
[0067] 宏基站对两个用户的归一化预编码向量可以表示为
[0069] 微基站对两个用户的归一化预编码向量可以表示为
[0071] 其中是矩阵Hb+的第k个列向量。
[0072] 由P-ZFBF的性质知，用户间干扰信号为零，即= 〇。当给定gf时，基站满功 率发射，且使用注水功率分配即可达到最大和数据率。
[0073] 上述提出的混合协作预编码是CoMP-JP模式和两种单基站服务MBS和mBS模式下 归一化预编码的复加权和，可以表示为
[0075] 其中4 e C分别代表CoMP-JP，MBS和mBS 3种模式的复加权系数，i = 1，2, 3，
分别如式（4)，式（5)和式（6)所示。基于所提出的混合协作预编码，不难 得到用户间干扰信号能量为
[0077] 因此，混合协作预编码也是一种满足ZF准则的协作预编码。
[0078] 为下文表示方便，可以定义：
[0083] 特别需要注意的是，此处C2xl表示基站b对用户k两种预编码的复加权系数 向量，包括幅值与相位两部分。
[0084] 同时定义
由式（7)易知，= 〇用户k的接收信号 可以表示为
[0086] 由于所提出的混合协作预编码能够消除多用户干扰，由式（8)可得用户k的信噪 比（SNR)为
[0088] 根据上述分析，以最大化系统EE为目标，且满足PBPC和用户数据率需求的混合协 作预编码设计问题可以表示如下：
[0090] 其中第1个约束表示PBPC，第2个约束表示用户数据率需求，第3个约束表示向量 Pkl和P k2的第1个元素相同，基站b的各项功耗如（10)式所示。
[0092] 这里，可以利用pkb统一表示基站的工作状态、协作模式和数据共享方式，其 中，采用
表征基站b是否处于开启或休眠状态，
分别表征基站b是否工作在CoMP-JP和单基站服务模式，采用 sign{ I IpkbI I}表征基站b是否需要从骨干网接收用户k的数据。
[0093] 本实施例考虑的QoS特指用户瞬时数据率要求，研究在满足每个用户的瞬时数据 率要求时，能量效率最高的宏、微基站协作方式。上述提出的混合传输算法，通过改变问题 式（9)中的数据率需求参数R k，可以支持多用户具有不同的QoS(数据率）要求的场景。
[0094] 当给定用户的数据率需求时，优化问题式（9)等价于：
[0096] 由式（10)中各项功耗表达式可知，Pqb(Pkb)、Psp, b(pkb)和Pbhib(Pkb)均为pkb的非 连续函数，因此直接对问题式（11)进行求解将具有很高的计算复杂度。考虑I λΗ|取 零值和非零值两种可能，以及pkl[l] =pk2[l]的约束，可知对两小区两用户的场景，共有 64种可能情况。考虑到用户k至少被一种模式服务，因此可行的I λΗ|取值应满 足：| Akl | + | Ak21 + | λω| >〇。通过穷举搜索，我们不难发现在这64种可能情况中存在15种 情况不满足这一条件。下面将其余的49组可能情况，根据模式组合分为3类，并依次进行 分析。
[0097] 当 Xkl的约束条件为 I 入 n\ = I 入21| = 〇, I λ12|· I λ22|>0, I λ13| = I λ23| = 〇 时，表示只有单一的MBS模式。此时微基站休眠，宏基站服务两用户，相应的电路功耗、信号 处理功耗、骨干网功耗可以表示为
[0099]同理，λ ki的约束条件为 I λ n I = I λ 211 = 〇, I λ 121 = I λ 221 = 〇, I λ 131 · I λ 231 >〇 时，表示只有单一 mBS模式。此时宏基站休眠，微基站服务两用户，相应的各项功耗可以表 示为
[0101]当 Xki的约束条