适于小蜂窝与大规模天线两层异构网络的功率控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种适于小蜂窝与大规模天线两层异构网络的低复杂度高能效的功 率控制方法，属于移动通信功率控制技术。
【背景技术】
[0002] 由于容量需求和能量消耗急剧增加，未来的5G移动通信系统面临严峻挑战。通过 小蜂窝技术和大规模天线技术可以有效解决移动通信网络的容量提升和降低能耗等问题， 因此受到业界广泛关注。
[0003] 随着无线通信技术的蓬勃发展，如何通过功率控制有效提高系统容量和降低功 耗，是当前小蜂窝与大规模天线两层网络亟待解决的。
【发明内容】
[0004] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种适于小蜂窝与大规 模天线两层异构网络的低复杂度高能效的功率控制方法，以提高移动通信小蜂窝与大规模 天线两层网络的容量和降低功耗。
[0005] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0006] -种适于小蜂窝与大规模天线两层异构网络的低复杂度高能效的功率控制方法， 包括如下步骤：
[0007] (1)设小蜂窝与大规模天线两层异构网络中共有N个子载波和K个小蜂窝，将所有 用户分为N个小组，第η个小组记为g n，所有小组记为Ig1, g2,…，gN};
[0008] (2)根据演化博弈论为每个小组设计一个功率控制游戏，第η个小组的功率控制 游戏记为G n，所有功率控制游戏记为（G1, G2,…，GN};
[0009] (3)根据功率控制游戏Gn，对第η个小组的所有用户进行功率离散化，每个用户有 L个可供选择的功率分配策略，每个用户随机选择一个功率分配策略进行初始化；
[0010] (4)根据功率控制游戏Gn及其功率分配策略，计算复用第η个子载波的用户的能 效EEnik，再根据用户的能效EEnik计算能效平均值
kn表示复用第η个子载 波的用户个数；k = 0时，EEni。表示宏蜂窝中复用第η个子载波的用户的能效；k= 1，2, 3,… 时，EEnik表示小蜂窝中复用第η个子载波的用户的能效；如果没有用户复用第η个子载波， 则 EEn,k= 0 ;
[0011] (5)根据能效平均值EEn为第η个小组中的每一个用户选择一个功率分配策略：对 于任意一个用户，随机选择一个功率分配策略，若该功率分配策略不能使其能效大于能效 平均值EE n，则继续随机选择一个功率分配策略，直至所选的功率分配策略使其能效大于能 效平均值EEn，将该功率分配策略作为最新的功率分配策略；若所有的功率分配策略都不能 使其能效大于能效平均值EE n，则维持功率分配策略不变；
[0012] (6)重复步骤（4)到（5)，直到每组用户的功率分配策略不再改变。
[0013] 具体的，所述步骤（1)中，分组的方法为：将宏蜂窝和小蜂窝中复用第η个的用户 分到第η个小组g n内。
[0014] 有益效果：本发明提供的适于小蜂窝与大规模天线两层异构网络的低复杂度高能 效的功率控制方法，与现有技术相比，具有如下优势：1、本发明以能效为优化目标，能够在 一定程度上提高系统容量，同时降低功率消耗；2、本发明采用分布式的功率控制方法，能够 使得每个用户分别优化各自的能效，从而将功率控制的复杂度从指数降低到了线性；3、本 发明提供的功率控制方法，在进行功率分配时，各个用户选择大于每组用户能效平均值的 策略，因此极大提高了用户间的公平性。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明的小蜂窝与大规模天线两层网络应用场景示意图，其中大规模天线 用户和小蜂窝用户均随机分布在小区内；
[0016] 图2为本发明的功率控制方法施例流程图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0018] 如图2所示为一种适于小蜂窝与大规模天线两层异构网络的低复杂度高能效的 功率控制方法，包括如下步骤：
[0019] (1)设小蜂窝与大规模天线两层异构网络中共有N个子载波和K个小蜂窝，将宏蜂 窝和小蜂窝中复用第η个的用户分到第η个小组^内，将所有用户分为N个小组，所有小 组记为fe, g2,…，gN};
[0020] (2)根据演化博弈论为每个小组设计一个功率控制游戏，第η个小组的功率控制 游戏记为G n，所有功率控制游戏记为（G1, G2,…，GN};
[0021] (3)根据功率控制游戏Gn，对第η个小组的所有用户进行功率离散化，每个用户有 L个可供选择的功率分配策略，每个用户随机选择一个功率分配策略进行初始化；
[0022] (4)根据功率控制游戏Gn及其功率分配策略，计算复用第η个子载波的用户的能 效ΕΕηΛ，再根据用户的能效EEnik计算能效平均值
表示复用第η个子载 波的用户个数；k = 0时，EEni。表示宏蜂窝中复用第η个子载波的用户的能效；k= 1，2, 3,… 时，EEnik表示小蜂窝中复用第η个子载波的用户的能效；如果没有用户复用第η个子载波， 则 EEn,k= 0 ;
[0023] (5)根据能效平均值EEn为第η个小组中的每一个用户选择一个功率分配策略：对 于任意一个用户，随机选择一个功率分配策略，若该功率分配策略不能使其能效大于能效 平均值EE n，则继续随机选择一个功率分配策略，直至所选的功率分配策略使其能效大于能 效平均值EEn，将该功率分配策略作为最新的功率分配策略；若所有的功率分配策略都不能 使其能效大于能效平均值EE n，则维持功率分配策略不变；
[0024] (6)重复步骤⑷到（5)，直到每组用户的功率分配策略不再改变。
[0025] 具体的，所述步骤（1)中，分组的方法为：将宏蜂窝和小蜂窝中复用第η个的用户 分到第η个小组g n内。
[0026] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种适于小蜂窝与大规模天线两层异构网络的低复杂度高能效的功率控制方法，其 特征在于：包括如下步骤： (1) 设小蜂窝与大规模天线两层异构网络中共有N个子载波和K个小蜂窝，将所有用户 分为N个小组，第η个小组记为g。，所有小组记为虹，g2,…，gw}; (2) 根据演化博弈论为每个小组设计一个功率控制游戏，第η个小组的功率控制游戏 记为G。，所有功率控制游戏记为咕，Gz,…，Gw}; (3) 根据功率控制游戏G。，对第η个小组的所有用户进行功率离散化，每个用户有L个 可供选择的功率分配策略，每个用户随机选择一个功率分配策略进行初始化； (4) 根据功率控制游戏G。及其功率分配策略，计算复用第η个子载波的用户的能效 EE",k，再根据用户的能效EE",k计算能效平均值k。表示复用第η个子载波 的用户个数；k= 0时，ΕΕ。^表示宏蜂窝中复用第η个子载波的用户的能效；k= 1，2, 3,… 时，EE。,,表示小蜂窝中复用第η个子载波的用户的能效；如果没有用户复用第η个子载波， 则邸n,k= 0 ; (5) 根据能效平均值EE。为第η个小组中的每一个用户选择一个功率分配策略：对于任 意一个用户，随机选择一个功率分配策略，若该功率分配策略不能使其能效大于能效平均 值ΕΕ。，则继续随机选择一个功率分配策略，直至所选的功率分配策略使其能效大于能效平 均值ΕΕ。，将该功率分配策略作为最新的功率分配策略；若所有的功率分配策略都不能使其 能效大于能效平均值ΕΕ。，则维持功率分配策略不变； (6) 重复步骤（4)到巧），直到每组用户的功率分配策略不再改变。2. 根据权利要求1所述的适于小蜂窝与大规模天线两层异构网络的低复杂度高能效 的功率控制方法，其特征在于：所述步骤（1)中，分组的方法为：将宏蜂窝和小蜂窝中复用 第η个的用户分到第η个小组g。内。
【专利摘要】本发明公开了一种适于小蜂窝与大规模天线两层异构网络的低复杂度高能效的功率控制方法，包括：根据子载波复用情况将用户进行分组；根据演化博弈论为每组用户形成一个功率控制游戏；计算每个功率控制游戏中用户的能效和平均能效；根据平均能效为相应用户选择一个功率分配策略。通过所提出的功率控制方法，不仅能够有效提高小蜂窝与大规模天线两层网络中的系统容量，降低系统功耗，同时还能将算法复杂度从指数降低到线性。
【IPC分类】H04W72/04, H04W52/40
【公开号】CN105246147
【申请号】CN201510707384
【发明人】蒋雁翔, 鲁宁宁, 郑福春, 高西奇, 尤肖虎
【申请人】东南大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月27日