基于多小区协作的小基站动态休眠方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无线通信领域，特别是一种基于多小区协作的小基站动态休眠方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，无线移动网络中异构网络的大范围形成，随着无线技术的的发展及未来 业务多样化需求的趋势，传统的一个微小区一个基站覆盖的单一的网络部署已经不能满足 业务多样性及高速率的需要，下一代无线网络的部署必然是多元化的网络部署，运种多元 网络是指在一个macrocell中热点地区、小区边缘地区及部分地形引起的覆盖漏桐地区 部署一个或多个微小区（称smallcell),例如现在有些业务热点地区已经部署的micro cell，pic〇-cell,多跳relay及家庭基站等。W半径为500m的宏小区为例，一般可W部署 8-15个smallcell,运些smallcell覆盖会产生重叠，某些相同类型开放式smallcell业 务可W相互切换。由于覆盖的范围较小，位于覆盖内的用户也比较少，一般4-6个肥。运些 smallcell部署成本低，功耗比较小，相应的覆盖要求也比较低，如华为最新产品Pico基 站的覆盖半径约为14. 7m，家庭基站femto-cell的覆盖半径约为10. 7m，但是可W对覆盖内 比较聚集的用户提供高质量的服务，相对传统的单一覆盖具有很高的灵活性。在LTE-A网 络中引入I^mtocelUPicocell、Relay等smallcell可W提高小区的性能，比如提高小区 边缘吞吐量、扩大小区覆盖范围、提高群组移动能力等PWWWW。然而，引入smallcell也 会给系统带来一些问题。随着未来用户业务需求不断上升，microcell内smallcell的 部署数量必然会越来越多，相互之间产生重叠覆盖不可避免，运样会导致的不良后果，一方 面由于smallcell覆盖范围比较小，因而覆盖内的用户也比较少，业务必然呈现不连续性， 而smallcell的持续工作会产生很大的资源浪费，某种程度上会增大网络的整体功耗及网 络的部署成本，另一方面，多个smallcell重叠覆盖带来的干扰问题严重。因此，可W考虑 在业务较低的时段smallcell基站可W适当减小覆盖甚至完全关闭进入一个休眠时段，在 休眠状态时，smallcell基站的RF发送模块等模块可W关闭从而降低整体功耗。在业务 较高的时段再动态激活休眠的smallcell重新扩大覆盖。W此达到节约功耗的目的，同时 不影响用户的通信质量，从而达到提高系统能源效率的目的。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于多小区协作的小基站动态 休眠方法，有效的提高休眠模式的节能增益，该算法考虑SOI之间的关联性，对业务分部的 适应性更强。
[0004] 本发明的目的是通过W下技术方案来实现的：基于多小区协作的小基站动态休眠 方法，该方法包括休眠机制、休眠时间自适应算法、排队论分析和休眠小区选择算法； 阳0化]所述的休眠机制包括活跃Active、监听Listen和休眠Sle巧S个状态，基站在 服务完当前到达的肥session之后自动关闭部分模块启动监听定时器T。进入监听状态， smalleNB在定时完成之后会向macrocell发送休眠请求S_request，mac;roeNB在定时内 向smallcell发送反馈acknowlege信息，smallcell将覆盖内的肥切换给macroeNB， 切换后的肥接入macrocell并定时发送肥repOTt;
[0006] 所述的休眠时间自适应算法规定休眠模式的最小休眠窗口为Tmm,最大休眠窗口 Tm。、，固定监听窗口町，Ti,表示第i个休眠操作间隔SOI的第j个休眠周期休眠窗口的长 度，因此第j个休眠周期的长度为灯1 ,+!；)，基站进入休眠状态结束一个休眠周期后，在下 一个监听窗口内没有发现有新的业务到达时，继续进行下一个休眠周期，在每个SOI开始 的时候不固定的从最小窗口Tmm开始，而是W上一个SOI最后一个休眠窗口的1/2开始每 个休眠周期的休眠间隔2倍扩展，
，算法描述式如下：
[0007]
(1);
[0008] 所述的休眠小区选择算法为：宏小区内包括N个设定接入权限的独立small cell及M个无接入权限设置的可切换smallcell小组，小组内业务在eNB容量允许范 围内可切换，每个组内的smallcell数目为Oj，（j= 1，2, 3. .. .M),因此总的small M' cell数为W，设置两次排队判断，第一次排队结果为初始判断的队长Li,(i= '对 1，2, 3. . . .M+N),为M个Ef/M/n排队队列及N个Ef/M/1排队队列的平均等待队长，第二次排 队只考察每个smallcell的Ef/M/1队列，得到的平均等待队长Li,是指第i个小组的第j 个smallcell的Ef/M/1排队队列的平均等待队长，休眠阔值h^a(i))设置为根据当前组 内活跃的smallcell数目变化的值，如第一个组i= 1时，a(i) = 3,h^3)的值就对应3 个eNB的休眠阔值，i= 7时，a(i) =l，h^l)就是对应一个组内只有一个活跃smallcell 的休眠阔值，eNB重新激活阔值hw与休眠阔值Iu关系为hH;所述的排队论分析包括单 小区基站休眠排队论分析和协作式基站休眠排队论分析。
[0009] 所述的单小区基站休眠排队论分析包括：假设每个肥session只能在其归属 smallcell的eNB接受服务，服务时间服从参数为的负指数分布，其分布密度函数为：
[0010] 公,",(J >0 (2) W11] 则每个session的平均服务时间为1/JiT;
[0012] 将肥session到达单个eNB的时间间隔分为r个相互独立且有相同的负指数分 布的相位ti，使
。因此肥session到达过程服从r阶爱尔朗分布，记作 护，其分布密度函数为：
[0014] 运样每个肥session都是经过r个相位才可W到达其归属eNB,假如某个eNB已
[0013] (3) 经接受了n个session正在服务，即运个n个session已经已经通过了nr个相位，那么运 时第n+1个session已经通过的总相位数为j=nr+i+1，当用session经过的相位数来表 示系统的状态时，运样的系统构成一个齐次的马尔科夫链找。，n> 0}，将其绝对概率记作P, =P狂。=j) =P,若系统中已经有n个肥session在接受服务，而第n+1个肥在未进入 系统之前可能处于的相位为ti，t2, ...tf，所W系统中正服务的session数的平稳概率分布 应为：
[0015] (4)
[0016] 令
，可W写出系统平衡条件下的K氏方程，
[0017]
《目）
[0018] 可W求出系统稳态下的平均队长
[0019]
(6)
[0020] 肥session平均排队等待队长，即肥session到达后当前服务台前等待的 session数：
(?)
[0022] 根据Little公式可得肥session在系统内的平均逗留时间
(8)
[0024] W及肥的平均等待时间
19)
[0026] 其中，P。满足方程：
[0027] ,-/)r '1 -(! + /-/);-.化:'+!二化气> ! CIO).
[0028] 所述的协作式基站休眠排队论分析包括：肥session到达为r阶爱尔朗分布， 巧' 组内smallcell覆盖内业务到达特性允许不一致，流入强度为一个可切换组 玄二1: 内的smallcell分配的频谱资源相同，因此可切换组对肥session服务时间间隔服 从参数为nyI负指数分布，记肥session的流入强度与服务速度参数的比例系数为
则P1=nP。，由于该系统限制肥session的来源和 eNB的承载容量，故系统的可能状态集应为E= {1，2, 3, ...}，当系统达到平衡状态时，可列 出本排队模型的K氏方