一种用于5g高密度网络的虚拟小区形成方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于5G高密度网络的虚拟小区形成方法，属于无线通信技术领域。本发明在给定每个用户速率要求下，通过不同的阈值判断，为每个用户选择服务的RRH集合，从而使整个系统的可达和速率最大。与现有技术相比，本发明综合考虑了单用户场景和给定每个用户服务RRH个数这两种不足，提出了复杂度较低的基于不同阈值的虚拟小区形成方案。
【专利说明】
一种用于5G高密度网络的虚拟小区形成方法
技术领域
[0001] 本发明涉及5G网络架构领域，尤其涉及一种用于5G高密度网络的虚拟小区形成方 法。
【背景技术】
[0002] 小区虚拟化技术是中兴通讯发布2015年十大无线新技术之一。该技术是解决边界 效应的关键，其核心思想是"以用户为中心"提供服务。对于传统基站而言，继续缩小室外部 署小区的半径是不现实的，原因在于较高的切换频率和巨大的传输开销。
[0003] 传统的蜂窝网络中，每个用户均由指定的单个基站服务，因此不存在基站协作的 问题。但是，在高密度网络中，系统需要为每个用户分配多个接入节点，从而进行有效地协 作通信。所以，如何为每个用户选择接入节点对整个系统的性能有着至关重要的作用。
[0004] 虚拟小区打破了以"蜂窝小区"为中心的传统移动接入网理念，转变为完全以"用 户为中心"的接入网络，即每个接入网络的用户都拥有一个与用户相关的"虚拟小区"。该虚 拟小区由用户周边的几个接入节点组成，接入节点之间相互协作，共同服务该用户。当用户 在移动时，该虚拟小区包含的接入节点发生动态变化，但虚拟小区标识ID保持不变，因此在 用户移动过程中并不会发生切换，大大减少了越区切换带来的开销。
[0005] 在已有的工作中，Hong Ren等人提出了根据用户与不同接入节点之间的距离，为 用户选择接入节点的方案，即用户选择与其距离最近的接入节点，使得系统能量效率最大。 Jie Xu等人根据用户与不同接入节点之间的信道范数，为其选择接入节点的方案，即在给 定的用户的服务节点个数的前提下，用户选择指定个数的具有最大信道范数的接入节点。
[0006] 但是上述两种方案均存在一定的局限性。前者只考虑了单个用户的场景，并且将 信道信息简化为只与距离相关的大尺度衰落信息。后者提出的方案只能在给定每个用户的 服务节点个数时使用。
【发明内容】
[0007] 发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种用于5G高密度网络的虚拟 小区形成方法。
[0008] 技术方案:本发明所述的用于5G高密度网络的虚拟小区形成方法，包括以下步骤：
[0009] S1、获取网络中用户k和接入节点m之间的信道矩阵^, k，将迭代次数η设为1;其中， A· e /C= , m e Λ4 = {1.2···· 卜Μ表示网络中接入节点的总个数，Κ表示网络中 用户的总个数；
[0010] S2、初始化第η次迭代时用户k的用户阈值户f，并计算信道矩阵的F范数最大值 Val;其中，Ai G /C :
[0011] S3、对于接入节点' e 判断是否2 c :若是，则将接入节点m*加入至用 户k的服务节点集合Μ中，并令= ;其中，
[0012] S4、计算用户k的速率Rk，M C:，并判断Rk是否大于等于用户要求速率Rreq;若否，则 爲"+1) =(0 + /(1/2，并返回步骤S3;若是，则结束，集合形成用户k的虚拟小区。
[0013] 进一步的，所述信道矩阵Hm,k的计算公式为：
[0015]式中，a- eGV(〇，l)是多天线信道系数，n = 1，…，Ντ，〇ΛΓ(0，1)表示均值为0,方差 为1的复高斯分布，Ντ表示接入节点配备的发射天线的总根数，
表示大尺度衰落。
[0016] 进一步的，所述接入节点为射频拉远单元。
[0017] 进一步的，所述步骤S2中初始化阈值为疋" =0.5。
[0018]进一步的，所述步骤S4中的用户k的速率Rk的计算公式为：
[0020] 式中，pm,k为接入节点m的发射功率，<为高斯白噪声的方差。
[0021] 有益效果:本发明与现有技术相比，其显著优点是:本发明提出了一种基于阈值判 断的虚拟小区形成方案。该方案的复杂度较低，易于实现，可以在较低复杂度情形下为每个 用户选择接入节点集合，使其可达数据速率达到指定要求。
【附图说明】
[0022] 图1是本实施例的网络结构示意图。
【具体实施方式】
[0023] 本实施例的网络图如图1所示，接入节点选用射频拉远单元(RRH)，系统中具有Μ个 RRH，Κ个移动用户和一个中央处理器单元。所有RRH通过高速链路(光纤等)连接至中央处理 器，移动用户与RRH之间进行无线通信。RRH只负责传输数据，不进行数据处理。技术方法中 所需要数据处理，都在中央处理器进行。步骤S1中的需要的信道信息可以由每个用户反馈 给RRH，进而传送至中央处理器，然后中央处理器根据具体步骤进行处理，最终为每个用户 确定RRH服务集合，将该信息通过光纤等高速链路传送至每个RRH，再通过无线信道发送给 每个用户。
[0024]其中，每个RRH配备单根发射天线，还有Κ个单天线移动用户和Ν个子信道。用 >?={1,2〃·;Μ}表示所有RRH的编号集合，所有子信道编号构成的集合为Λ__'= ….Λ]， 所有用户编号构成的集合为1= {1，2，···，Ι}，为用户k提供服务的所有RRH的编号集合记为 入V。假设每个用户的RRH服务集合给定且记| |=岣4 Μ |= Μ。因此为用户k服务的 天线数是礴=竓^RHm与用户k之间的信道矩阵记为H e C1~，可以表示为
[0026]其中，气& e (W(0，l)，n = 1,···，Ντ是多天线信道系数，^7是大尺度衰落（包括路 径损耗和阴影衰落）。
[0027]用户k的接收信号为
[0029]其中，pm,k为RRHm的发射功率，xk为用户k的传输符号并且E[.i Vrf ] = 1 _为零均值 方差4的高斯白噪声。假设不同用户的传输符号和接收端加性噪声相互独立。用户k的信干 噪比为
[0031] 用户k的可达数据速率为Rk= l〇g( 1+ γ k)。
[0032] 该问题可以表述为：
[0036]其中，req为每个用户可达数据速率的指定要求。
[0037]具体而言，上述问题是通过为每个用户选择RRH服务集合，使每个用户的可达数据 速率达到指定要求。选择的方案可以用数学表述为：
[0039]其中，&e(〇，i]为用户k选择方案的阈值，用来表示相对信道增益。具体而言，当 RRHm至用户k的信道矩阵F范数与所有RRH至该用户的信道矩阵F范数的最大值之间的比值 大于等于阈值&时，就选择RRHm作为用户k的服务集合中的元素。
[0040]因此，针对上述问题，采用一下虚拟小区形成方法，具体包括以下步骤：
[0041 ] S1、获取网络中用户k和接入节点m之间的信道矩阵Hm, k，将迭代次数η设为1;其中， k (Ξ /C= {1,, m € Λ4 = - 〇
[0042] S2、初始化第n次迭代时用户k的用户阈值貞f.，并计算信道矩阵的F范数最大值 Val;其中
[0043] S3对于接入节点?τιΓ € Λ4,.判断是否2 4、若是，则将接入节点nf加入至用户 k的服务节点集合·Η中，并令= Μ >3。
[0044]
左G尺:。別=·Μ ; {m*}表示将m*从集合別中删除。
[0045] S4、计算用户k的速率RkJ e尤，并判断Rk是否大于等于用户要求速率Rreq;若否，则 #Λ+?)=(0 +及f)/2，.并返回步骤S3;若是，则结束，集合形成用户k的虚拟小区。
[0046]其中，用户k的速率Rk的计算公式为：
[0048] 式中，pm,k为接入节点m的发射功率，K为高斯白噪声的方差。
[0049] 以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，不能以此来限定本发明之权利范 围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
【主权项】
1. 一种用于5G高密度网络的虚拟小区形成方法，其特征在于该方法包括以下步骤： 51、 获取网络中用户k和接入节点m之间的信道矩阵Hm,k，将迭代次数η设为1;其中， /V e /C= m e Λ4 = 卜M表示网络中接入节点的总个数，K表示网络中 用户的总个数； 52、 初始化第η次迭代时用户k的用户阈值於f，并计算信道矩阵的F范数最大值Val;其 中，G_ C 53、 对于接入节点G 判断是否Li 2 /f1 ;若是，则将接入节点V加入至用户k的 服务节点集合?中，并令M >*丨；其中54、 计算用户k的速率Rk，冗，并判断Rk是否大于等于用户要求速率Rreq;若否，则 允"+1>=(0 +成")/2,并返回步骤S3;若是，则结束，集合形成用户k的虚拟小区。2. 根据权利要求1所述的用于5G高密度网络的虚拟小区形成方法，其特征在于:所述信 道矩阵Hm,k的计算公式为：式中，^^(O，1)是多天线信道系数，11=1，"_，阶，〇/"(0，1)表示均值为0，方差为1 的复高斯分布，Nt表示接入节点配备的发射天线的总根1!示大尺度衰落。3. 根据权利要求1所述的用于5G高密度网络的虚拟小区形成方法，其特征在于:所述接 入节点为射频拉远单元。4. 根据权利要求1所述的用于5G高密度网络的虚拟小区形成方法，其特征在于:所述步 骤S2中初始化阈值为/?"1 =0.5。5. 根据权利要求1所述的用于5G高密度网络的虚拟小区形成方法，其特征在于:所述步 骤S4中的用户k的速率Rk的计算公式为：式中，pm,k为接入节点m的发射功率，<为高斯白噪声的方差。
【文档编号】H04W16/20GK106028364SQ201610542301
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月11日
【发明人】陈明, 施建锋
【申请人】东南大学