一种蜂窝网络中面向小区无定形覆盖的小基站部署方法
【专利摘要】本发明公开了一种蜂窝网络中面向小区无定形覆盖的小基站部署方法，旨在最大化多种用户分布的系统平均吞吐量，利用给定的协作小区构建及资源调度方法计算不同小基站位置矢量下多种用户分布的系统平均吞吐量，依据提出的位置更新算法找到使该吞吐量最大的小基站部署位置，最大程度的兼顾多种用户分布；相比于传统方法，本发明方法更适用于实际场景，考虑到用户分布呈现的潮汐现象，当用户分布改变时，本发明确定的小基站位置，可以使临近小基站更有效的实时改变协作方式，从而打破传统固定的小区形状，满足不同用户分布下的系统性能要求，本发明能够有效的提高系统平均吞吐量、边缘用户性能及用户间公平性。
【专利说明】一种蜂窝网络中面向小区无定形覆盖的小基站部署方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于通信【技术领域】，尤其涉及一种蜂窝网络中面向小区无定形覆盖的小基 站部署方法。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信数据量的迅猛增长，宏小区结构下的同构网络已无法满足庞大的移 动数据需求，而宏-小小区共存的异构网络在提高网络容量方面的优势吸引了学术界和工 业界的广泛关注，但随着小基站（Small Base Station，SBS)的密集调度，小基站与宏基站 (Macro Base Station)间的跨层干扰及小基站间同层干扰成为一个亟待解决的问题，因此 提出了 Phantom cell结构。此结构的主要特征是控制平面（Control Plane)与用户平面 (User Plane)的分离，即宏基站主要负责覆盖保障、移动性管理等控制平面功能，小基站负 责数据服务等数据平面功能，有效解决了同层干扰，但如何合理的部署小基站，满足用户的 容量需求成为业内研究的热点。
[0003] 现有的技术中，关于小基站的部署问题主要是考虑一种给定的用户统计平均分 布，即假定用户分布是静态的，但由于现实世界中，用户的移动特性，其分布呈现潮汐现象， 即网络中的通信负载在不同时间段有所变化，比如白天通信量主要集中在商业区，而夜晚 通信峰值出现在住宅区，因此只考虑一种用户分布的小基站部署方法无法实现有效的覆盖 及满足不同用户分布下的用户需求。
[0004] 为解决上述问题，小区无定形覆盖成为一种可能的解决方案，即蜂窝通信站点的 拓扑改变其固定覆盖特性，形成一个动态时变的覆盖与服务，适应数据业务量的动态需求 和流量的地域分布不均衡性，更好地满足用户的服务需求。到目前为止，结合小基站间协作 形成的无定形覆盖，优化小基站的部署位置还没有专门的部署方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种蜂窝网络中面向小区无定形覆盖的小基站部署方法， 可以满足不同用户分布下的用户需求。
[0006] 为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
[0007] 1)在初始小基站位置矢量下，利用协作小区构建及资源调度方法计算存在的多种 用户分布的系统平均吞吐量，然后对小基站位置矢量进行更新；
[0008] 2)在对小基站位置矢量的每次更新中，小基站依次选择待定更新位置，若待定更 新位置满足小基站位置更新准则，则小基站更新到对应的待定更新位置，否则小基站位置 不更新；所述小基站位置更新准则为：在小基站位置更新过程中最大程度的保证多种用户 分布的系统平均吞吐量不下降，或者，小基站以一定概率更新至使多种用户分布的系统平 均吞吐量下降的待定更新位置（为了避免算法陷入局部最优），所述概率随小基站位置矢 量更新次数的增加而减小；
[0009] 3)对小基站位置矢量进行多次更新，直至多种用户分布的系统平均吞吐量达到稳 定值，得到优化后的小基站部署位置（稳定值对应的小基站位置矢量即优化后的小基站部 署位置）。
[0010] 所述步骤1)具体包括以下步骤：
[0011] I. 1)初始化各个小基站的位置，得到初始小基站位置矢量Xtl = (Χι°，χ2°，…^:)， η表示部署的小基站总数，X表示小基站的位置坐标，利用协作小区构建及资源调度方法计 算第P种用户分布下的系统平均吞吐量：
【权利要求】
1. 一种蜂窝网络中面向小区无定形覆盖的小基站部署方法，其特征在于：包括以下步 骤： 1) 在初始小基站位置矢量下，利用协作小区构建及资源调度方法计算存在的多种用户 分布的系统平均吞吐量，然后对小基站位置矢量进行更新； 2) 在对小基站位置矢量的每次更新中，小基站依次选择待定更新位置，若待定更新位 置满足小基站位置更新准则，则小基站更新到对应的待定更新位置，否则小基站位置不更 新；所述小基站位置更新准则为：在小基站位置更新过程中保证多种用户分布的系统平均 吞吐量不下降，或者，小基站以一定概率更新至使多种用户分布的系统平均吞吐量下降的 待定更新位置，所述概率随小基站位置矢量更新次数的增加而减小； 3) 对小基站位置矢量进行多次更新，直至多种用户分布的系统平均吞吐量达到稳定 值，得到优化后的小基站部署位置。
2. 根据权利要求1所述一种蜂窝网络中面向小区无定形覆盖的小基站部署方法，其特 征在于：所述步骤1)具体包括以下步骤： 1. 1)初始化各个小基站的位置，得到初始小基站位置矢量Xtl = UA x2°，…，χη°)，η表 示部署的小基站总数，x表示小基站的位置坐标，利用协作小区构建及资源调度方法计算第 P种用户分布下的系统平均吞吐量：
其中，RnuOQ为以第i个小基站为服务基站的第m个用户的平均吞吐量，U(i)为第i 个小基站服务用户的集合，i e N，N = {1，2,…，n}，N为小基站集合，η表示部署的小基站 总数，RBnu为所述第m个用户分配到的资源，B为每个资源块的带宽，)为在Xci下 所述第m个用户在第r个资源块的信干噪比； 1.2)则小基站位置矢暈Xn下的多种用户分布的系统平均吞吐量为：
其中αρ为第p种用户分布出现的概率，P表示用户分布数。
3. 根据权利要求1所述一种蜂窝网络中面向小区无定形覆盖的小基站部署方法，其特 征在于：所述步骤2)具体包括以下步骤： 2. 1)在对小基站位置矢量的每次更新中，若第i个小基站以步长d选择待定更新位置 Si，i e N，N = {1，2,…，n}，N为小基站集合，η表示部署的小基站总数，并且其它小基站位 置不改变，则小基站位置矢量为，该小基站位置矢量下多种用户分布的系统 平均吞吐量为：
α ρ为第P种用户分布出现的概率，P表示用户分布数，Rp表示第P种用户分布下的系 统平均吞吐量，与最近一次小基站位置更新后计算得到的多种用户分布的系统平均吞吐量 Sw相比较，如果满足下式： 5； >S' ] \\ε > rand(\) 则第i个小基站更新位置到Si,即： ·_ e C^-I ·_ Ct Xi ?α ·-Oi- 否则第i个小基站位置不更新
T(t) = FXT(t-l)，0. 9〈F〈1，t表 示小基站位置矢量的更新次数，T (O) >10, rand (1)表示O?1间均匀分布的随机数； 2. 2)完成一次小基站位置矢量更新后，得到更新后的小基站位置矢量Xt。
4.根据权利要求1所述一种蜂窝网络中面向小区无定形覆盖的小基站部署方法，其特 征在于：所述协作小区构建及资源调度方法具体包括以下步骤： 3. 1)将每个小基站服务的所有用户划分为边缘用户和中心用户； 3.2)从第i个小基站的邻居列表Ni中找到对第i个小基站所服务的第1个边 缘用户干扰最大的小基站乍为协作基站，并构建所述第1个边缘用户的协作列表 CSi1 = Ih/), f ^Nr, 3. 3)对于第r个资源块，分别将所有小基站服务的边缘用户和中心用户按调度优先级 降序排列；然后找到具有最高调度优先级的边缘用户及该边缘用户的协作列表中服务基站 ip以及协作基站jp各自服务的具有最高调度优先级的中心用户，若满足公式： 2. PFi1; > PF；； + PF- 则服务基站ip和协作基站jp在第r个资源块上协作调度所述具有最高调度优先级的 边缘用户，否则ip以及jp单独服务各自的所述具有最高调度优先级的中心用户，PG、 分别为i p以及jp各自服务的具有最高调度优先级的中心用户在第r个资源块上的调度优 先级，为i p服务的具有最高调度优先级的边缘用户在第r个资源块上的调度优先级； 3. 4)更新小基站集合N = N-{ip，jp}，ip，jp e N，N为小基站集合，然后在第r个资源块 上按照步骤3. 3)继续调度用户，直到N e φ ; 3. 5)重复执行步骤3. 3)?步骤3. 4)，直至所有资源块调度完毕。
【文档编号】H04W16/20GK104378772SQ201410636550
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】罗新民, 董爱红, 杜清河 申请人:西安交通大学