一种云无线接入网络下联合下行波束成形和小区附着的方法与流程

技术特征：

1.一种云无线接入网络下联合下行波束成形和小区附着的方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、针对某个下行的云无线接入网，建立用户，RRH和BBU pool的系统模型；

步骤二、BBU pool感知系统模型的网络信息；

网络信息包括RRH的数量，以及各RRH对应的fronthaul链路能服务的最大用户数量；

步骤三、每个用户根据就近原则，分别通过RRH向BBU pool发送业务请求；

步骤四、BBU pool根据业务请求类型，分别为每个用户设定最低的SINR门限；并测量每个RRH到每个用户的信道信息；

h_n,i表示第n个RRH到第i个用户的信道信息；

步骤五、BBU pool根据最低SINR门限、信道信息以及感知的网络信息，使用启发式算法计算下行波束成形向量以及小区附着；

具体步骤如下：

步骤501、BBU pool对N个RRH进行初始化；

初始化包括：每个RRH处于激活状态，且为所有的用户提供服务；初始时处于连接状态的RRH-用户对V；以及初始时的网络最低能耗F^(min)及其对应的网络波束成形向量且满足F^(min)＝+∞，

具体为：

第n个RRH处于激活状态，记为a_n＝1；否则，RRH处于休眠状态，记为a_n＝0；

每个RRH为所有的用户提供服务：b_n,i＝1表示第n个RRH为用户i传输数据；b_n,i＝0表示第n个RRH不为用户i传输数据；

RRH-用户对用表示；

网络能耗F(Φ)表示为：

为第n个RRH休眠状态时的电路能耗；为第n个RRH激活状态时的电路能耗；η_n为第n个RRH的射频功率放大器效率；表示第n个RRH的发射功率最大值；w_n,i为第n个RRH中用户i的波束成形向量；其中表示向量w_n,i的欧几里得范数的平方；

步骤502、BBU pool将所有的RRH-用户对V按优先级进行升序排列；

第n个RRH中用户i的优先级β_n,i公式计算如下：

${\mathrm{\β}}_{n,i}=\frac{|h_{n,i}^H{w}_{n,i}^r{|}^2}{\underset{j\≠i}{\Σ}|h_{n,j}^H{w}_{n,i}^r{|}^2}\·\frac{C_n{\mathrm{\η}}_n}{P_n^a}$

表示信道信息h_n,i的共轭转置；表示松弛的波束成形向量；表示RRH-用户对(n,i)的有用信号功率，表示RRH-用户对(n,i)对其他所有用户的干扰之和；表示了第n个RRH的情况；

松弛的波束成形向量要满足使网络能耗F(Φ)最小，且符合以下约束条件：

$\underset{\mathrm{\Φ}=\{a_n,b_{n,i},w_{n,i},\∀n\∈N,\∀i\∈I\}}{min}F\left(\mathrm{\Φ}\right)$

$s.t.\underset{i=1}{\overset{I}{\Σ}}\left|\right|w_{n,i}|{|}^2\≤P_n^{\max },n\∈N---\left(S1\right)$

SINR_i≥γ_i,i∈I (S2)

$\underset{i=1}{\overset{I}{\Σ}}{b}_{n,i}^{\left(k\right)}\≤a_n^{\left(k\right)}{C}_n,\∀n\∈N---\left(S3\right)$

$\left|\right|w_{n,i}|{|}_2\≤b_{n,i}\sqrt{P_n^{max}},\∀n\∈N,\∀i\∈I---\left(S4\right)$

$a_n\∈\[0,1\],b_{n,i}\∈\[0,1\],\∀n\∈N,\∀i\∈I---\left(S5\right)$

约束条件(S1)表示：第n个RRH中所有用户的发射功率小于等于第n个RRH的发射功率最大值；

约束条件(S2)表示第i个用户的信干噪比大于等于BBU Pool为该用户设定的最低门限值γ_i；

约束条件(S3)表示第n个RRH所服务的用户数量小于等于第n个fronthaul链路的容量；

约束条件(S4)表示第n个RRH向第i个用户的发射功率要小于第n个RRH的发射功率最大值；

约束条件(S5)表示变量a_n,b_n,i取值均为0到1之间的实数；

步骤503、BBU pool对升序排列后的RRH-用户对V进行迭代求解，得到最终网络能耗F(Φ)以及波束成形向量w_n,i；

步骤504、针对第n个RRH，C-RAN根据迭代波束成形向量w_n,i，计算该RRH的发送数据x_n；

$x_n=\underset{i=1}{\overset{I}{\Σ}}{w}_{n,i}{s}_i,\∀n\∈N$

s_i表示用户i请求的数据；

步骤505、fronthaul链路将数据x_n传输给RRH对应的用户，用户得到请求数据s_i；

步骤506、用户小区根据RRH进行附着，结合波束成形向量保证系统模型能耗最低。

2.如权利要求1所述的一种云无线接入网络下联合下行波束成形和小区附着的方法，其特征在于，步骤一中所述的系统模型包括：N个RRH，I个用户和一个BBU pool；每个RRH分别各通过一个fronthaul链路连接入BBU pool中；每个RRH为至少一个用户提供服务或者不为任何用户服务，一个用户至少对应一个RRH；

RRH集合为{1,2,...,n,...,N}；用户集合为{1,2,...,i,...,I}；N个fronthaul链路的容量集合为{C₁,C₂,...,C_n,...,C_N}。

3.如权利要求1所述的一种云无线接入网络下联合下行波束成形和小区附着的方法，其特征在于，所述的步骤503，具体为：

步骤5031、判断RRH-用户对V是否为空集，如果是，迭代结束，否则进入步骤5032；

步骤5032、选取集合V中的第一个RRH-用户对(p,q)，令b_p,q＝0，同时其余RRH-用户对对应的b值保持不变；

步骤5033、根据集合V中的RRH-用户对的b_p,q设置对应的a_p值，并在RRH-用户对V中删除元素(p,q)；

步骤5034、判断每个RRH是否都满足约束条件：如果不满足，当前迭代次数k＝k+1，返回步骤5031进行下一次迭代；否则，进入步骤5035；

步骤5035、根据当前所有RRH-用户对的所有b值以及对应的a值，计算第k次迭代的网络能耗网络能耗F^(k)以及对应的波束成形向量

满足的约束条件为：

步骤5036、判断网络能耗F^(k)是否小于F^(min)，如果是，则F^(k)为当前最低能耗，记录F^min＝F^(k)，进入步骤5037；否则，设置b_p,q＝1，a_p＝1，并返回步骤5031；

步骤5037、直至将集合V中的RRH-用户对全部迭代完毕，得到最终的F(Φ)以及对应的波束成形向量w_n,i；

最终F(Φ)的取值为F^min，且对应的波束成形向量w_n,i的取值为