多层异构网络中基于能效的小区选择方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，特别是多层异构无线蜂窝网络技术领域，涉及一 种多层异构网络中基于能效的小区选择方法。
【背景技术】
[0002] 随着移动互联网时代的到来，数据流量增长爆发，用户对网络体验提出了更高的 需求，多层异构网络（HeterogeneousNetwork，HetNet)应运而生。相比于传统单层网络， 异构网络中包含了不同种类的接入节点，包括宏蜂窝基站和各种小蜂窝基站，面对不同的 节点，用户选择哪个基站接入得到服务更为合理，成为多层异构网络面临的挑战之一，因为 传统的针对单层网络设计的小区选择准则将不再适用于多层异构网络。
[0003] 在单层网络中，普遍采用基于最大信噪比（SignaltoInterferenceandNoise Ratio,SINR)的小区选择方法，该方法使得用户选择接入给自己提供最大SINR的基站来获 得服务。这样的选择准则只适用于业务均匀分布，且各小区基站功率相持平的单层网络。在 多层立体异构网络中，各个小区基站下行发射功率不同，基于最大信噪比的小区选择方法 会导致大功率基站过载，而小功率基站利用不完全，引起严重的负载不均衡问题。
[0004] 除此之外，随着"绿色通信"概念地提出，多层立体异构网络中的小区选择方法还 应考虑能量利用效率（EnergyEfficiency，EE)，用户在选择小区时，除了考虑自身的需求 外，还需要考虑接入基站后能充分利用该基站提供的能量。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多层异构网络中基于能效的小区选择方 法，该方法能综合考虑用户要求的SINR，小区的可用资源以及用户对能量的利用效率。
[0006] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] 一种多层异构网络中基于能效的小区选择方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤一：用户计算自己的备选基站列表和选择自由度信息并将该信息上报给其备 选基站列表中的所有基站；步骤二：所有基站共享各自的基本信息和用户上报的信息；步 骤三：基站每次挑选选择自由度最小的用户并根据所设计的新准则确定该用户选择的小 区；步骤四：基站更新原有的备选基站列表和选择自由度信息；步骤五：循环执行步骤三和 步骤四，直到每个用户都选择了接入小区。
[0009] 进一步，步骤一中，用户计算自己的备选基站列表和选择自由度信息并将该信息 上报给其备选基站列表中的所有基站，具体包括：
[0010] 1)用户U接收来自各个基站（BSpBS2,BS3, ...，BSN)的参考信号，并通过接收参 考信号功率：RSRPpRSRP2,RSRP3, . . .，RSRP^计算接入相应的基站i时能达到的SINR值 SLViif，计算公式为：
[0011]
【主权项】
1. 一种多层异构网络中基于能效的小区选择方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤一：用户计算自己的备选基站列表和选择自由度信息并将该信息上报给其备选基 站列表中的所有基站；步骤二：所有基站共享各自的基本信息和用户上报的信息；步骤三： 基站每次挑选选择自由度最小的用户并根据所设计的新准则确定该用户选择的小区；步骤 四：基站更新原有的备选基站列表和选择自由度信息；步骤五：循环执行步骤三和步骤四， 直到每个用户都选择了接入小区。
2. 根据权利要求1所述的一种多层异构网络中基于能效的小区选择方法，其特征在 于：步骤一中，用户计算自己的备选基站列表和选择自由度信息并将该信息上报给其备选 基站列表中的所有基站，具体包括： 1) 用户U接收来自各个基站（BSpBS2AS3,. ..，BSN)的参考信号，并通过接收参考信号 功率：RSRP1, RSRP2, RSRP3,…，RSRP#计算接入相应的基站i时能达到的SINR值SLVflf, 计算公式为：
其中n e {1，2,3，...，N}表示相应基站的编号，也即相应小区的编号，Ntl为高斯白噪声 的功率谱密度；如果相应的SINR能满足用户的要求，即，当SiNfgf ? 寸，基站i就 能够给用户u提供满足要求的服务，所以用户u就把基站i添加到自己的备选基站列表Cu =(BS1, BS2, . . . , BS1I ； 2) 用户u的选择自由度Du定义为：D U= ICuI，即为备选基站个数； 3) 每个用户将得到的备选基站列表和选择自由度上报给各个备选基站。
3. 根据权利要求1所述的一种多层异构网络中基于能效的小区选择方法，其特征在 于：在步骤二中，所有基站共享各自的基本信息和用户上报的信息，共享的信息具体包括两 类：一类是各个基站的基本信息，包括该基站编号，也即小区编号n，最大可用资源数RB n _，最大负载Ln man，以及下行发射功率Pn;另一类是用户上报的相关信息，包括用户编号u， 及其相应的备选基站列表C u和选择自由度D u。
4. 根据权利要求1所述的一种多层异构网络中基于能效的小区选择方法，其特征在 于：在步骤三中，基站每次挑选选择自由度最小的用户并根据所设计的新准则确定该用户 选择的小区，具体包括： 1) 各个基站共享信息后，基站将所有用户按照用户的选择自由度大小非减序排列，当 有多个用户的选择自由度相同时，随机排列这多个用户； 2) 挑排在第一位的用户，即选择自由度最小的用户，综合考虑其备选小区的可用资源， 负载以及能量利用效率，为该用户确定接入小区。
5. 根据权利要求4所述的一种多层异构网络中基于能效的小区选择方法，其特征在 于： 步骤2)包括以下步骤： 21)首先用公式￡纪=f计算用户u接入备选小区i的能量利用效率，其中： 杧=te此〔1 - SLVI^.) ? Sffs是用户u的传输速率，传输资源的带宽用Bkb表示；P/是基 站消耗的总功率，由两部分组成，具体表示为g = 式中第一项Pi tl表示基站消耗 的固定功率，第二项中的△1是一个与基站种类有关的常数因子； 22) 根据基站的资源和负载计算权值公式如下：
其中1^表示基站i目前的负载，表示基站i的容量剩余度，是采用轮询 ?-ijnax Lr-I 调度法时用户获得服务的概率； 23) 定义接入因子# = X ￡￡f，对每个用户u，其每一个备选基站对应一个接入因 子，用户u将选择接入因子最大的小区i' =BrgiImax(Qi)I ; 24) 确定用户u的小区Γ后，标记该用户为已处理，并且被选择的小区Γ反馈一个准 许接入信令给用户。
6. 根据权利要求1所述的一种多层异构网络中基于能效的小区选择方法，其特征在 于：在步骤四中，基站更新备选基站列表和选择自由度具体包括： 1) 当一个用户选定了一个小区后，各小区更新自己存储的原有相关信息，把该小区的 负载由Li更新为Li+Ι ; 2) 当一个用户选定了一个小区后，如果该小区恰好满载，即更新后的负载Q+1 = Li _，意味着该小区将不能再供其他用户选择，检测在未处理的用户中是否存在该小区，如 果有，在这个用户的备选小区列表中删除该小区，并把这个用户的选择自由度由D u更新为 Du-I0
7. 根据权利要求1所述的一种多层异构网络中基于能效的小区选择方法，其特征在 于：步骤五具体包括：按照更新后的选择自由度非减序排列未处理的用户，当有多个用户 的选择自由度相同时，随机排列这多个用户；按照更新后的信息计算各个未处理用户对应 的各个基站的选择因子，计算方法同上述步骤三中所涉，并为用户选定接入小区；各基站每 处理一个用户后就更新一次所存储的信息；处理完每个用户后，停止结束。
【专利摘要】本发明涉及一种多层异构网络中基于能效的小区选择方法，属于无线通信技术领域。该方法包括以下步骤：步骤一：用户计算自己的备选基站列表和选择自由度信息并将该信息上报给其备选基站列表中的所有基站；步骤二：所有基站共享各自的基本信息和用户上报的信息；步骤三：基站每次挑选选择自由度最小的用户并根据所设计的新准则确定该用户选择的小区；步骤四：基站更新原有的备选基站列表和选择自由度信息；步骤五：循环执行步骤三和步骤四，直到每个用户都选择了接入小区。本方法能忽略不同基站的差异性，综合考虑用户的要求的SINR，基站的负载以及用户对小区基站能量的使用效率，从而保证用户的服务质量，避免负载不均匀和用户饿死现象，并且提升用户对能量的利用效率。
【IPC分类】H04W48-20
【公开号】CN104640177
【申请号】CN201510109172
【发明人】陈前斌, 李茹洁, 刘青海, 李昕韵, 唐伦
【申请人】重庆邮电大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年3月12日