一种能量高效的频谱共享与基站休眠联合方法
【技术领域】
[0001] 本发明通信领域，特别是指一种能量高效的频谱共享与基站休眠联合方法。
【背景技术】
[0002] 随着用户对传输数据率需求的增加，传统的通信网络已经无法为其提供无缝的覆 盖W及飞速增长的吞吐量。双层异构网络，即宏小区和微小区共存，已经成为解决上述问题 的潜在技术之一。在异构网络化eterogeneousNetworks,化tNets)中，微小区由低功耗的 设备组成，可W帮助传统的宏小区来增加网络的容量，从而提高能量效率。
[0003] 尽管如此，能量损耗问题在未来的异构网络研究中仍然是个重要的问题。如何利 用有限的无线频谱来解决能量效率问题是未来异构网络研究的主要方向之一。在两层异构 网络中，为了提高频谱效率，微基站和宏基站共享相同的频谱资源，但是该会产生严重的层 间干扰，影响系统性能。鉴于此，部分频谱共享（Partial-Spectrum-Reuse，PSR)成为学术 界的研究热点，即只允许微小区共享宏小区的部分频谱资源，从而减少了宏小区和微小区 之间的干扰，同时在一定程度上提高了能量效率。
[0004] 此外，基站休眠炬ase-Station-Sleep，BS巧策略也被证实为一种能提高系统能 量效率的有效方法，让低业务量的基站进入睡眠状态，只消耗很低的能量，在业务量增加时 再唤醒。
[0005] 但是，现有的PSR和BSS策略各自从一个方面来对双层异构网络无线资源进行优 化，只考虑频谱共享或是只考虑基站休眠，异构网络的能量效率提高还不够显著，因此，需 要一种能够从该个两个维度同时对异构网络系统进行优化的方案。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有的频谱共享或基站休眠策略都只能从一个方面来对双层异构网络 无线资源进行优化的问题，本发明提供一种能量高效的频谱共享与基站休眠联合方法，该 方法结合部分频谱复用和基站休眠两种技术的优势，提出了在未来的异构网络中，既能减 小内部干扰又能提高能量效率的联合优化方法，通过优化PSR系数和基站的活跃概率比， 使得在给定的信干噪比阔值条件下，宏基站层和微基站层的覆盖概率和能效最大化。
[0007] 本发明提供的一种能量高效的频谱共享与基站休眠联合方法，包括：
[000引确定使整个异构网络系统覆盖概率最大的微基站层的最优频谱复用因子0W及 宏基站层与微基站层的最优活跃概率比r;
[0009] 根据所述微基站层的最优频谱复用因子0W及宏基站层与微基站层的最优活跃 概率比r，同时实行频谱共享与基站休眠。
[0010] 其中，所述整个异构网络系统覆盖概率取宏基站层覆盖概率和微基站层覆盖概率 二者中的最小值，且当所述宏基站层覆盖概率和微基站层覆盖概率相等时，所述整个异构 网络系统覆盖概率最大。
[0011] 其中，所述微基站层的最优频谱复用因子0的确定方法为：在满足 ei〇g2(i+T) >w，eG(〇，1]和宏基站层覆盖概率等于微基站层覆盖概率的条件下，计算 使宏/微基站层覆盖概率最大的微基站层的频谱复用因子0的取值范围，并将该取值范围 的下限值作为所述微基站层的最优频谱复用因子0 ;其中，T为给定的SINR阔值，W为微基 站层的下行速率下限值。
[0012] 其中，当忽略热噪声的影响时，所述宏基站层覆盖概率Pm(T)的计算方法为：
[001 引
【主权项】
1. 一种能量高效的频谱共享与基站休眠联合方法，其特征在于，包括： 确定使整个异构网络系统覆盖概率最大的微基站层的最优频谱复用因子β以及宏基 站层与微基站层的最优活跃概率比Γ ; 根据所述微基站层的最优频谱复用因子β以及宏基站层与微基站层的最优活跃概率 比r，同时实行频谱共享与基站休眠。
2. 如权利要求1所述的能量高效的频谱共享与基站休眠联合方法，其特征在于，所述 整个异构网络系统覆盖概率取宏基站层覆盖概率和微基站层覆盖概率二者中的最小值，且 当所述宏基站层覆盖概率和微基站层覆盖概率相等时，所述整个异构网络系统覆盖概率最 大。
3. 如权利要求2所述的能量高效的频谱共享与基站休眠联合方法，其特征在于，所述 微基站层的最优频谱复用因子β的确定方法为：在满足β l〇g2(l+T)彡w，β e (〇, 1]和 宏基站层覆盖概率等于微基站层覆盖概率的条件下，计算使宏/微基站层覆盖概率最大的 微基站层的频谱复用因子β的取值范围，并将该取值范围的下限值作为所述微基站层的 最优频谱复用因子β ;其中，T为给定的SINR阈值，w为微基站层的下行速率下限值。
4. 如权利要求3所述的能量高效的频谱共享与基站休眠联合方法，其特征在于，当忽 略热噪声的影响时，所述宏基站层覆盖概率Pm(T)的计算方法为：
所述微基站层覆盖概率Pm (T)的计算方法为：
Xm、λΜ分别为当前异构网络中微基站、宏基站的密度；μ为宏基站的发射功率的倒 数，c为宏基站发射功率和微基站发射功率的比值；T为给定的SINR阈值；α为预定路径衰 落指数。
5. 如权利要求4所述的能量高效的频谱共享与基站休眠联合方法，其特征在于，所述 微基站层的最优频谱复用因子β确定后，根据以下公式计算宏基站层与微基站层的最优 活跃概率比Γ :
其中，λm、λM分别为当前异构网络中微基站、宏基站的密度；C为宏基站发射功率和微 基站发射功率的比值；T为给定的SINR阈值；α为预定路径衰落指数。
6.如权利要求5所述的能量高效的频谱共享与基站休眠联合方法，其特征在于，所述 根据所述微基站层的最优频谱复用因子β以及宏基站层与微基站层的最优活跃概率比Γ 同时实行频谱共享与基站休眠，具体包括步骤： 确定满足所述宏基站层与微基站层的最优活跃概率比Γ的宏基站层活跃概率Ρμ和微 基站层活跃概率Pm; 在当前异构网络中使所述宏基站和微基站分别以（I-Pm)和（I-Pm)的概率进行休眠，并 且微基站仅复用宏基站频谱的β部分。
【专利摘要】本发明提供一种能量高效的频谱共享与基站休眠联合方法，用于解决现有技术中只采用单一的部分频谱共享PSR或基站休眠BSS策略提高异构网络能量效率，且这两种单一的方法对异构网路的能量效率提高效果不够显著的问题。本发明提供的方法包括步骤：确定使整个系统能量损耗最小的微基站层的频谱复用因子β；根据所述微基站层的频谱复用因子β，确定同时使宏基站层与微基站层覆盖概率最大化的宏基站层与微基站层的最优活跃概率比Γ。该方法通过优化PSR系数β，并将宏基站和微基站的活跃概率比与PSR系数β结合起来，使得在给定的信干噪比阈值条件下，宏基站层和微基站层的覆盖概率和能效最大化。
【IPC分类】H04W52-02, H04W16-14
【公开号】CN104837141
【申请号】CN201510081160
【发明人】张中山, 王敏, 柴晓萌, 隆克平
【申请人】北京科技大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年2月14日