基于指纹数据库的动态基站开关控制方法及装置的制造方法_3

文档序号:9238765阅读:来源:国知局
6个基 站,建立指纹数据库的参考点选取在横向过道和纵向过道,房间都覆盖有60cmX60cm的地 板砖,作为选取位置的参考,横向走道每条可测26个瓷砖交点,纵向过道可测18个瓷砖交 点,我们横向走道每条测量13个参考点,纵向过道测量9个参考点,指纹数据库共有13*4+9 =61个参考点。测量场景以及参考点部署参照图4所示。
[0069] 进一步地,本发明实施例可以利用带权KNN指纹方法进行动态基站开关策略实 验,分析平均接收功率与基站选择正确率。当前环境共有6个基站(分布式六个Tx),我们 在每次决策时,打开P个探测基站,利用WKNN定位方法找到当前位置的数据库中近邻参考 点,根据参考点的RSS指纹,决定基站开关。本发明实施例在选择基站打开时依据RSS强度 高低,在决策过程中暂不考虑基站开关的时间以及功率开销。
[0070] 实验环境中共有6个基站,在每次决策时根据打开的探测基站个数p的不同,基站 选择正确率表2所示。其中,p= 0时随机选择基站,p= 6时可以直接选择RSS最大的基 站,选择正确指的是选中实际信号RSS最强的基站。
[0071]表2
[0072]
[0073] 实验测试点采用实验测量获得的61个参考点依次进行基站选择模拟。根据测量 结果,本发明实施例分析相同发射功率条件下平均相对接收信号强度以及相同接收功率条 件下发端所需的相对发射功率两个参数,根据打开的探测基站的个数P的不同,本发明实 施例提出的动态选择算法与随机选择以及最强基站选择的对比结果参照图5和图6所示, 可见基于指纹数据库的少量探测基站动态基站开关策略可以获得很好的基站选择结果,有 效降低系统能耗。
[0074] 根据本发明实施例提出的基于指纹数据库的动态基站开关控制方法,通过选择少 量探测基站提取获取指纹信息,从而利用指纹信息从离线数据库获得最近邻居,以推测当 前位置全部指纹并根据全部指纹预测需要打开的基站,可以获得与打开所有基站相同的选 择结果,从而节省基站能量消耗,降低系统能耗,尤其是动态基站可以在低业务量时段关闭 多余基站从而降低基站侧能量消耗,简单方便。
[0075] 其次,下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于指纹数据库的动态基站开 关控制装置。参照图7所示,该控制装置10包括:探测基站选择模块100、探测基站信号接 收模块200、提取模块300、最近邻居参考点获取模块400和动态基站开关决策模块500。
[0076] 其中,探测基站选择模块100从N个关闭的基站中选择一部分基站P作为探测基 站。探测基站信号接收模块200接收一部分基站P的探测基站信号。提取模块300从探测 基站信号提取获得部分指纹信息。最近邻居参考点获取模块400利用部分指纹信息从预先 建立的离线数据库获得K个最近邻居参考点。动态基站开关决策模块500推测当前位置全 部指纹并根据当前位置全部指纹预测选择需要打开的基站,以完成决策。本发明实施例的 控制装置10可以降低系统能耗,节约能源,很好地满足用户的使用需求。
[0077] 进一步地,在本发明的一个实施例中,动态基站开关决策模块500利用带权KNN推 测当前位置全部指纹。
[0078] 进一步地,在本发明的一个实施例中,预先建立的离线数据库通过如下方式建立: 根据室内环境的特征确定室内环境中分布的参考点;在选出的每个参考点进行测量,以得 到在每个参考点来自不同基站接入点的信号;以及从接收到的信号提取出指纹参数并建立 位置-指纹匹配的离线数据库。
[0079] 进一步地,在本发明的一个实施例中,动态基站开关决策模块500通过如下公式 进行获取当前位置全部指纹从而完成基站选择:
[0080]
[0081] 其中,x与y为位置坐标参数,M为参考点个数,N为基站AP个数,P为探测基站个 数,rss和RSS分别为在线阶段接收信号强度指纹和离线数据库中的接收信号强度指纹,K 为K最近邻居KNN参数。
[0082] 进一步地,在本发明的一个实施例中,参照图8所示,本发明实施例的控制装置10 进一步包括:动态基站关闭t吴块600。其中,在被打开的基站完成服务之后,动态基站关闭 丰吴块600关闭被打开的基站。
[0083] 具体地,在本发明的一个实施例中,参照图2所示,本发明实施例可以分为离线阶 段和在现阶段,其中,离线阶段包括以下步骤:根据室内环境的特征确定室内环境中分布的 参考点(RP);在选出的每个参考点进行测量,得到在每个参考点来自不同基站接入点的信 号;从接收到的信号提取出接收信号强度RSS和其他指纹参数;建立位置-指纹匹配的离 线数据库。基本数据库结构如表1所示,其中RP1到RPM代表离线数据库中的M个参考点, 每个参考点指纹包括位置信息X,Y和来自N个基站接入点的接收信号强度信息。
[0084] 进一步地,参照图2所示,本发明实施例的在线阶段包括以下步骤:假设总共有N个基站,初始状态所有基站均处于关闭状态,为了降低大量基站开关过程的时间以及功率 开销,从N个基站中选择少量P个基站打开作为探测基站,然后利用指纹数据库完成基站选 择,利用决策结果服务用户,最后服务结束进入基站全关状态。
[0085] 具体而言,参照图3所示,本发明实施例包括以下步骤:从N个基站中选择少量P个探测基站打开;用户接受P个探测基站信号;从探测基站信号提取获得部分指纹信息 [Rss_idxl,Rss_idx2,…,Rss_idxp];利用探测指纹从离线数据库获得K个最近邻居参 考点;利用带权KNN推测当前位置全部指纹;根据当前位置全部指纹预测选择基站,完成决 策。
[0086] 具体地,在本发明的一个实施例中,本发明实施例可以分为单用户实时决策问题 和多用户联合决策问题。单用户实时决策每次选择信号最强的基站服务,可以分为选择单 基站和选择基站集合;多用户联合决策则要利用部分基站考虑所有用户辅助基站开关分 配。即言,对于单天线用户,每次只要选择打开一个基站为用户服务,对于多天线用户可以 选择基站集合联合为用户服务。决策阶段的指纹信息匹配过程如下式,其中x,y是位置坐 标参数,M是参考点个数,N是基站AP个数,P是探测基站个数,rss和RSS分别是在线阶段 接收信号强度指纹和离线数据库中的指纹,K是K最近邻居KNN参数。
[0087]
[0088] 进一步地,本发明实施例的能耗降低理论评估如下,给定通信传输数据量L以及 系统带宽B,根据香农定理,有限带宽、随机噪声信道的最大传输速率R=Blog2 (1+SNR),考 虑基站开关能耗Em/()ff,则基站总能耗
其中,基站开 关的能耗,L为传输数据量,B为系统带宽,p为探测基站的个数,PBS为打开基站的功率。
[0089] 需要说明的是,本发明实施例的装置部分的具体实现方式与方法部分的具体实现 方式类似,为了减少冗余,此处不做详细赘述。
[0090] 根据本发明实施例提出的基于指纹数据库的动态基站开关控制装置,通过选择少 量探测基站提取获取指纹信息,从而利用指纹信息从离线数据库获得最近邻居,以推测当 前位置全部指纹并根据全部指纹预测需要打开的基站,可以获得与打开所有基站相同的选 择结果,从而节省基站能量消耗,降低系统能耗,尤其是动态基站可以在低业务量时段关闭 多余基站从而降低基站侧能量消耗,简单方便。
[0091] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括 一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部 分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或
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