[發明專利]異構蜂窩網絡中一種基于節能的基站休眠方法

有效

• 申請號: 201410818117.0
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN104581904B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 朱琦;陳瑩;朱洪波;楊龍祥
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務所32241
• 代理人: 唐小紅

技術領域

本發明是一種用于三層異構蜂窩網絡中的基站休眠方案，屬于移動通信技術領域。

背景技術

隨著4G網絡的部署和使用，5G已成為業界的研究重點，為了滿足大容量的需求，5G系統將會是由大小不同、類型不同的多層異構蜂窩網絡組成的。然而近些年來通信和信息技術(ICT)的飛速發展直接導致了移動通信系統的功耗增大，同時也意味著產生更多的二氧化碳，因此在滿足不斷增長的通信業務需求的同時，如何提升蜂窩異構網絡的能效已成為當前研究所需要解決的一個重要問題。

在異構蜂窩網絡中，小基站(微基站、微微基站、家庭基站)的位置一般都是隨機的，使用傳統的蜂窩網絡模型分析異構蜂窩網絡的性能已經變得過于理想化。在近期的移動通信研究中一個更實用的基于隨機幾何理論的網絡模型得到了廣泛應用，這就是用齊次泊松點過程表示基站的位置。

在移動通信系統中，基站的功耗占據了系統的功耗的絕大部分。特別是在系統通信數據量很低的時候，例如夜間，系統內所有基站全工作會造成很大的能源浪費。為了解決系統功耗問題，實現綠色通信，近些年來出現了各種基站休眠方法。但是基于泊松點過程對三層乃至多層異構蜂窩網絡的基站休眠方法的研究還有待拓展。本發明借助隨機幾何知識，在三層異構蜂窩網絡中確定一種最佳的基站休眠方案，建立系統功耗優化問題，從而使系統達到綠色節能。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種用于三層異構蜂窩網絡中基于節能的基站休眠方法，它根據系統中斷概率和用戶上行發射功率的要求，選擇最佳的基站休眠方式，使系統達到最大的功耗增益。

技術方案：本發明中針對三層異構蜂窩網絡場景，基于隨機幾何理論推導了由宏基站、微基站以及微微基站組成的異構網絡的系統中斷概率，在用戶上行發射功率和系統中斷概率的限制下，構建了系統功耗優化問題，提出了綠色節能的基站休眠方案，獲得了滿足系統中斷概率要求的最優基站休眠數和發射功率。

該方法包括：

a)三層異構蜂窩網絡由宏基站、微基站和微微基站組成，它們的空間位置分別用參數為λ₁、λ₂、λ₃的齊次泊松點過程Φ₁、Φ₂、Φ₃表示，宏基站、微基站和微微基站的信道發射功率分別表示為P₁、P₂、P₃；

b)為了實現系統節能，在滿足一定系統中斷概率的前提下，采取關閉部分宏基站，再增開部分微基站和微微基站的基站休眠方法；假設宏基站的休眠概率為1-β，增開微基站和微微基站，由初始狀態的密度λ₂、λ₃變為λ₂+λ₂'、λ₃+λ₃'，調節宏基站的信道發射功率，由初始狀態的P₁變為P₁'；

c)定義系統采取基站休眠方案時的功耗E_sleep為：E_sleep＝βλ₁(γ₁NP₁'+P_1,s)+(λ₂+λ₂')(γ₂NP₂+P_2,s)+(λ₃+λ₃')(γ₃NP₃+P_3,s)，其中N為基站提供的信道數目，P_1,s為宏基站的線路功率，P_2,s為微基站的線路功率，P_3,s為微微基站的線路功率，γ₁為宏基站傳輸功率的系數，γ₂為微基站傳輸功率的系數，γ₃為微微基站傳輸功率的系數；

d)確定優化問題為采取基站休眠方案后的系統功耗E_sleep最小，同時保證系統中斷概率不變，即用戶上行發射功率小于最大值P_exp，其中α為路徑衰減因子；