[發明專利]一種基于用戶空間情境信息的低能耗傳輸方法

在審

• 申請號: 201410842350.2
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104507151A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 胡宇洲;韓圣千;楊晨陽
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02;H04W52/24
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文穎

技術領域

本發明涉及一種基于用戶空間情境信息的低能耗傳輸方法，屬于無線通信技術領域。

背景技術

信息與通信技術(ICT,Information?and?Communication?Technology)領域消耗的能量以每年15-20％的速度增長，使之逐漸成為全球溫室氣體排放越來越重要的一個因素。為了減少ICT行業對環境的影響，越來越多的人開始關注如何降低相關行業的能耗問題。綠色通信(GR,Green?Radio)面向未來移動通信系統，旨在提出具有低能耗的網絡架構和傳輸技術，已得到工業界和學術界的廣泛關注。^[1]由于基站端能耗占據網絡總能量開銷的一半以上，因而低能耗的用戶接入和傳輸方案能有效地降低網絡總能量開銷。這些方案主要可以分為三類：

1、時域的節能傳輸機制，如使基站進入間歇性低能耗傳輸模式。

2、頻域的節能傳輸機制，如針對特定基站的載波聚合技術。

3、網絡配置技術，如在異構網系統中負載較低時進行微基站休眠。

現有蜂窩系統采取被動服務方式，即基于用戶的即時信息服務即時業務請求。如果網絡能夠預先感知用戶數據請求和接收數據的信道隨時間變化情況，那么網絡就能夠更好地對用戶提供主動式服務。

基于用戶接收信號強度和所處位置的相關性的射頻指紋(Radio?Map)^[2]顯示了不同地點的歷史平均信號強度。這類信息可以通過運營商的道路測試或者用戶設備端上傳得到^[3]。OpenSignal?Project已然建立了很多地區的射頻指紋。

用戶位置信息和運動速度可以通過用戶設備上傳^[3]或者如全球導航衛星系統(A-GNSS)的定位技術獲得。近期研究結果表明，人們前往特定地點通常具有特定路線，且預測成功率可達93％。^[4]此外,公共交通工具(如地鐵等)的行動路線確定。結合射頻指紋，就能夠預測在不同時刻接收端平均信噪比變化情況。

與此同時，針對時延不敏感業務，利用上述信息設計減少系統總時頻資源開銷，提高系統總吞吐量，保證各用戶吞吐量的公平性和降低業務時延的傳輸方案的研究工作也在展開^[5]。這些工作考慮的是大小尺度衰減信息均可以獲得的理想信道。不過目前在實際系統中難以在大范圍內預測信道的小尺度衰減，因而用戶在接收數據時無法避免中斷(Outage)問題。傳輸方案應將這段時間內的中斷概率(Outage?Probability)控制在一定的范圍內以保證良好的用戶體驗。此外，這些工作中與系統能耗關系直接相關的為減少總時頻資源開銷，但最小化總時頻資源開銷并不意味著系統的總能耗最低，因為當應用場景為用戶運動跨越多小區時，采用基站休眠的策略可能會使時頻資源開銷增加，但是系統能耗卻會降低。本發明提出的方法就是基于對接收端平均信噪比的預測來進行基站發射功率的分配，并且對發射功率較低的基站逐個進行休眠以進行能耗最低的傳輸。

在多發射天線單接收天線(MISO)系統中，考慮信道小尺度衰減時，用戶的可達數據率可以近似為高斯分布，其均值和方差是關于發射功率的無窮積分^[6]。為了降低傳輸方案的復雜度，必須對均值和方差找到一個合理的近似使得涉及到中斷概率的約束可以表達為關于基站發射功率的顯示形式。這樣的近似一方面需要使得設計出來的發射功率滿足中斷概率的需求，另一方面需要使得設計出來的發射功率不過度增加。事實上，當發射天線數較大時，根據大數原理，可以得到數據率均值和方差關于發射功率的精度較高且形式較簡潔的近似^[6]。但是由于當下實際系統中天線數有限，無法直接應用此近似。

[1]Li?Ye-Geoffery,Xu?Zhi-kun,Xiong?Cong,et?al.,“Energy-Efficient?Wireless?Communications:Tutorial,Survey,and?Open?Issues.”IEEE?Wireless?Communication?Magazine,,vol.18,no.6,pp.28-35,Dec.2011

[2]http://opensignal.com/，OpenSignal?Project的主頁。2014年12月16日鏈接有效。