[發(fā)明專利]一種基于禁忌搜索的小基站容量與覆蓋優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610204356.6
• 申請(qǐng)日: 2016-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN105764068B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾捷;粟欣;林小楓;朱曉鵬;肖馳洋;張黎;肖立民;許希斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W16/18
• 分類號(hào): H04W16/18;H04W52/24
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

1.一種基于禁忌搜索的容量與覆蓋優(yōu)化方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)根據(jù)小基站初始發(fā)射功率，計(jì)算容量與覆蓋目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)的初始值，具體計(jì)算步驟如下：

設(shè)該小基站系統(tǒng)包含K個(gè)宏基站l、M個(gè)小基站j和N個(gè)隨機(jī)分布的用戶終端UE_i，其中，l＝1,2,…,l,…,K，j＝1,2,…j,…,M，i＝1,2,…,i,…,N；小基站j的發(fā)射功率為p_j，小基站j與用戶終端UE_i之間的傳輸信道增益為g_ij，則從小基站j傳輸?shù)接脩艚K端UE_i的參考信號(hào)接收功率P_rx(i,j)用式(1)表達(dá)：

P_rx(i,j)＝p_jg_ij (1)

設(shè)系統(tǒng)噪聲為σ²，則小基站j經(jīng)由下行鏈路至用戶終端UE_i的信干噪比SINR_i表達(dá)式如式(2)：

其中g(shù)_ik為小基站k與用戶終端UE_i之間的傳輸信道增益，p_k為小基站k的發(fā)射功率，k≠j；

假定每個(gè)導(dǎo)頻功率都占據(jù)了總發(fā)射功率的均等固定的部分，并且每個(gè)專用信道也占據(jù)總功率的同等比例部分，則用戶終端UE_i的歸一化吞吐量t_i表示為式(3)：

則小基站j的歸一化總吞吐量T_j為表達(dá)式(4)：

其中，U_j代表小基站j服務(wù)的所有用戶終端，設(shè)容量的評(píng)估指標(biāo)為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中用戶終端的平均吞吐量，其公式表達(dá)如式(5)：

以每個(gè)宏基站覆蓋小區(qū)中用戶吞吐量的累積分布的最低的p％來表示覆蓋，用T_l,p％表示宏基站l覆蓋小區(qū)中用戶吞吐量累積分布的最低的p％，引入折中系數(shù)γ來平衡覆蓋和容量?jī)蓚€(gè)性能指標(biāo)，0＜γ＜1，則M個(gè)小基站發(fā)射功率為p_j'時(shí)，p_j'＝{p₁,p₂,...,p_j,...,p_M}，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量與覆蓋的目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)F(p_j')定義如式(6)：

2)采用禁忌搜索算法生成新的小基站發(fā)射功率p_j'，并計(jì)算目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)新的取值F(p_j')，具體步驟如下：

2-a)初始化禁忌搜索的參數(shù)：設(shè)定禁忌表為空，設(shè)定禁忌長(zhǎng)度記為P、為正整數(shù)，設(shè)定鄰域?qū)挾取⑿』竟β实娜≈捣秶⑺阉鞯淖畲蟮螖?shù)m_iter；令m＝1，m＝1,2,...,m,...,m_iter，第m次迭代開始時(shí)，令l＝1，設(shè)宏基站l覆蓋小區(qū)中小基站的發(fā)射功率為X^(m,l)，記為當(dāng)前解；

2-b)計(jì)算在當(dāng)前解X^(m,l)的鄰域范圍內(nèi)，使得目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)F(p_j')最優(yōu)的解向量；并判斷該解向量是否使得目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)值F(p_j')為目前為止最優(yōu)，若最優(yōu)則執(zhí)行步驟2-e)，否則執(zhí)行步驟2-c)；

2-c)判斷該解向量是否處于禁忌狀態(tài)，若是，則將該解向量從當(dāng)前解的鄰域中排除，并執(zhí)行步驟2-d)，否則執(zhí)行步驟2-e)；

2-d)判斷當(dāng)前解X^(m,l)的鄰域中是否尚有處于非禁忌狀態(tài)的解向量，若尚有，則返回執(zhí)行步驟2-b)；否則，將當(dāng)前解的鄰域中最早被標(biāo)記為禁忌狀態(tài)的解向量改置為非禁忌狀態(tài)，并返回執(zhí)行步驟2-b)；

2-e)將該解向量記為當(dāng)前解，并將p_j'中對(duì)應(yīng)表示宏基站l覆蓋小區(qū)中小基站的元素值更新為X^(m,l)中對(duì)應(yīng)值；更新禁忌表各對(duì)應(yīng)元素的禁忌狀態(tài)，即使得目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)F(p_j')最優(yōu)的解向量在禁忌表的對(duì)應(yīng)元素值置為P，其余已處于禁忌狀態(tài)的解向量在禁忌表的對(duì)應(yīng)元素值減一；判斷是否遍歷所有K個(gè)宏基站，若已遍歷則執(zhí)行步驟2-g),未完成遍歷則執(zhí)行步驟2-f)；

2-f)令l＝l+1，將宏基站覆蓋小區(qū)內(nèi)小基站的發(fā)射功率記為X^(m,l)，同時(shí)記為當(dāng)前解，返回執(zhí)行2-b)；

2-g)判斷m是否小于m_iter，若小于，則令m＝m+1，并循環(huán)執(zhí)行步驟2)；否則結(jié)束循環(huán)，執(zhí)行步驟3)；

3)完成m_iter次迭代優(yōu)化后，小基站發(fā)射功率已更新為p_j'，輸出此時(shí)小基站系統(tǒng)的容量與覆蓋目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)值F(p_j')；結(jié)束本次小基站系統(tǒng)容量與覆蓋優(yōu)化。