[發(fā)明專利]基于局部加權線性回歸的超密集網絡負載均衡優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710555308.6
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107222892B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 潘志文;馬愷;劉楠;尤肖虎
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 葉涓涓

本發(fā)明提供一種基于局部加權線性回歸的超密集網絡負載均衡優(yōu)化方法，聯合調整所有小站的代價偏置值，首先利用局部線性加權回歸的方法從基站收集的每日的負載數據中擬合得到基站的負載曲線，為基于代價的分布式用戶連接方法提供一個較優(yōu)的迭代初始值，解決超密集異構網中的負載均衡問題。本發(fā)明采用對數函數作為效用函數，實現了資源在用戶間分配的機會和公平的折衷，對于基站邊緣和中間的用戶分別實現了3.5倍和2倍的數據吞吐量增益。通過分布式的迭代更新每個基站的代價值，自動的均衡跨層和同層之間基站的負載，實現了低復雜度的負載均衡。通過局部線性加權回歸方法設置初始值，并預測某個時刻接入基站的用戶人數，大大降低迭代次數和計算復雜度。

技術領域

本發(fā)明屬于網絡通信技術領域，涉及網絡負載均衡優(yōu)化方法，更為具體的說，是涉及無線通信系統(tǒng)中一種基于局部加權線性回歸的基于局部加權線性回歸的超密集網絡負載均衡優(yōu)化方法。

背景技術

在宏站覆蓋范圍內同頻密集部署低功率小站的超密集異構網絡是一種提升第五代移動通信(5G)網絡頻譜利用率和網絡容量的有效方法。常用的服務小區(qū)選擇準則——最大功率接收準則中，每個用戶選擇接收信號功率最強的小區(qū)作為服務小區(qū)。然而在異構網絡中，大站和小站的功率差異比較大，這樣就會造成層間負載不均衡。為了提高無線資源的利用率，我們需要均衡負載的分布，把用戶主動的卸載到負載較輕的低功率小站上。

以負載均衡為目的的用戶連接問題是一個非確定性多項式困難問題。通過對問題的放松，可以得到一種低復雜度的基于代價的分布式方法來收斂到一個近似最優(yōu)解，然而這種基于代價的分布式用戶連接方法收斂速度依賴于迭代參數的選擇，面對實際網絡復雜的情況，沒辦法對實時負載變化調整迭代參數，收斂速度得不到保障。

發(fā)明內容

為解決上述問題，本發(fā)明提出一種以最大化網絡對數效用函數為目標，局部線性加權回歸和基于代價的分布式方法相結合的低復雜度超密集異構網絡下行用戶連接方法。該方法聯合調整所有小站的代價偏置值，首先利用局部線性加權回歸的方法從基站收集的每日的負載數據中擬合得到基站的負載曲線，為基于代價的分布式用戶連接方法提供一個較優(yōu)的迭代初始值，解決超密集異構網中的負載均衡問題。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種基于局部加權線性回歸的超密集網絡負載均衡優(yōu)化方法，包括如下步驟：

步驟一，采集網絡負載信息，收集基站用戶接入數目，得到數據(x_i,y_i)，X＝(x₁,x₂,...x_m)表示時間值矩陣，Y＝(y₁,y₂,...y_m)表示其對應的用戶連接數向量，建立用戶接入數目和時間的關系，所述基站定期記錄一次接入的用戶數目；

步驟二，用非線性回歸的局部線性加權回歸方法對接入的用戶數目和時間的關系進行擬合，采用高斯核函數來作為局部線性加權回歸的核函數，給需要預測時間點x的周圍點x_i∈X賦一個權重w(x,x_i)：

上式中，k為控制參數；

使用公式(1)對所有的x_i∈X進行加權，得到一個只含對角元素的權重矩陣W＝(w₁₁,w₂₂,...,w_mm)，使用最小均方誤差來做線性回歸，通過下式得到回歸參數α：

α＝(X^TWX)^-1X^TWY (2)

預測時刻x由局部加權線性回歸得到的用戶數目預測值y為：

y＝αx (3)