[發明專利]一種超密集異構網絡中基于匹配博弈的分離多接入方法

有效

• 申請號: 201711319079.4
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN107911856B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 李珍珍;朱琨;王然;吳成慶
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H04W48/16
• 分類號: H04W48/16;H04W48/20
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 唐紹焜

本發明公開了一種超密集異構網絡中基于匹配博弈的分離多接入方法，基于用戶分離多接入機制，也就是允許一個用戶設備在上行和下行分別接入多個基站進行服務和數據傳輸。采用匹配博弈的理論，提出了一個低復雜度的匹配博弈方法，根據用戶的服務質量需求為用戶選擇一個或多個基站進行連接，實現網絡中用戶效用最大化同時滿足不同用戶的實際需求。本發明使用匹配博弈的方法來解決超密集網絡中用戶分離多接入的問題，實現網絡中用戶效用最大化同時滿足不同用戶的服務質量需求。相較于傳統的窮舉搜索和分支定界方法本發明具有復雜度低的優點。而且為超密集網絡中用戶多接入問題的解決提出了新的可能性。

技術領域

本發明公開了一種超密集異構網絡中基于匹配博弈方法的用戶分離多接入方法，主要用于在超密集異構網絡中利用一種匹配博弈的方法解決用戶和基站的接入問題，同時滿足不同用戶的服務質量需求。

背景技術

隨著網絡結構的密集化、異構化等新技術的引入，許多無線通信網絡中的基礎問題需要進行重新研究，用戶接入便是其中之一。在無線通信網絡特別是超密集異構網絡中，一個無線終端通常處于多個基站的服務范圍內。用戶接入問題就是為無線終端選擇接入某個基站進行服務和數據傳輸的問題。然而超密集網絡的發展為用戶接入帶來了一些新挑戰。

在超密集網絡中，小基站之間的距離通常在數米和數十米之間，高密度的基站部署對于干擾控制有更高的要求。在超高密度網絡部署下，與傳統網絡相比，終端用戶的連接選擇大大增加，而用戶接入決策的復雜度也會相應提高。在超密集異構網絡中，大量小基站將由不同運營商、機構以及個人用戶部署。對于部分小基站，其回程線路可能會成為性能瓶頸。

現有的用戶接入問題的研究幾乎都是基于上行下行關聯的原則，即用戶終端在上行和下行必須接入到同一個基站。對于單層同構網絡(例如2G,3G，及絕大部分4G網絡)，這種接入機制簡單而有效。而在多層異構網絡中，存在著不同層次基站之間以及上行下行之間的不對稱問題。即不同層次的基站之間以及上行下行之間通常在發射功率、覆蓋范圍、信道質量、數據流量、回程線路容量、負載、以及硬件等方面有較大差別。并且這種不對稱會隨著各層基站密度的增加而更加突出。這時基于上行下行關聯的用戶接入將會嚴重制約系統的性能。例如，當采用基于最強接收信號強度且上下行關聯的用戶接入機制時，因為宏基站與小基站發射功率存在較大差異，該機制將會使大部分用戶都連接到宏基站，從而造成嚴重的負載不均衡，降低了小基站部署的意義。此外，基于頻譜效率的考慮，宏基站與小基站通常復用同一頻譜資源。這時會存在以下情況，基于下行接收信號強度,用戶連接到較遠的宏基站。然而在進行上行數據傳輸時，該用戶需要使用較大的傳輸功率來達到其上行性能要求，但這樣會對附近的小基站造成嚴重的上行干擾，從而影響網絡的整體性能并增加自身的能量消耗。

為此，上行下行解耦的概念被提出，即上行傳輸和下行傳輸可以選擇接入不同的基站。而上行下行關聯的用戶接入可以看作是上下行解耦用戶接入的一種特例。因此從理論上來說，上下行解耦將可以帶來更好的性能。初步的仿真研究也已經證明在兩層異構網絡中，簡單的上行下行分離機制已經可以帶來較大的性能提升。例如，可以提高上行傳輸速率、降低發射功率以及上行干擾，以及實現更好的負載均衡。

目前只有少量研究面向超密集異構網絡。考慮到超密集網絡中基站密度大，用戶接入選擇多的特點，一些研究提出了采用雙連接或者多連接的用戶接入機制，即用戶可以同時連接到兩個或者多個基站。上述工作目前只研究了最簡單的多接入機制，即選擇接入最近的k個基站，沒有做進一步的優化。

發明內容

本發明的主要目的是解決超密集異構網絡中的用戶接入問題。本發明基于用戶分離多接入機制，采用匹配博弈的理論，提出了一個低復雜度的匹配博弈方法，根據用戶的服務質量需求為用戶選擇一個或多個基站進行連接，實現網絡中用戶效用最大化同時滿足不同用戶的實際需求。本發明還可以提高網絡中用戶吞吐量、減少干擾、平衡流量負載、解決小基站回程瓶頸問題。

技術方案：

一種超密集異構網絡中基于匹配博弈的分離多接入方法，包括步驟：