[發(fā)明專利]一種超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于上行下行解耦的多接入方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711320567.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN107911857B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李珍珍;朱琨;王然;吳成慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W48/16
• 分類號(hào): H04W48/16;H04W48/20
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 唐紹焜

1.一種超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于上行下行解耦的多接入方法，其特征在于：包括步驟：

步驟1：每個(gè)用戶上行根據(jù)路徑損耗選擇距離最近的M個(gè)基站生成M_小區(qū)作為其上行連接范圍，下行選擇信號(hào)強(qiáng)度最大的N個(gè)基站生成N_小區(qū)作為其下行連接范圍；

步驟2：定義一個(gè)上行集合，包含M_小區(qū)中所有基站的任意組合；定義一個(gè)下行集合，包含N_小區(qū)中所有基站的任意組合；將上行集合和下行集合中所有的組合進(jìn)行組合形成一個(gè)基站代理的集合；

步驟3：每個(gè)用戶在其M_小區(qū)中選擇距離最近的基站接入，在其N_小區(qū)中選擇信號(hào)強(qiáng)度最大的基站接入；

步驟4：計(jì)算用戶k和基站l上行或者下行接入的數(shù)據(jù)速率，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中用戶和基站的接入情況計(jì)算出用戶和基站代理匹配的效用值，所述用戶與基站代理的效用值通過計(jì)算用戶和基站代理中所有基站的上下行的速率之和得到；

所述用戶和基站代理匹配的效用值計(jì)算如下：

1)計(jì)算信道增益：信道增益確定信號(hào)在傳輸過程中的損耗,節(jié)點(diǎn)a和b之間的信道增益公式如下：

G_a,b＝|h_a,b|²d_a,b^-ξ；

其中，|h_a,b|²代表節(jié)點(diǎn)a和b之間由于瑞利衰減和正態(tài)陰影造成的復(fù)合信道功率增益系數(shù)，d_a,b表示節(jié)點(diǎn)a和b之間的距離，ξ是路徑損耗指數(shù)；

2)計(jì)算干擾：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中用戶和基站的接入情況計(jì)算相互之間的干擾；用戶k接收到的來自除了l以外的網(wǎng)絡(luò)中所有其他基站的干擾為：

其中，P_l'代表基站l'的傳輸功率，G_k,l'表示用戶k與基站l'之間的信道增益，表示用戶k與基站l'在下行是否有連接，有則否則即表示當(dāng)基站l'與用戶k在下行有連接時(shí)，基站l'不產(chǎn)生干擾；如果基站l'在下行有接入用戶，那么W_k',l'＝1，否則W_k',l'＝0；

用戶k接收到的來自網(wǎng)絡(luò)中所有其他用戶的干擾為：

其中，P_k'代表用戶k'的傳輸功率，G_k',k表示用戶k與k'之間的信道增益；如果用戶k'在上行有接入用戶，那么X_k',l'＝1，否則X_k',l'＝0；

基站l接收到的來自網(wǎng)絡(luò)中所有其他基站的干擾為：

其中，G_l,l'表示基站l與l'之間的信道增益；

基站l接收到的來自網(wǎng)絡(luò)中除k外的所有其他用戶的干擾為：

其中，G_k',l表示用戶k'與基站l之間的信道增益，表示當(dāng)用戶k'與基站l在上行有連接時(shí)，用戶k'不產(chǎn)生干擾；

3)計(jì)算數(shù)據(jù)速率：根據(jù)香農(nóng)公式計(jì)算用戶k和基站l上行或者下行接入的數(shù)據(jù)速率，公式如下：

其中，B表示信道帶寬，信號(hào)干擾噪聲比計(jì)算如下：

其中，表示用戶k與基站l在上行的信號(hào)干擾噪聲比，表示用戶k與基站l在下行的信號(hào)干擾噪聲比，代表自干擾取消能力，σ²是噪聲功率；

4)根據(jù)3)計(jì)算的數(shù)據(jù)速率計(jì)算用戶和基站代理之間的效用值，用戶與基站代理的效用值是計(jì)算用戶和基站代理中所有基站的上下行的速率之和，公式如下：

其中，t代表基站代理；分別表示用戶k與基站l之間的上下行之間是否存在連接，有則取值為1，否則取值為0；分別表示用戶k和基站l上行和下行接入的數(shù)據(jù)速率；

步驟5：每個(gè)用戶根據(jù)步驟4計(jì)算的用戶和基站代理匹配的效用值對(duì)基站代理進(jìn)行排序，建立對(duì)其基站代理的偏好列表；

步驟6：判斷當(dāng)前是否存在一個(gè)可交換的匹配，所述可交換的匹配為用戶相對(duì)于當(dāng)前匹配的基站代理更偏好的基站代理，且用戶連接該基站代理滿足用戶的服務(wù)質(zhì)量需求，提高效用值并且沒有被拒絕過；若存在，則用戶連接該可交換的匹配；

步驟7：判斷用戶新接入的基站代理中是否有基站超過可接入的最大用戶數(shù)；若未超過，則轉(zhuǎn)到步驟9；若超過，則進(jìn)行超載處理；超載基站根據(jù)它對(duì)用戶的偏好列表找出最差的用戶，斷開與該用戶的連接；然后被斷開的用戶從自己的偏好列表中刪除該代理并將其加入拒絕列表，尋找其偏好列表中最偏好的基站代理連接；

步驟8：重復(fù)步驟7，直到最終被斷開的用戶的基站代理的偏好列表為空；

步驟9：根據(jù)交換匹配后網(wǎng)絡(luò)中用戶和基站的接入情況計(jì)算出用戶和基站代理匹配的效用值，并建立用戶對(duì)其基站代理的偏好列表；重復(fù)步驟6至步驟8，直到網(wǎng)絡(luò)中不存在可交換的匹配達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。