[發明專利]一種基于簇和幾何注水資源分配的網絡能效提升方法

在審

• 申請號: 201910329123.2
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110049506A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 黃曉舸;湯涉;張東宇;陳前斌
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W28/08;H04W36/08;H04W36/22;H04W52/34;H04L5/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種基于簇和幾何注水資源分配的網絡能效提升方法，其特征在于：

該方法根據所提網絡場景的特點，聯合優化網絡中用戶UE與基站gNB的匹配、小蜂窩基站分簇、信道功率分配和動態小蜂窩基站開/關來最大化網絡的能量效率，具體包括以下步驟：

S1：基于負載均衡的用戶設備與基站最優匹配方案；

S2：基于半正定的協相關分簇方案；

S3：基于幾何注水方法分配信道功率；

S4：結合小蜂窩基站簇、信道功率分配和動態小蜂窩基站開/關優化網絡能量效率。

2.根據權利要求1所述的一種基于簇和幾何注水資源分配的網絡能效提升方法，其特征在于：在所述步驟S1中，建模兩層蜂窩異構網絡，分別為宏蜂窩層M-gNB和小蜂窩層F-gNB；

網絡中基站總數為M，用集合表示M＝{M₁,M₂}，M₁＝{1}表示M-gNB集合，M₂＝{2，3，…,m,…,M}表示F-gNB集合；用戶UE總數為K，用集合表示K＝{1，2，…,k，…K}；整個網絡中可用信道數為N，用集合N＝{1，2，…,n，…,N}表示；UE與能達到最大效用函數的gNB進行匹配，以達到網絡負載均衡；最大效用函數與連接偏置因子和接入gNB后所獲得能量效率有關，表示為：

3.根據權利要求2所述的一種基于簇和幾何注水資源分配的網絡能效提升方法，其特征在于：在所述步驟S1中，UE k與gNB m之間的連接偏置因子與基站gNB m當前服務的UE的數目L_c，所能容納的最大UE的數目和一個時隙內所能服務的UE的數目相關；連接偏置因子表示為：

4.根據權利要求1所述的一種基于簇和幾何注水資源分配的網絡能效提升方法，其特征在于：在所述步驟S2中，兩層蜂窩異構網絡建模為一個無向圖G＝(M₂,E)，其中M₂為F-gNB的集合，是無向圖的頂點集合，E是無向圖中任意兩個頂點之間邊的集合；本發明在分簇過程中考慮F-gNB間的相對距離，同時兼顧簇內F-gNB間能量效率差異性；通過最大化得到最優的F-gNB簇，用集合C表示；其中，β為相似度的權重因子，(i,j)為頂點i與j之間的邊；E₁(C)為簇內頂點間邊的集合，E₂(C)為簇間頂點間邊的集合；為頂點i與j之間的相似度，用頂點F-gNB的i和j的能量效率之差的絕對值來表示，即，而K_i為接入F-gNB i的UE的集合；為頂點i與j之間的差異度，用頂點F-gNB的i和頂點j的距離來表示，即，

5.根據權利要求1所述的一種基于簇和幾何注水資源分配的網絡能效提升方法，其特征在于：在所述步驟S3中，使用幾何注水方法來分析信道功率分配問題，最大化網絡傳輸速率；在信道功率分配的基礎上降低F-gNB的發射功率，減小網絡功率消耗，最大化網絡的能量效率。

6.根據權利要求1所述的一種基于簇和幾何注水資源分配的網絡能效提升方法，其特征在于：在所述步驟S4中，完成gNB與UE匹配和信道功率分配后，通過關閉能效低的F-gNB進一步提升網絡能量效率，直到網絡的能量效率不再提高；除此之外，每個F-gNB都有一個核心區域，核心區域定義為以F-gNB為中心，半徑為20m以內的范圍；若核心區域內有UE，則F-gNB不會被關閉。