[發明專利]面向通信網絡熱點區域容量增強的多空中基站部署方法

有效

• 申請號: 202110998237.3
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113873434B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 周凡欽;李文璟;趙一琨;豐雷;喻鵬;闕笑語;高遠
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W4/021
• 分類號: H04W4/021;H04W16/18;H04W16/26;H04W88/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 鄭朝然

本發明提供一種面向通信網絡熱點區域容量增強的多空中基站部署方法，包括獲取目標區域的狀態信息，其中目標區域的狀態信息包括目標區域內的用戶終端的當前地理位置信息和目標區域內的空中基站的當前地理位置信息；基于親和力傳播AP聚類算法、空中基站間的干擾強度和目標區域的狀態信息對空中基站劃分協作簇，得到第一用戶空中基站關聯集合；基于第一用戶空中基站關聯集合計算第一系統容量，將第一系統容量設置為多智能體深度強化學習DQN網絡的獎勵函數；將空中基站作為單獨的智能體，根據DQN網絡確定每個智能體的動作，根據動作對空中基站進行位置移動；經過至少一次位置移動，得到目標區域的空中基站部署位置，提升了系統的容量性能。

技術領域

本發明涉及計算機技術領域，尤其涉及一種面向通信網絡熱點區域容量增強的多空中基站部署方法。

背景技術

隨著移動互聯網的發展，人們對各種應用場景下的通信體驗要求越來越高，用戶希望能在體育場、露天集會、演唱會等超密集場景下獲得一致的業務體驗，這些熱點區域對5G網絡造成巨大的容量負載壓力。由于具有懸停能力、易于部署、行動靈活、部署成本低等優勢，使用基于無人機的空中基站進行臨時通信被視為是對地面通信網絡的一種重要補充手段，可以有效增強地面上的無線容量和覆蓋范圍，滿足5G和B5G蜂窩移動通信的要求。當熱點區域出現，地面基站不能滿足用戶的通信需求時，可以將無人機搭載臨時基站布置到熱點區域上空，增強熱點區域的容量。

單個空中基站能提供的通信能力是有限的，面對日益增長的地面用戶終端的需求，往往需要多個空中基站協作進行輔助通信。干擾是多空中基站網絡中的一個重要問題，同時可能會存在多個空中基站相互擠占最佳部署位置的現象，因此需要如何合理部署多空中基站的位置以獲得最佳通信性能也是一個重要的問題。

目前在考慮多個空中基站部署時，主要使用的方法包括最優化算法和單智能體強化學習等。前者存在計算復雜度高的問題，并且難以適應動態環境，當網絡節點位置移動，需要重新計算結果；后者存在動作空間大、訓練時間長、可擴展性差等問題。目前針對多空中基站間的干擾多缺乏考慮。

為了解現有空中基站所使用的部署算法，現有技術有如下技術方案：

技術方案1：專利公開號為CN112512115A的《一種空中基站位置確定方法、裝置及電子設備》，該專利公開了一種5G毫米波空中基站的電網應急通信方法，當空中基站對應的地面終端的屬性信息發生改變時，獲取空中基站當前位置信息和地面終端屬性信息，并根據以上信息確定空中基站位于當前位置時的容量，以容量增強為目標通過強化學習模型確定所述空中基站位置，提高了空中基站部署的靈活性以及利用空中基站進行通信補充的有效性。

技術方案2：專利公開號為CN112738883A的《一種空中基站位置確定方法及裝置》，該專利公開了一種空中基站部署方法，該專利首先根據歷史地面終端數量數據預測目標區域在目標時間段內的地面終端數量，當預測到的地面終端數量大與預設閾值時，根據目標區域內的當前地面終端位置信息確定空中基站位置，并使用強化學習模型進行以容量增強為目標的部署優化。

技術方案3：專利號為CN112672361A的《一種基于無人機集群部署的大規模MIMO容量提升方法》，該專利公開了一種基于無人機集群部署的大規模MIMO(multiple inmultiple out，多進多出)容量提升方法，首先各單天線無人機隨機部署在多天線地面基站上方區域，各無人機通過地理位置系統輔助估計信道狀態信息，然后隨機選擇一架無人機與鄰居無人機進行通信，構建局部信息并計算當前收益，根據收益學習部署行為，其它無人機保持位置不變，若干輪交互后各無人機確定最優部署位置，提升信道容量。