[發(fā)明專利]一種基于聚類分析的無蜂窩大規(guī)模MIMO接入點位置部署方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210294658.2
• 申請日: 2022-03-22
• 公開（公告）號: CN114630336B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳曉敏;趙濤濤;邵卓雅;周秦斌;孫強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04B7/0413;H04L67/12
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1.一種基于聚類分析的無蜂窩大規(guī)模MIMO接入點位置部署方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S0：搭建基于聚類分析的無蜂窩大規(guī)模MIMO接入點位置部署系統(tǒng)；

步驟S1：初始化物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備位置信息；

步驟S2：使用聚類方法初始化聚類中心；

步驟S3：計算基于該聚類中心部署接入點的無蜂窩大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的吞吐量/能量效率；

步驟S4：迭代求解吞吐量/能量效率最高的最佳聚類中心；

所述步驟S1的具體步驟如下：

步驟S1.1:定義物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備位置信息；

本步驟中：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備單元由集合E＝{e₁,e_2,…,e_M}表示，e_i為一個三元組，可被表示為e_i(lat_i,lot_i,l_i)，e_i∈E，e_i具有三個參數(shù)：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備經(jīng)度、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備緯度、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)負(fù)載量；

步驟S1.2：定義接入點收發(fā)數(shù)據(jù)；

本步驟中：定義接入點收發(fā)數(shù)據(jù)，接入點由集合S＝{s₁,s₂,…,s_N}表示，s_j為一個三元組，可被表示為s_j(lat_j,lot_j,l_j)，s_j∈S，s_j具有三個參數(shù)：接入點位置經(jīng)度、接入點位置緯度、接入點數(shù)據(jù)負(fù)載量；

本步驟中，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量確定接入點所處位置覆蓋某一半徑區(qū)域的密度；

所述步驟S2的具體步驟如下：

步驟S2.1：獲取物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備經(jīng)緯度坐標(biāo)及流量需求作為數(shù)據(jù)集；

本步驟中，基于步驟S1.2所述，通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備經(jīng)緯度坐標(biāo)的數(shù)量確定接入點某一半徑區(qū)域的密度；

步驟S2.2：采用DBSCAN算法遍歷若干種密度聚類的參數(shù)組合，確定最優(yōu)參數(shù)組合[Eps,MinPts]并求解獲取聚類個數(shù)及聚類中心；

步驟S2.3：定義接入點貢獻(xiàn)權(quán)重；

本步驟中，接入點數(shù)據(jù)負(fù)載量權(quán)重通過公式(1)計算：

其中，l_i表示基于步驟S1.1所述的數(shù)據(jù)負(fù)載量；

接入點密度閾值通過公式(2)計算：

其中，Eps為半徑參數(shù)，MinPts為領(lǐng)域密度閾值；

接入點貢獻(xiàn)權(quán)重通過公式(3)計算：

Con_i(Contribution)＝W_i·D_i?????????(3)

步驟S2.4：根據(jù)分隔度計算各簇的聚類中心平均距離；

本步驟中，分隔度通過公式(4)計算：

其中，k表示聚類個數(shù)，c_i、c_j分別表示第i、j個聚類中心，各聚類中心采用基于步驟S1.1所述的相同維度的經(jīng)緯度坐標(biāo)表示；

本步驟中，分隔度的值越大，則表示各聚類中心之間的距離越遠(yuǎn)，即簇間相似度越低，聚類效果越好；

步驟S2.5：根據(jù)第一判定結(jié)果合并聚類中心，保留的聚類中心為接入點貢獻(xiàn)權(quán)重更高者；

本步驟中，若基于步驟S2.4所述的分隔度小于第一判定結(jié)果，則進(jìn)行合并。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于聚類分析的無蜂窩大規(guī)模MIMO接入點位置部署方法，其特征在于，所述步驟S3的具體步驟如下：

步驟S3.1：通過已知的設(shè)備位置信息和初始化獲得的接入點位置信息，初始化設(shè)備與接入點之間的統(tǒng)計信道信息CSI，這些信息是在接入點之間共享的；

步驟S3.2：給物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備隨機(jī)分配導(dǎo)頻，執(zhí)行隨機(jī)的上行導(dǎo)頻傳輸，接入點估計該信道信息；

步驟S3.3：接入點根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在上行的數(shù)據(jù)請求返回相應(yīng)預(yù)編碼下行數(shù)據(jù)；

步驟S3.4：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備解碼下行數(shù)據(jù)，并計算下行速率；

步驟S3.5：計算無蜂窩大規(guī)模MIMO系統(tǒng)吞吐量和能量效率。