[發明專利]5G彈性覆蓋系統多回程鏈路選擇與功率分配聯合優化方法

在審

• 申請號: 202210599127.4
• 申請日: 2022-05-30
• 公開（公告）號: CN115103396A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 朱曉榮;李慶洋
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W28/02
• 分類號: H04W28/02;H04W28/06;H04W72/04;H04W16/22
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

本發明公開了一種5G彈性覆蓋系統多回程鏈路選擇與功率分配聯合優化方法，該方法解決了多回程鏈路系統的回傳鏈路選擇與回傳功率分配問題。該方法將用戶業務分為5G三大典型業務，假設小基站傳輸隊列擁有對應三種回傳方式的三個子隊列，通過排隊論分析了數據包在小基站子隊列上的傳輸時延，對以最大化時延容忍彈性值為優化目標進行建模，并將優化問題分解為回傳鏈路選擇子問題和回傳功率分配子問題，最終得到多回程鏈路與功率分配聯合優化算法。該方法降低了網絡基站傳輸業務數據包的平均時延，并且有效提高了網絡的傳輸速率。

技術領域

本發明涉及通信網絡技術領域，主要涉及一種5G彈性覆蓋系統多回程鏈路選擇與功率分配聯合優化方法。

背景技術

隨著5G移動通信技術的快速發展，泛在高帶寬的網絡給人們帶來多樣化，高質量業務。但是，城市和農村熱點區域大量的視頻直播等大流量業務仍然給網絡提出了新的挑戰，要求網絡具有按需覆蓋的大流量接入與回程能力。由于5G接入與回程一體化基站具有靈活、高效、經濟等特點，為大容量按需覆蓋需求提供了一種重要的解決方案。

近年來，國內外學者對單回程鏈路的接入與回程聯合優化技術已經進行了深入研究。已有研究工作都是針對異構超密集網絡中小基站的接入鏈路與單個回程鏈路進行資源分配的聯合優化。在很多熱點場景，為了提高通信的可靠性、靈活性和適用性，基站需要具有多回程鏈路的能力，但是現有研究缺乏針對應大容量多業務需求的應用場景下具有多回程鏈路的小基站優化問題進行深入研究。

發明內容

發明目的：為解決大容量多業務需求的應用場景下具有多回程鏈路的小基站回程鏈路選擇與功率分配等問題，本發明研究了多回程鏈路的5G彈性網絡覆蓋模型，并引入匹配度因子，在滿足典型應用場景下的多種用戶業務差異性服務需求下，提出了一種5G彈性覆蓋系統多回程鏈路選擇與功率分配聯合優化方法，選擇合適的回傳鏈路的同時最大化時延容忍彈性值，可以降低網絡業務數據包的平均傳輸時延，滿足多種用戶業務差異性的服務需求。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種5G彈性覆蓋系統多回程鏈路選擇與功率分配聯合優化方法，所述方法包括以下步驟：

步驟S1、通過用戶業務模型計算出當前時刻每個業務數據包的平均到達率，通過回傳信道模型計算出當前時刻三個回傳信道的回傳鏈路總速率，通過小基站排隊模型計算出每個業務數據包進入小基站隊列時的平均排隊時延；

步驟S2、計算匹配度因子，得到業務數據包在不同回傳鏈路上的有效回傳速率，建立以最大化時延容忍彈性值為目標的回傳鏈路分配問題的模型；

步驟S3、使用回傳鏈路分配策略，求解回傳鏈路分配問題；

步驟S4、使用回傳功率分配策略，求解回傳功率分配問題；

步驟S5、結合步驟S3與步驟S4的結果，得到5G彈性覆蓋系統多回程鏈路選擇結果與功率分配結果。

進一步地，該方法考慮由5G宏基站MBS和小基站SBS構成的雙層異構網絡；其中SBS通過衛星回程，無線Mesh回程和毫米波MMW回程三種回程方式，將用戶業務數據回傳至MBS或核心網；所有用戶隨機均勻地分布在網絡覆蓋區域內，一個用戶同時只能被一個小基站或者宏基站服務；

網絡覆蓋區域包括K個由SBS提供服務的小基站用戶SUE，以及L個由宏基站MBS提供服務的宏基站用戶MUE，MUE的數據包直接傳輸給MBS，SUE的數據包通過SBS回傳至MBS，MBS通過光纖連接至核心網。

進一步地，將用戶業務分為超高可靠超低時延通信uRLLC業務，增強帶寬eMBB業務和海量機器類通信mMTC業務三類，每類用戶業務模型的建立方法如下：