一種蜂窩網絡中面向小區無定形覆蓋的小基站部署方法
2023-10-22 21:05:52 2
一種蜂窩網絡中面向小區無定形覆蓋的小基站部署方法
【專利摘要】本發明公開了一種蜂窩網絡中面向小區無定形覆蓋的小基站部署方法，旨在最大化多種用戶分布的系統平均吞吐量，利用給定的協作小區構建及資源調度方法計算不同小基站位置矢量下多種用戶分布的系統平均吞吐量，依據提出的位置更新算法找到使該吞吐量最大的小基站部署位置，最大程度的兼顧多種用戶分布；相比於傳統方法，本發明方法更適用於實際場景，考慮到用戶分布呈現的潮汐現象，當用戶分布改變時，本發明確定的小基站位置，可以使臨近小基站更有效的實時改變協作方式，從而打破傳統固定的小區形狀，滿足不同用戶分布下的系統性能要求，本發明能夠有效的提高系統平均吞吐量、邊緣用戶性能及用戶間公平性。
【專利說明】一種蜂窩網絡中面向小區無定形覆蓋的小基站部署方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於通信【技術領域】，尤其涉及一種蜂窩網絡中面向小區無定形覆蓋的小基 站部署方法。
【背景技術】
[0002] 隨著無線通信數據量的迅猛增長，宏小區結構下的同構網絡已無法滿足龐大的移 動數據需求，而宏-小小區共存的異構網絡在提高網絡容量方面的優勢吸引了學術界和工 業界的廣泛關注，但隨著小基站（Small Base Station，SBS)的密集調度，小基站與宏基站 (Macro Base Station)間的跨層幹擾及小基站間同層幹擾成為一個亟待解決的問題，因此 提出了 Phantom cell結構。此結構的主要特徵是控制平面（Control Plane)與用戶平面 (User Plane)的分離，即宏基站主要負責覆蓋保障、移動性管理等控制平面功能，小基站負 責數據服務等數據平面功能，有效解決了同層幹擾，但如何合理的部署小基站，滿足用戶的 容量需求成為業內研究的熱點。
[0003] 現有的技術中，關於小基站的部署問題主要是考慮一種給定的用戶統計平均分 布，即假定用戶分布是靜態的，但由於現實世界中，用戶的移動特性，其分布呈現潮汐現象， 即網絡中的通信負載在不同時間段有所變化，比如白天通信量主要集中在商業區，而夜晚 通信峰值出現在住宅區，因此只考慮一種用戶分布的小基站部署方法無法實現有效的覆蓋 及滿足不同用戶分布下的用戶需求。
[0004] 為解決上述問題，小區無定形覆蓋成為一種可能的解決方案，即蜂窩通信站點的 拓撲改變其固定覆蓋特性，形成一個動態時變的覆蓋與服務，適應數據業務量的動態需求 和流量的地域分布不均衡性，更好地滿足用戶的服務需求。到目前為止，結合小基站間協作 形成的無定形覆蓋，優化小基站的部署位置還沒有專門的部署方法。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在於提供一種蜂窩網絡中面向小區無定形覆蓋的小基站部署方法， 可以滿足不同用戶分布下的用戶需求。
[0006] 為達到上述目的，本發明採用了以下技術方案：
[0007] 1)在初始小基站位置矢量下，利用協作小區構建及資源調度方法計算存在的多種 用戶分布的系統平均吞吐量，然後對小基站位置矢量進行更新；
[0008] 2)在對小基站位置矢量的每次更新中，小基站依次選擇待定更新位置，若待定更 新位置滿足小基站位置更新準則，則小基站更新到對應的待定更新位置，否則小基站位置 不更新；所述小基站位置更新準則為：在小基站位置更新過程中最大程度的保證多種用戶 分布的系統平均吞吐量不下降，或者，小基站以一定概率更新至使多種用戶分布的系統平 均吞吐量下降的待定更新位置（為了避免算法陷入局部最優），所述概率隨小基站位置矢 量更新次數的增加而減小；
[0009] 3)對小基站位置矢量進行多次更新，直至多種用戶分布的系統平均吞吐量達到穩 定值，得到優化後的小基站部署位置（穩定值對應的小基站位置矢量即優化後的小基站部 署位置）。
[0010] 所述步驟1)具體包括以下步驟：
[0011] I. 1)初始化各個小基站的位置，得到初始小基站位置矢量Xtl = (Χι°，χ2°，…^:)， η表示部署的小基站總數，X表示小基站的位置坐標，利用協作小區構建及資源調度方法計 算第P種用戶分布下的系統平均吞吐量：
【權利要求】
1. 一種蜂窩網絡中面向小區無定形覆蓋的小基站部署方法，其特徵在於：包括以下步 驟： 1) 在初始小基站位置矢量下，利用協作小區構建及資源調度方法計算存在的多種用戶 分布的系統平均吞吐量，然後對小基站位置矢量進行更新； 2) 在對小基站位置矢量的每次更新中，小基站依次選擇待定更新位置，若待定更新位 置滿足小基站位置更新準則，則小基站更新到對應的待定更新位置，否則小基站位置不更 新；所述小基站位置更新準則為：在小基站位置更新過程中保證多種用戶分布的系統平均 吞吐量不下降，或者，小基站以一定概率更新至使多種用戶分布的系統平均吞吐量下降的 待定更新位置，所述概率隨小基站位置矢量更新次數的增加而減小； 3) 對小基站位置矢量進行多次更新，直至多種用戶分布的系統平均吞吐量達到穩定 值，得到優化後的小基站部署位置。
2. 根據權利要求1所述一種蜂窩網絡中面向小區無定形覆蓋的小基站部署方法，其特 徵在於：所述步驟1)具體包括以下步驟： 1. 1)初始化各個小基站的位置，得到初始小基站位置矢量Xtl = UA x2°，…，χη°)，η表 示部署的小基站總數，x表示小基站的位置坐標，利用協作小區構建及資源調度方法計算第 P種用戶分布下的系統平均吞吐量：
其中，RnuOQ為以第i個小基站為服務基站的第m個用戶的平均吞吐量，U(i)為第i 個小基站服務用戶的集合，i e N，N = {1，2,…，n}，N為小基站集合，η表示部署的小基站 總數，RBnu為所述第m個用戶分配到的資源，B為每個資源塊的帶寬，)為在Xci下 所述第m個用戶在第r個資源塊的信幹噪比； 1.2)則小基站位置矢暈Xn下的多種用戶分布的系統平均吞吐量為：
其中αρ為第p種用戶分布出現的概率，P表示用戶分布數。
3. 根據權利要求1所述一種蜂窩網絡中面向小區無定形覆蓋的小基站部署方法，其特 徵在於：所述步驟2)具體包括以下步驟： 2. 1)在對小基站位置矢量的每次更新中，若第i個小基站以步長d選擇待定更新位置 Si，i e N，N = {1，2,…，n}，N為小基站集合，η表示部署的小基站總數，並且其它小基站位 置不改變，則小基站位置矢量為，該小基站位置矢量下多種用戶分布的系統 平均吞吐量為：
α ρ為第P種用戶分布出現的概率，P表示用戶分布數，Rp表示第P種用戶分布下的系 統平均吞吐量，與最近一次小基站位置更新後計算得到的多種用戶分布的系統平均吞吐量 Sw相比較，如果滿足下式： 5； >S' ] \\ε > rand(\) 則第i個小基站更新位置到Si,即： ·_ e C^-I ·_ Ct Xi ?α ·-Oi- 否則第i個小基站位置不更新
T(t) = FXT(t-l)，0. 9〈F〈1，t表 示小基站位置矢量的更新次數，T (O) >10, rand (1)表示O?1間均勻分布的隨機數； 2. 2)完成一次小基站位置矢量更新後，得到更新後的小基站位置矢量Xt。
4.根據權利要求1所述一種蜂窩網絡中面向小區無定形覆蓋的小基站部署方法，其特 徵在於：所述協作小區構建及資源調度方法具體包括以下步驟： 3. 1)將每個小基站服務的所有用戶劃分為邊緣用戶和中心用戶； 3.2)從第i個小基站的鄰居列表Ni中找到對第i個小基站所服務的第1個邊 緣用戶幹擾最大的小基站乍為協作基站，並構建所述第1個邊緣用戶的協作列表 CSi1 = Ih/), f ^Nr, 3. 3)對於第r個資源塊，分別將所有小基站服務的邊緣用戶和中心用戶按調度優先級 降序排列；然後找到具有最高調度優先級的邊緣用戶及該邊緣用戶的協作列表中服務基站 ip以及協作基站jp各自服務的具有最高調度優先級的中心用戶，若滿足公式： 2. PFi1; > PF；； + PF- 則服務基站ip和協作基站jp在第r個資源塊上協作調度所述具有最高調度優先級的 邊緣用戶，否則ip以及jp單獨服務各自的所述具有最高調度優先級的中心用戶，PG、 分別為i p以及jp各自服務的具有最高調度優先級的中心用戶在第r個資源塊上的調度優 先級，為i p服務的具有最高調度優先級的邊緣用戶在第r個資源塊上的調度優先級； 3. 4)更新小基站集合N = N-{ip，jp}，ip，jp e N，N為小基站集合，然後在第r個資源塊 上按照步驟3. 3)繼續調度用戶，直到N e φ ; 3. 5)重複執行步驟3. 3)?步驟3. 4)，直至所有資源塊調度完畢。
【文檔編號】H04W16/20GK104378772SQ201410636550
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月12日 優先權日:2014年11月12日
【發明者】羅新民, 董愛紅, 杜清河 申請人:西安交通大學