[发明专利]异构网络中基于QoS感知的负载均衡方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种异构网络中基于服务质量(Quality of Service,QoS)感知的负载均衡方法。

背景技术

为了满足不同的无线终端设备(尤其是对媒体需求高的设备)爆炸式增长的数据业务需求，异构蜂窝通信网络成为未来5G无线通信系统发展的主要趋势之一。异构蜂窝通信网络主要包括微小区(家庭基站)、微微基站、毫微微基站和中继基站，他们之间的主要不同之处是发射功率、尺寸、回程、成本且具有易于布署和传播的特性。

只依赖于用户的接收信号强度的传统接入策略，例如最大信号干扰噪声比(SINR)、最大可达速率和最近的距离，可能不再合适于异构蜂窝网络通信技术的需求。移动用户在地理位置上呈动态随机分布可能使这些方案在不同的功率基站间造成极其不平衡的负载分布。为了充分利用具有潜力的新的网络架构，应考虑具有卸载能力的用户接入策略。通过这种方式，高功率基站的负载会减少，更多的用户可以连接到低功率基站。

根据测量负载的方法，负载均衡大致分为两类：第一种类型是与消耗的资源数目有关的负载，另一种是只与接入的用户数目有关的负载。显然，相对于后者，前者往往能反映真实系统的业务量水平，从而实现更好的负载平衡。已有很多文献对异构网络中的负载均衡进行了研究。最常见的覆盖扩展法，即将一个固定的偏差值加到低功率基站的接收信号强度指示值之上，使得更多的用户接入低功率基站。这种方法虽然是简单和有效的，但很难获得最佳偏移或偏差因子。另外，以平衡在不同的基站之间由接入的用户数目所定义的负载的分布式用户接入算法无法实现真正的负载平衡，因为它没有考虑用户的实际资源的需求以及有限资源的约束。基于第二类定义的负载均衡算法可在一定程度上平衡异构网络(HetNets)的负载，但在基站数目庞大的蜂窝网络中，其计算复杂度很高。到目前为止，针对异构网络中的基于第一类负载的策略研究比较少。

为此，本发明提出一种应用于异构网络下行链路的基于QoS感知的负载均衡方法。所提方法能够有效提高负载均衡水平，降低呼叫阻塞率。

发明内容

针对异构网络中的负载均衡问题，本发明提出一种应用于异构网络下行链路的基于QoS感知的负载均衡方法。所提方法能够有效提高负载均衡水平，降低呼叫阻塞率。

本发明提供一种应用于异构网络下行链路的基于QoS感知的负载均衡方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：通过求解满足物理资源块约束下的系统容量最大化问题得到用户接入到基站的信息并反馈给目标基站；

步骤二：每个基站需要经过两步更新最佳负载和拉格朗日乘子，然后向系统汇报所述最新的拉格朗日乘子，返回步骤一。

本发明采用上述技术方案，能有效提高负载均衡水平，降低呼叫阻塞率，同时降低了开销。

本发明所基于的基础理论说明：针对物理资源约束的异构网络下行链路系统，以全网络效用最大化为优化目标，定义吞吐量的表达式如下所示：

cnk=f(r‾nk)yn---(1)]]>

表示r_nk的期望；r_nk(t)＝Wlog₂(1+SINR_nk(t))表示用户k在t时刻从基站n获得的可达速率,其单位是比特/秒；y_n＝Σ_k∈Kx_nk表示连接到基站n的用户数目；x_nk表示连接指示，当用户k与基站n连接时，x_nk＝1，否则x_nk＝0；函数f表示对平均长期吞吐量的线性计算，例如增加一个足够小的正数值Δ来确保下行链路的信干噪比定义如下：