[发明专利]一种CRAN中高能效的基站开关选择方法

说明书

本发明公开一种CRAN中高能效的基站开关选择方法，通过优化波束成形预编码矩阵降低发送功耗，根据最优的波束成形预编码矩阵调节基站开关状态和基站与用户的连接，降低链路功耗，从而降低网络总功耗：首先通过重加权法松弛网络总功耗和前传链路容量限制目标函数，对波束形成预编码矩阵进行迭代求解，在给定加权因子的条件下，采用标准凸优化方法设计波束成形预编码矩阵，再根据优化的波束成形预编码矩阵更新加权因子；然后根据最优波束形成预编码矩阵确定基站开关状态，使得在关闭部分基站的情况下满足用户需求，并且使得整个网络的总功耗最小化。本发明能够更加有效地节省网络功耗，使得协同服务于特定用户的基站数目较小，适用于有限前传的云计算无线接入网的设计。

技术领域

本发明涉及一种云计算无线接入网(Cloud Radio Access Network，C-RAN)中，在前传链路容量受限的情况下，高效实行基站开关选择的方法，属于移动通信技术领域。

背景技术

近年来，越来越严峻的环境问题摆在人类面前，节能、降耗、减排成了大势所趋。通信作为一种服务业，依赖大量的工业产品，如基站、终端设备、传输路线等。这些都会随着网络市场的大规模扩大而翻倍增加，耗能巨大，所以，“绿色通信”这个概念孕育而生。绿色通信(Green Communications)，是指节能减排、减少环境污染、资源浪费以及对人体和环境危害的新一代通信理念，主要通过创新的高效功放、多载波、分布式、智能温控等技术，配合灵活的站点场景模型，对基站进行积极改造，以达到降低功耗的目的，最终实现人与自然和谐相处，实现可持续发展。绿色通信主要从以下几方面进行：网络体系结构部署角度、硬件的角度、基站协作的角度和链路自适应资源分配的角度。其中网络体系结构就包括云计算无线接入网络的部署，云计算无线接入网络可以有效地实现基站协作。在云计算无线接入网络，中央处理器和基站通过前传链路连接，中央处理器可以控制基站，使得分布在网络中的基站可以协同传输，并且可以支持基站休眠以减少网络功耗。例如，若网络负载较低，可以在保证接入用户服务质量的情况下关闭部分基站，节约链路功耗，或者，可以使用多个基站的联合波束成形预编码，有效处理干扰，使得满足用户需求的同时使用更少的传输功率。然而，一部分基站的关闭会使得打开部分的基站负载加重，同时，协同传输也会使得基站服务更多的用户，增加前传链路的传输速率。在实际云计算无线接入网络中，由于前传链路容量的限制，基站的开关选择和波束成形预编码的设计变得更加复杂。因此，在前传链路容量受限的云计算无线接入网的基站开关选择和波束成形预编码设计具有很高的研究价值。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种云计算无线接入网通信中用户高效实行基站开关选择的方法，在保证用户速率要求和基站发送功率限制的情况下，最小化整个系统的功耗，适用于前传链路容量受限。

技术方案：为了解决上述问题，本发明考虑了一种云计算无线接入网传输模型，采用多天线分布式基站布局，单天线用户均匀地分布在接入网中，多个基站可以对单一用户协同传输。该网络中用户可以连接云计算无线接入网的所用基站，基站到中央处理器使用有限容量的前传链路连接。为了减少网络功耗，本基站支持休眠模式以节约链路功耗，而基站的开关选择则是通过波束成形预编码矩阵确定的。

本发明提出一种CRAN中高能效预编码和基站开关选择方法，通过优化波束成形预编码矩阵降低发送功耗，根据最优的波束成形预编码矩阵调节基站开关和基站与用户的连接，降低链路功耗，从而降低网络功耗。

在考虑基站开关的情况下，使用重加权法后，网络总功耗可以等效表示为：

其中，表示基站的集合，表示用户的集合，表示第l个基站对第k个用户的波束成形预编码向量，表示基站l的静态功耗，η_l表示基站l的传输放大增益，α_l表示对基站l总静态功率的加权系数。

基站l的前传链路容量限制表示为：