[发明专利]一种面向5G网络的无线回程优化方法

权利要求书

1.一种面向5G网络的无线回程优化方法，用于覆盖若干小基站的宏蜂窝网络，其中，用户通过无线连接的方式连接到宏基站MBS或者一个小基站SCBS，MBS通过光纤与核心网相连，SCBS通过无线连接的方式连接到回程聚集节点BAN，BAN再通过光纤与核心网相连进行回程传输，其特征在于，该方法的具体步骤如下：

步骤1，基于宏蜂窝网络的频谱分配以及干扰，构造信噪比计算公式；具体为：

连接到MBS的用户的接收信噪比为：

其中，表示连接到MBS的用户n使用信道k的接收功率，N₁表示来自其它相邻宏基站的干扰，N₀表示热噪声；

连接到SCBS的用户的接收信噪比为：

其中，表示连接到SCBS的用户n使用信道k的接收功率，Ω′表示与用户n使用相同信道的用户的集合，而表示与用户n使用相同信道的用户_n′对用户n产生的干扰功率；

SCBS端的接收信噪比为：

其中，表示SCBSm使用信道k的接收功率，Ω″表示与SCBSm使用相同信道的SCBS的集合，而表示对与SCBSm使用相同信道的SCBS_m′对SCBSm产生的干扰功率；

步骤2，定义重发的时间间隔，提出基于数据重发的传输模型，并计算数据重传的平均时延，其中传输模型具体为：每个数据包会被反复地传输直到被成功接收，若成功接收时的重传次数小于等于预定义的最大重传次数，则用户向MBS或SCBS发送确认信息，否则令成功接收时的重传次数等于预定义的最大重传次数，且用户向MBS或SCBS发送非确认信息；

所述数据重传的平均时延的计算公式为：

数据包由MBS到用户成功传输的平均时延为：

其中，p_m为数据包由MBS到用户成功下行传输一次的概率，R₀为数据包由MBS到用户成功下行传输的重传次数，T₀为数据包由MBS传送到用户从而完成一次数据传输的时间；

数据包由SCBS到用户成功传输的平均时延为：

其中，p_s为数据包由SCBS到用户成功下行传输一次的概率，R₁为数据包由SCBS到用户成功下行传输的重传次数，T₁为数据包由SCBS传送到用户从而完成一次数据传输的时间；

数据包由BAN到SCBS成功传输的平均时延为：

其中，p_b为数据包由BAN到SCBS成功下行传输一次的概率，R₂为数据包由BAN到SCBS成功下行传输的重传次数，T₂为数据包由BAN传送到SCBS从而完成一次数据传输的时间；

步骤3，通过比较用户数与系统容量，建立优化模型；具体为：

若|N|≤|K₀|+|K₁|·|M|，则建立的优化模型为：

max R_total-ετ_total

s.t.

其中，K₀表示MBS可分配给用户的信道集合，K₁表示SCBS可分配用户的信道集合，N表示用户集合，M表示SCBS的集合，|·|表示集合内的元素数量；τ_total表示网络总的平均传输时延；ε表示第一权值，R_total表示网络的总吞吐量；表示连接到MBS的用户n的流量，表示SCBSm的流量，N⁽⁰⁾表示连接到MBS的用户集合；表示连接到MBS的用户n是否在信道k上传输，表示连接到SCBS的用户n是否在信道k上传输，表示连接到BAN的SCBSm是否在信道k上传输，E^(MBS)表示数据包由MBS到用户成功传输的平均时延，E^(SCBS)表示数据包由SCBS到用户成功传输的平均时延，E^(BAN)表示数据包由BAN到SCBS成功传输的平均时延；p_max,MBS表示MBS的最大接收功率，p_max,m表示SCBSm的最大接收功率，p_max,BAN表示BAN的最大接收功率；N⁽¹⁾表示连接到SCBS的用户集合；表示连接到SCBSm的用户集合，且

若|N|＞|K₀|+|K₁|·|M|，则建立的优化模型为：

max R_total-ετ_total+ω||X||₁

s.t.

其中，ω表示第二权值，X表示用户的连接矩阵，||X||₁表示连接矩阵X中元素为1的元素数量；

步骤4，采用基于分支定界的求解算法对步骤3中的优化模型进行求解，从而得到用户信道分配集合。