[发明专利]一种超密集异构网络中基于匹配博弈的分离多接入方法

说明书

本发明公开了一种超密集异构网络中基于匹配博弈的分离多接入方法，基于用户分离多接入机制，也就是允许一个用户设备在上行和下行分别接入多个基站进行服务和数据传输。采用匹配博弈的理论，提出了一个低复杂度的匹配博弈方法，根据用户的服务质量需求为用户选择一个或多个基站进行连接，实现网络中用户效用最大化同时满足不同用户的实际需求。本发明使用匹配博弈的方法来解决超密集网络中用户分离多接入的问题，实现网络中用户效用最大化同时满足不同用户的服务质量需求。相较于传统的穷举搜索和分支定界方法本发明具有复杂度低的优点。而且为超密集网络中用户多接入问题的解决提出了新的可能性。

技术领域

本发明公开了一种超密集异构网络中基于匹配博弈方法的用户分离多接入方法，主要用于在超密集异构网络中利用一种匹配博弈的方法解决用户和基站的接入问题，同时满足不同用户的服务质量需求。

背景技术

随着网络结构的密集化、异构化等新技术的引入，许多无线通信网络中的基础问题需要进行重新研究，用户接入便是其中之一。在无线通信网络特别是超密集异构网络中，一个无线终端通常处于多个基站的服务范围内。用户接入问题就是为无线终端选择接入某个基站进行服务和数据传输的问题。然而超密集网络的发展为用户接入带来了一些新挑战。

在超密集网络中，小基站之间的距离通常在数米和数十米之间，高密度的基站部署对于干扰控制有更高的要求。在超高密度网络部署下，与传统网络相比，终端用户的连接选择大大增加，而用户接入决策的复杂度也会相应提高。在超密集异构网络中，大量小基站将由不同运营商、机构以及个人用户部署。对于部分小基站，其回程线路可能会成为性能瓶颈。

现有的用户接入问题的研究几乎都是基于上行下行关联的原则，即用户终端在上行和下行必须接入到同一个基站。对于单层同构网络(例如2G,3G，及绝大部分4G网络)，这种接入机制简单而有效。而在多层异构网络中，存在着不同层次基站之间以及上行下行之间的不对称问题。即不同层次的基站之间以及上行下行之间通常在发射功率、覆盖范围、信道质量、数据流量、回程线路容量、负载、以及硬件等方面有较大差别。并且这种不对称会随着各层基站密度的增加而更加突出。这时基于上行下行关联的用户接入将会严重制约系统的性能。例如，当采用基于最强接收信号强度且上下行关联的用户接入机制时，因为宏基站与小基站发射功率存在较大差异，该机制将会使大部分用户都连接到宏基站，从而造成严重的负载不均衡，降低了小基站部署的意义。此外，基于频谱效率的考虑，宏基站与小基站通常复用同一频谱资源。这时会存在以下情况，基于下行接收信号强度,用户连接到较远的宏基站。然而在进行上行数据传输时，该用户需要使用较大的传输功率来达到其上行性能要求，但这样会对附近的小基站造成严重的上行干扰，从而影响网络的整体性能并增加自身的能量消耗。

为此，上行下行解耦的概念被提出，即上行传输和下行传输可以选择接入不同的基站。而上行下行关联的用户接入可以看作是上下行解耦用户接入的一种特例。因此从理论上来说，上下行解耦将可以带来更好的性能。初步的仿真研究也已经证明在两层异构网络中，简单的上行下行分离机制已经可以带来较大的性能提升。例如，可以提高上行传输速率、降低发射功率以及上行干扰，以及实现更好的负载均衡。

目前只有少量研究面向超密集异构网络。考虑到超密集网络中基站密度大，用户接入选择多的特点，一些研究提出了采用双连接或者多连接的用户接入机制，即用户可以同时连接到两个或者多个基站。上述工作目前只研究了最简单的多接入机制，即选择接入最近的k个基站，没有做进一步的优化。

发明内容

本发明的主要目的是解决超密集异构网络中的用户接入问题。本发明基于用户分离多接入机制，采用匹配博弈的理论，提出了一个低复杂度的匹配博弈方法，根据用户的服务质量需求为用户选择一个或多个基站进行连接，实现网络中用户效用最大化同时满足不同用户的实际需求。本发明还可以提高网络中用户吞吐量、减少干扰、平衡流量负载、解决小基站回程瓶颈问题。

技术方案：

一种超密集异构网络中基于匹配博弈的分离多接入方法，包括步骤：