[发明专利]一种考虑用户体验的基站节能方法

权利要求书

1.一种考虑用户体验的基站节能方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将网络系统进行“用户-扇区”的关联，建立用户与可接收信号的扇区的关联关系；

步骤2：对基站的总能耗进行建模，获取基站能耗模型；

具体实现过程是：扇区能耗分为静态能耗和动态能耗两部分，其中静态能耗为功率放大器和天线设备能耗，动态能耗是扇区处理负载业务需要的能耗，与扇区负载ρ呈正相关，扇区能耗模型为线性模型：

P_cell(ρ)＝k·ρ+c；

其中，k为系数，c为静态能耗；

设基站扇区开关状态变量为{x₁,x₂,x₃,...,x_n},x_i＝{0,1},其中0表示基站扇区状态为关，1表示基站扇区状态为开；各扇区原始负载为{ρ₁,ρ₂,ρ₃,...,ρ_n}，实行扇区关闭策略之后各扇区负载为其中与扇区i的开关状态变量以及可关联到扇区i的邻居扇区的开关状态相关；设扇区i下用户可关联的扇区集合为N_i，可关联到扇区i的用户所属扇区集合为C_i；C_i中扇区j关闭时，如果扇区i是邻居扇区j的最相邻活跃扇区，则扇区j卸载流量到扇区i，即：

其中N_j为扇区j的可关联扇区集合，d_ij为扇区i下用户与扇区j的平均距离；则扇区i能耗为：

一个基站b下有多个扇区，则扇区共用的能耗部分为：

其中，C为扇区共用的基站能耗；

步骤3：对多业务用户体验进行建模，获取用户体验模型；

具体实现包括以下子步骤：

步骤3.1：计算会话类业务、流类业务、交互类业务、背景类业务的效用函数；

会话类业务VOIP效用函数曲线为：

U_VOIP(r)＝ε(r-r_min)

流类业务STM效用函数曲线为：

交互类业务WEB效用函数曲线为：

背景类业务BK效用函数曲线为：

其中ε为单位阶跃函数；k₁、k₂、k为可调参数，且为正数，用于调整效用函数曲线的形状，即效用值的增速；r为传输速率，r_max为最大传输速率，r_min为最小传输速率；

扇区i下用户平均接收速率：

r_i＝Wlog(1+SINR)；

其中，SINR表示信噪比，基站间干扰可以同样用高斯白噪声表示；W为信道带宽；p_i表示基站i的功率；σ₀表示高斯白噪声；表示信道增益包括信道衰落和瑞利衰减；d_ij表示扇区i下用户与基站j的平均距离；

步骤3.2：扇区i下用户集合U_i，如果关闭扇区i，则用户关联到可关联扇区集合N_i中最临近的活跃扇区；对于扇区i下访问业务类型为cont∈{VOIP,STM,WEB,BK}的用户u，用户与关联扇区的距离为d_u；

步骤3.3：计算用户对业务的体验感受q_u；

q_u＝U_cont(r(d_u))

其中，cont∈{VOIP,STM,WEB,BK}；r(d_u)即为扇区i下用户平均接收速率,r(d_u)＝Wlog(1+SINR),

计算用户体验代价/损失c_u；

c_u＝1-U_cont(r(d_u))

计算扇区i下用户体验代价Q_i；

步骤4：基于基站能耗模型和用户体验模型，采用非线性整数规划方法对整体优化问题进行建模，得到目标优化函数；

其中所述目标优化函数为：

其中，η为一个正数，用于调节能耗和用户体验的比重；即所有扇区的负载不能超过扇区最大能承受的负载ρ_max；即保障用户能关联到至少一个扇区；

步骤5：对整数规划问题进行求解，使步骤4中的目标优化函数达到最小值；

具体实现过程是：使用优化求解器软件Lingo对整数规划问题求解，其中使用经典的分支定界法进行松弛迭代求解，得到一个开扇区集合{x₁,x₂,x₃,...,x_n}，使得整体能耗和用户体验代价最低；

即整体目标为：

Obj＝min(f)；

其中，f为目标优化函数。

2.根据权利要求1所述的考虑用户体验的基站节能方法，其特征在于，步骤1的具体实现包括以下子步骤：

步骤1.1：根据基站扇区经纬度及天线辐射方位角，利用泰森多边形的方法对扇区的覆盖区域进行划分；

步骤1.2：对基站下的用户根据泊松分布随机产生一个位置，计算用户与邻居扇区的距离与方位角，得到用户与邻居扇区的可关联关系，从而构建用户与基站扇区的关联网络。