[发明专利]一种基于簇和几何注水资源分配的网络能效提升方法

权利要求书

1.一种基于簇和几何注水资源分配的网络能效提升方法，其特征在于：

该方法根据所提网络场景的特点，联合优化网络中用户UE与基站gNB的匹配、小蜂窝基站分簇、信道功率分配和动态小蜂窝基站开/关来最大化网络的能量效率，具体包括以下步骤：

S1：基于负载均衡的用户设备与基站最优匹配方案；

S2：基于半正定的协相关分簇方案；

S3：基于几何注水方法分配信道功率；

S4：结合小蜂窝基站簇、信道功率分配和动态小蜂窝基站开/关优化网络能量效率。

2.根据权利要求1所述的一种基于簇和几何注水资源分配的网络能效提升方法，其特征在于：在所述步骤S1中，建模两层蜂窝异构网络，分别为宏蜂窝层M-gNB和小蜂窝层F-gNB；

网络中基站总数为M，用集合表示M＝{M₁,M₂}，M₁＝{1}表示M-gNB集合，M₂＝{2，3，…,m,…,M}表示F-gNB集合；用户UE总数为K，用集合表示K＝{1，2，…,k，…K}；整个网络中可用信道数为N，用集合N＝{1，2，…,n，…,N}表示；UE与能达到最大效用函数的gNB进行匹配，以达到网络负载均衡；最大效用函数与连接偏置因子和接入gNB后所获得能量效率有关，表示为：

3.根据权利要求2所述的一种基于簇和几何注水资源分配的网络能效提升方法，其特征在于：在所述步骤S1中，UE k与gNB m之间的连接偏置因子与基站gNB m当前服务的UE的数目L_c，所能容纳的最大UE的数目和一个时隙内所能服务的UE的数目相关；连接偏置因子表示为：

4.根据权利要求1所述的一种基于簇和几何注水资源分配的网络能效提升方法，其特征在于：在所述步骤S2中，两层蜂窝异构网络建模为一个无向图G＝(M₂,E)，其中M₂为F-gNB的集合，是无向图的顶点集合，E是无向图中任意两个顶点之间边的集合；本发明在分簇过程中考虑F-gNB间的相对距离，同时兼顾簇内F-gNB间能量效率差异性；通过最大化得到最优的F-gNB簇，用集合C表示；其中，β为相似度的权重因子，(i,j)为顶点i与j之间的边；E₁(C)为簇内顶点间边的集合，E₂(C)为簇间顶点间边的集合；为顶点i与j之间的相似度，用顶点F-gNB的i和j的能量效率之差的绝对值来表示，即，而K_i为接入F-gNB i的UE的集合；为顶点i与j之间的差异度，用顶点F-gNB的i和顶点j的距离来表示，即，

5.根据权利要求1所述的一种基于簇和几何注水资源分配的网络能效提升方法，其特征在于：在所述步骤S3中，使用几何注水方法来分析信道功率分配问题，最大化网络传输速率；在信道功率分配的基础上降低F-gNB的发射功率，减小网络功率消耗，最大化网络的能量效率。

6.根据权利要求1所述的一种基于簇和几何注水资源分配的网络能效提升方法，其特征在于：在所述步骤S4中，完成gNB与UE匹配和信道功率分配后，通过关闭能效低的F-gNB进一步提升网络能量效率，直到网络的能量效率不再提高；除此之外，每个F-gNB都有一个核心区域，核心区域定义为以F-gNB为中心，半径为20m以内的范围；若核心区域内有UE，则F-gNB不会被关闭。