[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

说明书

本发明涉及一种基于簇和几何注水资源分配的网络能效提升方法，属于移动通信技术领域。首先，本发明提出了基于负载均衡的最优匹配方案保证网络中基站的负载均衡，有利于合理地配置网络资源并减小流量拥塞。其次，为了减小网络中的干扰，本发明将蜂窝异构网络中的小蜂窝基站分簇，根据能量效率选出簇头，并由簇头重新分配簇内资源。再次，根据几何注水算法，本发明提出了基于能效的信道功率分配方案。最后，本发明将小蜂窝基站簇、信道功率分配和动态小蜂窝基站开/关结合，在保证网络的中断概率、用户设备的最低信干噪比需求和核心区域内UE的通信质量下，进一步提升能量效率。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种基于簇和几何注水资源分配的网络能效提升方法。

背景技术

为了迎接万物互联时代的到来，新一代无线通信技术—5G(5th-Generation)正在全世界如火如荼的研究，试验与部署，并且预计于2019-2020实现商用。在5G时代存在大量的终端智能设备，并将产生海量的信息数据，这对网络的容量提出了巨大的挑战。因此，蜂窝异构网络(Heterogeneous CellularNetworks，HCNs)作为5G通信的一种有效方法，，它由宏蜂窝网络与小蜂窝网络共同组成。在传统的宏蜂窝网络中，由宏基站(MacrocellBaseStation，MBS)提供基础覆盖，为广大范围内的UE提供通信服务。为了扩大网络容量、提升UE的通信质量并增强网络覆盖范围，在宏蜂窝网络中大量部署SBS，形成了HCNs。由于越来越多的SBS被部署在网络中，导致了网络性能恶化。国际电信联盟无线电通信组将能量效率作为IMT-2020的关键性能指标之一，并提出5G网络能量效率要比4G网络提升100倍，因此，提升网络的能量效率成为人们研究的重点内容。能量效率被3GPPTR38.913等文献中被定义为网络的传输速率与网络的功率消耗之比(比特/焦尔)，当前提高网络的能量效率的方法有：

(1)联合资源分配：通过分配网络中的资源，降低网络中的干扰，提高网络传输速率，提升网络的能量效率。另一方面，通过降低链路的发射功率，在不影响网络的QoS及用户体验的提前下，适当降低网络的传输速率与功率消耗来提高网络的能量效率。

(2)基站节能技术：包括硬件节能和基站自适应开关

硬件节能：使用绿色无线射频链路来减小网络的能量消耗，提升网络能量效率。目前，功率放大器的能量效率已引起人们的高度重视，研发一种指标性能优秀的放大器对于提升能量效率有着极其重要的意义。其次，设计一种简化的发射机和接收机结构，使用信号粗量化方法和混合模拟/数字波束形成器，可提高硬件能量效率，

基站自适应开关：通过检测网络一个周期内负载数量的变化，将某些负载较低或冗余的基站关闭以节省能耗达到提升网络能量效率的目的。这种方法操作简便，成本低。

本发明通过对资源进行分配(gNB与UE的匹配，信道分配和功率分配)和开/关F-gNB来提升网络的能量效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于簇和几何注水资源分配的网络能效提升方案。该方法以提升能量效率为目标，通过优化基站分簇、信道发射功率、减小用户间干扰和功率消耗等方式，实现网络能量效率最大化，并保证UE最低SINR需求，网络负载均衡，网络中断概率和核心区域的UE的通信质量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于簇和几何注水资源分配的网络能效提升方法，包括如下步骤：

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。