[发明专利]基于能量效率和流量负载的联合优化微微基站休眠方法

摘要

本发明公开了一种基于能量效率和流量负载的联合优化微微基站休眠方法，在多层异构网中，根据能量效率和流量负载对基站性能的影响，定义基站效用函数，再依据不同类型基站性能对网络系统性能的影响，定义网络系统性能函数。利用定义的函数估计休眠某个微微基站对整个网络系统性能是提升还是降低，若系统性能提升则休眠此微微基站，反之则保持此微微基站开启。采用本发明在休眠微微基站时，根据微微基站所处位置的不同，休眠的难度也会不同，从而合理的休眠微微基站。同时，采用本发明可以减少能耗的同时不会出现单个基站过载，保持网络系统性能处于良好的状态。

主权项

1.一种基于能量效率和流量负载的联合优化微微基站休眠方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设置触发微微基站休眠算法的负载阈值θ，然后根据基站类型的不同设置系统性能函数；2)计算当前状态系统性能函数值ψ1，再输入当前微微基站中的最小负载；3)判断当前微微基站中的最小负载是否小于负载阈值θ，若当前微微基站中的最小负载小于负载阈值θ，则依次输入该微微基站中的用户，然后判断输入的用户是否在Microcell的覆盖范围内，若用户不在Microcell的覆盖范围内，则将用户预切换至Macrocell；若用户在Microcell的覆盖范围内，则分别计算将用户预切换至Microcell和Macrocell后，Microcell获得的性能增益Δmi及Macrocell获得的性能增益Δma；4)比较Microcell获得的性能增益Δmi及Macrocell获得的性能增益Δma，若Microcell获得的性能增益Δmi大于等于Macrocell获得的性能增益Δma，则将该用户预切换到Microcell；若Microcell获得的性能增益Δmi小于Macrocell获得的性能增益Δma，则将该用户预切换到Macrocell；5)计算关闭该微微基站后，系统性能函数值ψ2，若ψ2≥ψ1，关闭该微微基站，并将微微基站中的各个用户按照预切换的结果切换至Microcell及Macrocell中；若ψ2＜ψ1，则不关闭该微微基站；6)重复步骤2)、3)、4)及5)，直至遍历所有负载小于阈值的微微基站为止；步骤1)中设置系统性能函数的具体操作为：设基站能量效率EE_j为：设基站流量负载TL_j为：其中，R_j为基站j为其服务的用户提供的总速率，P_j为LTE基站j的线性功率消耗，N_ant，j为基站j的天线数，P_sleep，j为基站j的休眠功率；根据基站能量效率EE_j及基站流量负载TL_j对网络的不同影响，设基站效用函数为：其中，为归一化后的基站能量效率，a_j，1和a_j，2分别为能量效率和流量负载的权值，a_j，1＞0，a_j，2＞0，a_j，1+a_j，2＝1；构造网络系统性能函数：其中，Q,M,N分别为异构网中部署的宏基站个数、微基站个数和微微基站的个数，b₁，b₂，b₃分别为宏基站、微基站和微微基站对网络性能贡献的权值，b₁＞b₂＞b₃＞0，b₁+b₂+b₃＝1；由宏基站(Macrocell)、微基站(Microcell)及微微基站(Picocell)组建多层异构网络场景，设多层异构网络中所有基站组成的集合B＝{1，...，N_B},每个基站服务的用户数则用户i在基站j中的信干噪比SINR_i,j的表达式为：其中，P_j^b为基站j上每个RB的发射功率，H_i，j为用户i与基站j之间的信道功率增益，Δf为单个RB的带宽，N₀为噪声功率谱，由香农公式得用户i从基站j上的单个RB上可以获得的速率c_i,j为：c_i,j＝log₂(1+SINR_i,j)  (2)用户i从基站j获得的RB数n_i,j的表达式为：其中，QoS_rate_i为用户i要求的最低QoS保证速率，由式(2)及式(3)得用户i从基站j获得的速率r_i,j为：r_i,j＝c_i,j*n_i,j  (4)基站j为其服务的用户提供的总速率R_j的表达式为：整个网络提供的总速率R为：LTE基站j的线性功率消耗P_j为：其中，N_ant，j为基站j的天线数，P_0，j为基站j工作的最小功率，P_max，j为基站j天线最大辐射功率，Δ_j为斜率因子，P_sleep，j为基站j的休眠功率。