[发明专利]一种能效驱动的多基站协作传输策略

摘要

本发明公开了一种能效驱动的多基站协作传输策略，属于无线网络中的能效优化技术领域。所述传输策略采用了联盟形成博弈的技术手段，通过将基站协作集群问题建模为联盟形成博弈，利用裂并算法使得基站始终加入能够提升自身能效的协作簇，从而实现了最优的网络分簇。本发明基于能效指标进行网络分簇，对网络协作带来的吞吐量提升和能耗增加之间的权衡关系进行优化。利用联盟形成博弈的技术手段解决基于能效的协作簇构建问题，能够快速收敛到均衡点。通过限制基站和干扰邻区进行协作以及在裂并操作过程中采用历史分簇数据，使得提出的联盟形成博弈能够取得唯一稳定解。

主权项

1.一种能效驱动的多基站协作传输策略，其特征在于：具体通过如下步骤来实现，步骤1：网络中单天线用户集合为基站集合为其中每个基站b配备N根天线，并且每根天线服务多个用户；首先为每个用户u确定其服务基站b_u，确定用户u的干扰基站集为：其中∈_th表示阈值因子，表示用户u与其服务基站b_u间的信道向量；确定每个基站b的服务用户集进而确定基站b的干扰邻区集令每个基站的服务用户集中用户数目满足从而满足线性预编码要求；步骤2：任一基站b通过和干扰邻区集中的基站协作来提高网络能效；令表示当前网络协作簇划分，即协作簇结构，其中S_k表示第k个协作簇，总共有K个协作簇；协作簇S_k所服务的用户集合计算为令表示复数空间，协作簇S_k大小为|S_k|，则根据协作簇S_k中整体信道增益矩阵确定S_k的协作预编码矩阵其中是对用户的传输功率矩阵，v_ku表示协作簇S_k针对簇内第u个用户的协作预编码向量，是整体信道增益矩阵的Moore‑Penrose逆矩阵：步骤3：评估每个用户的接收信号、信干噪比及数据速率，以协作簇Sk中的用户u为例，每个用户u的接收信号yu为：其中，H_ku表示协作簇S_k与用户u之间的信道向量，s_ku表示协作簇S_k传输给用户u的信号，l表示协作簇S_k服务用户集合中除去用户u之外任一用户；j表示当前协作簇结构中除去S_k外任一协作簇，v_ji表示协作簇S_j针对其服务用户i的协作预编码向量，s_ji表示相应的传输信号；n_u表示均值为0，方差为σ_u²的高斯白噪声；用户u的信干噪比SINRu及数据速率Ru分别为：Ru＝log2(1+SINRu)  (6)步骤4：每个基站评估加入协作簇带来的能耗；以协作簇Sk中的基站b为例，其发送功耗为：其中，Φb是行选择矩阵，在主对角线上对应基站b的N根天线的元素为1，其余皆为0；信号处理带来的功耗为：表示信号处理功耗因子，|S_k|表示协作簇S_k内的基站数量；回程功耗为：Cbh表示回程链路的容量，Ts表示符号周期，p,q用来量化额外导频和协作信令开销；进而计算出基站b获得的能效为：η表示基站b的功率放大器效率；步骤5：建立能量有效的协作簇构建博弈模型其中满足是对基站集合的一个划分，协作簇S_k效用函数建模为：并且令ub(Sk)＝EEb(Sk)；其中，表示一个以为第b个元素的向量，表示|S_k|维的实数空间；步骤6：针对现在的网络协作簇结构，迭代进行如下裂并操作，直到收敛；所述的裂并操作中，使用适用于非转移效用形式联盟形成博弈的帕雷托次序来比较不同网络分簇的效用，1)对任意不相交协作簇{S₁,...,S_L}，当时，合并为2)对任意可分割协作簇当时，分裂为{S₁,...,S_L}；表示历史分簇信息集合；步骤7：各基站按最终网络协作簇进行协作，并基于得到的相应协作预编码矩阵实施协作数据传输。