[发明专利]一种微基站超密集部署异构网络的能量效率与频谱效率平衡方法

摘要

本发明公开了一种微基站超密集部署异构网络的能量效率与频谱效率平衡方法，包括如下步骤：1）构建网络模型、划分网络带宽和确定频谱使用方式；2）计算移动用户与宏基站关联获得的信噪比以及与微基站关联获得的信干噪比；3）采用统计平均的方法计算移动用户与最近邻微基站的关联概率以及与宏基站和微基站关联时，其下行链路的平均吞吐量；4）计算网络的频谱效率与能量效率；5）建立最大化能量效率的优化模型。这种方法能应用于传统蜂窝网络，使得传统蜂窝网络平稳演进，可以在需要的宏蜂窝场景下快速部署，在满足最小频谱效率和最小用户吞吐量的条件下，最大化网络的能量效率，显著提升网络容量，保证用户服务质量。

主权项

1.一种微基站超密集部署异构网络的能量效率与频谱效率平衡方法，其特征是，包括如下步骤：1)构建网络模型、划分网络带宽和确定频谱使用方式：所述网络模型为在一个半径为R的宏蜂窝中，宏基站位于原点处，微基站和移动用户在宏基站的覆盖范围内服从相互独立的空间泊松点过程，密度分别为λ_m，λ_u；所述的划分网络带宽是将网络可用带宽W均匀的划分为m个子信道，每个子信道的带宽为w，其中m₁个子信道分配给宏基站，剩余的m₂＝m‑m₁个子信道分配给微基站，所有的微基站共享频谱资源；所述的频谱使用方式为关联的移动用户均分宏基站和微基站拥有的子信道，当关联的移动用户数目大于宏基站或微基站拥有的子信道数目时，它们采用时分方式使用频率资源；2)计算移动用户与宏基站关联获得的信噪比以及与微基站关联获得的信干噪比：所述的移动用户与宏基站关联获得的信噪比为：所述的移动用户与微基站关联获得的信干噪比为：式中P₁和P₂分别为宏基站和微基站的发射功率，h₁和h₂分别表示宏基站、微基站到移动用户的信道系数，r和x分别表示移动用户到宏基站和最近邻微基站的距离，w表示子信道的带宽，n₀为热噪声的功率谱密度，α表示路径损耗指数，I表示微基站对移动用户的层间干扰；3)采用统计平均的方法计算移动用户与最近邻微基站的关联概率以及与宏基站和微基站关联时，其下行链路的平均吞吐量：所述移动用户与最近邻微基站的关联概率为其中表示对x和I求期望；门限值β为移动用户接入微基站的最小信干噪比；所述移动用户与宏基站关联时，其下行链路的平均吞吐量为：其中n₁表示与宏基站关联的移动用户的平均数目，表示对h₁求期望；所述移动用户与微基站关联时，其下行链路的平均吞吐量为：其中n₂表示与微基站关联的移动用户的平均数目；4)计算网络的频谱效率与能量效率：首先计算移动用户的平均吞吐量为：然后定义宏基站和微基站的总功率消耗为一个关于辐射功率的线性函数，即P_tot1＝Δ₁P′₁+P₁₀，P_tot2＝Δ₂P′₂+P₂₀，其中P_tot1，P_tot2分别为宏基站和微基站总功耗；Δ₁，Δ₂为射频功率系数；P′₁，P′₂分别为宏基站和微基站的辐射功率，满足P′₁＝m₁P₁，P′₂＝m₂P₂；P₁₀，P₂₀为静态功率消耗，则网络单位面积上的能量消耗为：网络的频谱效率为网络的能量效率为5)建立最大化能量效率的优化模型：在满足最小频谱效率τ及移动用户最小吞吐量C_min条件下，最大化能量效率，所述优化模型为max η_EE其中τ是最小频谱效率门限值，C_min是移动用户最小吞吐量。