一種密集部署的家庭基站網絡有QoS保障的節(jié)能功率控制方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例涉及一種密集部署的家庭基站網絡中，有時延QoS保障的分布式節(jié)能功率控制方法。為避免密集部署的家庭基站與宏基站之間的跨層干擾，家庭基站與宏基站采用異頻部署的方式。該方法通過功率控制來實現，將用戶的時延QoS考慮在內，用可對用戶的時延提供保障的“有效容量”的概念代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“香農容量”；考慮了家庭基站的能效和整個家庭基站網絡中的同層干擾，通過超模博弈使整個網絡功率分配達到納什均衡狀態(tài)，從而使家庭基站用戶的時延QoS得到保障，同時所有用戶的能效達到最高，實現網絡整體節(jié)能的目標。
【專利說明】一種密集部署的家庭基站網絡有QoS保障的節(jié)能功率控制 方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及移動通信【技術領域】，具體涉及一種在密集部署的家庭基站網絡中，通 過對家庭基站下行鏈路的功率控制來提高整個家庭基站網絡的能效、保障用戶的時延QoS 的無線資源管理技術。

【背景技術】
[0002] 隨著智能移動終端的普及以及移動通信技術的發(fā)展，移動數據流量的增長呈現出 爆炸式增長的態(tài)勢。雖然LTE以及LTE-A等下一代移動通信技術可以提供較高的峰值速 率，但是單純依靠宏基站和宏蜂窩已經遠遠不能滿足用戶對移動數據流量的需求，同時，由 于數據流量在空間上分布不均勻，因此，以家庭基站為代表的小基站技術逐漸得到了運營 商的青睞。未來宏基站和小基站異構部署已成為通信產業(yè)界的共識。然而，如果家庭基站 與宏基站采用同頻部署的方式，將會導致嚴重的跨層干擾問題，鑒于宏基站在移動通信網 絡服務中的基礎性作用，因此，家庭基站和宏基站異頻部署的方式將是減少異構網絡中的 跨層干擾，保障移動服務質量的最直接方式。
[0003] 同時，由于環(huán)境保護以及減少運營開支的考慮，降低移動通信網絡中能耗越來 越引起學術界和產業(yè)界的關注。據統(tǒng)計，移動通信網的能耗占信息產業(yè)總能耗的15%? 20%，并且隨著移動通信的快速發(fā)展，移動通信行業(yè)的能耗仍將保持快速增長的態(tài)勢。盡管 每個家庭基站的功耗相對較少，但是隨著家庭基站部署數量的爆發(fā)式增長，整個家庭基站 網絡的能耗仍將是一個不可小覷的數字。由于射頻端的功耗占據家庭基站功耗的很大比 重，因此，如何降低家庭基站的發(fā)射功率，將成為提高家庭基站網絡能效的一個重要問題。
[0004] 隨著高速移動通信技術的普及，以視頻為代表的多媒體業(yè)務逐漸流行，并占據了 整個移動通信網絡流量的很大比重。由于多媒體業(yè)務大多對時延QoS要求較高，因此，如何 在復雜多變的移動網絡環(huán)境中為移動業(yè)務提供可靠地時延QoS保障已經成為移動通信技 術亟待解決的問題。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明旨在針對致密部署的家庭基站網絡中如何為用戶提供可靠的時延QoS保 障，同時提升家庭基站網絡的能效問題，提出了一種分布式的節(jié)能功率控制無線資源管理 方法。
[0006] 為了實現上述目的，家庭基站通過功率控制來完成，主要的步驟為：
[0007] 步驟一：對家庭基站小區(qū)內的所有子信道進行編號。
[0008] 步驟二：判斷功率分配是否達到納什均衡，或者迭代次數已超過上限。如果是，則 轉入步驟六；否則，每個終端上報其在每個子信道上遭受的同層干擾給家庭基站。
[0009] 步驟三：計算家庭基站在某一個子信道的發(fā)射功率與基站總的發(fā)射功率的線性關 系，通過二分法計算達到能效函數最大時在該子信道上對應的發(fā)射功率值。
[0010] 步驟四：計算家庭基站每個子信道的發(fā)射功率之間的線性關系，結合步驟三中計 算出的發(fā)射功率值，確定家庭基站在每個子信道上的發(fā)射功率。
[0011] 步驟五：如果步驟四中計算得到發(fā)射功率大于單一子信道允許的最大發(fā)射功率， 則在該子信道上的發(fā)射功率為單一信道允許的最大發(fā)射功率；否則，在該子信道上的發(fā)射 功率為計算所得的發(fā)射功率值。轉入步驟二。
[0012] 步驟六：終止此次迭代，每個家庭基站的無線資源分配完成，等待下一次調度。
[0013] 在步驟一中，每個家庭基站只允許一個用戶接入；
[0014] 在步驟二中，達到納什均衡是指本次計算得到的功率分配與上一次計算得到的功 率分配值相等；迭代次數上限是任意一次調度中，系統(tǒng)所設的功率分配迭代次數的最大值， 是一個常量。
[0015] 在步驟三中，每個基站的能效函數是指

【權利要求】
1. 一種密集部署的家庭基站網絡有時延QoS保障的節(jié)能功率控制方法，其特征在于包 括以下 步驟： 步驟1 :對家庭基站小區(qū)內的所有子信道進行編號； 步驟2 :判斷功率分配是否達到納什均衡，或者迭代次數已超過上限。如果是，則轉入 步驟6 ;否則，每個終端上報其在每個子信道上遭受的同層干擾給家庭基站； 步驟3 :計算家庭基站在某一個子信道的發(fā)射功率與基站總的發(fā)射功率的線性關系， 通過二分法計算達到基站的能效函數最大時在該子信道上對應的發(fā)射功率值； 步驟4 :計算家庭基站每個子信道的發(fā)射功率之間的線性關系，結合步驟3中計算出的 發(fā)射功率值，確定家庭基站在每個子信道上的發(fā)射功率； 步驟5 :如果步驟4中計算得到發(fā)射功率大于單一子信道允許的最大發(fā)射功率，則在該 子信道上的發(fā)射功率為單一信道允許的最大發(fā)射功率；否則，在該子信道上的發(fā)射功率為 計算所得的發(fā)射功率值；轉入步驟2 ; 步驟6 :終止此次迭代，每個家庭基站的無線資源分配完成，等待下一次調度。
2. 根據權利要求1所述的一種密集部署的家庭基站網絡有時延QoS保障的節(jié)能功率控 制方法，其特征在于： 所述步驟1中，每個家庭基站只允許有一個用戶接入。
3. 根據權利要求1所述的一種密集部署的家庭基站網絡有時延QoS保障的節(jié)能功率控 制方法，其特征在于： 所述步驟2中，達到納什均衡是指本次計算得到的各信道的功率分配與上一次計算得 到的功率分配值相等；迭代次數上限是任意一次調度中，系統(tǒng)所設的功率分配迭代次數的 最大值，是一個常量。
4. 根據權利要求1所述的一種密集部署的家庭基站網絡有時延QoS保障的節(jié)能功率控 制方法，其特征在于： 在所述步驟3中，每個基站的能效函數是指
表示家庭基站η(即家庭基站η的用戶）的有效容量，表示在 滿足一定時延QoS要求的情況下，無線信道能夠支持的最大數據速率，其中，0"表示用戶η的時延QoS參數，其越大表示時延要求越高；Ρη表示家庭基站η的下行發(fā)射功率，ρ。是家 庭基站的固定能量消耗，是與射頻端的發(fā)射功率無關的常量；Tf表示幀長。 由于在LTE等系統(tǒng)中，為了降低信令開銷，分配給同一用戶的所有信道都采用相同的 調制編碼方式，為了接收端的每個子信道的誤碼率保持相同，用戶在每個子信道上的接收 信干噪比必須保持一致，即W7#^ =Ki 處夕ekJ#氣，其中，^和W指家庭 /"+〇-In +σ- 基站η的用戶在信道k和j上的發(fā)射功率，^，/j是指家庭基站11的用戶在信道1^和」上 遭受的同層干擾，和S；B是指家庭基站η的用戶在信道k和j上的信道增益；家庭基站 在某個子信道上的發(fā)射功率和家庭基站總的發(fā)射功率之間也存在線性關系，可以表示為 k K η (藝所以，表示家庭基站η的能效函數也可表示為 ^ ^ J=I
其中，K表示家庭基站的子信道總數，/〗和gi均通過家庭基站用戶的測量上報獲得； 其中，由于gn，u、ιη、ρ。已知，通過二分法可以計算出Cf最大時對應的M?>
5.根據權利要求1所述的一種密集部署的家庭基站網絡有時延QoS保障的節(jié)能功率控 制方法，其特征在于： 在步驟4中，家庭基站每個子信道的發(fā)射功率之間的線性關系，指的是每個子信道上 的接收信干噪比必須保持一致而導致的每個子信道發(fā)射功率之間的線性關系，即
【文檔編號】H04W28/24GK104469857SQ201410232355
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權日:2014年5月28日
【發(fā)明者】景文鵬, 路兆銘, 溫向明, 何盛華, 扶奉超, 李正富, 張志才 申請人:北京郵電大學