適于小蜂窩與大規(guī)模天線兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的功率控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種適于小蜂窩與大規(guī)模天線兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的低復(fù)雜度高能效的功 率控制方法，屬于移動通信功率控制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于容量需求和能量消耗急劇增加，未來的5G移動通信系統(tǒng)面臨嚴峻挑戰(zhàn)。通過 小蜂窩技術(shù)和大規(guī)模天線技術(shù)可以有效解決移動通信網(wǎng)絡(luò)的容量提升和降低能耗等問題， 因此受到業(yè)界廣泛關(guān)注。
[0003] 隨著無線通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展，如何通過功率控制有效提高系統(tǒng)容量和降低功 耗，是當前小蜂窩與大規(guī)模天線兩層網(wǎng)絡(luò)亟待解決的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種適于小蜂窩與大規(guī) 模天線兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的低復(fù)雜度高能效的功率控制方法，以提高移動通信小蜂窩與大規(guī)模 天線兩層網(wǎng)絡(luò)的容量和降低功耗。
[0005] 技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種適于小蜂窩與大規(guī)模天線兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的低復(fù)雜度高能效的功率控制方法， 包括如下步驟：
[0007] (1)設(shè)小蜂窩與大規(guī)模天線兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中共有N個子載波和K個小蜂窩，將所有 用戶分為N個小組，第η個小組記為g n，所有小組記為Ig1, g2,…，gN};
[0008] (2)根據(jù)演化博弈論為每個小組設(shè)計一個功率控制游戲，第η個小組的功率控制 游戲記為G n，所有功率控制游戲記為（G1, G2,…，GN};
[0009] (3)根據(jù)功率控制游戲Gn，對第η個小組的所有用戶進行功率離散化，每個用戶有 L個可供選擇的功率分配策略，每個用戶隨機選擇一個功率分配策略進行初始化；
[0010] (4)根據(jù)功率控制游戲Gn及其功率分配策略，計算復(fù)用第η個子載波的用戶的能 效EEnik，再根據(jù)用戶的能效EEnik計算能效平均值
kn表示復(fù)用第η個子載 波的用戶個數(shù)；k = 0時，EEni。表示宏蜂窩中復(fù)用第η個子載波的用戶的能效；k= 1，2, 3,… 時，EEnik表示小蜂窩中復(fù)用第η個子載波的用戶的能效；如果沒有用戶復(fù)用第η個子載波， 則 EEn,k= 0 ;
[0011] (5)根據(jù)能效平均值EEn為第η個小組中的每一個用戶選擇一個功率分配策略：對 于任意一個用戶，隨機選擇一個功率分配策略，若該功率分配策略不能使其能效大于能效 平均值EE n，則繼續(xù)隨機選擇一個功率分配策略，直至所選的功率分配策略使其能效大于能 效平均值EEn，將該功率分配策略作為最新的功率分配策略；若所有的功率分配策略都不能 使其能效大于能效平均值EE n，則維持功率分配策略不變；
[0012] (6)重復(fù)步驟（4)到（5)，直到每組用戶的功率分配策略不再改變。
[0013] 具體的，所述步驟（1)中，分組的方法為：將宏蜂窩和小蜂窩中復(fù)用第η個的用戶 分到第η個小組g n內(nèi)。
[0014] 有益效果：本發(fā)明提供的適于小蜂窩與大規(guī)模天線兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的低復(fù)雜度高能 效的功率控制方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)勢：1、本發(fā)明以能效為優(yōu)化目標，能夠在 一定程度上提高系統(tǒng)容量，同時降低功率消耗；2、本發(fā)明采用分布式的功率控制方法，能夠 使得每個用戶分別優(yōu)化各自的能效，從而將功率控制的復(fù)雜度從指數(shù)降低到了線性；3、本 發(fā)明提供的功率控制方法，在進行功率分配時，各個用戶選擇大于每組用戶能效平均值的 策略，因此極大提高了用戶間的公平性。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的小蜂窩與大規(guī)模天線兩層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景示意圖，其中大規(guī)模天線 用戶和小蜂窩用戶均隨機分布在小區(qū)內(nèi)；
[0016] 圖2為本發(fā)明的功率控制方法施例流程圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0018] 如圖2所示為一種適于小蜂窩與大規(guī)模天線兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的低復(fù)雜度高能效的 功率控制方法，包括如下步驟：
[0019] (1)設(shè)小蜂窩與大規(guī)模天線兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中共有N個子載波和K個小蜂窩，將宏蜂 窩和小蜂窩中復(fù)用第η個的用戶分到第η個小組^內(nèi)，將所有用戶分為N個小組，所有小 組記為fe, g2,…，gN};
[0020] (2)根據(jù)演化博弈論為每個小組設(shè)計一個功率控制游戲，第η個小組的功率控制 游戲記為G n，所有功率控制游戲記為（G1, G2,…，GN};
[0021] (3)根據(jù)功率控制游戲Gn，對第η個小組的所有用戶進行功率離散化，每個用戶有 L個可供選擇的功率分配策略，每個用戶隨機選擇一個功率分配策略進行初始化；
[0022] (4)根據(jù)功率控制游戲Gn及其功率分配策略，計算復(fù)用第η個子載波的用戶的能 效ΕΕηΛ，再根據(jù)用戶的能效EEnik計算能效平均值
表示復(fù)用第η個子載 波的用戶個數(shù)；k = 0時，EEni。表示宏蜂窩中復(fù)用第η個子載波的用戶的能效；k= 1，2, 3,… 時，EEnik表示小蜂窩中復(fù)用第η個子載波的用戶的能效；如果沒有用戶復(fù)用第η個子載波， 則 EEn,k= 0 ;
[0023] (5)根據(jù)能效平均值EEn為第η個小組中的每一個用戶選擇一個功率分配策略：對 于任意一個用戶，隨機選擇一個功率分配策略，若該功率分配策略不能使其能效大于能效 平均值EE n，則繼續(xù)隨機選擇一個功率分配策略，直至所選的功率分配策略使其能效大于能 效平均值EEn，將該功率分配策略作為最新的功率分配策略；若所有的功率分配策略都不能 使其能效大于能效平均值EE n，則維持功率分配策略不變；
[0024] (6)重復(fù)步驟⑷到（5)，直到每組用戶的功率分配策略不再改變。
[0025] 具體的，所述步驟（1)中，分組的方法為：將宏蜂窩和小蜂窩中復(fù)用第η個的用戶 分到第η個小組g n內(nèi)。
[0026] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種適于小蜂窩與大規(guī)模天線兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的低復(fù)雜度高能效的功率控制方法，其 特征在于：包括如下步驟： (1) 設(shè)小蜂窩與大規(guī)模天線兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中共有N個子載波和K個小蜂窩，將所有用戶 分為N個小組，第η個小組記為g。，所有小組記為虹，g2,…，gw}; (2) 根據(jù)演化博弈論為每個小組設(shè)計一個功率控制游戲，第η個小組的功率控制游戲 記為G。，所有功率控制游戲記為咕，Gz,…，Gw}; (3) 根據(jù)功率控制游戲G。，對第η個小組的所有用戶進行功率離散化，每個用戶有L個 可供選擇的功率分配策略，每個用戶隨機選擇一個功率分配策略進行初始化； (4) 根據(jù)功率控制游戲G。及其功率分配策略，計算復(fù)用第η個子載波的用戶的能效 EE",k，再根據(jù)用戶的能效EE",k計算能效平均值k。表示復(fù)用第η個子載波 的用戶個數(shù)；k= 0時，ΕΕ。^表示宏蜂窩中復(fù)用第η個子載波的用戶的能效；k= 1，2, 3,… 時，EE。,,表示小蜂窩中復(fù)用第η個子載波的用戶的能效；如果沒有用戶復(fù)用第η個子載波， 則邸n,k= 0 ; (5) 根據(jù)能效平均值EE。為第η個小組中的每一個用戶選擇一個功率分配策略：對于任 意一個用戶，隨機選擇一個功率分配策略，若該功率分配策略不能使其能效大于能效平均 值ΕΕ。，則繼續(xù)隨機選擇一個功率分配策略，直至所選的功率分配策略使其能效大于能效平 均值ΕΕ。，將該功率分配策略作為最新的功率分配策略；若所有的功率分配策略都不能使其 能效大于能效平均值ΕΕ。，則維持功率分配策略不變； (6) 重復(fù)步驟（4)到巧），直到每組用戶的功率分配策略不再改變。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適于小蜂窩與大規(guī)模天線兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的低復(fù)雜度高能效 的功率控制方法，其特征在于：所述步驟（1)中，分組的方法為：將宏蜂窩和小蜂窩中復(fù)用 第η個的用戶分到第η個小組g。內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適于小蜂窩與大規(guī)模天線兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的低復(fù)雜度高能效的功率控制方法，包括：根據(jù)子載波復(fù)用情況將用戶進行分組；根據(jù)演化博弈論為每組用戶形成一個功率控制游戲；計算每個功率控制游戲中用戶的能效和平均能效；根據(jù)平均能效為相應(yīng)用戶選擇一個功率分配策略。通過所提出的功率控制方法，不僅能夠有效提高小蜂窩與大規(guī)模天線兩層網(wǎng)絡(luò)中的系統(tǒng)容量，降低系統(tǒng)功耗，同時還能將算法復(fù)雜度從指數(shù)降低到線性。
【IPC分類】H04W72/04, H04W52/40
【公開號】CN105246147
【申請?zhí)枴緾N201510707384
【發(fā)明人】蔣雁翔, 魯寧寧, 鄭福春, 高西奇, 尤肖虎
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月27日