[发明专利]密集部署的家庭基站网络的低复杂度节能无线资源分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及第四代移动通信技术领域，具体涉及在密集部署的家庭基站网络中，低复杂度的节能下行链路无线资源分配方法。此方案在降低家庭基站下行链路资源分配复杂度的同时，也保证了家庭基站的能量效率。 

背景技术

第三代和第四代移动通信系统通常部署在较高的频段，而这些频段的无线电波的穿墙损耗较大，单纯依靠宏基站容易造成室内覆盖不足问题。同时由于移动互联网的快速发展，各种移动多媒体业务逐渐流行，这造成了移动数据流量的指数式增长。统计显示，超过70%的移动数据发生在室内，因此，为了解决室内覆盖不足以及为室内用户提供高速无线数据接入的问题，家庭基站技术应运而生。家庭基站是一种用户部署的、即插即用型低功率小型基站，主要应用于家庭、公司、商场等场所，解决室内热点地区的覆盖问题。 

在家庭基站和宏基站异构部署的网络环境中，由于频谱资源的稀缺性，家庭小区与宏小区一般采用共享频谱的策略，这样就会造成家庭小区与宏小区间的跨层干扰。同时，在办公楼、大型商场和居民区等家庭基站密集部署的区域，相邻家庭基站之间也存在着同层干扰的问题。严重的同层干扰和跨层干扰不仅会大大降低家庭基站小区的网络容量，而且还会影响宏基站用户的QoS，是家庭基站部署时必须要解决的问题之一。 

另外，随着温室效应的加剧，整个社会对于节能降耗越来越关注。随着近几年来移动通信行业在全球的快速发展，其能耗占信息通信技术总能耗的比重已达到15%～20%，并且随着移动通信技术的不断发展，其基础设施和用户群规模仍将快速增长，整个移动通信行业的能耗仍将保持快速增长。作为一种具有广阔应用前景的技术，家庭基站能量效率的提升也具有非常重要的现实意义。预计到2015年，全球家庭基站的出货量将超过5400万，其能耗高达5.51亿瓦，存在巨大的节能潜力。另一方面，移动终端的计算能力不断提升，这为移动多媒体业务的普及创造了条件，同时也带来了终端能耗过高的问题，由于电池储能技术的进步缓慢，想极大地延长移动终端的待机时间始终是难以克服的技术障碍。所以，提高资源分配方案的能量效率是用户、运营商的共同需要，也比将成为未来移动通信发展的必然趋势。 

当前学术界和工业界关于家庭基站的研究主要关注于最大化家庭基站的小区容量，减小同层干扰或者跨层干扰，而关于家庭基站密集部署场景下的资源管理方案的能效提升一直未 得到足够重视。虽然也有学者提出了一些低复杂度的子信道分配方法，但是并没有考虑相邻家庭基站的干扰问题。所以本发明就是针对家庭基站网络中的子信道分配与功率分配联合进行时的复杂性，提出了一种分步进行子信道分配与功率控制的次优的分布式无线资源管理方案。 

发明内容

本发明旨在针对密集部署的OFDMA家庭基站网络，解决如何在最大化系统总体能量效率的同时降低算法的复杂度。针对子信道与功率联合分配算法的复杂性，提出了分步进行子信道分配与功率分配的分布式方案。 

为了实现上述目的，解决相应的技术问题，本发明具体通过如下步骤来实现： 

步骤1：根据经验初始化家庭基站b的数据传输率和能效。 

步骤2：当t帧时隙到来时，首先初始化子信道集合。 

步骤3：使用公平的时域平均的子信道分配策略，将子信道k分配给能使得能效最高的终端。 

步骤4：每确定一个子信道的分配，则将该子信道从子信道集合中剔除，并对剩余子信道继续进行分配。 

步骤5：判断子信道是否已经分配完，如果不为空，则返回步骤3继续进行子信道的分配；否则进入步骤6。 

步骤6：确定子信道为空，并开始进行功率分配。 

步骤7：根据最优功率表达式更新家庭基站在各子信道的功率分配。 

步骤8：判断功率分配是否达到均衡，或者达到最大迭代次数N。如果上述条件都未满足，则返回步骤7，继续更新功率分配；若满足上述的任意一个条件，则退出迭代，进入步骤9。 

步骤9：取均衡点的发射功率和子信道最大发射功率中的较小值作为家庭基站的子信道发射功率。 

步骤10：保存此时家庭基站的能效值、数据率和子信道功率值。 

步骤11：转入步骤2，等待并准备进行下一帧t+1时的子信道分配和功率分配。 

说明： 

在步骤1中，根据经验初始化t=0时家庭基站b的数据传输率T_bm[0]和能量效率e_b[0]， 数据传输率T_bm[0]将会在步骤3中的计算终端的能效时使用，而能量效率e_b[0]将会在步骤7中计算子信道功率时使用。