[发明专利]一种家庭基站双层网络中基于节能的功率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及第四代无线通信技术领域，具体涉及到一种家庭基站双层网络中的基于节能的功率控制方法。此方法在提高家庭基站上行链路的能量效率的同时，对宏基站进行干扰保护。

背景技术

大量研究表明，超过50％的语音业务和70％的数据业务发生在室内，而且这一比例还有扩大的趋势，因此如何增强室内覆盖成为运营商十分关注的热点技术问题。第三代和第四代移动通信系统通常部署在较高的频段，而这个频段的无线电波的穿透能力较差，因此，传统宏小区对室内覆盖能力的不足使得家庭基站的大规模引入变得很有必要。家庭基站是一种用户部署的、即插即用型低功率小型基站，解决室内热点地区的覆盖问题,主要应用于家庭、公司、商场等场所。

然而，家庭基站的大规模部署面临着几个非常严重的挑战，其中如何避免或者抑制干扰将是一个很棘手的问题。家庭基站部署在现有的宏蜂窝网络中，由于频谱资源的稀缺性，家庭小区与宏小区共享相同的频谱，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，由于同频复用，家庭小区之间也存在严重的同层干扰。

另外，节能减排是我国经济和社会发展的重要战略之一。据统计，移动通信网的能耗占信息通信技术总能耗的15％～20％，并且随着移动通信网络和用户群规模的进一步扩展以及数据业务量的迅速增长，通信业的能耗仍将呈指数形式地增长。同时，据报告显示，预计到2015年家庭基站的出货量将超过5400万，其能耗高达5.51亿瓦。因此，提高家庭基站的能源利用率具有非常重要的意义。同时，对于用户终端来说，智能手机、平板电脑以及移动互联网的逐步普及使移动终端的能耗越来越高，但是电池技术的发展永远赶不上用户对无线数据指数级增长的需求。所以，寻求高能量效率的资源分配方法将是下一代无线移动通信技术的发展方向。

当前学术界和科技界关于家庭基站的研究重点在干扰抑制和频谱效率最大化上面，而关于家庭基站部署场景下的高能效的资源分配是一直被忽略的。所以，本发明就是针对家庭基站双层网络所存在的上述问题，提出了一种基于斯坦伯格博弈的高能效、低复杂度的功率控制方法。

发明内容

本发明旨在解决家庭基站双层网络中，提高家庭用户的能量效率并减轻家庭用户对宏基站的上行干扰问题。在给定子信道分配策略情况下，提出一种基于节能的功率控制方法。

为了解决相应的技术问题，实现上述目的，本发明具体通过如下步骤实现：

步骤一：根据经验给家庭用户i初始化功率P_i(0)和能效值e_i(0)；

步骤二：当t帧时隙到来时，建立关于作为领导者的宏基站和作为跟随者的家庭用户的斯坦伯格博弈；

步骤三：根据步骤二建立的斯坦伯格博弈，宏基站给家庭用户i分配最优的定价因子其中，λ为时间平均低通滤波器平滑因子，B为信道带宽，h_ii为家庭用户i到家庭基站i的路径增益，g_i为家庭用户i到宏基站的路径增益，e_i(t-1)表示家庭用户i在t-1时刻的能量效率，σ²为加性高斯白噪声，p_j表示家庭用户j的发射功率；

步骤四：建立关于家庭用户的功率控制子博弈；

步骤五：给家庭用户初始化博弈迭代次数上限M；

步骤六：家庭用户i更新其发射功率其中，B为信道带宽，代表宏基站分配给家庭用户i的最佳定价因子，g_i为家庭用户i到宏基站的路径增益，λ是时间平均低通滤波器平滑因子，P_i(t-1)和e_i(t-1)分别表示家庭用户i在t-1时刻的发射功率和能量效率，p_j表示家庭用户j的发射功率，h_ij为家庭用户i到家庭基站j的路径增益，σ²为加性高斯白噪声；

步骤七：判断家庭用户子博弈是否达到了纳什均衡点或者达到了博弈迭代次数上限，如果没有达到，转入步骤六，反之转入步骤八；

步骤八：将步骤六得到的发射功率值与预先设定的发射功率的最大值做比较，取较小者作为此家庭用户的发射功率；

步骤九：找到宏基站最佳的定价因子和家庭用户在t帧时的最佳的发射功率，保存此时家庭用户的功率P_i(t)和能量效率e_i(t)；

步骤十：转入步骤二，等待并寻找下一帧t＝t+1的斯坦伯格均衡点。

说明：