[发明专利]基于随机几何的双层超密异构网络谱效-能效平衡方法

说明书

本发明提供一种基于随机几何的双层超密异构网络频谱‑能量效率平衡方法，包括以下步骤：步骤1，利用随机几何中的泊松点过程构建双层超密异构网络；步骤2，基于泊松点过程的概率密度函数、概率产生函数得到系统总吞吐量；步骤3，由频谱效率与能量效率的定义得到整个系统关于频谱效率和能量效率与网络密度的关系。在所述的步骤3之后还包括步骤4，通过优化理论来获得频谱效率和能量效率之间的关系闭合表达式。本发明的有益技术效果有：1）增大了网络覆盖范围，提高了网络容量；2）可以有效的改变网络的密度，以实现系统能量‑频谱效率的平衡。因此，本发明具有更好的移动用户体验，并为5G的蜂窝部署提供了有效的参考。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及基于随机几何的双层超密异构网络谱效-能效平衡方法。

背景技术

近几十年来，新的移动通信设备不断涌现，移动用户数量急剧增加，这就需要为移动用户提供大量的接入点和数据流量。

现有的单层宏蜂窝部署技术存在以下技术问题：网络容量小，所需能耗大、费用高，设备庞大不便于移动操作，所提供的接入点少，不能满足无线通信系统中日益增长的数据流量的需求。

多层超密异构网络的部署已经成为日前通信系统发展的趋势，也为正在研究中的5G系统部署提供了参考。所谓的多层超密异构网络就是同时包含宏蜂窝，小蜂窝(微蜂窝，微微蜂窝)的网络，此外，小蜂窝的密度要远远大于宏蜂窝的密度以分担宏蜂窝的负载提高系统容量。随着网络的超密部署，随之所需的频带和消耗的能量也不容忽视。为了尽可能的实现绿色通信的理念，我们要有效的控制网络的密度以实现频谱-能量效率的平衡。

随机几何因具有灵活、易分析等特性被广泛应用于多层蜂窝无线网络。在所有的点过程中，由于泊松点过程的独立特性使其成为最广泛、灵活、重要的点过程。此外，泊松点过程的概率密度函数与概率产生函数易于获得，基于泊松点过程建模的网络易于分析和理解。

发明内容

本发明的目的是提供基于随机几何的双层超密异构网络谱效-能效平衡方法，解决因以移动用户增加所带来的接入点不足和数据流量短缺的问题。

本发明针对现有技术存在的问题，基于泊松点过程构建双层超密异构网络，然后对此模型进行分析，得到此网络的频谱-能量效率随着网络密度的变化的情况以及平衡关系。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于随机几何的双层超密异构网络频谱-能量效率平衡方法，包括以下步骤：

步骤1，利用随机几何中的泊松点过程构建双层超密异构网络；

步骤2，基于泊松点过程的概率密度函数、概率产生函数得到系统总吞吐量；

步骤3，由频谱效率与能量效率的定义得到整个系统关于频谱效率和能量效率与网络密度的关系。

其中，所述的步骤1包括：

步骤1.1，在区域A内构建一个两层的下行异构超密蜂窝网络，这两层分别服从相互独立密度为λ_k的泊松点过程Φ_k，其中，当k＝1时为微基站层，当k＝2时为宏基站层；

步骤1.2，移动用户服从密度为λ_u的泊松点过程Φ_u。

所述的步骤2包括：

步骤2.1，第k层基站的发射功率为p_tk，目标用户与相应服务基站之间的随机信道增益h_k～exp(1)，除目标用户的服务基站外的所有基站都存在干扰，第k层的第i个干扰基站与目标用户的距离为R_k,i，同理信道增益H_k,i～exp(1)；