[发明专利]无线异构网络中面向能效的分布式资源分配方法和装置

说明书

本发明公开了一种无线异构网络中面向能效的分布式资源分配方法，包括以下步骤：构建两层无线异构网络，包括一个中心的宏基站和均匀分布的多个毫微微基站，网络中用户随机分布，所有用户共享网络频谱资源；分析网络中每个基站的功耗，建立功耗模型与基站业务负载模型，进而构建网络能效模型；建模最大化网络能效优化问题；求解所述最大化网络能效优化问题：首先利用基于学习策略的用户和基站关联方法保障网络负载均衡并减少基站能量消耗；然后在所提关联策略基础上，采用基于分数规划方法的分布式迭代功率分配方案。实验结果表明采用本发明的技术方案，能够在降低算法复杂度的同时有效提升网络能量效率，且易于在实际系统中实现。

技术领域

本发明涉及无线通信技术，尤其涉及两层无线异构网络中面向能效的分布式资源分配方法和装置。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展和物联网技术及各种智能设备不断的推动，人们对无线网络容量的需求呈爆炸式增长。为了满足人们对无线通信的需求，现有的一些技术大多是通过增加宏基站的数目来满足更高的发射功率。然而，由于基站能耗占总能耗的大部分，所以依靠大规模部署宏基站来满足用户需求的方法，在浪费资源的同时也对环境造成了无法弥补的损害。为了适应未来新的发展趋势，部署异构无线网络成为一种强有力的解决方案。宏基站、微基站、毫微微基站等不同种类、不同功耗的节点均可包含于异构无线网络，因此这种异构部署方式下的网络性能可以从根本上得以提升。

在异构网络的部署环境下，宏基站与毫微微基站的负载能力和发射功率相差较大。为了使它们充分发挥各自的优势，实现用户与基站能够最优连接，用户如何选择合适的基站进行关联起着十分重要的作用。另外，网络能效性能还受异构网络中各种不同类型基站的功率分配方法的影响。更为重要的是，随着可持续发展观念不断增强，绿色通信成为网络设计需要考虑的重要方面，能量效率逐渐成为网络设计追求的一大准则。因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题是如何对异构网络中用户与基站进行有效关联以及资源的优化配置，在满足用户服务质量需求的同时提升系统的能量效率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明通过建立宏基站与毫微微基站混合分布的两层无线异构网络模型，提出一种基于学习策略的用户基站关联机制以有效均衡不同类型基站间的负载，在此基础上对用户业务负载到达情况进行建模提出了基站业务负载模型，并提出了网络中所有基站的功率消耗模型，基于上述模型，将最佳用户关联和功率分配问题建模为在满足用户服务质量需求的前提下最大化网络能量效率的优化问题。为求解上述优化问题，本发明提出了分布式求解方法，所述分布式求解方法包括两步，首先基于给定的用户功率分配方案，设计最优的用户与基站关联机制；然后，基于第一步中获取的用户与基站的最优关联方案，设计了一种分布式功率分配方法以最大化系统能效。上述所提方法在满足用户服务质量的同时有效提升了系统的能量效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无线异构网络中面向能效的分布式无线资源分配方法，包括以下步骤：

步骤1：构建两层无线异构网络，包括宏基站和均匀分布在宏基站覆盖范围内的多个毫微微基站，网络中用户随机分布，所有用户共享网络频谱资源；

步骤2：分析网络中每个基站的功耗，建立功耗模型与基站业务负载模型，进而构建网络能效模型；

步骤3：建模最大化网络能效优化问题；

步骤4：求解所述最大化网络能效优化问题：首先利用基于学习策略的用户和基站关联方法保障网络负载均衡并减少基站能量消耗；然后在所提关联策略基础上，采用基于分数规划方法的分布式迭代功率分配方案。

所述步骤3最大化网络能效优化问题描述如下：

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