[发明专利]一种超密集异构网络中基于上行下行解耦的多接入方法

说明书

本发明公开了一种超密集异构网络中基于上行下行解耦的多接入方法，本发明基于上下行解耦，允许一个用户上行和下行分别接入多个基站，用户和基站代理之间效用值计算由速率确定，根据效用值确定用户和基站代理之间的偏好关系，采用匹配博弈的方法解决这个机制下用户和基站的接入问题，实现用户效用最大化。本发明使用分离多接入的机制解决超密集网络中的用户接入问题，相较于传统的接入方式有着提高用户速率，平衡网络负载，解决小基站回程瓶颈等优点。为超密集异构网络中的用户接入机制设计提供了新的可能性。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种超密集异构网络中基于上下行解耦的多接入方法。

背景技术

网络密集化和异构化的趋势为用户接入带来了一些新问题。现有的用户接入机制主要是耦合的接入模式，也就是用户在上行和下行都和同一个基站进行连接。但是在超密集网络中分布着宏基站和各种传输功率不同的小基站，只使用传统的上下行耦合的用户接入机制会导致宏基站和小基站以及上下行之间的流量负载不平衡问题，还有小基站的回程瓶颈问题。现有关于用户接入的研究技术包括双连接，上下行解耦以及多接入等模式。

但是在超密集网络的环境下，如果仅仅采用传统的用户接入机制为用户进行接入选择，会限制网络的性能。

发明内容

发明目的：本发明提出了一种新的用户接入机制，解决超密集异构网络中的用户多接入问题，允许用户在上行和下行分别接入多个基站进行上行和下行传输。

技术方案：

一种超密集异构网络中基于上行下行解耦的多接入方法，包括步骤：

步骤1：每个用户上行根据路径损耗选择距离最近的M个基站生成M_小区作为其上行连接范围，下行选择信号强度最大的N个小区生成N_小区作为其下行连接范围；

步骤2：定义一个上行集合，包含M_小区中所有基站的任意组合；定义一个下行集合，包含N_小区中所有基站的任意组合；将上行集合和下行集合中所有的组合进行组合形成一个基站代理的集合；

步骤3：每个用户在其M_小区中选择距离最近的基站接入，在其N_小区中选择信号强度最大的基站接入；

步骤4：计算用户k和基站l上行或者下行接入的数据速率，根据网络中用户和基站的接入情况计算出用户和基站代理匹配的效用值，所述用户与基站代理的效用值通过计算用户和基站代理中所有基站的上下行的速率之和得到；

步骤5：每个用户根据步骤4计算的用户和基站代理匹配的效用值对基站代理进行排序，建立对其基站代理的偏好列表；

步骤6：判断当前是否存在一个可交换的匹配，所述可交换的匹配为用户相对于当前匹配的基站代理更偏好的基站代理，且用户连接该基站代理满足用户的服务质量需求，提高效用值并且没有被拒绝过；若存在，则用户连接该可交换的匹配；

步骤7：判断用户新接入的基站代理中是否有基站超过可接入的最大用户数；若未超过，则转到步骤9；若超过，则进行超载处理；超载基站根据它对用户的偏好列表找出最差的用户，断开与该用户的连接；然后被断开的用户从自己的偏好列表中删除该代理并将其加入拒绝列表，寻找其偏好列表中最偏好的基站代理连接；

步骤8：重复步骤7，直到最终被断开的用户的基站代理的偏好列表为空；

步骤9：根据交换匹配后网络中用户和基站的接入情况计算用户和基站代理匹配的效用值，并建立用户对其基站代理的偏好列表；重复步骤6至步骤8，直到网络中不存在可交换的匹配达到稳定状态。

所述用户和基站代理匹配的效用值计算如下：

1)计算信道增益：信道增益确定信号在传输过程中的损耗,节点a和b之间的信道增益公式如下：