[发明专利]一种基于信道和队列感知的超密集网络小站休眠方法

说明书

本发明提供了一种基于信道和队列感知的超密集网络小站休眠方法，包括：采集网络信息；根据梯度下降法计算最优休眠比例；计算要休眠小站的数目；令基站开关比例为0，计算每个小站在一定时长内每个时间间隔内的平均队长和平均传输速率；根据各小站平均队长和用户平均传输速率之积将小站升序排列；得到休眠数目；按照排序依次关闭小站。本发明针对超密集异构网络提出的基站休眠方法，通过采集数据业务量，结合基站和用户之间的信道状态，执行基站休眠策略，能很好地适用于实际系统，且能带来比传统方法更好的性能增益，在保证用户时延特性的条件下显著降低系统能耗。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及无线通信系统中一种基于信道和队列感知的超密集网络小站休眠方法。

背景技术

5G(the fifth generation)网络中移动通信量爆发式增长，给移动网络运营商带来极大的挑战。为了满足未来移动数据需求，极大提升系统容量和用户体验质量，在传统大功率宏站的覆盖区域尤其是高业务量热点区域内部署超密集低功率小站可以获得巨大的吞吐量增益。由于超密集网络中小站常部署在一些难以抵达的位置，这给光纤回程链路的安装带来了困难，为解决这个问题，运营商采用无线传输技术传输核心网到小站的回程链路信息。但是无线回程技术相比传统的光纤传输技术会产生回程链路的传输时延。另外，在超密集异构网络中不断增加的基站数目，必然会消耗更多的功率能量。而且，回程链路的能量消耗也会给系统节能带来巨大的压力。一种有效的节能技术是根据用户的业务执行基站休眠策略来降低系统能耗。然而基站休眠策略使得可用基站数目减少从而影响用户的时延特性，为了保证用户的服务质量，同时降低系统的能耗，要按照精心设计的基站休眠策略来选择要关闭的基站，以实现能耗和时延的权衡。

现有的基站休眠技术基于用户业务感知或是信道状态来选择要关闭的基站，而没有将业务状态和信道信息结合起来，而且都是采用光纤技术传输回程链路信息，不考虑回程链路的时延和能耗对系统总体性能的影响，导致现有的休眠策略难以适用于实际的基于无线回传的超密集异构网络。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于信道和队列感知的超密集网络小站休眠方法，将系统能耗和时延权衡问题描述为最小化系统成本函数问题，在用户业务和信道状态动态变化的情况下，制定了信道和队列感知的基站休眠策略。

现有的基站休眠技术基于用户业务感知或是信道状态来选择要关闭的基站。而我们发现系统中用户时延不仅与业务量有关，也与信道状态有关。业务量越大用户排队等待的时间越长，同时，用户与基站之间的信道状态越好，用户传输时延越小。

基于此，本方法首先计算最优基站休眠比例，按照基站休眠比例计算要休眠的基站数目，即确定在满足用户时延特性的条件下要关闭的基站数目。其次，考虑每个基站平均队长和关联到该基站的用户所获得平均传输速率，将小站根据平均队长和用户所获得平均传输速率之积升序排列，根据该排序依次选择要关闭的基站，从而降低系统能耗。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于信道和队列感知的超密集网络小站休眠方法，包括如下步骤：

步骤1，采集网络信息

测量出区域面积内用户，宏站，小站和网关总数目N_u、N_m、N_s、N_g，得到该区域内网关、宏站、小站和用户的分布密度λ_g,λ_m,λ_s和λ_u；

用户流量到达满足泊过程，统计一段时间内用户流量使用情况得出用户流量到达率λ以及每个包的平均比特大小l；