[发明专利]一种双层异构网络功率控制方法

说明书

本发明公开了一种双层异构网络功率控制方法，建立双层异构网络功率控制模型；初始化星体位置和量子位置并进行排序；根据锦标赛选择机制选出新的星系；根据位置混沌变化更新量子旋转角，使用模拟量子旋转门演化星系的寻优搜索过程；判断若未达到最大循环次数返回上一步直到最大循环次数，否则终止循环，将星体进行正向和负向旋转混沌移动，寻找更优星系；判断若未达到最大循环次数，返回上一步；否则终止循环，将新得到的星系与初始星系混合，选出与初始星系相同规模的星系；判断若未达到最大迭代次数，返回根据锦标赛选择机制选出新的星系；否则终止迭代，得到最优的功率分配方案。本发明可以对互相冲突的系统吞吐量和系统能耗同时进行优化。

技术领域

本发明属于资源管理领域，涉及一种双层异构网络功率控制方法，特别是一种基于多目标量子星系搜索机制的双层异构网络多目标功率控制方法。

背景技术

随着通信技术的进步，可以看到人们之间的交流变得越来越方便，从数百年前只能通过飞鸽传书和击鼓鸣金传递消息，到后来的邮寄信件或者发电报来实现互相交流，到现在只需一个电话，一条短信就可以达到传递消息的目的，甚至通过视频等方式可以实现想见面的要求，这些通信方面的进步都是我们清晰可见的，同时用户的要求也是越来越高，用户希望的是在哪里都能够拥有高质量的通信，显然，只有无线通信系统才能实现这一理想。

无线移动通信发展过程从1G到我们现在熟知的5G，带来的便利肉眼可见。最开始的第一代移动通信，作为发展之初，他有很多的缺点，例如频谱利用率低、安全性差和移动设备体积庞大不利于携带等。发展到第二代移动通信的时候，很多第一代移动通信存在的问题都已经被解决，频谱利用率提高了很多，保密性加强，业务也丰富了很多。第三代移动通信具有了更多的多媒体业务，例如电子邮件、短信等。第四代移动通信的应用便更加广泛，不仅能用在视频通话，在线游戏等日常生活方面，并且能够应用于智能家居，车载导航，监控安防等提高人民生活水平方面。2018年第一个第5代移动通信标准发布，证明我们现在已经进入5G时代。5G的覆盖更广、容量更高、速度更快。可见，在历史发展过程中，通信领域已经为人们生活带来了很多方便之处，人们在无形之间已经离不开无线通信。通信业务在各个方面都有着重要的作用，为社会的进步发展和人民生活水平的提高等方面做出卓越贡献。

但是目前通信用户人数呈爆发式增长，基站搭建数量相比快速增长的通信人数显得十分微少，严重影响用户服务质量。据统计,移动通信产生的能耗占信息通信技术总能耗的15％～20％，通信业产生的能耗占所有行业总能耗的3％～7％，并且随着通信用户人数的增长和通信业务的多样性增加，通信业的能耗也随之快速增长。通信与信息行业产生的二氧化碳排放量超过全球排放总量的5％，此时寻求方法降低能耗进行绿色发展显得尤为重要。为满足日益增长的用户需求，大功率基站数量需要大幅度增加，但是过多布置大功率基站很明显不符合当前提倡的全世界范围内的绿色可持续发展的理念，而且大功率基站设备相对复杂，也会存在不灵活的问题，但是如果使用低功率基站就会更加方便，不会产生过多的能耗，异构网络也就由此被提出。移动通信现在是人们生活中不可缺少的的一部分，作为它的核心技术的功率控制也被多次研究。

通过对现有技术文献的检索发现，张新等在计算机工程与设计(2017,38(6):1446-1451)上发表的“异构网络中基于资源分配的功率控制算法”提出的一种基于用户划分的资源分配机制，并根据资源分配策略进行功率控制。通过不断调整基站的发射功率，来减小异构网络之间的干扰，并提高系统的吞吐量。但是该机制只考虑了系统吞吐量的变化，没有考虑系统能耗的变化，不如将系统吞吐量和系统能耗同时作为目标函数更能表现出该功率控制方法的优势。钱进等在通信技术(2013(1):79-82)上发表的“基于能效优化的异构网络资源分配算法设计”，针对双层异构网络之间的干扰，通过对多目标遗传机制的研究，提出以系统能效作为优化目标的资源分配机制。但是机制过于复杂，且优化效果不明显，而采用多目标量子星系搜索机制，可以得到鲁棒性更强并且适合多种情况的功率控制方法。