[发明专利]5G弹性覆盖系统多回程链路选择与功率分配联合优化方法

权利要求书

1.一种5G弹性覆盖系统多回程链路选择与功率分配联合优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、通过用户业务模型计算出当前时刻每个业务数据包的平均到达率，通过回传信道模型计算出当前时刻三个回传信道的回传链路总速率，通过小基站排队模型计算出每个业务数据包进入小基站队列时的平均排队时延；

步骤S2、计算匹配度因子，得到业务数据包在不同回传链路上的有效回传速率，建立以最大化时延容忍弹性值为目标的回传链路分配问题的模型；

步骤S3、使用回传链路分配策略，求解回传链路分配问题；

步骤S4、使用回传功率分配策略，求解回传功率分配问题；

步骤S5、结合步骤S3与步骤S4的结果，得到5G弹性覆盖系统多回程链路选择结果与功率分配结果。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，该方法考虑由5G宏基站MBS和小基站SBS构成的双层异构网络；其中SBS通过卫星回程，无线Mesh回程和毫米波MMW回程三种回程方式，将用户业务数据回传至MBS或核心网；所有用户随机均匀地分布在网络覆盖区域内，一个用户同时只能被一个小基站或者宏基站服务；

网络覆盖区域包括K个由SBS提供服务的小基站用户SUE，以及L个由宏基站MBS提供服务的宏基站用户MUE，MUE的数据包直接传输给MBS，SUE的数据包通过SBS回传至MBS，MBS通过光纤连接至核心网。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将用户业务分为超高可靠超低时延通信uRLLC业务，增强带宽eMBB业务和海量机器类通信mMTC业务三类，每类用户业务模型的建立方法如下：

(1)使用双层模型对uRLLC业务进行建模，会话层用于描述用户发起uRLLC业务请求的特性，其中uRLLC业务请求的特性包括业务到达时间间隔和会话长度；数据包层用于描述每个uRLLC业务中包含的数据包特性，其中数据包特性包括数据包到达间隔和数据包大小；

会话层的uRLLC业务到达模型为ON/OFF模型，设ON/OFF状态的持续时间为T_on和T_off，则T_on和T_off均服从指数分布，它们的均值分别为t_on和t_off，并且t_on＞t_off，因此T_on和T_off的概率密度分别为：

uRLLC业务源处于ON状态时以固定的时间间隔T_p发送数据包，每次发送的数据包大小φ_p服从截短的Pareto分布，其概率密度函数如下式表示：

其中，l_sg表示数据包分组大小最小值，为Pareto分布的比例参数；h_sg表示分组大小最大值；1/α_sg为形状参数；

uRLLC业务数据包的平均大小φ_uRLLC为：

网络覆盖区域内uRLLC用户数量服从均值为θ_uRLLC的泊松分布，则uRLLC业务平均包到达率λ₁表示为：

(2)采用FTP3模型对eMBB业务进行建模，FTP3模型定义eMBB数据包的到达服从均值为D_eMBB的泊松分布，且数据包的大小为一固定值φ_eMBB，eMBB用户以均值为θ_eMBB的大小均匀分布在网络覆盖区域内，进而得到eMBB业务平均包到达率为λ₂＝θ_eMBB×D_eMBB；

(3)mMTC用户在网络覆盖区域内的数量服从均匀分布，均值为θ_mMTC，且mMTC用户每秒上传固定大小φ_mMTC的数据包，mMTC业务在一秒内的数据包流量是随机分布的，进而得到mMTC业务平均包到达率为λ₃＝θ_mMTC。