基于双门限的异构网络中小基站的开启/睡眠状态控制方法

摘要

本发明公开了一种基于双门限的异构网络中SBS开启/睡眠状态的控制方法。该基于双门限的异构网络中SBS开启/睡眠状态的控制方法包括以下步骤：1）SBS检测其覆盖范围内的负载值；2）根据针对当前SBS所设定的上、下门限值，作如下判断：当前SBS处在睡眠状态时，若对应的负载值超过上门限值，则开启当前SBS，否则保持睡眠状态；当前SBS处在开启状态时，若对应的负载值小于下门限值，关闭当前SBS，否则保持开启状态。本发明所述的基于双门限的异构网络中SBS开启/睡眠状态的控制方法可以自动关闭负载值小或无负载的SBS，降低异构网络的能耗。采用有一定间隔上、下双门限控制，能够降低SBS在开启和睡眠状态间的切换概率，减小信令开销，提高用户通信质量。

主权项

一种基于双门限的异构网络中SBS开启/睡眠状态的控制方法，所述异构网络中包括宏蜂窝以及分布于宏蜂窝中的若干小蜂窝，每个小蜂窝对应一个SBS，且每个SBS能够在睡眠状态和开启状态间转换，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：1)SBS检测其覆盖范围内的负载值；2)根据针对当前SBS所设定的上、下门限值，作如下判断：2‑1)当前SBS处在睡眠状态时，若对应的负载值超过上门限值，则开启当前SBS，否则当前SBS保持睡眠状态；2‑2)当前SBS处在开启状态时，若对应的负载值小于下门限值，则关闭当前SBS，否则当前SBS保持开启状态；SBS的上、下门限值通过以下方法得到：假设宏蜂窝内所有的SBS都是一样，则每个SBS的上、下门限值相同，各个SBS的网络能耗模型为：$P_k=\left\{\begin{array}{cc}{P}_{sleep},& sleep\\ P_{f_0}+E_a\left(L_k\right)\frac{P_f^{max}}{w},& active\end{array}\right.---\left(1\right)$其中，P_sleep为SBS处于睡眠状态下的能量消耗；是SBS开启状态下的固定能耗；E_a(L_k)是开启状态下的平均用户数；是SBS最大的输出功率；w为输出能耗和输入能耗的转换因子；宏蜂窝所对应的宏基站的网络能耗模型为：$P_0=P_{m_0}+E_a\left(L_0\right)\frac{P_m^{max}}{w}---\left(2\right)$其中，是宏蜂窝的固定能耗；E_a(L₀)是宏蜂窝的平均用户数；为宏蜂窝的最大输出功率，w为输出能耗和输入能耗的转换因子；每个SBS的平均网络能耗定义为：$P_{tot}^k={\pi }_a{P}_a^f+{\pi }_s(P_{sleep}+P_a^m)---\left(3\right)$宏基站一直是处于开启状态，即一直存在，为了简化最优方程，忽略这个固定能耗值；为SBS处于开启状态时的能耗；E_s(L_k)是SBS处于睡眠状态下的平均用户数；π_a和π_s分别是SBS处于睡眠状态以及开启状态的概率；设定SBS切换一次需要消耗能量E_sw，SBS的切换能耗表示为：$P_k^{sw}={\mathrm{\lambda E}}_{sw}{\pi }_{sw}---\left(4\right)$其中，E_sw是SBS切换一次需要消耗的能量，π_sw是SBS的切换概率；λ是用户的到达率；SBS的睡眠、开启、切换概率以及睡眠状态和开启状态的平均用户数通过马尔科夫链的稳态状态概率得到，且都是上、下门限值v^th和v^tl的函数；目标函数为：$P_{opt}=\underset{v^{th},v^{tl}}{min}K(P_{tot}^k+{\mathrm{\xi P}}_k^{sw})---\left(5\right)$其中，ξ是切换能耗的权重因子，通过求解(5)可以得到SBS的最优上、下门限值。