家庭基站联盟的切换方法

摘要

本发明公开了一种家庭基站联盟的切换方法。其方案是：1.由N个家庭基站和M个信道组成家庭基站网络；2.第i个家庭基站感知自己可进入的家庭基站联盟，初始化历史纪录，并选择一个联盟与之协商形成新联盟；3.分别计算第k个家庭基站的拉格朗日功率乘子、次优功率因子和次优时间因子；4.重复步骤3直到得到最优功率因子和最优时间因子；5.分别计算联盟、新联盟、联盟集合和新联盟集合的收益U_j、U′_j、U_PA和U_PA′；6.判断U_j≤U′_j和U_PA≤U_PA′是否成立；若成立，则第k个基站进入联盟，否则返回步骤2，直到N个家庭基站不再执行切换为止。本发明能充分抑制家庭基站干扰，提升家庭基站网络的吞吐量。

主权项

一种家庭基站联盟的切换方法，包括如下步骤：(1)由N个家庭基站和M个信道组成正交频分多址接入的家庭基站网络N≥1,M≥10；每个家庭基站独立的从M个信道选择传输数据的信道，并以最大功率在选取的信道上发送数据，每个家庭基站独立形成一个联盟S，从而形成网络内的初始家庭基站联盟集合；(2)第i个家庭基站感知与自己能同时进入的第m个家庭基站联盟S_m的家庭基站，并将自己当前所在联盟加入历史纪录h_i，此时所有联盟形成家庭基站联盟集合其中i＝1,2,…,N，m＝1,2,…,N；第i个家庭基站从第m个家庭基站联盟S_m中选择一个不在历史记录h_i中的联盟D_j，并与该联盟D_j内的家庭基站合并成新的家庭基站联盟D′_j，从而将所有联盟形成的家庭基站联盟集合更新为PA′＝{PA/D_j}∪D′_j，其中D_j∈S_m，{PA/D_j}表示家庭基站联盟集合PA删除联盟D_j后形成的集合；(3)在新的家庭基站联盟D′_j中，计算第k个家庭基站的拉格朗日功率乘子β_k：${\beta }_k=\frac{p_{max}}{p_{max}+\frac{{\sigma }^2+I_k}{g_k}}\frac{1}{ln2},$式中，k∈D′_e，p_max为每个家庭基站的最大发送功率，g_k为连接第k个家庭基站与其服务用户的信道的增益，σ²为加性高斯白噪声的平均功率，I_k为第k个家庭基站感受到的干扰；(4)根据拉格朗日功率乘子β_k，在新的家庭基站联盟D′_j中计算第k个家庭基站次优功率因子${\tilde{p}}_k={\alpha }_k{(\frac{p_{max}}{{\beta }_{k}ln2}-\frac{{\sigma }^2+I_k}{g_k})}^{+},$式中，α_k为时间因子，(·)⁺表示选取零和括号内的数中较大的数，k∈D′_j；(5)根据次优功率因子解下述优化式得到次优时间因子并将时间因子α_k的值修改为$\begin{array}{cc}\underset{{\alpha }_k}{max}& \underset{k\in D_j^{\prime }}{\Sigma }{\alpha }_k{\log }_2(1+\frac{{\tilde{p}}_k{H}_k}{{\alpha }_k})\end{array}$$\begin{array}{cc}s.t.& \underset{k\in D_j^{\prime }}{\Sigma }{\alpha }_k\le 1\end{array}$${\alpha }_k\ge \frac{{\tilde{p}}_k}{p_{max}},k\in D_j^{\prime }$式中，p_max为每个家庭基站的最大发送功率，g_k为连接第k个家庭基站与其服务用户的信道的增益，σ²为加性高斯白噪声的平均功率，I_k为第k个家庭基站感受到的干扰，k∈D′_j：(5a)计算第k个家庭基站拉格朗日时间乘子λ的上界λ_max和下界λ_min：$\begin{array}{c}{\lambda }_{\min }=\underset{k\in D_j^{\prime }}{\min }\{{\log }_2(1+{\tilde{p}}_k{H}_k)-\frac{{\tilde{p}}_k{H}_k}{(1+{\tilde{p}}_k{H}_k)\ln 2}\}\\ {\lambda }_{\max }=\underset{k\in D_j^{\prime }}{\max }\{{\log }_2(1+\frac{{\tilde{p}}_k{H}_k}{C_k})-\frac{{\tilde{p}}_k{H}_k}{(C_k+{\tilde{p}}_k{H}_k)\ln 2}\}\end{array},$式中，min{·}和max{·}分别表示取集合{·}中最小的元素；(5b)根据拉格朗日时间乘子λ的上界λ_max和下界λ_min，在新的家庭基站联盟D′_j选取拉格朗日时间乘子λ＝(λ_min+λ_max)/2，并解下式得到第k个家庭基站的次优时间因子${\log }_2(1+\frac{{\tilde{p}}_k{H}_k}{{\alpha }_k})-\frac{{\tilde{p}}_k{H}_k}{({\alpha }_k+{\tilde{p}}_k{H}_k)ln2}=\lambda ,$其中，k∈D′_j；(5c)计算新的家庭基站联盟D′_j的次优时间因子根据家庭基站联盟D′_j的次优发送因子A与1的大小关系修改拉格朗日时间乘子的上界λ_max或下界λ_min：如果A<1，则将上界λ_max的值修改为否则将下界λ_min的值修改为(5d)计算新的家庭基站联盟D′_j的次优时间因子并设新的家庭基站联盟D′_j的时间因子门限∈＝0.01，将家庭基站联盟D′_j的次优发送因子A与1的差值绝对值|A‑1|与该时间因子门限比较，如果|A‑1|≤∈，运算停止得到次优功率发送因子否则返回步骤(2a)，其中，k∈D′_j；(6)重复步骤(3)‑(5)，更新次优功率因子和次优时间因子直到次优功率因子和次优时间因子不再变化为止，得到更新后的次优功率因子和更新后的次优时间因子(7)将最优功率因子的值修改为更新后的次优功率因子将最优时间因子的值修改为更新后的次优时间因子其中k∈D′_j；(8)根据修改后的最优功率因子和修改后的最优时间因子计算如下参数的收益值：新的家庭基站联盟D′_j的收益值：家庭基站联盟D_j的收益值：家庭基站集合PA的收益值：更新后的家庭基站集合PA′的收益值：其中，最优功率因子，为最优时间因子，T是PA内的任意一个家庭基站联盟，T′是PA′内的任意一个家庭基站联盟；(9)对上述收益值进行比较：如果U_j≤U′_j且U_PA≤U_PA′，则将第k个家庭基站切换进家庭基站联盟D_j，并将该联盟D_j加入历史记录h_k，否则，返回步骤(2)，直到N个家庭基站都不能执行切换家庭基站联盟为止。