异构蜂窝网络中一种基于节能的基站休眠方法

摘要

本发明提供了异构蜂窝网络中一种基于节能的基站休眠方法，它根据系统的中断概率和用户的上行发射功率采取最佳的基站休眠方案；在三层异构蜂窝网络场景下，采用泊松点过程部署宏基站、微基站以及微微基站，利用随机几何理论推导出系统中断概率和用户上行发射功率；构建系统功耗优化问题，令部分宏基站进入休眠状态并增开微基站和微微基站以及调节宏基站发射功率，获得最大的系统功耗增益。

主权项

异构蜂窝网络中一种基于节能的基站休眠方法，其特征在于包括以下步骤：a)三层异构蜂窝网络由宏基站、微基站和微微基站组成，它们的空间位置分别用参数为λ₁、λ₂、λ₃的齐次泊松点过程Φ₁、Φ₂、Φ₃表示，宏基站、微基站和微微基站的信道发射功率分别表示为P₁、P₂、P₃；b)在满足一定系统中断概率的前提下，采取关闭部分宏基站，再增开部分微基站和微微基站的基站休眠方法；假设宏基站的休眠概率为1‑β，增开微基站和微微基站，由初始状态的密度λ₂、λ₃变为λ₂+λ₂'、λ₃+λ₃'，调节宏基站的信道发射功率，由初始状态的P₁变为P₁'；c)定义系统功耗E_sleep为：E_sleep＝βλ₁(γ₁NP₁'+P_1,s)+(λ₂+λ₂')(γ₂NP₂+P_2,s)+(λ₃+λ₃')(γ₃NP₃+P_3,s)，其中N为基站提供的信道数目，P_1,s为宏基站的线路功率，P_2,s为微基站的线路功率，P_3,s为微微基站的线路功率，γ₁为宏基站传输功率的系数，γ₂为微基站传输功率的系数，γ₃为微微基站传输功率的系数；d)确定优化问题为采取基站休眠方案后的系统功耗E_sleep最小，同时保证系统中断概率不变，即用户上行发射功率小于最大值P_exp，其中α为路径衰减因子；e)将系统功耗优化问题分解为四个局部优化问题,并对这四个优化问题分别求解，若优化问题有解则记为S_l＝[β_l,P′_1,l,λ′_2,l,λ′_3,l]，无解则记为，其中l＝1,2,3,4；f)对所述步骤e)中确定的四种情况的最优解，选取系统功耗E_sleep最小的值所对应的基站休眠方案作为系统的最佳基站休眠方案，即$[{\beta }^{*},P_1^{\prime *},{\lambda }_2^{\prime *},{\lambda }_3^{\prime *}]=[{\beta }_l,P_{1,l}^{\prime },{\lambda }_{2,l}^{\prime },{\lambda }_{3,l}^{\prime }],$其中$l=\arg \underset{l\in \left\{\mathrm{1,2,3,4}\right\}}{\min }\left[E_{\mathrm{sleep},l}\right];$g)实施最佳基站休眠方案，令宏基站工作概率为β^*，并增开微基站和微微基站，使它们的部署密度为λ₂+λ₂'^*、λ₃+λ₃'^*，调节宏基站的信道发射功率为P₁^'*，在保证系统中断概率不变的同时又满足用户上行发射功率阈值，实现系统绿色节能。