[发明专利]一种基于稳定接入关系的基站激活和波束成形方法

说明书

本发明涉及一种基于稳定接入关系的基站激活和波束成形方法，包括步骤(1)设置网络参数；(2)初始化时隙以及0个时隙的基站状态向量；(3)利用ADMM算法，求解波束成形矩阵和基站状态向量。该方法能使系统满足各个用户的服务质量要求，并使系统能量耗费最低。这种方法在通过灵活地优化接入关系来提升网络性能的同时，兼顾接入关系的稳定性，即使基站用户的接入关系在较长的时间内保持稳定，从而避免接入关系频繁切换引起的复杂操作，额外能耗和通信中断。本方法能够采用分布式的迭代实现，减少了计算时间开销。

技术领域

本发明涉及无线通信网络中的基站控制和波束形成技术，具体涉及一种基于稳定接入关系的基站激活和波束成形方法。

背景技术

在现代无线通信网络中，基站可以密集部署并多点协作传输以增加信号质量和边缘覆盖率。但由于基站密集，且多个基站协同为一个用户服务，部分基站很可能出现效率低下的问题，而且密集的基站同频同时工作将导致通信干扰增加，系统内共享数据量大增，调度管理复杂等问题。因此处于激活状态并协同传输的基站数目往往受到限制，合理的选择基站的激活/休眠状态成为抑制干扰，提升网络容量的关键。目前比较常见的基站激活算法有以下几种：

MMCG：最大最小信道增益方法，选择各个基站的最小信道增益中最大的几个基站激活，其他的休眠。

MACG：最大平均信道增益方法，选择平均信道最大的几个基站进行激活，其他的休眠。

穷举法：对基站的状态情况进行穷举，找出能使系统状态最优的基站组合。

贪婪法：依次关闭对系统性能增益最小的基站，直至系统性能不再增加。

在以上算法中，MMCG和MACG没有完全或充分利用信道的状态信息，系统性能没有达到最优，而穷举法和贪婪算法能够在较大程度上优化系统性能，但它们的计算复杂度也十分之高。

此外，以上算法都是针对系统的瞬时性能，利用信道当前时隙的状态信息来优化系统性能，当信道变化时，基站的状态也会随之变化。系统的调度具有很高的灵活性。但当信道变化较快时，基站状态也会快速变化，这会增加系统调度难度，加快设备损耗速度，甚至严重者会导致服务中断。因此基站激活算法也必须考虑系统的稳定性。

系统长期稳定性研究主要是寻找一种简单可实现的基站激活策略，通过灵活地选择处于工作状态的基站，来保证通信系统在较长的一段时间内能有效的服务用户，能有效的抵抗由信道快速变化给系统带来的不良影响，同时兼顾接入关系的稳定性，减少基站一些不必要的激活/休眠状态切换，在系统的灵活性与稳定性中寻找一种平衡。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于稳定接入关系的基站激活和波束成形方法，该方法不再局限于某一时刻的系统表现，而是考虑系统的长期性能，兼顾系统的灵活性与稳定性，通过基站激活与波束成形设计来控制活跃基站数量，避免基站的状态频繁切换以减小系统的能耗，同时保证了每个用户对服务质量的要求。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于稳定接入关系的基站激活和波束成形方法，包括以下步骤：

步骤1：设置网络参数：

所述参数包括各基站发送功率阈值P，噪声功率σ²，用户QoS要求γ_m，m ＝1,2,...,M，M为用户总数，K为基站总数，单位时间内维持基站活跃与基站切换所消耗的能量分别为λ₁,λ₂，ADMM算法惩罚因子c，ADMM算法最大迭代次数r_max，收敛门限κ，一个通信周期的时隙长度L；

步骤2：初始化时隙l＝1，第0个时隙的基站状态向量