[发明专利]一种考虑小区差异的密集网络能耗及能效联合优化方法

说明书

本发明涉及一种考虑小区差异的密集网络能耗及能效联合优化方法，特征在于，包括以下步骤：S1、每个小基站统计其负载及邻居基站信息，上报给本地网关，本地网关计算他们的能效偏好函数；S2、计算密集网络的能耗及能效，考虑能效偏好函数，将能耗及能效联合优化问题建模为多目标优化问题；S3、采用基于合作休眠集的子帧配置算法，优化各小基站的子帧配置Α^*，降低网络能耗；S4、采用基于凹凸过程的功率分配算法，求解最优功率P^*，优化网络能效。本发明将密集网络的能耗及能效联合优化问题描述为多目标优化问题，制定了基站合作子帧休眠策略及功率分配方案，在保证用户速率需求的同时最大化的优化网络能效。

技术领域

本发明涉及一种网络优化方法，具体的说，是一种考虑小区差异 的密集网络能耗及能效联合优化方法。

背景技术

在密集网络中，由于小基站密度增加，网络能耗急剧增加。作为 5G系统的一个重要指标，能效已经引起了各界的广泛关注。在密集 网络中，如何消耗最少的能量同时提高网络能效是一个迫切需要解决 的课题。

绿色通信的两个主要目标是节约能耗及提升网络能效，采用的主 要方法是资源分配、网络规划与部署、能量收集与转移以及硬件优化。 在网络规划与部署方案中，主要通过优化基站密度、位置及天线配置 来降低能耗或提升网络能效。在能量收集与转移方案中，通过使用可 再生能源(如太阳能、风能等)来供应能量，可以减少温室气体排放。 然而在实际中，可再生资源对环境依赖性较强，因此，不能保证稳定 的能量供应。在硬件优化方案中，主要优化功率放大器的效率，但成 本也不容忽视。

资源分配方案在绿色通信中受到了广泛关注，主要涉及时域、频 域、功率域及空域资源优化，由于多域资源相互耦合，获得最优的分 配策略面临困难。在时域上，基站休眠可以有效降低网络能耗，当基 站大粒度休眠时，休眠基站中的用户的再接入问题需要考虑，为了避 免这一问题，基站可以小粒度休眠，即在一些激活子帧上服务用户， 在剩余子帧上休眠以节能。

能效优化同时考虑吞吐量及能耗，而节能主要致力于减少网络能 耗。尽管两者看似不同，但由于两者均涉及能耗，具有耦合性。为了 减少网络能耗，小基站以较低的功率服务用户，但可能会降低网络吞 吐量，导致网络能效较低；另一方面，以提升能效为目的的资源分配 方案通常不能保证网络的能耗最低。因此，同时兼顾能效优化与节能 的资源分配面临挑战，而传统的绿色通信方案主要致力于降低能耗或 者提升网络能效。

在密集网络中，由于小基站无规划部署、用户的业务需求多样性， 密集网络中的小基站呈现差异性，这会导致各小基站的能效优化偏好 存在差异。比如，当小基站负载较高时，小基站应以保证服务用户的 速率为主，其能效偏好较低；当小基站的邻居较多时，其有更多的合 作休眠机会，故能效偏好会较高。因此，在进行密集网络能效优化时 应当把小基站之间的差异考虑在内，而已有的能效优化中忽略了小基 站的差异性。

发明内容

本发明旨在解决上述提到的各种问题，进而提供一种考虑小区差 异的密集网络能耗及能效联合优化方法。该方法基于小基站间的差异 性，制定了基站合作子帧休眠策略和功率分配方案，使得联网密集网 络的资源分配能够同时兼顾能耗与能效，保证用户目标速率时最大化 网络能效。

由于基站休眠可以有效降低网络能耗，并且结合功耗模型可知， 相比于传输功率，基站子帧状态对网络能耗的影响更大，因此，在网 络能耗优化时，需重点考虑基站子帧状态的影响。而基站传输功率对 网络吞吐量影响较大，故在网络能效优化时，则需要考虑子帧状态及 功率分配的共同影响。