[发明专利]一种两层异构网络中高谱效低功耗的功率控制方法

摘要

本发明公开了一种两层异构网络中高谱效低功耗的功率控制方法，首先同时对宏基站和小基站的功率控制问题进行数学建模，然后通过两层迭代对所形成的优化问题进行求解。在第一层迭代中，宏基站用户根据所有小基站用户的行动计算自己的传输功率策略。在第二层迭代中，各个小基站用户根据其他小基站用户的传输功率策略，通过不断迭代来获得自己的传输功率策略。采用本发明所提出的功率控制方法，不仅能够提高系统吞吐量，还能降低系统功耗。

主权项

1.一种两层异构网络中高谱效低功耗的功率控制方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)设定每个信号间隔只有一个活跃用户向为其提供服务的基站传输数据，初始化外层迭代次数n＝1，初始化宏基站用户的传输功率P₀(n)；(2)初始化内层迭代次数m＝1，初始化第k个小基站用户的传输功率(3)计算第m+1次内层迭代时，第k个小基站用户的传输功率的计算方法如下：其中：为第m+1次内层迭代时第k个小基站用户的传输功率，λ_k表示第k个小基站用户的功耗价格，N₀表示噪声，H_k0表示宏基站与第k个小基站用户之间的干扰链路增益，P₀(n)为第n次外层迭代时宏基站用户的传输功率，H_kl表示第k个小基站用户与第l个小基站用户之间的干扰链路增益，为第m次内层迭代时第l个小基站用户的传输功率，H_kk表示第k个小基站用户与第k个小基站之间的链路增益；k＝1,2,…,K，K为小基站总数；(4)判断与是否在阈值范围内：若在阈值范围内，则判断第k个小基站用户的传输功率保持不变，进入步骤(5)；否则，判断第k个小基站用户的传输功率变化，m＝m+1，返回步骤(3)；(5)判断是否所有小基站用户的传输功率均保持不变：若均保持不变，则进入步骤(6)；否则，m＝m+1，返回步骤(3)；(6)计算第n+1次外层迭代时，宏基站用户的传输功率P₀(n+1)；包括如下步骤：(61)定义(62)定义宏基站用户效用函数(63)定义C₁＝Bλ₀(H₀₀‑B)，C₂＝Aλ₀(2B‑H₀₀)，C₃＝AH₀₀‑λ₀A²；(64)计算(65)定义P_0max＝P_t，(66)宏基站用户的传输功率P₀(n+1)的计算方法如下：当C₂²‑4C₁C₃＜0时：P₀(n+1)＝argmax{U_MBS(P_0max),U_MBS(P_0min)}当C₂²‑4C₁C₃≥0时：P₀(n+1)＝argmax{U_MBS(P_0max),U_MBS(P_0min),U_MBS(P_0x1),U_MBS(P_0x2)}其中：H_0k表示第k个小基站与宏基站用户之间的干扰链路增益，λ₀表示宏基站用户的功耗价格，为第m+1次内层迭代时第l个小基站用户的传输功率；U_MBS(P₀)表示宏基站用户的传输功率为P₀时宏基站用户效用函数；H₀₀表示宏基站用户与宏基站之间的链路增益；P_t表示小基站用户的最大传输功率约束；argmax的含义为将使得宏基站用户效用函数取得最大值的宏基站用户的传输功率作为P₀(n+1)；(7)判断P₀(n+1)与P₀(n)是否在阈值范围内：若在阈值范围内，则判断宏基站用户的传输功率保持不变，将当前的化宏基站用户的传输功率和所有小基站用户的传输功率配置作为最终配置；否则，判断宏基站用户的传输功率变化，n＝n+1，m＝m+1，返回步骤(3)。