[发明专利]一种LTE分层小区架构中的绿色节能计算的方法

摘要

本发明公开了一种LTE分层小区架构中的绿色节能算法，属于无线通信技术领域，具体步骤如下：首先，针对LTE分层小区，建立宏小区‑小小区架构通信系统；然后，针对时刻t开始的某个时间段T，在节能和保证用户最低QoS平衡的前提下，采用基站休眠策略，将休眠的基站发射功率均设置为0；接着计算所有小小区基站的能耗E和能量节约率ρ，保证能量节约率ρ达到最大；在下一个时间段T内，根据信道的时变特性，采用基站发射功率自适应策略来调整各基站的发射功率减少中断的发生；最后，进行仿真验证；在基站节能效果和用户QoS两个方面取得了均衡，既保证了能够尽可能的节约基站所消耗的能源，又保证了用户能够有很好的QoS。

主权项

1.一种LTE分层小区架构中的绿色节能计算的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、针对LTE分层小区，建立宏小区‑小小区架构通信系统；通信系统包括：一个宏基站和M个小小区基站，N个用户随机分布在整个场景里；用户集合U＝{u₁,u₂,...u_i,...u_N}；基站集合B＝{b₁,b₂,...b_j,...b_M}；步骤二、针对时刻t开始的某个时间段T，在节能和保证用户最低QoS平衡的前提下，采用基站休眠策略，将基站进行休眠；具体步骤如下：步骤201、初始化用户和基站之间的服务关系矩阵A，基站的发射功率P_tr，用户的切换结果buff；A[i,j]表示第i个用户u_i与第j个基站b_j之间的服务关系用矩阵，用户u_i被基站b_j服务，则A[i,j]＝1；否则A[i,j]＝0；M个基站的发射功率P_tr为：buff＝0，则表示源基站下所有用户无法切换到目的基站导致源基站无法休眠；buff＝1表示源基站下没有用户剩余，无法保证源基站下用户已经全部成功切换到目的基站；buff＝2表示所有的源基站下用户都切换到相应目的基站下，源基站从预休眠进入了休眠状态；步骤202、针对M个基站，分别计算每个基站初始的利用率γ(t)；初始时刻t₀下第j个基站b_j的利用率γ_j(t)，计算公式如下：V_QoS是用户保证QoS所需要的最小的传输速率；MaxWidth_j是基站b_j分配到的频带资源；表示用户u_i接收到来自基站b_j的信干噪比；计算公式如下：是初始时刻t₀下用户u_i到基站b_j的信道增益；G_ch(D,t₀)＝10G_pl(D)/10·G_s(t₀)；G_pl表示大尺度衰落值，G_pl(D)＝K‑10×r×log₁₀(D)；G_s(t₀)表示初始时刻t₀的小尺度衰落值；r是信道衰落因子；d表示瑞利信道参数；D表示用户到基站的距离；是初始时刻t₀基站b_j的发射功率，是基站b_j附近的基站集合；σ²是高斯白噪声方差；P_macro表示宏基站的发射功率；步骤203、统计所有基站的初始利用率，并找出利用率最低的基站作为源基站并设置为预休眠状态；步骤204、从时刻t开始的某一段时间T内，将源基站下服务的所有用户尝试切换到目的基站；用户切换过程中目的基站满足以下限制条件，从而保证系统能量消耗最小：目的基站的发送功率满足：大于最小的发送功率P_TL，且小于最大的发送功率P_TH；目的基站的利用率γ_j(t)大于等于0且小于等于1；用户的QoS所能忍受的最大中断率β_QoS大于每个时刻内的中断率β_Block(t)；要求每一个用户在每一个时隙里只能连接一个基站；步骤205、当源基站下的所有用户全部切换到目的基站后，源基站由预休眠状态切换到休眠状态；步骤206、更新所有基站利用率，返回步骤203循环，直到不能有基站被休眠；步骤三、将休眠的基站发射功率均设置为0；步骤四、针对时间段T，利用基站休眠策略后，计算所有小小区基站的能耗E和能量节约率ρ，保证能量节约率ρ达到最大；小小区基站的能耗E为：P^j是基站b_j的功率；基站的能量节约率ρ如下：E_s是采用了基站休眠策略时，所有小小区基站消耗的能量；E_ns是没有采用基站休眠策略时，所有小小区基站消耗的能量；步骤五、在下一个时间段T内，根据信道的时变特性，采用基站发射功率自适应策略来调整各基站的发射功率减少中断的发生；步骤六、通过仿真验证，保证了用户QoS的情况下达到基站最优的能耗节约。