[发明专利]一种物联网环境中基于睡眠模式的低时延传输方法

摘要

本发明涉及一种物联网环境中基于睡眠模式的低时延传输方法，采用全新控制策略，应用中将部分微小区基站调整为睡眠模式，能够有效节约能量，降低了干扰，同时能够减少时延；并且整个设计控制过程，有效降低了时延和算法复杂度；不仅如此，应用中，针对部分微小区基站采用毫米波回程链路，有效降低了成本。

主权项

1.一种物联网环境中基于睡眠模式的低时延传输方法，其特征在于，针对至少包含两个微小区的宏小区，实现基站的低时延传输，具体包括如下步骤：步骤a.将所有微小区基站和宏小区基站的状态初始化为激活模式，将所有微小区基站分为两组，一组利用光纤回程链路接入宏小区基站，另一组利用毫米波回程链路接入宏小区基站；步骤b.宏小区基站利用统计信道状态信息选出部分微小区基站共同服务用户，并将剩余的各个微小区基站调整为睡眠模式；上述步骤b包括如下步骤：步骤b01.分别针对各个用户，在所有微小区基站和宏小区基站中，获得与用户距离最近的基站，即获得分别与各个用户之间距离最近的各个基站；步骤b02.分别针对各个用户，在所有微小区基站和宏小区基站中，获得与该用户存在潜在连接的各个基站，由此，获得与各个用户分别存在潜在连接的各个基站；步骤b03.根据用户与基站之间的潜在连接关系和无连接关系，构建所有用户与所有基站之间的关联矩阵B；步骤b04.根据关联矩阵B，由宏小区基站选出部分微小区基站共同服务用户，并将剩余的各个微小区基站调整为睡眠模式；步骤c.在选出的部分微小区基站和宏小区基站当中，为每个用户选择一个基站进行连接，并提供传输服务；上述步骤c包括操作：首先在所选出部分微小区基站和宏小区基站当中，分别针对各个基站，初始化基站所对应的连接用户集合κ_q，q∈{0,1,…,Q}，Q表示所选出部分微小区基站的总数，q＝0表示宏小区基站；然后初始化针对所有用户构建待分配用户集合，H表示待分配用户集合中用户的数量，同时初始化h＝1，以及初始化构建已分配用户集合为空集，β表示已分配用户集合中用户的数量，同时执行如下步骤：步骤c01.针对待分配用户集合中第h个用户，由所选出部分微小区基站和宏小区基站构成的集合B_active中，选择满足如下公式的基站v，作为第h个用户的候选基站；其中，v∈B_active，Δ_q,h满足如下公式：这里D_A,qh'＝k_qt'_qh'代表待分配用户集合中第h'个用户到集合B_active中第q个基站的接入时延，D_B,q＝ct_q代表集合B_active中第q个基站的回程时延，k_q代表用户集合κ_q中的用户数量，c代表集合B_active中工作在激活状态的微小区基站数目，t′_qh'和t_q满足如下公式：其中，S₃表示集合B_active中的微小区基站集合，S₁表示集合B_active中利用毫米波回程链路接入宏小区基站的微小区基站集合，S₂表示集合B_active中利用光纤回程链路接入宏小区基站的微小区基站集合，t₀代表宏小区基站单位处理时延，t₁代表微小区基站单位处理时延，τ₀代表宏小区基站接入时隙大小，τ₁代表微小区基站接入时隙大小，τ_M代表毫米波回程链路时隙大小；p_M,q代表毫米波回程链路传输的成功概率，且满足如下公式：其中，erf(·)为误差函数，v表示阴影衰落的标准差，r′_q代表集合B_active中第q个微小区基站与宏小区基站之间的距离，θ'(r′_q)＝P_T‑61.4‑20log₁₀(r′_q)‑W_M·σ²‑θ，P_T代表宏小区基站在毫米波回程链路上的发射功率，W_M为毫米波带宽，σ²代表噪声密度，θ代表预先设定的临界值；p_0h'代表待分配用户集合中第h'个用户接入宏小区基站的接入概率，表示为：其中，i∈{1,…,I}，I表示所有微小区基站构成集合中基站的数量，p₀表示宏小区基站的发射功率，a_i∈{0,1}表示所有微小区基站中第i个微小区基站的工作模式，a_i＝1表示所有微小区基站中第i个微小区基站处在激活模式，a_i＝0表示所有微小区基站中第i个微小区基站处在睡眠模式，l_0h'表示宏小区基站到第h'个用户的距离，l_ih'表示所有微小区基站中第i个微小区基站到待分配用户集合中第h'个用户的距离，α表示路径衰落因子，W表示接入网带宽，p_i表示所有微小区基站中第i个微小区基站的发射功率；p_qh'表示待分配用户集合中第h'个用户接入集合B_active中第q个微小区基站的接入概率，表示如下：其中，a₀表示宏小区基站工作模式，I表示所有微小区基站构成集合中基站的数量；步骤c02.针对待分配用户集合中第h个用户的候选基站v，选择满足如下公式的用户z，作为该候选基站v的候选用户；z＝argmin_u∈κΔ_v,u其中，κ表示未连接的用户集合；步骤c03.判断z是否为第h个用户，是则将第h个用户连接到基站v，同时将该用户加入到已分配用户集合当中，并更新已分配用户集合中用户的数量β，然后进入步骤c04；否则进入步骤c05；步骤c04.判断β是否等于N，是则完成为每个用户选择一个基站进行连接，并提供传输服务；否则进入步骤c05；其中，N表示所有用户的数量；步骤c05.判断h是否等于H，是则删除待分配用户集合中对应已分配用户集合中用户的用户，并更新待分配用户集合中用户的数量H，再令h＝1，并返回步骤c01；否则针对h进行加1更新，并返回步骤c01。