CN103491576B - 一种干扰感知的能效优先负载转移方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干扰感知的能效优先负载转移方法，该干扰感知的能效优先负载转移方法包括以下步骤：网络依据频谱、固定功耗、背景噪声以及感知到的干扰信息，计算网络面向干扰和节能的最优承载量；网络将当前承载和得到的最优承载量进行比较，判断当前网络是否需要进行卸载；网络从邻居网络中选择目标卸载网络进行卸载，进行负载转移，直至网络处于最优承载为止。本发明通过基于能效最大化的原则进行负载转移，可以兼顾网络性能和能耗，在改善网络性能的同时，还可以充分利用网络的能量资源；本发明提出的负载转移方法可以适用于同构或异构移动蜂窝网络，具有普适性，可以使网络处于最优承载的工作状态，有效利用网络中的能量资源。

Description

一种干扰感知的能效优先负载转移方法

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，尤其涉及一种干扰感知的能效优先负载转移方法。

背景技术

随着当前移动网络普及和发展，移动通信用户和设备呈现指数级增长，由于网络中用户出现的随机性以及用户的移动性，这就导致了网络中用户分布的不均匀，即部分小区服务的用户数多，而部分小区服务的用户数少，同时随着用户需求的增长，用户对多媒体视频等高带宽业务的需求越来越大，这就会导致网络中出现明显的业务负载差异。

网络中负载的差异，会导致网络中的资源不能合理充分的被利用，即过载小区的资源不足，而轻载小区的资源过剩，带来了明显的资源浪费，为了解决这一问题，现有的技术提供了多种方案，如中国科学技术大学的专利申请文件“一种家庭基站网络中的负载转移方法”（公开号CN102724725A，申请号201210216153.0，申请日2012.06.27）公开了一种依据用户在当前服务家庭基站中的参考信号信噪比和邻居家庭基站剩余可用频谱状态的家庭基站网络中的负载转移方法，该方法能够增大小区分割增益，保证用户的服务质量，并提高家庭基站网络的吞吐量，但是该方法充分利用网络中的频谱资源，从而提升网络性能，只考虑到了频谱资源，却没有考虑到网络中的能量资源，还有如中国科学技术大学的另一个专利申请文件“移动通信系统中基于负载转移的节能控制方法和系统”（公开号CN102340825A，申请号201110231167.5，申请日2011.08.12）公开移动通信系统中基于负载转移的节能控制方法和系统，该发明实施例能根据系统实时负载情况，自动对高负载小区进行负载转移，能在保证系统吞吐量的前提下，对轻负载小区进行负载接管并关闭进行节能，具有较高的能量效率增益，该方法虽通过负载转移提升网络的能量效率，但对轻负载小区进行关闭节能的操作只能在轻负载小区负载很低的情况下才能进行，触发概率比较低，实际可操作性受限。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种干扰感知的能效优先负载转移方法，旨在解决现有的方法没有考虑到网络中的能量资源，实际可操作性受限的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种干扰感知的能效优先负载转移方法，该干扰感知的能效优先负载转移方法包括以下步骤：

步骤一，网络依据频谱、固定功耗、背景噪声以及感知到的干扰信息，计算网络面向干扰和节能的最优承载量；

步骤二，网络将当前承载和得到的最优承载量进行比较，判断当前网络是否需要进行卸载；

步骤三，网络从邻居网络中选择目标卸载网络进行卸载，进行负载转移，直至网络处于最优承载为止。

进一步，在步骤一中，计算网络面向干扰和节能的最优承载量依据网络能效最大化的原则，即

$R^{*}=\underset{R}{\max }\{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{EE}}=\frac{R}{P_{\mathrm{const}}+\mathrm{\ρ}{P}_{\mathrm{tran}}}\}$

其中η_EE表示网络的能效，R是网络的传输速率，即网络承载；P_const是网络的固定功耗；ρ是与网络中发射功率相关的参数，用于调整网络的最优承载量，为非负数；其中I是网络中的干扰，N是网络中的噪声，B是网络带宽；

那么，网络的最优承载可表示为：

$R^{*}={B\log }_2\left(\frac{\frac{P_{\mathrm{const}}}{\mathrm{\ρ}(I+N)}-1}{\frac{\ln 2}{B}-1}\right).$

进一步，在步骤二中，将网络当前承载和得到的最优承载量进行比较，判断当前网络是否需要进行卸载，网络基于当前承载R^c和计算的最优承载R^*，计算二者的差值ω=R^c-R^*，若ω>0，则当前网络需要进行卸载；否则，负载转移结束。

进一步，在步骤三中，网络从邻居网络中选择目标卸载网络进行卸载，即网络从邻居网络中选择可以吸纳负载的网络，并从中选则目标卸载网络。

进一步，若邻居网络j当前承载和最优承载的差值ω_j<0，则邻居网络为吸纳负载网络，而当前网络的目标卸载网络是依据以下规则进行选择：

$J=\underset{j\&Element;L_a}{\arg \max }\{\mathrm{\&omega;}\&le;{\mathrm{\&omega;}}_j\}$

即当前网络选择吸纳承载能力最强的邻居网络作为目标卸载网络，其中L_a是邻区网络列表，ω=R^c-R^*是当前网络的卸载量，是邻区网络j可吸纳的承载量。

进一步，当前网络依次向目标卸载网络J中卸载，执行负载转移，直至处于最优承载R^c为止。

本发明提供的干扰感知的能效优先负载转移方法，通过基于能效最大化的原则进行负载转移，可以兼顾网络性能和能耗，在改善网络性能的同时，还可以充分利用网络的能量资源；本发明提出的负载转移方法可以适用于同构或异构移动蜂窝网络，具有普适性，可以使网络处于最优承载的工作状态，有效利用网络中的能量资源。

附图说明

图1是本发明实施例提供的干扰感知的能效优先负载转移方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的干扰感知的能效优先负载转移方法的实施例流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1所示，本发明实施例的干扰感知的能效优先负载转移方法包括以下步骤：

S101：网络依据频谱、固定功耗、背景噪声以及感知到的干扰信息等，计算网络面向干扰和节能的最优承载量；

S102:网络将当前承载和得到的最优承载量进行比较，判断当前网络是否需要进行卸载；

S103:网络从邻居网络中选择目标卸载网络进行卸载，进行负载转移，直至网络处于最优承载为止;

在步骤S101中：

计算网络面向干扰和节能的最优承载量依据网络能效最大化的原则，即

$R^{*}=\underset{R}{\max }\{{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{EE}}=\frac{R}{P_{\mathrm{const}}+\mathrm{\&rho;}{P}_{\mathrm{tran}}}\}$

其中η_EE表示网络的能效，R是网络的传输速率，即网络承载；P_const是网络的固定功耗；ρ是与网络中发射功率相关的参数，用于调整网络的最优承载量，为非负数；其中I是网络中的干扰，N是网络中的噪声，B是网络带宽；

那么，网络的最优承载可表示为：

$R^{*}={B\log }_2\left(\frac{\frac{P_{\mathrm{const}}}{\mathrm{\&rho;}(I+N)}-1}{\frac{\ln 2}{B}-1}\right)$

在步骤S102中：

将网络当前承载和步骤S101得到的最优承载量进行比较，判断当前网络是否需要进行卸载，说的是网络基于当前承载R^c和计算的最优承载R^*，计算二者的差值ω=R^c-R^*，若ω>0，则当前网络需要进行卸载；否则，负载转移结束；

在步骤S103中：

网络从邻居网络中选择目标卸载网络进行卸载，说的是网络从邻居网络中选择可以吸纳负载的网络，并从中选则目标卸载网络；

若邻居网络j当前承载和其最优承载的差值ω_j<0，则邻居网络为吸纳负载网络，而当前网络的目标卸载网络是依据以下规则进行选择：

$J=\underset{j\&Element;L_a}{\arg \max }\{\mathrm{\&omega;}\&le;{\mathrm{\&omega;}}_j\}$

即当前网络选择吸纳承载能力最强的邻居网络作为目标卸载网络，其中L_a是邻区网络列表，ω=R^c-R^*是当前网络的卸载量，是邻区网络j可吸纳的承载量。

结合具体实施方式对本发明做进一步的说明：

参照图2，本发明的干扰感知的能效优先负载转移方法的详细实施步骤如下：

步骤1，网络依据频谱、固定功耗、背景噪声以及感知到的干扰信息等，计算网络面向干扰和节能的最优承载量；

网络依据能效最优的原则计算其最优承载量，即：

$R^{*}=\underset{R}{\max }\{{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{EE}}=\frac{R}{P_{\mathrm{const}}+\mathrm{\&rho;}{P}_{\mathrm{tran}}}\}$

其中η_EE表示网络的能效，R是网络的传输速率，即网络承载；P_const是网络的固定功耗；ρ是与网络中发射功率相关的参数，用于调整网络的最优承载量，为非负数；其中I是网络中的干扰，N是网络中的噪声，B是网络带宽，

那么进一步，网络的最优承载可表示为：

$R^{*}={B\log }_2\left(\frac{\frac{P_{\mathrm{const}}}{\mathrm{\&rho;}(I+N)}-1}{\frac{\ln 2}{B}-1}\right);$

步骤2，网络将当前承载和最优承载量进行比较，判断当前网络是否需要进行卸载，网络基于当前承载R^c和计算得到的最优承载R^*，计算二者的差值ω=R^c-R^*，若ω>0，则当前网络需要进行卸载；否则，负载转移结束；

步骤3，网络从邻居网络中选择目标卸载网络进行卸载，进行负载转移，直至网络处于最优承载为止；

3a)网络从邻居网络中选择目标卸载网络；

若邻居网络j当前承载和其最优承载的差值ω_j<0，则邻居网络为吸纳负载网络，而当前网络的目标卸载网络是依据以下规则进行的：

$J=\underset{j\&Element;L_a}{\arg \max }\{\mathrm{\&omega;}\&le;{\mathrm{\&omega;}}_j\}$

即当前网络选择吸纳承载能力最强的邻居网络J作为目标卸载网络，其中L_a是邻区网络列表，ω=R^c-R^*是当前网络的卸载量，是邻区网络j可吸纳的承载量；

3b）当前网络依次向目标卸载网络J中卸载，执行负载转移，直至其处于最优承载R^c为止。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种干扰感知的能效优先负载转移方法，其特征在于，该干扰感知的能效优先负载转移方法包括以下步骤：

步骤一，网络依据频谱、固定功耗、背景噪声以及感知到的干扰信息，计算网络面向干扰和节能的最优承载量；计算网络面向干扰和节能的最优承载量依据网络能效最大化的原则，即

$R^{*}=\underset{R}{max}\{{\mathrm{\&eta;}}_{EE}=\frac{R}{P_{const}+{\mathrm{\&rho;P}}_{tran}}\}$

其中η_EE表示网络的能效，R是网络的传输速率，即网络承载；P_const是网络的固定功耗；ρ是与网络中发射功率相关的参数，用于调整网络的最优承载量，为非负数；其中I是网络中的干扰，N是网络中的噪声，B是网络带宽；

那么，网络的最优承载表示为：

$R^{*}={\mathrm{Blog}}_2\left(\frac{\frac{P_{const}}{\mathrm{\&rho;}(I+N)}-1}{\frac{\ln 2}{B}-1}\right);$

步骤二，网络将当前承载和得到的最优承载量进行比较，判断当前网络是否需要进行卸载；网络基于当前承载R^c和计算的最优承载R^*，计算二者的差值ω＝R^c-R^*，若ω>0，则当前网络需要进行卸载；否则，负载转移结束；

步骤三，网络从邻居网络中选择目标卸载网络进行卸载，进行负载转移，直至网络处于最优承载为止；网络从邻居网络中选择目标卸载网络进行卸载，即网络从邻居网络中选择可以吸纳负载的网络，并从中选则目标卸载网络；若邻居网络j当前承载和最优承载的差值ω_j＜0，则邻居网络为吸纳负载网络，而当前网络的目标卸载网络是依据以下规则进行选择：

$J=\underset{j\&Element;L_a}{\mathrm{argmax}}\{\mathrm{\&omega;}\&le;{\mathrm{\&omega;}}_j\}$

即当前网络选择吸纳承载能力最强的邻居网络作为目标卸载网络，其中L_a是邻区网络列表，ω＝R^c-R^*是当前网络的卸载量，是邻区网络j可吸纳的承载量；

当前网络依次向目标卸载网络J中卸载，执行负载转移，直至处于最优承载R^c为止。