CN104954983A - 基于指纹数据库的动态基站开关控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于指纹数据库的动态基站开关控制方法及装置，其中，方法包括如下步骤：从N个关闭的基站中选择一部分基站P作为探测基站；接收一部分基站P的探测基站信号；从探测基站信号提取获得部分指纹信息；利用部分指纹信息从预先建立的离线数据库获得K个最近邻居参考点；推测当前位置全部指纹并根据当前位置全部指纹预测选择需要打开的基站，以完成决策。本发明实施例的控制方法根据离线数据库预测需要打开的基站，从而完成决策，降低系统能耗，简单方便。

Description

基于指纹数据库的动态基站开关控制方法及装置
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，特别涉及一种基于指纹数据库的动态基站开关控制方法及装置。
背景技术
指纹数据库技术被广泛应用于定位领域特别是室内定位中，基于指纹的室内定位技术是利用来自不同接入点或基站的接收信号强度或者其他信道状态信息定位。
基于指纹数据库的室内定位技术包括离线阶段和在线阶段两个步骤，在离线阶段建立指纹数据库。对于二维定位，如果基站接入点AP有n个，则每个参考点的指纹是一个矢量[Xpos，Ypos，Rss_AP1，Rss_AP2，…，Rss_APn]；当处于在线阶段下，K近邻(KNN)室内定位技术会计算观察到的RSS矢量[Rss_AP1，Rss_AP2，…，Rss_APn]和离线建立的数据库中的每个参考点的RSS矢量的距离，选出k个与观测点RSS矢量距离最小的参考点。观测点的位置坐标可以由k个参考点的位置的坐标加权平均得到。如下式，其中M是参考点个数，N是基站AP个数，rss和RSS分别是在线阶段接收信号强度指纹和离线数据库中的指纹，K是K最近邻居KNN参数。
d qi = ( Σ j = 1 N | rss j - RSS i , j | q ) 1 q , i = 1 , . . . , M L n = ( x ′ n , y ′ n ) = ( x i , y i ) , d n = min K 1 ≤ i ≤ M ( d qi ) , n = 1 , . . . K ( x ^ , y ^ ) = 1 K Σ n = 1 K ( x ′ n , y ′ n ) = 1 K Σ n = 1 K L n ,
其中， ( x ^ , y ^ ) = Σ n = 1 K ( ( x ′ n , y ′ n ) / d n ) Σ n = 1 K ( 1 / d n ) .
然而，在现有技术中，基站的能量消耗在整个通信网络中占有很大比重。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种基于指纹数据库的动态基站开关控制方法，该控制方法可以降低系统能耗，简单方便。
本发明的另一个目的在于提出一种基于指纹数据库的动态基站开关控制装置。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于指纹数据库的动态基站开关控制方法，包括如下步骤：从N个关闭的基站中选择一部分基站P作为探测基站；接收所述一部分基站P的探测基站信号；从所述探测基站信号提取获得部分指纹信息；利用所述部分指纹信息从预先建立的离线数据库获得K个最近邻居参考点；以及推测当前位置全部指纹并根据所述当前位置全部指纹预测选择需要打开的基站，以完成决策。
根据本发明实施例提出的基于指纹数据库的动态基站开关控制方法，通过选择少量探测基站提取获取指纹信息，从而利用指纹信息从离线数据库获得最近邻居，以推测当前位置全部指纹并根据全部指纹预测需要打开的基站，可以获得与打开所有基站相同的选择结果，从而节省基站能量消耗，降低系统能耗，简单方便。
另外，根据本发明上述实施例的于指纹数据库的动态基站开关控制方法还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，利用带权KNN推测所述当前位置全部指纹。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述预先建立的离线数据库通过如下步骤获得：根据室内环境的特征确定室内环境中分布的参考点；在选出的每个参考点进行测量，以得到在每个参考点来自不同基站接入点的信号；以及从接收到的信号提取出指纹参数并建立位置-指纹匹配的所述离线数据库。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在所述决策过程中，通过如下公式进行获取当前位置全部指纹从而完成基站选择：
d qi = ( Σ j = 1 P | rss j - RSS i , j | q ) 1 q , i = 1 , . . . , M L n = ( x ′ n , y ′ n , RSS n ′ → ) = ( x i , y i , RSS i → ) , d n = min K 1 ≤ i ≤ M ( d qi ) , n = 1 , . . . K ( x ^ , y ^ , RSS → Λ ) = 1 Σ n = 1 K ( 1 / d n ) Σ n = 1 K ( ( x ′ n , y ′ n , RSS ′ → Λ ) / d n ) = 1 Σ n = 1 K ( 1 / d n ) Σ n = 1 K ( L n / d n ) ,
其中，x与y为位置坐标参数，M为参考点个数，N为基站AP个数，P为探测基站个数，rss和RSS分别为在线阶段接收信号强度指纹和离线数据库中的接收信号强度指纹，K为K最近邻居KNN参数。
进一步地，在本发明的一个实施例中，上述控制方法还包括：在所述被打开的基站完成服务之后，关闭所述被打开的基站。
本发明另一方面实施例提出了一种基于指纹数据库的动态基站开关控制装置，包括：探测基站选择模块，从N个关闭的基站中选择一部分基站P作为探测基站；探测基站信号接收模块，接收所述一部分基站P的探测基站信号；提取模块，从所述探测基站信号提取获得部分指纹信息；最近邻居参考点获取模块，利用所述部分指纹信息从预先建立的离线数据库获得K个最近邻居参考点；动态基站开关决策模块，推测当前位置全部指纹并根据所述当前位置全部指纹预测选择需要打开的基站，以完成决策。
根据本发明实施例提出的基于指纹数据库的动态基站开关控制装置，通过选择少量探测基站提取获取指纹信息，从而利用指纹信息从离线数据库获得最近邻居，以推测当前位置全部指纹并根据全部指纹预测需要打开的基站，可以获得与打开所有基站相同的选择结果，从而节省基站能量消耗，降低系统能耗，简单方便。
另外，根据本发明上述实施例的基于指纹数据库的动态基站开关控制装置还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述动态基站开关决策模块利用带权KNN推测所述当前位置全部指纹。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述预先建立的离线数据库通过如下方式建立：根据室内环境的特征确定室内环境中分布的参考点；在选出的每个参考点进行测量，以得到在每个参考点来自不同基站接入点的信号；以及从接收到的信号提取出指纹参数并建立位置-指纹匹配的所述离线数据库。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述最近邻居参考点获取模块依据的当前位置全部指纹通过如下公式进行获得：
d qi = ( Σ j = 1 P | rss j - RSS i , j | q ) 1 q , i = 1 , . . . , M L n = ( x ′ n , y ′ n , RSS n ′ → ) = ( x i , y i , RSS i → ) , d n = min K 1 ≤ i ≤ M ( d qi ) , n = 1 , . . . K ( x ^ , y ^ , RSS → Λ ) = 1 Σ n = 1 K ( 1 / d n ) Σ n = 1 K ( ( x ′ n , y ′ n , RSS ′ → Λ ) / d n ) = 1 Σ n = 1 K ( 1 / d n ) Σ n = 1 K ( L n / d n ) ,
其中，x与y为位置坐标参数，M为参考点个数，N为基站AP个数，P为探测基站个数，rss和RSS分别为在线阶段接收信号强度指纹和离线数据库中的接收信号强度指纹，K为K最近邻居KNN参数。
进一步地，在本发明的一个实施例中，上述控制装置进一步包括：动态基站关闭模块，在所述被打开的基站完成服务之后，关闭所述被打开的基站。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的基于指纹数据库的动态基站开关控制方法的流程图；
图2为根据本发明一个实施例的基于指纹数据库的动态基站开关控制方法的离线阶段和在线阶段的流程图；
图3为根据本发明一个实施例的基于指纹数据库的动态基站开关控制方法的在线阶段的开关决策流程图；
图4为根据本发明一个实施例的室内环境以及部署示意图；
图5为根据本发明一个实施例的相同发射功率条件下平均相对接收信号强度结果示意图；
图6为根据本发明一个实施例的相同接收功率条件下发射端所需的相对发射功率示意图；
图7为根据本发明实施例的基于指纹数据库的动态基站开关控制装置的结构示意图；以及
图8为根据本发明一个实施例的基于指纹数据库的动态基站开关控制方法的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于指纹数据库的动态基站开关控制方法及装置，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的基于指纹数据库的动态基站开关控制方法。参照图1所示，该控制方法包括以下步骤：
S101，从N个关闭的基站中选择一部分基站P作为探测基站。
S102，接收一部分基站P的探测基站信号。
S103，从探测基站信号提取获得部分指纹信息。
S104，利用部分指纹信息从预先建立的离线数据库获得K个最近邻居参考点。
进一步地，在本发明的一个实施例中，预先建立的离线数据库通过如下步骤获得：根据室内环境的特征确定室内环境中分布的参考点；在选出的每个参考点进行测量，以得到在每个参考点来自不同基站接入点的信号；以及从接收到的信号提取出指纹参数并建立位置-指纹匹配的离线数据库。
具体地，在本发明的一个实施例中，参照图2所示，本发明实施例可以分为离线阶段和在现阶段，其中，离线阶段包括以下步骤：根据室内环境的特征确定室内环境中分布的参考点(RP)；在选出的每个参考点进行测量，得到在每个参考点来自不同基站接入点的信号；从接收到的信号提取出接收信号强度RSS和其他指纹参数；建立位置-指纹匹配的离线数据库。基本数据库结构如表1所示，其中RP1到RPM代表离线数据库中的M个参考点，每个参考点指纹包括位置信息X，Y和来自N个基站接入点的接收信号强度信息。
表1
RP1 X1 Y1 RSS1 RSS2 … RSSN
RP2 X2 Y2 RSS1 RSS2 … RSSN
… … … … … … …
RPM XM YM RSS1 RSS2 … RSSN
S105，推测当前位置全部指纹并根据当前位置全部指纹预测选择需要打开的基站，以完成决策。
进一步地，在本发明的一个实施例中，利用带权KNN推测当前位置全部指纹。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在决策过程中，通过如下公式进行获取当前位置全部指纹从而完成基站选择：
d qi = ( Σ j = 1 P | rss j - RSS i , j | q ) 1 q , i = 1 , . . . , M L n = ( x ′ n , y ′ n , RSS n ′ → ) = ( x i , y i , RSS i → ) , d n = min K 1 ≤ i ≤ M ( d qi ) , n = 1 , . . . K ( x ^ , y ^ , RSS → Λ ) = 1 Σ n = 1 K ( 1 / d n ) Σ n = 1 K ( ( x ′ n , y ′ n , RSS ′ → Λ ) / d n ) = 1 Σ n = 1 K ( 1 / d n ) Σ n = 1 K ( L n / d n ) ,
其中，x与y为位置坐标参数，M为参考点个数，N为基站AP个数，P为探测基站个数，rss和RSS分别为在线阶段接收信号强度指纹和离线数据库中的接收信号强度指纹，K为K最近邻居KNN参数。需要说明的是，上述公式仅是示意性的，本发明并不仅限于这一种实现方式。
进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的能耗降低理论评估如下，给定通信传输数据量L以及系统带宽B，根据香农定理，有限带宽、随机噪声信道的最大传输速率R＝Blog2(1+SNR)，考虑基站开关能耗Eon/off，则基站总能耗其中，Eon/off为基站开关的能耗，L为传输数据量，B为系统带宽，p为探测基站的个数，PBS为打开基站的功率。
进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的控制方法还包括：在被打开的基站完成服务之后，关闭被打开的基站。
进一步地，在本发明的一个实施例中，参照图2所示，本发明实施例的在线阶段包括以下步骤：假设总共有N个基站，初始状态所有基站均处于关闭状态，为了降低大量基站开关过程的时间以及功率开销，从N个基站中选择少量P个基站打开作为探测基站，然后利用指纹数据库完成基站选择，利用决策结果服务用户，最后服务结束进入基站全关状态。
具体而言，参照图3所示，本发明实施例包括以下步骤：从N个基站中选择少量P个探测基站打开；用户接受P个探测基站信号；从探测基站信号提取获得部分指纹信息[Rss_idx1，Rss_idx2，…，Rss_idxp]；利用探测指纹从离线数据库获得K个最近邻居参考点；利用带权KNN推测当前位置全部指纹；根据当前位置全部指纹预测选择基站，完成决策。
其中，在本发明的一个实施例中，本发明实施例对于单天线用户，每次只要选择打开一个基站为用户服务，对于多天线用户可以选择基站集合联合为用户服务。
具体地，本发明实施例可以分为单用户实时决策问题和多用户联合决策问题。单用户实时决策每次选择信号最强的基站服务，可以分为选择单基站和选择基站集合；多用户联合决策则要利用部分基站考虑所有用户辅助基站开关分配。即言，对于单天线用户，每次只要选择打开一个基站为用户服务，对于多天线用户可以选择基站集合联合为用户服务。决策阶段的匹配过程如下式，其中M是参考点个数，N是基站AP个数，rss和RSS分别是在线阶段接收信号强度指纹和离线数据库中的指纹，K是K最近邻居KNN参数。
d qi = ( Σ j = 1 P | rss j - RSS i , j | q ) 1 q , i = 1 , . . . , M L n = ( x ′ n , y ′ n , RSS n ′ → ) = ( x i , y i , RSS i → ) , d n = min K 1 ≤ i ≤ M ( d qi ) , n = 1 , . . . K ( x ^ , y ^ , RSS → Λ ) = 1 Σ n = 1 K ( 1 / d n ) Σ n = 1 K ( ( x ′ n , y ′ n , RSS ′ → Λ ) / d n ) = 1 Σ n = 1 K ( 1 / d n ) Σ n = 1 K ( L n / d n ) .
进一步地，本发明实施例的能耗降低理论评估如下，给定通信传输数据量L以及系统带宽B，根据香农定理，有限带宽、随机噪声信道的最大传输速率R＝Blog2(1+SNR)，考虑基站开关能耗Eon/off，则基站总能耗其中，Eon/off为基站开关的能耗，L为传输数据量，B为系统带宽，p为探测基站的个数，PBS为打开基站的功率。
传统意义上，为了选择SNR信噪比最高的基站，需要打开所有基站选择信号强度最大的基站。然而，在本发明的实施例中，本发明实施例的利用p个少量探测基站，基于指纹数据库推测当前位置全部基站信息，做出基站开关选择，可以获得与打开所有基站相同的选择结果，从而节省基站能量消耗。
下面以一个具体实施例对本发明实施例提出的基于指纹数据库的动态基站开关控制方法进行详细赘述。
在本发明的一个具体实施例中，本发明实施例的基于室内分布式测量的方法验证测试设备发射端可以使用安捷伦的E4438C信号发生器，产生载波中心频率为3.52GHz，带宽为40MHz的线性Chirp序列，接收端本振信号可以使用安捷伦的信号发生器产生。
采用10MHz高稳定度铷钟作为收发两端的参考时钟源，确保收发端射频开关切换时序同步与发射信号的时间精确同步。采用PC服务器一台，用于存储接收端收到的数据(例如可以通过以太网口接收数据)，此外还有射频收发板、基带接收板、天线开关、3.5GHz收发天线以及线缆。
进一步地，参照图4所示，图4为测量场景是室内办公室场景，分布式部署6个基站，建立指纹数据库的参考点选取在横向过道和纵向过道，房间都覆盖有60cm×60cm的地板砖，作为选取位置的参考，横向走道每条可测26个瓷砖交点，纵向过道可测18个瓷砖交点，我们横向走道每条测量13个参考点，纵向过道测量9个参考点，指纹数据库共有13*4+9＝61个参考点。测量场景以及参考点部署参照图4所示。
进一步地，本发明实施例可以利用带权KNN指纹方法进行动态基站开关策略实验，分析平均接收功率与基站选择正确率。当前环境共有6个基站(分布式六个Tx)，我们在每次决策时，打开p个探测基站，利用WKNN定位方法找到当前位置的数据库中近邻参考点，根据参考点的RSS指纹，决定基站开关。本发明实施例在选择基站打开时依据RSS强度高低，在决策过程中暂不考虑基站开关的时间以及功率开销。
实验环境中共有6个基站，在每次决策时根据打开的探测基站个数p的不同，基站选择正确率表2所示。其中，p＝0时随机选择基站，p＝6时可以直接选择RSS最大的基站，选择正确指的是选中实际信号RSS最强的基站。
表2
实验测试点采用实验测量获得的61个参考点依次进行基站选择模拟。根据测量结果，本发明实施例分析相同发射功率条件下平均相对接收信号强度以及相同接收功率条件下发端所需的相对发射功率两个参数，根据打开的探测基站的个数p的不同，本发明实施例提出的动态选择算法与随机选择以及最强基站选择的对比结果参照图5和图6所示，可见基于指纹数据库的少量探测基站动态基站开关策略可以获得很好的基站选择结果，有效降低系统能耗。
根据本发明实施例提出的基于指纹数据库的动态基站开关控制方法，通过选择少量探测基站提取获取指纹信息，从而利用指纹信息从离线数据库获得最近邻居，以推测当前位置全部指纹并根据全部指纹预测需要打开的基站，可以获得与打开所有基站相同的选择结果，从而节省基站能量消耗，降低系统能耗，尤其是动态基站可以在低业务量时段关闭多余基站从而降低基站侧能量消耗，简单方便。
其次，下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于指纹数据库的动态基站开关控制装置。参照图7所示，该控制装置10包括：探测基站选择模块100、探测基站信号接收模块200、提取模块300、最近邻居参考点获取模块400和动态基站开关决策模块500。
其中，探测基站选择模块100从N个关闭的基站中选择一部分基站P作为探测基站。探测基站信号接收模块200接收一部分基站P的探测基站信号。提取模块300从探测基站信号提取获得部分指纹信息。最近邻居参考点获取模块400利用部分指纹信息从预先建立的离线数据库获得K个最近邻居参考点。动态基站开关决策模块500推测当前位置全部指纹并根据当前位置全部指纹预测选择需要打开的基站，以完成决策。本发明实施例的控制装置10可以降低系统能耗，节约能源，很好地满足用户的使用需求。
进一步地，在本发明的一个实施例中，动态基站开关决策模块500利用带权KNN推测当前位置全部指纹。
进一步地，在本发明的一个实施例中，预先建立的离线数据库通过如下方式建立：根据室内环境的特征确定室内环境中分布的参考点；在选出的每个参考点进行测量，以得到在每个参考点来自不同基站接入点的信号；以及从接收到的信号提取出指纹参数并建立位置-指纹匹配的离线数据库。
进一步地，在本发明的一个实施例中，动态基站开关决策模块500通过如下公式进行获取当前位置全部指纹从而完成基站选择：
d qi = ( Σ j = 1 P | rss j - RSS i , j | q ) 1 q , i = 1 , . . . , M L n = ( x ′ n , y ′ n , RSS n ′ → ) = ( x i , y i , RSS i → ) , d n = min K 1 ≤ i ≤ M ( d qi ) , n = 1 , . . . K ( x ^ , y ^ , RSS → Λ ) = 1 Σ n = 1 K ( 1 / d n ) Σ n = 1 K ( ( x ′ n , y ′ n , RSS ′ → Λ ) / d n ) = 1 Σ n = 1 K ( 1 / d n ) Σ n = 1 K ( L n / d n ) ,
其中，x与y为位置坐标参数，M为参考点个数，N为基站AP个数，P为探测基站个数，rss和RSS分别为在线阶段接收信号强度指纹和离线数据库中的接收信号强度指纹，K为K最近邻居KNN参数。
进一步地，在本发明的一个实施例中，参照图8所示，本发明实施例的控制装置10进一步包括：动态基站关闭模块600。其中，在被打开的基站完成服务之后，动态基站关闭模块600关闭被打开的基站。
具体地，在本发明的一个实施例中，参照图2所示，本发明实施例可以分为离线阶段和在现阶段，其中，离线阶段包括以下步骤：根据室内环境的特征确定室内环境中分布的参考点(RP)；在选出的每个参考点进行测量，得到在每个参考点来自不同基站接入点的信号；从接收到的信号提取出接收信号强度RSS和其他指纹参数；建立位置-指纹匹配的离线数据库。基本数据库结构如表1所示，其中RP1到RPM代表离线数据库中的M个参考点，每个参考点指纹包括位置信息X，Y和来自N个基站接入点的接收信号强度信息。
进一步地，参照图2所示，本发明实施例的在线阶段包括以下步骤：假设总共有N个基站，初始状态所有基站均处于关闭状态，为了降低大量基站开关过程的时间以及功率开销，从N个基站中选择少量P个基站打开作为探测基站，然后利用指纹数据库完成基站选择，利用决策结果服务用户，最后服务结束进入基站全关状态。
具体而言，参照图3所示，本发明实施例包括以下步骤：从N个基站中选择少量P个探测基站打开；用户接受P个探测基站信号；从探测基站信号提取获得部分指纹信息[Rss_idx1，Rss_idx2，…，Rss_idxp]；利用探测指纹从离线数据库获得K个最近邻居参考点；利用带权KNN推测当前位置全部指纹；根据当前位置全部指纹预测选择基站，完成决策。
具体地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例可以分为单用户实时决策问题和多用户联合决策问题。单用户实时决策每次选择信号最强的基站服务，可以分为选择单基站和选择基站集合；多用户联合决策则要利用部分基站考虑所有用户辅助基站开关分配。即言，对于单天线用户，每次只要选择打开一个基站为用户服务，对于多天线用户可以选择基站集合联合为用户服务。决策阶段的指纹信息匹配过程如下式，其中x,y是位置坐标参数，M是参考点个数，N是基站AP个数，P是探测基站个数，rss和RSS分别是在线阶段接收信号强度指纹和离线数据库中的指纹，K是K最近邻居KNN参数。
d qi = ( Σ j = 1 P | rss j - RSS i , j | q ) 1 q , i = 1 , . . . , M L n = ( x ′ n , y ′ n , RSS n ′ → ) = ( x i , y i , RSS i → ) , d n = min K 1 ≤ i ≤ M ( d qi ) , n = 1 , . . . K ( x ^ , y ^ , RSS → Λ ) = 1 Σ n = 1 K ( 1 / d n ) Σ n = 1 K ( ( x ′ n , y ′ n , RSS ′ → Λ ) / d n ) = 1 Σ n = 1 K ( 1 / d n ) Σ n = 1 K ( L n / d n ) .
进一步地，本发明实施例的能耗降低理论评估如下，给定通信传输数据量L以及系统带宽B，根据香农定理，有限带宽、随机噪声信道的最大传输速率R＝Blog2(1+SNR)，考虑基站开关能耗Eon/off，则基站总能耗其中，Eon/off为基站开关的能耗，L为传输数据量，B为系统带宽，p为探测基站的个数，PBS为打开基站的功率。
需要说明的是，本发明实施例的装置部分的具体实现方式与方法部分的具体实现方式类似，为了减少冗余，此处不做详细赘述。
根据本发明实施例提出的基于指纹数据库的动态基站开关控制装置，通过选择少量探测基站提取获取指纹信息，从而利用指纹信息从离线数据库获得最近邻居，以推测当前位置全部指纹并根据全部指纹预测需要打开的基站，可以获得与打开所有基站相同的选择结果，从而节省基站能量消耗，降低系统能耗，尤其是动态基站可以在低业务量时段关闭多余基站从而降低基站侧能量消耗，简单方便。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于指纹数据库的动态基站开关控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
从N个关闭的基站中选择一部分基站P作为探测基站；
接收所述一部分基站P的探测基站信号；
从所述探测基站信号提取获得部分指纹信息；
利用所述部分指纹信息从预先建立的离线数据库获得K个最近邻居参考点；以及
推测当前位置全部指纹并根据所述当前位置全部指纹预测选择需要打开的基站，以完成决策。
2.根据权利要求1所述的基于指纹数据库的动态基站开关控制方法，其特征在于，利用带权KNN推测所述当前位置全部指纹。
3.根据权利要求1所述的基于指纹数据库的动态基站开关控制方法，其特征在于，所述预先建立的离线数据库通过如下步骤获得：
根据室内环境的特征确定室内环境中分布的参考点；
在选出的每个参考点进行测量，以得到在每个参考点来自不同基站接入点的信号；以及
从接收到的信号提取出指纹参数并建立位置-指纹匹配的所述离线数据库。
4.根据权利要求3所述的基于指纹数据库的动态基站开关控制方法，其特征在于，在所述决策过程中，通过如下公式进行获取所述当前位置全部指纹从而完成基站选择：
d qi = ( Σ j = 1 P | rss j - RSS i , j | q ) 1 q , i = 1 , . . . , M L n = ( x ′ n , y ′ n , RSS n ′ → ) = ( x i , y i , RSS i → ) , d n = min K 1 ≤ i ≤ M ( d qi ) , n = 1 , . . . K ( x ^ , y ^ RSS → Λ ) = 1 Σ n = 1 K ( 1 / d n ) Σ n = 1 K ( ( x ′ n , y ′ n , RSS ′ → Λ ) / d n ) = 1 Σ n = 1 K ( 1 / d n ) Σ n = 1 K ( L n / d n ) ,
其中，x与y为位置坐标参数，M为参考点个数，N为基站AP个数，P为探测基站个数，rss和RSS分别为在线阶段接收信号强度指纹和离线数据库中的接收信号强度指纹，K为K最近邻居KNN参数。
5.根据权利要求1所述的基于指纹数据库的动态基站开关控制方法，其特征在于，还包括：
在所述被打开的基站完成服务之后，关闭所述被打开的基站。
6.一种基于指纹数据库的动态基站开关控制装置，其特征在于，包括：
探测基站选择模块，从N个关闭的基站中选择一部分基站P作为探测基站；
探测基站信号接收模块，接收所述一部分基站P的探测基站信号；
提取模块，从所述探测基站信号提取获得部分指纹信息；
最近邻居参考点获取模块，利用所述部分指纹信息从预先建立的离线数据库获得K个最近邻居参考点；
动态基站开关决策模块，推测当前位置全部指纹并根据所述当前位置全部指纹预测选择需要打开的基站，以完成决策。
7.根据权利要求6所述的基于指纹数据库的动态基站开关控制装置，其特征在于，所述动态基站开关决策模块利用带权KNN推测所述当前位置全部指纹。
8.根据权利要求6所述的基于指纹数据库的动态基站开关控制装置，其特征在于，所述预先建立的离线数据库通过如下方式建立：
根据室内环境的特征确定室内环境中分布的参考点；
在选出的每个参考点进行测量，以得到在每个参考点来自不同基站接入点的信号；以及
从接收到的信号提取出指纹参数并建立位置-指纹匹配的所述离线数据库。
9.根据权利要求8所述的基于指纹数据库的动态基站开关控制装置，其特征在于，所述最近邻居参考点获取模块依据的当前位置全部指纹通过如下公式进行获得：
d qi = ( Σ j = 1 P | rss j - RSS i , j | q ) 1 q , i = 1 , . . . , M L n = ( x ′ n , y ′ n , RSS n ′ → ) = ( x i , y i , RSS i → ) , d n = min K 1 ≤ i ≤ M ( d qi ) , n = 1 , . . . K ( x ^ , y ^ RSS → Λ ) = 1 Σ n = 1 K ( 1 / d n ) Σ n = 1 K ( ( x ′ n , y ′ n , RSS ′ → Λ ) / d n ) = 1 Σ n = 1 K ( 1 / d n ) Σ n = 1 K ( L n / d n ) ,
其中，x与y为位置坐标参数，M为参考点个数，N为基站AP个数，P为探测基站个数，rss和RSS分别为在线阶段接收信号强度指纹和离线数据库中的接收信号强度指纹，K为K最近邻居KNN参数。
10.根据权利要求6所述的基于指纹数据库的动态基站开关控制装置，其特征在于，进一步包括：
动态基站关闭模块，在所述被打开的基站完成服务之后，关闭所述被打开的基站。
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