CN105657803A - 一种lte-a网络有限负载优先决策节能算法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LTE-A网络有限负载优先决策节能算法，在选择休眠站点时基于站点位置分布进行区域划分并优先选择有限覆盖站点，建立符合业务量阈值要求的有限站点队列，以用户切换至有限站点队列中邻居站点进行休眠评估，为有限站点队列带来的系统负载总增加进行排序，选择满足用户切换条件且负载增加最小的站点优先关闭，从而在有效降低系统计算复杂度较低的基础上，更高效的实现休眠小区的排序与用户动态调整，最终优化网络的整体能量效率。

Description

一种LTE-A网络有限负载优先决策节能算法

技术领域

本发明涉及一种节能算法，具体涉及一种LTE-A网络有限负载优先决策节能算法。

背景技术

LTE-A网络的能耗成本和碳排放是整个信息和通信技术产业(ICT,InformationCommunicationTechnology)共同面对的迫切问题。在整个LTE-A网络中，eNB的能耗比例最大，能耗约占网络整体能量消耗的57％。由于LTE-A无线网络通常是按照用户需求的最大容量来规划的，即使当网络中业务负载较低时，空闲的eNB等设备也一直消耗能量。因此休眠空闲的eNB，是LTE-A同构网络节能研究中的主要方向之一。

现有的eNB休眠策略，主要基于基站的通信业务量分布不均匀的特点，选择性的将一些eNB休眠。由于基站休眠所需要考虑的因素较复杂，不仅要判断休眠哪个eNB，还需要考虑如何将待休眠eNB的用户切换到邻居基站，以及由此带来的对网络中整体负载的影响。目前在针对小区休眠以提高网络EE方面已有不少研究成果，主要围绕单个基站节能、多个基站节能和针对多网络、多负载场景节能，比如基于固定阈值、可变阈值，采用经典算法以及休眠最低负载等方法，但大多算法复杂度高且未考虑站点位置分布，造成算法在区域内多余站点之间进行判断评估，从而提高了系统总体计算量。

因此，LTE-A网络同构节能方面的研究，不仅仅需要考虑多个基站的负载变化情况，还需考虑基站分布造成的连续切换评估问题，以及需考虑优化休眠基站的顺序等。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种LTE-A网络有限负载优先决策节能算法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种LTE-A网络有限负载优先决策节能算法，包括以下步骤，

步骤1，定义需休眠的M个基站为E₁，E₂,…,E_M；

步骤2，定义m＝1；

步骤3，定义E_m中有K个用户，E_m的邻居基站为Eb₁,Eb₂,…,Eb_u，休眠E_m时整体网络负载增加值L_m＝0；

其中，Eb_i为E_m的第i个邻居基站，i∈[1,u]；

步骤4，定义k＝1，

步骤5，计算第k个用户分别切换到Eb₁,Eb₂,…,Eb_u时，对应邻居基站负载增加值分别为L_k,1,L_k,2,…,L_k,u；

其中，L_k,i为第k个用户切换到Eb_i时，Eb_i增加的负载值；

步骤6，将L_k,1,L_k,2,…,L_k,u由低到高排列，并提取最小值L_k,min，L_k,min对应的邻居基站为最优切换站点；

步骤7，L_m＝L_m+L_k,min；

步骤8，判断k是否大于等于K，如果是，则转至步骤9，如果不是，k＝k+1，转至步骤5；

步骤9，判断m是否大于等于M，如果是，则转至步骤10，如果不是，m＝m+1，转至步骤3；

步骤10，将L₁，L₂,…,L_M从低到高排列，得到M个基站的休眠顺序，并按照休眠顺序，将M个基站依次存入排序列表opt_eNB_order；

步骤11，按照排序列表opt_eNB_order中的顺序，依次休眠M个基站；

休眠基站过程为：遍历需休眠基站中所有的用户，如果用户切换至邻居基站后，邻居基站的负载之和满足接入条件，则更新用户的接入关系，当需休眠基站中的所有用户均切换成功，且休眠该基站后的整体网络耗能减低，则休眠该基站。

L_k,i的计算公式为，

R_i,k＝W·log₂(1+γ_i,k)

${\mathrm{\γ}}_{i,k}=\frac{P_i{G}_{i,k}}{N_i{n}_0}$

其中，表示大于x的最小整数，为Eb_i分配给第k个用户的TFRB数量，r_k为第k个用户的速率需求，R_i,k为第k个用户在Eb_i中一个TFRB上可达到的速率，分配给每个用户的最小时频资源块是在频域、时域一个子帧上的12个连续的子载波，用W表示，γ_i,k为第k个用户在Eb_i中一个TFRB上的接收信噪比，P_i为Eb_i的发射功率，N_i为Eb_i的TFRB数量，P_i/N_i为一个TFRB上的发射功率，G_i,k为第k个用户在Eb_i的信道增益，是n₀为加性高斯白噪声。

在休眠过程中，用户首先切换至最优切换站点，如果最优切换站点不满足接入条件，则切换至次优切换站点，即排在L_k,min后的增加负载值对应的邻居基站。

用户接入邻居基站的条件为，邻居基站的负载之和不超过1。

本发明所达到的有益效果：本发明在选择休眠站点时基于站点位置分布进行区域划分并优先选择有限覆盖站点，以用户切换至有限邻居基站，为有限覆盖站点带来的系统负载总增加作为优化休眠站点的依据，在满足用户切换条件的负载增加最小的站点被优先关闭，从而在有效降低系统计算复杂度较低的基础上，更高效的实现休眠小区的排序与用户动态调整，最终优化网络的整体能量效率。

具体实施方式

以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种LTE-A网络有限负载优先决策节能算法，包括以下步骤：

步骤1，定义需休眠的M个基站为E₁，E₂,…,E_M。

步骤2，定义m＝1。

步骤3，定义E_m中有K个用户，E_m的邻居基站为Eb₁,Eb₂,…,Eb_u，休眠E_m时整体网络负载增加值L_m＝0；

其中，Eb_i为E_m的第i个邻居基站，i∈[1,u]。

步骤4，定义k＝1。

步骤5，计算第k个用户分别切换到Eb₁,Eb₂,…,Eb_u时，对应邻居基站负载增加值分别为L_k,1,L_k,2,…,L_k,u；

其中，L_k,i为第k个用户切换到Eb_i时，Eb_i增加的负载值。

L_k,i的计算公式为，

R_i,k＝W·log₂(1+γ_i,k)

${\mathrm{\γ}}_{i,k}=\frac{P_i{G}_{i,k}}{N_i{n}_0}$

其中，表示大于x的最小整数，为Eb_i分配给第k个用户的TFRB数量，r_k为第k个用户的速率需求，R_i,k为第k个用户在Eb_i中一个TFRB上可达到的速率，分配给每个用户的最小时频资源块是在频域(180kHZ)、时域(1ms)一个子帧上的12个连续的子载波，用W(180kHZ*1ms)表示，γ_i,k为第k个用户在Eb_i中一个TFRB上的接收信噪比，P_i为Eb_i的发射功率，N_i为Eb_i的TFRB数量，P_i/N_i为一个TFRB上的发射功率，G_i,k为第k个用户在Eb_i的信道增益，是n₀为加性高斯白噪声。

步骤6，将L_k,1,L_k,2,…,L_k,u由低到高排列，并提取最小值L_k,min，L_k,min对应的邻居基站为最优切换站点。

步骤7，L_m＝L_m+L_k,min。

步骤8，判断k是否大于等于K，如果是，则转至步骤9，如果不是，k＝k+1，转至步骤5。

步骤9，判断m是否大于等于M，如果是，则转至步骤10，如果不是，m＝m+1，转至步骤3。

步骤10，将L₁，L₂,…,L_M从低到高排列，得到M个基站的休眠顺序，并按照休眠顺序，将M个基站依次存入排序列表opt_eNB_order。

步骤11，按照排序列表opt_eNB_order中的顺序，依次休眠M个基站。

休眠基站过程为：遍历需休眠基站中所有的用户，如果用户切换至邻居基站后，邻居基站的负载之和满足接入条件，即邻居基站的负载之和不超过1，则更新用户的接入关系，当需休眠基站中的所有用户均切换成功，且休眠该基站后的整体网络耗能减低，则休眠该基站。

在休眠过程中，用户首先切换至最优切换站点，如果最优切换站点不满足接入条件，则切换至次优切换站点，即排在L_k,min后的增加负载值对应的邻居基站。

上述算法在选择休眠站点时，以用户切换至邻居基站，带来的系统负载总增加作为优化休眠站点的依据，负载增加最小的站点被优先关闭，从而在有效降低系统计算复杂度较低的基础上，更高效的实现休眠小区的排序与用户动态调整，最终优化网络的整体能量效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种LTE-A网络有限负载优先决策节能算法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，定义需休眠的M个基站为E₁，E₂,…,E_M；

步骤2，定义m＝1；

步骤3，定义E_m中有K个用户，E_m的邻居基站为Eb₁,Eb₂,…,Eb_u，休眠E_m时整体网络负载增加值L_m＝0；

其中，Eb_i为E_m的第i个邻居基站，i∈[1,u]；

步骤4，定义k＝1，

步骤5，计算第k个用户分别切换到Eb₁,Eb₂,…,Eb_u时，对应邻居基站负载增加值分别为L_k,1,L_k,2,…,L_k,u；

其中，L_k,i为第k个用户切换到Eb_i时，Eb_i增加的负载值；

步骤6，将L_k,1,L_k,2,…,L_k,u由低到高排列，并提取最小值L_k,min，L_k,min对应的邻居基站为最优切换站点；

步骤7，L_m＝L_m+L_k,min；

步骤8，判断k是否大于等于K，如果是，则转至步骤9，如果不是，k＝k+1，转至步骤5；

步骤9，判断m是否大于等于M，如果是，则转至步骤10，如果不是，m＝m+1，转至步骤3；

步骤10，将L₁，L₂,…,L_M从低到高排列，得到M个基站的休眠顺序，并按照休眠顺序，将M个基站依次存入排序列表opt_eNB_order；

步骤11，按照排序列表opt_eNB_order中的顺序，依次休眠M个基站；

休眠基站过程为：遍历需休眠基站中所有的用户，如果用户切换至邻居基站后，邻居基站的负载之和满足接入条件，则更新用户的接入关系，当需休眠基站中的所有用户均切换成功，且休眠该基站后的整体网络耗能减低，则休眠该基站。

2.根据权利要求1所述的一种LTE-A网络有限负载优先决策节能算法，其特征在于：L_k,i的计算公式为，

R_i,k＝W·log₂(1+γ_i,k)

${\mathrm{\γ}}_{i,k}=\frac{P_i{G}_{i,k}}{N_i{n}_0}$

其中，表示大于x的最小整数，为Eb_i分配给第k个用户的TFRB数量，r_k为第k个用户的速率需求，R_i,k为第k个用户在Eb_i中一个TFRB上可达到的速率，分配给每个用户的最小时频资源块是在频域、时域一个子帧上的12个连续的子载波，用W表示，γ_i,k为第k个用户在Eb_i中一个TFRB上的接收信噪比，P_i为Eb_i的发射功率，N_i为Eb_i的TFRB数量，P_i/N_i为一个TFRB上的发射功率，G_i,k为第k个用户在Eb_i的信道增益，是n₀为加性高斯白噪声。

3.根据权利要求1所述的一种LTE-A网络有限负载优先决策节能算法，其特征在于：在休眠过程中，用户首先切换至最优切换站点，如果最优切换站点不满足接入条件，则切换至次优切换站点，即排在L_k,min后的增加负载值对应的邻居基站。

4.根据权利要求1或3所述的一种LTE-A网络有限负载优先决策节能算法，其特征在于：用户接入邻居基站的条件为，邻居基站的负载之和不超过1。