CN107995631B - 一种无线异构eh网络移动台及其关联基站的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线异构EH网络移动台及其关联基站的方法，其方法包括：移动台根据接收的多个导频信号确定待连接的基站类型，其包括小基站和宏基站；优先在小基站中进行选择，移动台根据小基站的导频信号强度确定选择符合预设小基站连接条件的小基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设小基站连接条件的小基站进行间接连接，若不符合，移动台根据宏基站的导频信号强度确定选择符合预设宏基站连接条件的宏基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设宏基站连接条件的宏基站进行间接连接，匹配到最适合的连接方式与移动台连接，利用小基站和中继站点具有低功耗的特点，将宏基站流量卸载到低功率的小型站点，缓解宏基站的能量消耗。

Description

一种无线异构EH网络移动台及其关联基站的方法

技术领域

本发明主要涉及无线通信技术领域，具体涉及一种无线异构EH网络移动台及其关联基站的方法。

背景技术

无线异构EH(Energy Harvesting,能量收集)网络技术，可以驱动通信设备和网络，尤其是在3GPP LTE的研究中，异构网络被认为将在未来的移动通信网络中扮演重要角色。

现有的异构网络中，在一个宏基站覆盖的宏小区下，可部署多个不同类型的移动台、中继站点和小基站(Small base station)，小基站如微基站(Micro BS)、微微基站(Pico BS)、家庭基站(Femto BS)等；

当前异构网络中的部分节点不再依赖传统电网提供电能而是依靠自身收集能量时，因此移动台关联基站的研究还需要考虑这部分节点的能量收集情况，现有技术中一般是将移动台与宏基站关联连接以收集能量，由于移动台与宏基站的距离较远，增加了宏基站能量的消耗，需要增加基站密度来供应，因此带来过高的运营和维护成本；

当宏小区中同时存在小基站和中继站点时，如何利用小基站和中继站点来缓解宏基站的压力，目前还未有相关的技术方案，是目前亟待研究的方向。

发明内容

本发明提供一种无线异构EH网络移动台及其关联基站的方法，目的在于当宏小区中同时存在小基站和中继站点时，小基站和中继站点都具有低功耗的特点，往往部署在离移动台距离更近的位置，使用远小于宏基站的功耗为用户提供服务，将宏基站的流量卸载到低功率的小型站点，以提高系统容量，利用小基站和中继站点来缓解宏基站的能量消耗。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种无线异构EH网络移动台关联基站的方法，包括如下步骤：

移动台m根据接收的多个导频信号确定待连接的基站类型，所述基站类型包括小基站和宏基站；

优先在小基站中进行选择，移动台m根据小基站的导频信号强度确定选择符合预设小基站连接条件的小基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设小基站连接条件的小基站进行间接连接，若不存在符合条件的小基站，则移动台m根据宏基站的导频信号强度确定选择符合预设宏基站连接条件的宏基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设宏基站连接条件的宏基站进行间接连接。

本发明的有益效果是：当宏小区中同时存在小基站和中继站点时，匹配到最适合的连接方式与移动台连接，给移动台提供能量，本发明利用小基站和中继站点具有低功耗的特点，将宏基站的流量卸载到低功率的小型站点，缓解宏基站的能量消耗，从而提高系统容量，并且运营和维护成本。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述移动台m根据小基站的导频信号强度确定选择符合预设小基站连接条件的小基站进行直接连接，具体包括：

移动台m接收多个小基站发送来的多个导频信号强度p_i,m，其中，i为小基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_i,m分别与预设小基站导频强度门限φ_d进行比较，如果p_i,m≥φ_d成立，存在导频信号强度达标的小基站，则将各个信号达标的小基站划分为第一备选小基站组；

从所述第一备选小基站组中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，划分为第二备选小基站组；

从所述第二备选小基站组中选择出小基站至移动台m链路的信号信噪比大于或等于信噪比门限γ_th的小基站，划分为第三备选小基站组；

从所述第三备选小基站组中选择出最大导频信号强度的小基站进行直接连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：对存在导频信号较强的小基站的情况进行考虑，即在发送信号的小基站中筛选信号较强的小基站，并从信号较强的小基站中筛选出最佳的符合供应要求的小基站作为移动台关联连接的对象。

进一步，所述从第二备选小基站组中选择出小基站的信号的信噪比大于或等于信噪比门限γ_th的小基站，具体包括：

根据公式

计算得到所述第二备选小基站组中各小基站的信号信噪比，根据γ_i,m≥γ_th选择出满足条件的小基站，划分为第三备选小基站组，其中，P_i,m为小基站i对移动台m的发射功率，G_i,m为小基站i到移动台m链路的信道增益，N_i,m为小基站i到移动台m链路的噪声功率，γ_th为信噪比门限。

采用上述进一步方案的有益效果是：选择出链路信噪比较好的小基站作为备选对象。

进一步，所述移动台m根据小基站的导频信号强度确定选择符合预设小基站连接条件的小基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设小基站连接条件的小基站进行间接连接，具体包括：

移动台m接收多个小基站发送来的多个导频信号强度p_i,m，其中，i为小基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_i,m与预设小基站导频强度门限φ_d进行比较，若各个小基站的导频信号强度均小于预设小基站导频强度门限φ_d，则从多个小基站中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，划分为第四备选小基站组，并计算所述第四备选小基站组中各个小基站至移动台m链路的信号信噪比、计算所述第四备选小基站组中各个小基站至各个中继站点链路的信号信噪比以及计算各个中继站点至移动台m链路的信号信噪比，移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的小基站与其进行直接连接，或者通过计算结果中最大信号信噪比对应的中继站点与所述第四备选小基站组中导频信号强度最大的小基站进行间接连接。

应理解的，上述实施例中提及的“第四备选小基站组”中“第四”仅作为区别前述第一、第二、第三备选小基站组的含义，不为顺序逻辑关系。

进一步，计算所述第四备选小基站组中各个小基站至移动台m链路的信号信噪比、计算所述第四备选小基站组中各个小基站至各个中继站点链路的信号信噪比以及计算各个中继站点至移动台m链路的信号信噪比，移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的小基站或中继站点与其进行直接连接或者间接连接，具体包括：

根据公式(1)(2)进行计算，

移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的小基站或中继站点与其进行直接连接或者间接连接；其中，P_l,m为小基站l对移动台m的发射功率，P_l,h小基站l对中继站点h的发射功率，P_h,m为中继站点h对移动台m的发射功率，P_l,q为小基站l对中继站点q的发射功率，G_l,m为小基站l到移动台m链路的信道增益，G_l,h为小基站l到中继站点h链路的信道增益、G_h,m为中继站点h到移动台m的链路的信道增益，G_l,q为小基站l到中继站点q链路的信道增益，G_q,m为中继站点q到移动台m链路的信道增益，N_l,m为小基站l到移动台m链路的噪声功率，N_l,h为小基站l到中继站点h链路的噪声功率，N_h,m为中继站点h到移动台m的链路的噪声功率，N_l,q为小基站l到中继站点q链路的噪声功率、N_q,m为中继站点q到移动台m链路的噪声功率，Ω为能为移动台m提供所需物理资源的小基站的集合，Ψ为中继站点的集合。

k₁表示通过比较直连链路和协作链路所得出的最大信噪比；h₁表示协作链路中最大的信噪比。

采用上述进一步方案的有益效果是：对各个小基站的导频信号强度均不理想的情况进行考虑，在直接链路通信与通过协作链路通信之间做出选择，即是否需要通过中继站点与小基站连接。

进一步，所述移动台m根据宏基站的导频信号强度确定选择符合预设宏基站连接条件的宏基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设宏基站连接条件的宏基站进行间接连接，具体包括：

移动台m接收多个宏基站发送来的多个导频信号强度p_b,m，其中，b为宏基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_b,m分别与预设宏基站导频强度门限φ_e进行比较，若各个宏基站的导频信号强度均小于预设宏基站导频强度门限φ_e，则从多个宏基站中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，则从所述多个宏基站中选择出能够提供通信所需物理资源的宏基站，划分为第一备选宏基站组，并计算所述第一备选宏基站组中各个宏基站至移动台m链路的信号信噪比、计算所述第一备选宏基站组中各个宏基站至各个中继站点链路的信号信噪比以及计算各个中继站点至移动台m链路的信号信噪比，移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的小基站与其进行直接连接或者最大信号信噪比对应的中继站点与其进行间接连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：对小基站和中继节点都不符合连接要求的情况进行考虑，如果均不符合，移动台则考虑与宏基站进行连接，保障了移动台能够获得能量供应的需求。

进一步，所述移动台m根据宏基站的导频信号强度确定选择符合预设宏基站连接条件的宏基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设宏基站连接条件的宏基站进行间接连接，具体包括：

根据公式(3)(4)进行计算，

移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的宏基站或中继站点与其进行直接连接或者间接连接；其中，P_j,m为宏基站j对移动台m的发射功率，P_j,k为宏基站j对中继站点k的发射功率，P_k,m为中继站点k对移动台m的发射功率，P_j,p为宏基站j对中继站点p的发射功率，P_p,m为中继站点p对移动台m的发射功率，G_j,m为宏基站j到移动台m链路的信道增益，G_j,k为宏基站j到中继站点k链路的信道增益，G_k,m为中继站点k到移动台m的链路的信道增益，G_j,p为宏基站j到中继站点p链路的信道增益，G_p,m中继站点p到移动台m链路的信道增益，N_j,m为宏基站j到移动台m链路的噪声功率，N_j,k为宏基站j到中继站点k链路的噪声功率，N_k,m为中继站点k到移动台m的链路的噪声功率，N_k,m为中继站点k到移动台m的链路的噪声功率、N_j,p为宏基站j到中继站点p链路的噪声功率，N_q,m为中继站点p到移动台m链路的噪声功率，Θ为能为移动台m提供所需物理资源的宏基站的集合，Ψ为中继站点的集合。

进一步，所述移动台m根据宏基站的导频信号强度确定选择符合预设宏基站连接条件的宏基站进行直接连接，还包括步骤：

当宏基站的导频信号强度大于或等于预设宏基站导频强度门限φ_e时，则移动台m从大于或等于预设宏基站导频强度门限φ_e的宏基站中选择出能够提供通信所需物理资源的宏基站，划分为第二备选宏基站组，并从所述第二备选宏基站组选择出最大导频信号强度的宏基站进行直接连接。

进一步，所述物理资源包括功率资源和时频资源块。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种无线异构EH网络移动台，包括：

类型分析模块，用于根据接收的多个导频信号确定待连接的基站类型，所述基站类型包括小基站和宏基站；

匹配模块，用于优先在小基站中进行选择，根据小基站的导频信号强度确定选择符合预设小基站连接条件的小基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设小基站连接条件的小基站进行间接连接，若不存在符合条件的小基站，则根据宏基站的导频信号强度确定选择符合预设宏基站连接条件的宏基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设宏基站连接条件的宏基站进行间接连接。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述匹配模块具体用于：

根据接收的多个小基站发送来的多个导频信号强度p_i,m，其中，i为小基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_i,m分别与预设小基站导频强度门限φ_d进行比较，如果p_i,m≥φ_d成立，存在导频信号强度达标的小基站，则将各个信号达标的小基站划分为第一备选小基站组；

从所述第一备选小基站组中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，划分为第二备选小基站组；

从所述第二备选小基站组中选择出小基站至移动台m链路的信号信噪比大于或等于信噪比门限γ_th的小基站，划分为第三备选小基站组；

从所述第三备选小基站组中选择出最大导频信号强度的小基站进行直接连接。

进一步，所述匹配模块还具体用于：

根据接收的多个小基站发送来的多个导频信号强度p_i,m，其中，i为小基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_i,m与预设小基站导频强度门限φ_d进行比较，若各个小基站的导频信号强度均小于预设小基站导频强度门限φ_d，则从多个小基站中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，划分为第四备选小基站组，并计算所述第四备选小基站组中各个小基站至移动台m链路的信号信噪比、计算所述第四备选小基站组中各个小基站至各个中继站点链路的信号信噪比以及计算各个中继站点至移动台m链路的信号信噪比，根据计算结果中最大信号信噪比对应的小基站或中继站点与其进行直接连接或者间接连接。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的无线异构EH网络移动台关联基站方法的方法流程图；

图2为本发明一实施例提供的无线异构EH网络移动台关联基站系统的模块框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明提供一种无线异构EH网络移动台关联基站的方法和系统，目的在于当宏小区中同时存在小基站和中继站点时，小基站和中继站点都具有低功耗的特点，往往部署在离移动台距离更近的位置，使用远小于宏基站的功耗为用户提供服务，将宏基站的流量卸载到低功率的小型站点，以提高系统容量，利用小基站和中继站点来缓解宏基站的能量消耗。

图1为本发明一实施例提供的无线异构EH网络移动台关联基站方法的方法流程图；

如图1所示，一种无线异构EH网络移动台关联基站的方法，包括如下步骤：

移动台m根据接收的多个导频信号确定待连接的基站类型，所述基站类型包括小基站和宏基站；

优先在小基站中进行选择，移动台m根据小基站的导频信号强度确定选择符合预设小基站连接条件的小基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设小基站连接条件的小基站进行间接连接，若不存在符合条件的小基站，则移动台m根据宏基站的导频信号强度确定选择符合预设宏基站连接条件的宏基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设宏基站连接条件的宏基站进行间接连接。

上述实施例中，当宏小区中同时存在小基站和中继站点时，匹配到最适合的连接方式与移动台连接，给移动台提供能量，本发明利用小基站和中继站点具有低功耗的特点，将宏基站的流量卸载到低功率的小型站点，缓解宏基站的能量消耗，从而提高系统容量，并且运营和维护成本。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述移动台m根据小基站的导频信号强度确定选择符合预设小基站连接条件的小基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设小基站连接条件的小基站进行间接连接，具体包括：

移动台m接收多个小基站发送来的多个导频信号强度p_i,m，其中，i为小基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_i,m分别与预设小基站导频强度门限φ_d进行比较，如果p_i,m≥φ_d成立，存在导频信号强度达标的小基站，则将各个信号达标的小基站划分为第一备选小基站组；

从所述第一备选小基站组中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，划分为第二备选小基站组；

从所述第二备选小基站组中选择出小基站至移动台m链路的信号信噪比大于或等于信噪比门限γ_th的小基站，划分为第三备选小基站组；

从所述第三备选小基站组中选择出最大导频信号强度的小基站进行直接连接。

上述实施例中，对存在导频信号较强的小基站的情况进行考虑，即在发送信号的小基站中筛选信号较强的小基站，并从信号较强的小基站中筛选出最佳的符合供应要求的小基站作为移动台关联连接的对象。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述从第二备选小基站组中选择出小基站的信号的信噪比大于或等于信噪比门限γ_th的小基站，具体包括：

根据公式

计算得到所述第二备选小基站组中各小基站的信号信噪比，根据γ_i,m≥γ_th选择出满足条件的小基站，划分为第三备选小基站组，其中，P_i,m为小基站i对移动台m的发射功率，G_i,m为小基站i到移动台m链路的信道增益，N_i,m为小基站i到移动台m链路的噪声功率，γ_th为信噪比门限。

上述实施例中，选择出链路信噪比较好的小基站作为备选对象。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述移动台m根据小基站的导频信号强度确定选择符合预设小基站连接条件的小基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设小基站连接条件的小基站进行间接连接，具体包括：

移动台m接收多个小基站发送来的多个导频信号强度p_i,m，其中，i为小基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_i,m与预设小基站导频强度门限φ_d进行比较，若各个小基站的导频信号强度均小于预设小基站导频强度门限φ_d，则从多个小基站中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，划分为第四备选小基站组，并计算所述第四备选小基站组中各个小基站至移动台m链路的信号信噪比、计算所述第四备选小基站组中各个小基站至各个中继站点链路的信号信噪比以及计算各个中继站点至移动台m链路的信号信噪比，移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的小基站或中继站点与其进行直接连接或者间接连接。

可选地，作为本发明的一个实施例，计算所述第四备选小基站组中各个小基站至移动台m链路的信号信噪比、计算所述第四备选小基站组中各个小基站至各个中继站点链路的信号信噪比以及计算各个中继站点至移动台m链路的信号信噪比，移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的小基站或中继站点与其进行直接连接或者间接连接，具体包括：

根据公式(1)(2)进行计算，

移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的小基站或中继站点与其进行直接连接或者间接连接；其中，k₁表示通过比较直连链路和协作链路所得出的最大信噪比；h₁表示协作链路中最大的信噪比；

P_l,m为小基站l对移动台m的发射功率，P_l,h小基站l对中继站点h的发射功率，P_h,m为中继站点h对移动台m的发射功率，P_l,q为小基站l对中继站点q的发射功率，G_l,m为小基站l到移动台m链路的信道增益，G_l,h为小基站l到中继站点h链路的信道增益、G_h,m为中继站点h到移动台m的链路的信道增益，G_l,q为小基站l到中继站点q链路的信道增益，G_q,m为中继站点q到移动台m链路的信道增益，N_l,m为小基站l到移动台m链路的噪声功率，N_l,h为小基站l到中继站点h链路的噪声功率，N_h,m为中继站点h到移动台m的链路的噪声功率，N_l,q为小基站l到中继站点q链路的噪声功率、N_q,m为中继站点q到移动台m链路的噪声功率，Ω为能为移动台m提供所需物理资源的小基站的集合，Ψ为中继站点的集合。

应理解的，min{a,b}表示取a和b中较小者的运算，

表示对于任意的集合A中的元素，取使得括号中的表达式值最大的c的运算。

上述实施例中，公式(1)(2)是移动台与小基站和中继节点之间的链路进行衡量，衡量一条链路的信噪比是以最差的那一部分，也就是最小的信噪比，然后在多个链路中选择一个信噪比最大的链路。

上述实施例中，对各个小基站的导频信号强度均不理想的情况进行考虑，在直接链路通信与通过协作链路通信之间做出选择，即是否需要通过中继站点与小基站连接；在信号较弱的情况下，因为导频信号强度不能完全说明信号质量的好坏，因此需要考虑选择直接连接合适还是协作连接合适。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述移动台m根据宏基站的导频信号强度确定选择符合预设宏基站连接条件的宏基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设宏基站连接条件的宏基站进行间接连接，具体包括：

移动台m接收多个宏基站发送来的多个导频信号强度p_b,m，其中，b为宏基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_b,m分别与预设宏基站导频强度门限φ_e进行比较，若各个宏基站的导频信号强度均小于预设宏基站导频强度门限φ_e，则从多个宏基站中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，则从所述多个宏基站中选择出能够提供通信所需物理资源的宏基站，划分为第一备选宏基站组，并计算所述第一备选宏基站组中各个宏基站至移动台m链路的信号信噪比、计算所述第一备选宏基站组中各个宏基站至各个中继站点链路的信号信噪比以及计算各个中继站点至移动台m链路的信号信噪比，移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的宏基站与其进行直接连接或者最大信号信噪比对应的中继站点与其进行间接连接。

上述实施例中，对小基站和中继节点都不符合连接要求的情况进行考虑，如果均不符合，移动台则考虑与宏基站进行连接，保障了移动台能够获得能量供应的需求。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述移动台m根据宏基站的导频信号强度确定选择符合预设宏基站连接条件的宏基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设宏基站连接条件的宏基站进行间接连接，具体包括：

根据公式(3)(4)进行计算，

移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的宏基站或中继站点与其进行直接连接或者间接连接；其中，k₂表示通过比较直连链路和协作链路所得出的最大信噪比；h₂表示协作链路中最大的信噪比；P_j,m为宏基站j对移动台m的发射功率，P_j,k为宏基站j对中继站点k的发射功率，P_k,m为中继站点k对移动台m的发射功率，P_j,p为宏基站j对中继站点p的发射功率，P_p,m为中继站点p对移动台m的发射功率，G_j,m为宏基站j到移动台m链路的信道增益，G_j,k为宏基站j到中继站点k链路的信道增益，G_k,m为中继站点k到移动台m的链路的信道增益，G_j,p为宏基站j到中继站点p链路的信道增益，G_p,m中继站点p到移动台m链路的信道增益，N_j,m为宏基站j到移动台m链路的噪声功率，N_j,k为宏基站j到中继站点k链路的噪声功率，N_k,m为中继站点k到移动台m的链路的噪声功率，N_k,m为中继站点k到移动台m的链路的噪声功率、N_j,p为宏基站j到中继站点p链路的噪声功率，N_q,m为中继站点p到移动台m链路的噪声功率，Θ为能为移动台m提供所需物理资源的宏基站的集合，Ψ为中继站点的集合。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述移动台m根据宏基站的导频信号强度确定选择符合预设宏基站连接条件的宏基站进行直接连接，还包括步骤：

当宏基站的导频信号强度大于或等于预设宏基站导频强度门限φ_e时，则移动台m从大于或等于预设宏基站导频强度门限φ_e的宏基站中选择出能够提供通信所需物理资源的宏基站，划分为第二备选宏基站组，并从所述第二备选宏基站组选择出最大导频信号强度的宏基站进行直接连接。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述物理资源包括功率资源和时频资源块。

可选地，作为本发明的另一个实施例，一种无线异构EH网络移动台，包括：

类型分析模块，用于根据接收的多个导频信号确定待连接的基站类型，所述基站类型包括小基站和宏基站；

匹配模块，用于优先在小基站中进行选择，根据小基站的导频信号强度确定选择符合预设小基站连接条件的小基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设小基站连接条件的小基站进行间接连接，若不存在符合条件的小基站，则根据宏基站的导频信号强度确定选择符合预设宏基站连接条件的宏基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设宏基站连接条件的宏基站进行间接连接。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述匹配模块具体用于：

根据接收的多个小基站发送来的多个导频信号强度p_i,m，其中，i为小基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_i,m分别与预设小基站导频强度门限φ_d进行比较，如果p_i,m≥φ_d成立，存在导频信号强度达标的小基站，则将各个信号达标的小基站划分为第一备选小基站组；

从所述第一备选小基站组中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，划分为第二备选小基站组；

从所述第二备选小基站组中选择出小基站至移动台m链路的信号信噪比大于或等于信噪比门限γ_th的小基站，划分为第三备选小基站组；

从所述第三备选小基站组中选择出最大导频信号强度的小基站进行直接连接。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述匹配模块还具体用于：所述从第二备选小基站组中选择出小基站的信号的信噪比大于或等于信噪比门限γ_th的小基站，具体包括：

根据公式

计算得到所述第二备选小基站组中各小基站的信号信噪比，根据γ_i,m≥γ_th选择出满足条件的小基站，划分为第三备选小基站组，其中，P_i,m为小基站i对移动台m的发射功率，G_i,m为小基站i到移动台m链路的信道增益，N_i,m为小基站i到移动台m链路的噪声功率，γ_th为信噪比门限。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述匹配模块还具体用于：

根据接收的多个小基站发送来的多个导频信号强度p_i,m，其中，i为小基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_i,m与预设小基站导频强度门限φ_d进行比较，若各个小基站的导频信号强度均小于预设小基站导频强度门限φ_d，则从多个小基站中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，划分为第四备选小基站组，并计算所述第四备选小基站组中各个小基站至移动台m链路的信号信噪比、计算所述第四备选小基站组中各个小基站至各个中继站点链路的信号信噪比以及计算各个中继站点至移动台m链路的信号信噪比，根据计算结果中最大信号信噪比对应的小基站与其进行直接连接，或者通过计算结果中最大信号信噪比对应的中继站点与所述第四备选小基站组中导频信号强度最大的小基站进行间接连接。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述匹配模块还具体用于：

所述计算第四备选小基站组中各个小基站至移动台m链路的信号信噪比、计算所述第四备选小基站组中各个小基站至各个中继站点链路的信号信噪比以及计算各个中继站点至移动台m链路的信号信噪比，移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的小基站与其进行直接连接，或者通过计算结果中最大信号信噪比对应的中继站点与所述第四备选小基站组中导频信号强度最大的小基站进行间接连接，具体包括：

根据公式(1)(2)进行计算，

移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的小基站与其进行直接连接，或者通过计算结果中最大信号信噪比对应的中继站点与所述第四备选小基站组中导频信号强度最大的小基站进行间接连接；其中，k₁表示通过比较直连链路和协作链路所得出的最大信噪比；h₁表示协作链路中最大的信噪比；P_l,m为小基站l对移动台m的发射功率，P_l,h小基站l对中继站点h的发射功率，P_h,m为中继站点h对移动台m的发射功率，P_l,q为小基站l对中继站点q的发射功率，G_l,m为小基站l到移动台m链路的信道增益，G_l,h为小基站l到中继站点h链路的信道增益、G_h,m为中继站点h到移动台m的链路的信道增益，G_l,q为小基站l到中继站点q链路的信道增益，G_q,m为中继站点q到移动台m链路的信道增益，N_l,m为小基站l到移动台m链路的噪声功率，N_l,h为小基站l到中继站点h链路的噪声功率，N_h,m为中继站点h到移动台m的链路的噪声功率，N_l,q为小基站l到中继站点q链路的噪声功率、N_q,m为中继站点q到移动台m链路的噪声功率，Ω为能为移动台m提供所需物理资源的小基站的集合，Ψ为中继站点的集合。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述匹配模块还具体用于：

接收多个宏基站发送来的多个导频信号强度p_b,m，其中，b为宏基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_b,m分别与预设宏基站导频强度门限φ_e进行比较，若各个宏基站的导频信号强度均小于预设宏基站导频强度门限φ_e，则从多个宏基站中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，则从所述多个宏基站中选择出能够提供通信所需物理资源的宏基站，划分为第一备选宏基站组，并计算所述第一备选宏基站组中各个宏基站至移动台m链路的信号信噪比、计算所述第一备选宏基站组中各个宏基站至各个中继站点链路的信号信噪比以及计算各个中继站点至移动台m链路的信号信噪比，移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的宏基站与其进行直接连接，或者通过计算结果中最大信号信噪比对应的中继站点与所述第一备选宏基站组中导频信号强度最大的宏基站进行间接连接。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述匹配模块还具体用于：

根据公式(3)(4)进行计算，

根据计算结果中最大信号信噪比对应的宏基站与其进行直接连接，或者通过计算结果中最大信号信噪比对应的中继站点与所述第一备选宏基站组中导频信号强度最大的宏基站进行间接连接；其中，k₂表示通过比较直连链路和协作链路所得出的最大信噪比；h₂表示协作链路中最大的信噪比；P_j,m为宏基站j对移动台m的发射功率，P_j,k为宏基站j对中继站点k的发射功率，P_k,m为中继站点k对移动台m的发射功率，P_j,p为宏基站j对中继站点p的发射功率，P_p,m为中继站点p对移动台m的发射功率，G_j,m为宏基站j到移动台m链路的信道增益，G_j,k为宏基站j到中继站点k链路的信道增益，G_k,m为中继站点k到移动台m的链路的信道增益，G_j,p为宏基站j到中继站点p链路的信道增益，G_p,m中继站点p到移动台m链路的信道增益，N_j,m为宏基站j到移动台m链路的噪声功率，N_j,k为宏基站j到中继站点k链路的噪声功率，N_k,m为中继站点k到移动台m的链路的噪声功率，N_k,m为中继站点k到移动台m的链路的噪声功率、N_j,p为宏基站j到中继站点p链路的噪声功率，N_q,m为中继站点p到移动台m链路的噪声功率，Θ为能为移动台m提供所需物理资源的宏基站的集合，Ψ为中继站点的集合。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述匹配模块还具体用于：

当宏基站的导频信号强度大于或等于预设宏基站导频强度门限φ_e时，则移动台m从大于或等于预设宏基站导频强度门限φ_e的宏基站中选择出能够提供通信所需物理资源的宏基站，划分为第二备选宏基站组，并从所述第二备选宏基站组选择出最大导频信号强度的宏基站进行直接连接。

需要指出的是，上述方法中所述的中继站点的发射功率与EH直接关联，假设每个发射时隙T最多可以分配的能量为E，在EH能量足够的情况下，中继站点发射功率为E/T，通过信道估计获得发射链路的信道增益后即可得到发射链路的信噪比，在EH能量不充足的情况下，中继站点的发射功率将小于E/T。EH能量的分配也可以采取其它动态方式，如定向注水等。

图2为本发明一实施例提供的无线异构EH网络移动台关联基站系统的模块框图；

如图2所示，一种无线异构EH网络移动台关联基站系统，包括所述的移动台m、小基站、中继站点和宏基站。

在本发明中，移动台不仅可以关联宏基站和小基站的方式，即可以通过直接关联的方式，还可以通过中继站点间接关联的方式，通过服务质量、站点负载情况以及站点能量收集情况选择合适的关联链路，最终确定关联的站点，增加系统容量，减少误码率，中断概率，简单有效，符合现实网络的无线信号覆盖特点，具有很好的实用价值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无线异构EH网络移动台关联基站的方法，其特征在于，包括如下步骤：

移动台根据接收的多个导频信号确定待连接的基站类型，所述基站类型包括小基站和宏基站；

优先在小基站中进行选择，移动台m根据小基站的导频信号强度确定选择符合预设小基站连接条件的小基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设小基站连接条件的小基站进行间接连接，若不存在符合条件的小基站，则移动台m根据宏基站的导频信号强度确定选择符合预设宏基站连接条件的宏基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设宏基站连接条件的宏基站进行间接连接；

所述移动台m根据小基站的导频信号强度确定选择符合预设小基站连接条件的小基站进行直接连接，具体包括：

移动台m接收多个小基站发送来的多个导频信号强度p_i,m，其中，i为小基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_i,m分别与预设小基站导频强度门限φ_d进行比较，如果p_i,m≥φ_d成立，存在导频信号强度达标的小基站，则将各个信号达标的小基站划分为第一备选小基站组；

从所述第一备选小基站组中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，划分为第二备选小基站组；

从所述第二备选小基站组中选择出小基站至移动台m链路的信号信噪比大于或等于信噪比门限γ_th的小基站，划分为第三备选小基站组；

从所述第三备选小基站组中选择出最大导频信号强度的小基站进行直接连接；

所述移动台m根据小基站的导频信号强度确定选择符合预设小基站连接条件的小基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设小基站连接条件的小基站进行间接连接，具体包括：

移动台m接收多个小基站发送来的多个导频信号强度p_i,m，其中，i为小基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_i,m与预设小基站导频强度门限φ_d进行比较，若各个小基站的导频信号强度均小于预设小基站导频强度门限φ_d，则从多个小基站中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，划分为第四备选小基站组，并计算所述第四备选小基站组中各个小基站至移动台m链路的信号信噪比、计算所述第四备选小基站组中各个小基站至各个中继站点链路的信号信噪比以及计算各个中继站点至移动台m链路的信号信噪比，移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的小基站与其进行直接连接，或者通过计算结果中最大信号信噪比对应的中继站点与所述第四备选小基站组中导频信号强度最大的小基站进行间接连接；

所述移动台m根据小基站的导频信号强度确定选择符合预设小基站连接条件的小基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设小基站连接条件的小基站进行间接连接，具体包括：

移动台m接收多个小基站发送来的多个导频信号强度p_i,m，其中，i为小基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_i,m与预设小基站导频强度门限φ_d进行比较，若各个小基站的导频信号强度均小于预设小基站导频强度门限φ_d，则从多个小基站中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，划分为第四备选小基站组，并计算所述第四备选小基站组中各个小基站至移动台m链路的信号信噪比、计算所述第四备选小基站组中各个小基站至各个中继站点链路的信号信噪比以及计算各个中继站点至移动台m链路的信号信噪比，移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的小基站与其进行直接连接，或者通过计算结果中最大信号信噪比对应的中继站点与所述第四备选小基站组中导频信号强度最大的小基站进行间接连接；

所述移动台m根据宏基站的导频信号强度确定选择符合预设宏基站连接条件的宏基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设宏基站连接条件的宏基站进行间接连接，具体包括：

移动台m接收多个宏基站发送来的多个导频信号强度p_b,m，其中，b为宏基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_b,m分别与预设宏基站导频强度门限φ_e进行比较，若各个宏基站的导频信号强度均小于预设宏基站导频强度门限φ_e，则从多个宏基站中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，则从所述多个宏基站中选择出能够提供通信所需物理资源的宏基站，划分为第一备选宏基站组，并计算所述第一备选宏基站组中各个宏基站至移动台m链路的信号信噪比、计算所述第一备选宏基站组中各个宏基站至各个中继站点链路的信号信噪比以及计算各个中继站点至移动台m链路的信号信噪比，移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的宏基站与其进行直接连接，或者通过计算结果中最大信号信噪比对应的中继站点与所述第一备选宏基站组中导频信号强度最大的宏基站进行间接连接；

所述移动台m根据宏基站的导频信号强度确定选择符合预设宏基站连接条件的宏基站进行直接连接，还包括步骤：

当宏基站的导频信号强度大于或等于预设宏基站导频强度门限φ_e时，则移动台m从大于或等于预设宏基站导频强度门限φ_e的宏基站中选择出能够提供通信所需物理资源的宏基站，划分为第二备选宏基站组，并从所述第二备选宏基站组选择出最大导频信号强度的宏基站进行直接连接。

2.根据权利要求1所述的无线异构EH网络移动台关联基站的方法，其特征在于，所述从所述第二备选小基站组中选择出小基站至移动台m链路的信号信噪比大于或等于信噪比门限γ_th的小基站，具体包括：

根据公式

计算得到所述第二备选小基站组中各小基站的信号信噪比，根据γ_i,m≥γ_th选择出满足条件的小基站，划分为第三备选小基站组，其中，P_i,m为小基站i对移动台m的发射功率，G_i,m为小基站i到移动台m 链路的信道增益，N_i,m为小基站i到移动台m链路的噪声功率，γ_th为信噪比门限。

3.根据权利要求1所述的无线异构EH网络移动台关联基站的方法，其特征在于，所述计算第四备选小基站组中各个小基站至移动台m链路的信号信噪比、计算所述第四备选小基站组中各个小基站至各个中继站点链路的信号信噪比以及计算各个中继站点至移动台m链路的信号信噪比，移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的小基站与其进行直接连接，或者通过计算结果中最大信号信噪比对应的中继站点与所述第四备选小基站组中导频信号强度最大的小基站进行间接连接，具体包括：

根据公式(1)(2)进行计算，

移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的小基站与其进行直接连接，或者通过计算结果中最大信号信噪比对应的中继站点与所述第四备选小基站组中导频信号强度最大的小基站进行间接连接；其中，k₁表示通过比较直连链路和协作链路所得出的最大信噪比；h₁表示协作链路中最大的信噪比；P_l,m为小基站l对移动台m的发射功率，P_l,h为 小基站l对中继站点h的发射功率，P_h,m为中继站点h对移动台m的发射功率，P_l,q为小基站l对中继站点q的发射功率，G_l,m为小基站l到移动台m链路的信道增益，G_l,h为小基站l到中继站点h链路的信道增益、G_h,m为中继站点h到移动台m的链路的信道增益，G_l,q为小基站l到中继站点q链路的信道增益，G_q,m为中继站点q到移动台m链路的信道增益，N_l,m为小基站l到移动台m链路的噪声功率，N_l,h为小基站l到中继站点h链路的噪声功率，N_h,m为中继站点h到移动台m的链路的噪声功率，N_l,q为小基站l到中继站点q链路的噪声功率、N_q,m为中继站点q到移动台m链路的噪声功率，Ω为能为移动台m提供所需物理资源的小基站的集合，Ψ为中继站点的集合。

4.根据权利要求1所述的无线异构EH网络移动台关联基站的方法，其特征在于，所述计算第一备选宏基站组中各个宏基站至移动台m链路的信号信噪比、计算所述第一备选宏基站组中各个宏基站至各个中继站点链路的信号信噪比以及计算各个中继站点至移动台m链路的信号信噪比，移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的宏基站与其进行直接连接，或者通过计算结果中最大信号信噪比对应的中继站点与所述第一备选宏基站组中导频信号强度最大的宏基站进行间接连接，具体包括：

根据公式(3)(4)进行计算，

移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的宏基站与其进行直接连接，或者通过计算结果中最大信号信噪比对应的中继站点与所述第一备选宏基站组中导频信号强度最大的宏基站进行间接连接；其中，k₂表示通过比较直连链路和协作链路所得出的最大信噪比；h₂表示协作链路中最大的信噪比；P_j,m为宏基站j对移动台m的发射功率，P_j,k为宏基站j对中继站点k的发射功率，P_k,m为中继站点k对移动台m的发射功率，P_j,p为宏基站j对中继站点p的发射功率，P_p,m为中继站点p对移动台m的发射功率，G_j,m为宏基站j到移动台m链路的信道增益，G_j,k为宏基站j到中继站点k链路的信道增益，G_k,m为中继站点k到移动台m的链路的信道增益，G_j,p为宏基站j到中继站点p链路的信道增益，G_p,m为 中继站点p到移动台m链路的信道增益，N_j,m为宏基站j到移动台m链路的噪声功率，N_j,k为宏基站j到中继站点k链路的噪声功率，N_k,m为中继站点k到移动台m的链路的噪声功率，N_k,m为中继站点k到移动台m的链路的噪声功率、N_j,p为宏基站j到中继站点p链路的噪声功率，N_q,m为中继站点p到移动台m链路的噪声功率，Θ为能为移动台m提供所需物理资源的宏基站的集合，Ψ为中继站点的集合。

5.一种无线异构EH网络移动台，其特征在于，包括：

类型分析模块，用于根据接收的多个导频信号确定待连接的基站类型，所述基站类型包括小基站和宏基站；

匹配模块，用于优先在小基站中进行选择，根据小基站的导频信号强度确定选择符合预设小基站连接条件的小基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设小基站连接条件的小基站进行间接连接，若不存在符合条件的小基站，则根据宏基站的导频信号强度确定选择符合预设宏基站连接条件的宏基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设宏基站连接条件的宏基站进行间接连接；

所述移动台m根据小基站的导频信号强度确定选择符合预设小基站连接条件的小基站进行直接连接，具体包括：

移动台m接收多个小基站发送来的多个导频信号强度p_i,m，其中，i为小基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_i,m分别与预设小基站导频强度门限φ_d进行比较，如果p_i,m≥φ_d成立，存在导频信号强度达标的小基站，则将各个信号达标的小基站划分为第一备选小基站组；

从所述第一备选小基站组中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，划分为第二备选小基站组；

从所述第二备选小基站组中选择出小基站至移动台m链路的信号信噪比大于或等于信噪比门限γ_th的小基站，划分为第三备选小基站组；

从所述第三备选小基站组中选择出最大导频信号强度的小基站进行直接连接；

所述移动台m根据小基站的导频信号强度确定选择符合预设小基站连接条件的小基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设小基站连接条件的小基站进行间接连接，具体包括：

移动台m接收多个小基站发送来的多个导频信号强度p_i,m，其中，i为小基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_i,m与预设小基站导频强度门限φ_d进行比较，若各个小基站的导频信号强度均小于预设小基站导频强度门限φ_d，则从多个小基站中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，划分为第四备选小基站组，并计算所述第四备选小基站组中各个小基站至移动台m链路的信号信噪比、计算所述第四备选小基站组中各个小基站至各个中继站点链路的信号信噪比以及计算各个中继站点至移动台m链路的信号信噪比，移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的小基站与其进行直接连接，或者通过计算结果中最大信号信噪比对应的中继站点与所述第四备选小基站组中导频信号强度最大的小基站进行间接连接；

所述移动台m根据小基站的导频信号强度确定选择符合预设小基站连接条件的小基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设小基站连接条件的小基站进行间接连接，具体包括：

移动台m接收多个小基站发送来的多个导频信号强度p_i,m，其中，i为小基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_i,m与预设小基站导频强度门限φ_d进行比较，若各个小基站的导频信号强度均小于预设小基站导频强度门限φ_d，则从多个小基站中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，划分为第四备选小基站组，并计算所述第四备选小基站组中各个小基站至移动台m链路的信号信噪比、计算所述第四备选小基站组中各个小基站至各个中继站点链路的信号信噪比以及计算各个中继站点至移动台m链路的信号信噪比，移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的小基站与其进行直接连接，或者通过计算结果中最大信号信噪比对应的中继站点与所述第四备选小基站组中导频信号强度最大的小基站进行间接连接；

所述移动台m根据宏基站的导频信号强度确定选择符合预设宏基站连接条件的宏基站进行直接连接或者通过中继站点与符合预设宏基站连接条件的宏基站进行间接连接，具体包括：

移动台m接收多个宏基站发送来的多个导频信号强度p_b,m，其中，b为宏基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_b,m分别与预设宏基站导频强度门限φ_e进行比较，若各个宏基站的导频信号强度均小于预设宏基站导频强度门限φ_e，则从多个宏基站中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，则从所述多个宏基站中选择出能够提供通信所需物理资源的宏基站，划分为第一备选宏基站组，并计算所述第一备选宏基站组中各个宏基站至移动台m链路的信号信噪比、计算所述第一备选宏基站组中各个宏基站至各个中继站点链路的信号信噪比以及计算各个中继站点至移动台m链路的信号信噪比，移动台m根据计算结果中最大信号信噪比对应的宏基站与其进行直接连接，或者通过计算结果中最大信号信噪比对应的中继站点与所述第一备选宏基站组中导频信号强度最大的宏基站进行间接连接；

所述移动台m根据宏基站的导频信号强度确定选择符合预设宏基站连接条件的宏基站进行直接连接，还包括步骤：

当宏基站的导频信号强度大于或等于预设宏基站导频强度门限φ_e时，则移动台m从大于或等于预设宏基站导频强度门限φ_e的宏基站中选择出能够提供通信所需物理资源的宏基站，划分为第二备选宏基站组，并从所述第二备选宏基站组选择出最大导频信号强度的宏基站进行直接连接。

6.根据权利要求5所述的无线异构EH网络移动台，其特征在于，所述匹配模块具体用于：

根据接收的多个小基站发送来的多个导频信号强度p_i,m，其中，i为小基站编号，m为移动台编号，将多个导频信号强度p_i,m分别与预设小基站导频强度门限φ_d进行比较，如果p_i,m≥φ_d成立，存在导频信号强度达标的小基站，则将各个信号达标的小基站划分为第一备选小基站组；

从所述第一备选小基站组中选择出能够提供通信所需物理资源的小基站，划分为第二备选小基站组；

从所述第二备选小基站组中选择出小基站至移动台m链路的信号信噪比大于或等于信噪比门限γ_th的小基站，划分为第三备选小基站组；

从所述第三备选小基站组中选择出最大导频信号强度的小基站进行直接连接。

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