CN108990075B - 一种通用的移动台关联方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通用的移动台关联方法，所述方法包括如下步骤：(1)通过测量计算得到γM,D、γM,Rh、γRh,D和γSk,D等相关参数；(2)当Max(γM,D,Min(γM,Ri,γRi,D))≥ψ(α)γth时，移动台关联到宏基站；(3)当Max(γM,D,Min(γM,Ri,γRi,D))＜ψ(α)γth时，移动台选择关联到小基站

Description

一种通用的移动台关联方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及无线EH网络中移动台关联基站的方法。
背景技术
异构网络中，在一个宏基站覆盖的区域中，可部署多个不同类型的小型站点设备，如微基站(Micro BS)、微微基站(Pico BS)、家庭基站(Femto BS)等，用于加强对特定区域的覆盖，提升网络容量。这些小型站点具有低功耗的特点，往往部署在离用户距离更近的位置，发射较低的功率为用户提供服务。因此，在异构网络中，将宏基站的流量卸载到低功率的小基站，被认为是提高系统容量，降低系统能耗的有效技术手段。与传统异构网络不同的是，在无线异构EH网络中，节点不再依赖传统电网提供电能而是依靠自身收集能量供电，移动台关联基站的性能严重依赖于节点的能量收集能力，已经公开的技术在关联模型上存在局限性，如在模型中较少考虑中继节点的存在，在关联算法中没有全面考虑节点负荷、业务分步、基站特性等各种因素的影响。
发明内容
本发明希望在无线异构EH网络中建立较全面的移动台关联基站模型，获得考虑上述各种因素的移动台关联算法。本发明提供的模型中，各节点均采用EH节点，能够减少了传统能源的消耗，在移动台关联算法中不仅考虑了系统的负载均衡，还保证了系统的服务质量，有效地减轻了宏基站的业务负载，提升了系统的容量。
本发明包括由宏基站、小基站、中继站和移动台构成的无线异构EH网络，并且做出如下定义：γM,D是宏基站与移动台之间直接链路的信噪比；γM,Ri是宏基站与中继站i之间链路的信噪比；γRi,D是中继站i与移动台之间链路的信噪比；γM,Rh是宏基站与第h个中继站之间链路的信噪比；γRh,D是第h个中继站与移动台之间链路的信噪比；γth是设定的信噪比门限；ψ(α)为信噪比加权函数；ψ(α)＝1-e-α；α为给信噪比加权时需要考虑的因素，如节点负荷、能耗、业务分布情况、基站特性等权重参数，取值在0和1之间，其具体表达式不限。γSk为第k个小基站与移动台之间链路的信噪比；k是小基站序号；βs是小基站的集合；h是中继站序号；χr是中继站的集合；中继站
Figure BDA0001754624450000021
所述移动台关联到宏基站、小基站的关联方法包括如下步骤：
(1)通过测量计算得到γM,D、γM,Rh、γRh,D和γSk,D等相关参数的值；
(2)当Max(γM,D,Min(γM,Ri,γRi,D))≥ψ(α)γth时，移动台关联到宏基站；
(3)当Max(γM,D,Min(γM,Ri,γRi,D))＜ψ(α)γth时，移动台选择关联到小基站
Figure BDA0001754624450000022
优选方案：α表示权重参数，是最小系统中断概率值或者最大系统信道容量值对应的权重参数值。
具体实施方式
在本发明的实施案例中，信噪比加权函数具体表达式：ψ(α)＝1-e-α。移动台关联方法的具体步骤如下：
(1)通过测量计算得到γM,D、γM,Rh、γRh,D和γSk,D的值。
(2)当Max(γM,D,Min(γM,Ri,γRi,D))≥ψ(α)γth时，移动台关联到宏基站，转步骤(4)；否则，转步骤(3)。
(3)移动台选择关联到小基站
Figure BDA0001754624450000023
(4)关联过程结束。
其中：γM,D是宏基站与移动台之间直接链路的信噪比；γM,Ri是宏基站与中继站i之间链路的信噪比；γRi,D是中继站i与移动台之间链路的信噪比，
Figure BDA0001754624450000024
是宏基站与移动台之间通过第i个中继协作的链路的信噪比；γM,Rh是宏基站与第h个中继站之间链路的信噪比；γRh,D是第h个中继站与移动台之间链路的信噪比；γth是设定的信噪比门限；ψ(α)为信噪比加权函数；ψ(α)＝1-e-α；α代表权重参数，是最小系统中断概率值或者最大系统信道容量值对应的权重参数值。γSk,D为第k个小基站与移动台之间链路的信噪比，γSj,D为第j个小基站与移动台之间链路的信噪比；k是小基站序号；βs是小基站的集合；h是中继站序号；χr是中继站的集合；中继站
Figure BDA0001754624450000031
Min{a,b}表示取a和b中较小者的运算，
Figure BDA0001754624450000032
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。本发明给出优选的系统中断概率表达式为：
Figure BDA0001754624450000033
其中：Pout为系统中断概率；P(M)为移动台选择关联到宏基站的概率；PMd为移动台选择通过直接链路关联到宏基站的概率；PMD,out为移动台选择通过直接链路关联到宏基站并发生中断的概率；PMc为移动台选择通过中继链路关联到宏基站的概率；P(Ri)为第i个中继站被选中的概率；
Figure BDA0001754624450000037
为移动台选择通过第i个中继链路关联到宏基站并发生中断的概率；P(Sj)为移动台选择关联到第j个小基站的概率；PSj,out为移动台选择关联到第j个小基站并发生中断的概率。上述各参数的优选表达式分别为：
Figure BDA0001754624450000034
Figure BDA0001754624450000035
Figure BDA0001754624450000036
PMc＝1-PMd；
Figure BDA0001754624450000041
Figure BDA0001754624450000042
P(Sj)＝P(S)P(Sj|S)。
Figure BDA0001754624450000043
其中：P(M|Ri)为选择第i个中继站时移动台关联到宏基站的条件概率，γout为中断概率门限值，P(S)为移动台关联到小基站的概率，P(Sj|S)为移动台关联到第j个小基站的条件概率，具体表达式为：
Figure BDA0001754624450000044
P(S)＝1-P(M)。
Figure BDA0001754624450000045
其中：Ts为一个时隙的长度，其中σM,D为宏基站和移动台之间链路信道系数的方差，σM,Rh和σRh,D分别为宏基站和第h个中继站之间链路信道系数的方差、第h个中继站和移动台之间链路信道系数的方差，σM,Ri和σRi,D分别为宏基站和第i个中继站之间链路信道系数的方差、第i个中继站和移动台之间链路信道系数的方差，σSk,D和σSj,D分别为小基站k和移动台之间链路信道系数的方差、小基站j和移动台之间链路信道系数的方差；EM为宏基站所分配的能量，ERh和ERi分别为第h个中继站、第i个中继站所分配的能量，ESj和ESk分别为第j个小基站、第k个小基站所分配的能量。本发明给出优选的系统平均信道容量为：
Figure BDA0001754624450000051
其中：C为系统信道容量；CM,D为宏基站与移动台之间直接链路的平均信道容量，
Figure BDA0001754624450000052
为宏基站通过第i条中继链路的到移动台的平均信道容量；CSj为第j个小基站与移动台之间链路的平均信道容量。上述各参数的优选表达式分别为：
Figure BDA0001754624450000053
Figure BDA0001754624450000054
Figure BDA0001754624450000055

Claims (1)

1.一种通用的移动台关联方法,包括由宏基站、小基站、中继站和移动台构成的无线异构EH网络，其特征在于所述移动台关联方法包括如下步骤：
(1)当Max(γM,D,Min(γM,Ri,γRi,D))≥ψ(α)γth时，移动台关联到宏基站；
(2)当Max(γM,D,Min(γM,Ri,γRi,D))＜ψ(α)γth时，移动台选择关联到小基站
Figure FDA0002994689250000011
(3)选定的中继站
Figure FDA0002994689250000012
其中：γM,D是宏基站与移动台之间直接链路的信噪比；γM,Ri是宏基站与选定的中继站i之间链路的信噪比；γRi,D是选定的中继站i与移动台之间链路的信噪比；γM,Rh是宏基站与第h个中继站之间链路的信噪比；γRh,D是第h个中继站与移动台之间链路的信噪比；γth是设定的信噪比门限；ψ(α)为信噪比加权函数；ψ(α)＝1-e-α；γSk,D为第k个小基站与移动台之间链路的信噪比；k是小基站序号；βs是小基站的集合；h是中继站序号；χr是中继站的集合；α代表权重参数，取值在0和1之间，是最小系统中断概率值或者最大系统信道容量值对应的权重参数值；
其中所述的系统中断概率表达式为：
Figure FDA0002994689250000013
Figure FDA0002994689250000014
Figure FDA0002994689250000015
Figure FDA0002994689250000016
Figure FDA0002994689250000021
PMc＝1-PMd；
P(Sj)＝P(S)P(Sj|S)；
Figure FDA0002994689250000022
Figure FDA0002994689250000023
上述式中：Pout为系统中断概率；P(M|Ri)为移动台选择关联到宏基站通过第i个中继站的条件概率；PMd为移动台选择通过直接链路关联到宏基站的概率；PMD,out为移动台选择通过直接链路关联到宏基站并发生中断的概率；PMc为移动台选择通过中继链路关联到宏基站的概率；P(Ri)为第i个中继站被选中的概率；
Figure FDA0002994689250000025
为移动台选择通过第i个中继链路关联到宏基站并发生中断的概率；P(Sj)为移动台选择关联到第j个小基站的概率；PSj,out为移动台选择关联到第j个小基站并发生中断的概率；Ts为一个时隙的长度，γout为中断概率门限值，σM,D为宏基站和移动台之间链路信道系数的方差，σM,Rh和σRh,D分别为宏基站和第h个中继站之间链路信道系数的方差、第h个中继站和移动台之间链路信道系数的方差，σM,Ri和σRi,D分别为宏基站和第i个中继站之间链路信道系数的方差、第i个中继站和移动台之间链路信道系数的方差，σSk,D和σSj,D分别为小基站k和移动台之间链路信道系数的方差、小基站j和移动台之间链路信道系数的方差；EM为宏基站所分配的能量，ERh和ERi分别为第h个中继站、第i个中继站所分配的能量，ESj和ESk分别为第j个小基站、第k个小基站所分配的能量；
其中所述的系统信道容量表达式为：
Figure FDA0002994689250000024
Figure FDA0002994689250000031
Figure FDA0002994689250000032
Figure FDA0002994689250000033
上述式中：C为系统信道容量；CM,D为宏基站与移动台之间直接链路的平均信道容量；
Figure FDA0002994689250000034
为宏基站通过第i条中继链路的到移动台的平均信道容量；CSj,D为第j个小基站与移动台之间链路的平均信道容量。
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