CN112822753B - 一种升空无线网中的用户-基站双向匹配接入方法 - Google Patents
一种升空无线网中的用户-基站双向匹配接入方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112822753B CN112822753B CN202110057967.3A CN202110057967A CN112822753B CN 112822753 B CN112822753 B CN 112822753B CN 202110057967 A CN202110057967 A CN 202110057967A CN 112822753 B CN112822753 B CN 112822753B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- user
- base station
- lift
- access
- unaccessed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000005339 levitation Methods 0.000 claims description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 claims description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 2
- 230000017105 transposition Effects 0.000 claims description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
- H04W48/02—Access restriction performed under specific conditions
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
- H04W48/20—Selecting an access point
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
一种升空无线网中的用户‑基站双向匹配接入方法,包括如下步骤:初始化未接入用户集合;计算任一用户对每个升空基站的满意度;选择满意度最高的升空基站;升空基站依据收益函数决定是否允许用户接入;若允许,则分别更新接入用户集合和未接入用户集合,在未接入用户集合为空时输出用户接入优化结果。本发明通过用户和基站的双向选择,解决传统用户接入方法面临的多用户干扰和负载均衡问题,提升用户服务质量。
Description
技术领域
本发明涉及升空无线网中的用户接入方法的技术领域,尤其涉及升空无线网中的用户-基站双向匹配接入方法的技术领域。
背景技术
在新一代移动通信中,以多个升空基站(如无人机、升空气球、飞艇等)为地面用户提供网络接入的思想受到广泛关注。区别于传统地面基站,升空基站具有通信覆盖范围广、信道条件好、机动灵活、费效比高的显著优势;同时,由于空地视线传输(Line-of-Sight,LoS)路径强的特点,也使得升空基站和地面用户之间的信道具有更好的可预测性,为系统优化设计带来了便利。
多升空基站组网时,地面用户需要选择合适的基站接入网络,适当的用户接入方法对提升用户体验具有重要意义。当前业界广泛使用基于距离的用户接入方法,其基本思想为用户根据接收信号强度选择距离最近的升空基站进行接入。该方法的缺点主要表现在以下两方面:
1.虽然基于距离的用户接入方法能够最大化有用信号功率,但该方法未考虑多用户干扰,当用户间距离较近且信号到达升空基站时的到达角度相似时,多用户干扰会严重降低用户的通信速率。
2.实际环境下(特别是城市环境),地面用户数量多且地理分布不均,基于距离的用户接入方法容易导致大量用户接入相同的升空基站,而其他升空基站处于低负载状态,造成网络负载不均问题,不但降低网络资源利用率,且用户满意度难以保证。
针对上述问题,亟需设计一种适用于升空无线网的高效用户接入方法,从而有效发挥升空基站的潜在优势。
发明内容
本发明目的是提供一种升空无线网中的用户-基站双向匹配接入方法,通过用户和基站的双向选择,解决传统用户接入方法面临的多用户干扰和负载均衡问题,提升用户服务质量。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种升空无线网中的用户-基站双向匹配接入方法,包括如下步骤:
S1:初始化未接入用户集合;
S2:在未接入用户集合中任取一个用户,计算其对每个升空基站的满意度;
S3:选择满意度最高的升空基站;
S4:升空基站依据收益函数决定是否允许用户接入;若允许,则执行步骤S6;若拒绝,则执行步骤S5;
S5:若步骤S4的结果为拒绝,则更新备选升空基站集合,并判断备选升空基站集合是否为空;若为空,则更新未接入用户集合后执行步骤S2;若不为空,则执行步骤S3;
S6:若步骤S4的结果为允许,则分别更新接入用户集合和未接入用户集合,并判断未接入用户集合是否为空;若不为空,则返回步骤S2重新执行上述步骤;若为空,则输出用户接入优化结果。
本发明采用上述技术方案,能够降低多用户干扰和网络负载不均衡问题,有效提升用户满意度。具体而言,在可选升空基站集合中,用户始终选择能够为其提供最优信干噪比的升空基站发送接入申请,从而保证了用户自身的传输速率;升空基站根据是否有利于网络整体性能决定是否接受用户接入申请,从而保证了所服务用户的公平性,并有效解决了现有基于距离的用户接入方法中存在的网络负载不均问题。
附图说明
图1是本发明接入方法的流程图。
图2是本发明的接入方法与现有技术的性能仿真图。
具体实施方式
如图1所示,本发明的一种升空无线网中的用户-基站双向匹配接入方法,包括如下步骤:
S1:初始化未接入用户集合;
S2:在未接入用户集合中任取一个用户,计算其对每个升空基站的满意度;
S3:选择满意度最高的升空基站;
S4:升空基站依据收益函数决定是否允许用户接入;若允许,则执行步骤S6;若拒绝,则执行步骤S5;
S5:若步骤S4的结果为拒绝,则更新备选升空基站集合,并判断备选升空基站集合是否为空;若为空,则更新未接入用户集合后执行步骤S2;若不为空,则执行步骤S3;
S6:若步骤S4的结果为允许,则分别更新接入用户集合和未接入用户集合,并判断未接入用户集合是否为空;若不为空,则返回步骤S2重新执行上述步骤;若为空,则输出用户接入优化结果。
具体过程为:
初始化:
计算用户满意度:
其中hm,l表示用户l和升空基站m之间的LoS信道,hm,j表示用户j和升空基站m之间的LoS信道,和分别表示hm,l和hm,j的共轭转置,hm,l和hm,j可以通过信道估计或信号到达角估计获取,pl为用户l的发射功率,pj为用户j的发射功率,σ2为噪声功率,Nm为升空基站m的天线个数,表示维度为Nm的单位矩阵。
用户-基站双向选择:
(c)①若收益函数升空基站拒绝用户l接入。更新用户l的备选升空基站集合为判断是否为空,若则回到步骤(a),否则将用户从未接入集合中移除,即②若升空基站允许用户l接入,更新并将用户从未接入集合中移除,即
实施例1,升空基站总数为M=5,每个升空基站均配备16×16均匀矩形天线阵列(天线总数为Nm=256),飞行高度为500米,不同升空基站工作频率相互正交。用户总数为L=128,用户均配备单天线。用户和升空基站的水平位置随机分布于4km×4km的矩形区域内。噪声功率为-100dBm,中心频率为5GHz。函数f1(x)和f2(x)取如下特例
其中r=log2(1+x),rT为用户期望的传输速率,其取值为rT=14bit/s/Hz。此时用户满意度Fm,l代表升空基站m实际能够提供的传输速率与用户期望的传输速率的接近程度,当实际速率接近或大于rT时,满意度Fm,l≈1。图2给出了采用本技术方案后用户的平均满意度,并与现有基于距离的用户接入方法进行了对比。可以看出采用本发明的接入方法后,用户满意度明显高于基于距离的用户接入方法。
Claims (3)
1.一种升空无线网中的用户-基站双向匹配接入方法,其特征在于包括如下步骤:
S1:初始化未接入用户集合;具体过程为:
S2:在未接入用户集合中任取一个用户,计算其对每个升空基站的满意度;具体过程为:
其中hm,l表示用户l和升空基站m之间的LoS信道,hm,j表示用户j和升空基站m之间的LoS信道,和分别表示hm,l和hm,j的共轭转置,hm,l和hm,j可以通过信道估计或信号到达角估计获取,pl为用户l的发射功率,pj为用户j的发射功率,σ2为噪声功率,Nm为升空基站m的天线个数,表示维度为Nm的单位矩阵;
S3:选择满意度最高的升空基站;
S4:升空基站依据收益函数决定是否允许用户接入;若允许,则执行步骤S6;若拒绝,则执行步骤S5;
S5:若步骤S4的结果为拒绝,则更新备选升空基站集合,并判断备选升空基站集合是否为空;若为空,则更新未接入用户集合后执行步骤S2;若不为空,则执行步骤S3;
S6:若步骤S4的结果为允许,则分别更新接入用户集合和未接入用户集合,并判断未接入用户集合是否为空;若不为空,则返回步骤S2重新执行上述步骤;若为空,则输出用户接入优化结果。
2.根据权利要求1所述的升空无线网中的用户-基站双向匹配接入方法,其特征在于上述步骤S3-S6的具体过程为:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110057967.3A CN112822753B (zh) | 2021-01-15 | 2021-01-15 | 一种升空无线网中的用户-基站双向匹配接入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110057967.3A CN112822753B (zh) | 2021-01-15 | 2021-01-15 | 一种升空无线网中的用户-基站双向匹配接入方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112822753A CN112822753A (zh) | 2021-05-18 |
CN112822753B true CN112822753B (zh) | 2023-03-31 |
Family
ID=75869509
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110057967.3A Active CN112822753B (zh) | 2021-01-15 | 2021-01-15 | 一种升空无线网中的用户-基站双向匹配接入方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112822753B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114095944B (zh) * | 2021-11-17 | 2023-05-26 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 一种联合空中基站部署与空-地信息-能量同传方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107911856A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-04-13 | 南京航空航天大学 | 一种超密集异构网络中基于匹配博弈的分离多接入方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10599659B2 (en) * | 2014-05-06 | 2020-03-24 | Oath Inc. | Method and system for evaluating user satisfaction with respect to a user session |
CN106454850B (zh) * | 2016-10-14 | 2019-08-27 | 重庆邮电大学 | 蜂窝异构网络能效优化的资源分配方法 |
-
2021
- 2021-01-15 CN CN202110057967.3A patent/CN112822753B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107911856A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-04-13 | 南京航空航天大学 | 一种超密集异构网络中基于匹配博弈的分离多接入方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112822753A (zh) | 2021-05-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107276660B (zh) | 非正交多址空地协同通信系统中资源分配方法及装置 | |
CN101222267B (zh) | 一种mimo传输中的用户配对方法及确定配对因子的方法 | |
Ge et al. | Wireless fractal cellular networks | |
EP3499743B1 (en) | Transmission method and device for downlink receiving beam training signal | |
CN106330279B (zh) | 一种应用网络架构实现资源配置方法及装置 | |
CN103856947A (zh) | 一种联合信道选择和功率控制的干扰协调方法 | |
CN108289001B (zh) | 一种td-lte基站pdsch信道电磁辐射预测方法 | |
CN112822753B (zh) | 一种升空无线网中的用户-基站双向匹配接入方法 | |
EP2757707A1 (en) | Group identifier allocation method and device | |
Weiler et al. | Outdoor millimeter-wave access for heterogeneous networks—Path loss and system performance | |
CN114095955A (zh) | 基于凸多边形剖分的地对空覆盖的场景化波束生成方法 | |
CN102932113A (zh) | 上行多用户mimo 配对方法、装置和基站 | |
CN102014426B (zh) | 一种基于测量报告的衡量载干比的方法 | |
Holfeld et al. | Smart grid communications: LTE outdoor field trials at 450 MHz | |
Attiah et al. | Dynamic multi-state ultra-wideband mm-wave frequency selection for 5G communication | |
CN105813217B (zh) | 同时同频全双工用户快速分簇调度方法 | |
CN110337120B (zh) | 一种上行吞吐量的计算方法和装置 | |
CN110324852B (zh) | 一种上行吞吐量的计算方法和装置 | |
Arikawa et al. | Hardware accelerator for coordinated radioresource scheduling in 5G ultra-high-density distributed antenna systems | |
CN107509248B (zh) | 一种用户终端的调度处理方法及装置 | |
Sarris et al. | High-throughput multiple-input multipleoutput systems for in-home multimedia streaming | |
Kotterman et al. | Capacity of the mobile MIMO channel for a small wireless handset and user influence | |
CN109194375A (zh) | Fd-mimo多小区下行干扰协调方法 | |
CN103763707A (zh) | 一种多基站重复分组方法 | |
Schneider et al. | Path loss and wideband channel model parameters for WINNER link and system level evaluation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |