CN116887282A - 基于共享基站的终端接入方法及装置、设备及介质 - Google Patents

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CN116887282A CN202310868956.2A CN202310868956A CN116887282A CN 116887282 A CN116887282 A CN 116887282A CN 202310868956 A CN202310868956 A CN 202310868956A CN 116887282 A CN116887282 A CN 116887282A
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何士钊
张倩倩
谢伟良
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Abstract

本公开提供了一种基于共享基站的终端接入方法、装置、设备及介质。该方法包括：获取每个共享基站与多个用户终端之间的信道信息；根据每个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，确定满足预设条件的基站用户关联信息，其中，预设条件用于表征多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用，基站用户关联信息中包含：每个共享基站与一个或多个用户终端的关联关系；将满足预设条件的基站用户关联信息发送给每个共享基站，以使每个共享基站接入自身所关联的一个或多个用户终端。本公开能够提高多运营商网络的资源利用率和整体网络性能，使各个运营商通过共享基站获得较共享基站前更大的收益。

Description

基于共享基站的终端接入方法及装置、设备及介质
技术领域
本公开涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于共享基站的终端接入方法、装置、设备及介质。
背景技术
随着通信技术的发展，各个运营商在建设新一代网络的过程中面临例如投资规模大、频谱资源难获取等问题。为解决上述困难，可通过多家运营商合作的方式实现频谱资源和基站设施的共享，从而降低投资成本、提高发展效率。
基于此，多运营商共建共享场景下的资源分配问题得到越来越多的关注，一方面，通过多运营商间的服务共享，实现某一运营商的用户就近使用其他运营商的基站，关闭该运营商下负载较轻的基站，实现节能减排的目的；另一方面，多运营商间也可以通过频谱共享的方式为用户提供更高质量的服务。但相关技术中多是在用户与基站之间的关联方案已确定的前提下，研究基站的关闭策略和频谱、功率或波束的优化问题；还有的只考虑了多运营商网络整体所能达到的性能，而忽略了每个运营商在共享基站后是否能获得收益。
此外，用户关联技术在单运营商场景下曾被广泛研究。但多运营商场景与单运营商场景的一个显著区别，即某一运营商的基站对不同的用户有不同的服务偏好，某一基站更倾向于服务与其归属同一运营商的用户。区别于单运营商场景，多运营商共建共享场景下基站与其服务的用户可能归属于不同的运营商，为实现这种基于漫游的服务共享，相关技术中运营商之间需要付出额外的代价来解决漫游移动性管理及隐私保护等问题，因此，单运营商下的用户关联技术无法应用于多运营商场景。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开提供一种基于共享基站的终端接入方法、装置、设备及介质，至少在一定程度上克服由于相关技术中仅考虑多运营商网络整体所能达到的性能，而忽略单个运营商在共享后的是否获得收益的问题。
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
根据本公开的一个方面，提供了一种基于共享基站的终端接入方法，包括：获取每个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，其中，所述共享基站为由多个运营商共享使用的基站；根据每个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，确定满足预设条件的基站用户关联信息，其中，所述预设条件用于表征多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用，所述基站用户关联信息中包含：每个共享基站与一个或多个用户终端的关联关系，所述系统效用用于衡量单个运营商进行基站共享后获取到的收益；将满足所述预设条件的基站用户关联信息发送给每个共享基站，以使每个共享基站接入自身所关联的一个或多个用户终端，所述系统效用用于衡量单个运营商进行基站共享后获取到的收益。
在一些实施例中，所述获取每个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，包括：接收每个共享基站上传的自身与多个用户终端之间的信道信息，每个用户终端通过广播的方式向多个共享基站发送接入请求，以使每个共享基站获取自身与所有用户终端之间的信道信息。
在一些实施例中，所述预设条件为多个运营商整体系统的用户和速率最大且单个运营商共享基站后的系统效用大于共享基站前的系统效用。
在一些实施例中，在确定满足预设条件的基站用户关联信息之前，所述方法还包括：构建用户和速率最大的目标函数和约束条件；
其中，所述目标函数为：
所述约束条件为：
xij∈{0，1}
其中，X表示所有用户与基站之间的关联关系，xij表示用户i与基站j之间的关联关系，xkj表示用户k与基站j之间的关联关系，cij表示用户i与基站j关联后的瞬时速率，表示所有运营商用户的集合，/>表示所有运营商基站的集合，/>表示多个运营商网络共享后，最大化用户和速率时运营商m的系统效用，/>表示多个运营商网络共享前，运营商m的系统效用，M表示所有运营商的集合。
在一些实施例中，所述预设条件为多个运营商整体系统的基站负载均衡指标值最大且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用。
在一些实施例中，在确定满足预设条件的基站用户关联信息之前，所述方法还包括：构建基站负载均衡指标值最大的目标函数和约束条件；
其中，所述目标函数为：
所述约束条件为：
xij∈{0，1}
其中，X表示所有用户与基站之间的关联关系，xij表示用户i与基站j之间的关联关系，xkj表示用户k与基站j之间的关联关系，cij表示用户i与基站j关联后的瞬时速率，表示所有运营商用户的集合，/>表示所有运营商基站的集合，/>表示多个运营商网络共享后，最大化基站负载均衡时运营商m的系统效用，/>表示多个运营商网络共享前，运营商m的系统效用，M表示所有运营商的集合。
根据本公开的另一个方面，还提供了一种基于共享基站的终端接入方法，应用于共享基站，所述共享基站为由多个运营商共享使用的基站，包括：接收多个用户终端向所述共享基站发送的接入请求；获取所述共享基站与多个用户终端之间的信道信息；将所述共享基站与多个用户终端之间的信道信息，上传到中心控制设备，以使所述中心控制设备根据多个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，确定满足预设条件的基站用户关联信息，其中，所述预设条件用于表征多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用，所述基站用户关联信息中包含：每个共享基站与一个或多个用户终端的关联关系，所述系统效用用于衡量单个运营商进行基站共享后获取到的收益；接收所述中心控制设备下发的基站用户关联信息；根据所述中心控制设备下发的基站用户关联信息，接入所述共享基站所关联的一个或多个用户终端。
根据本公开的另一个方面，还提供了一种基于共享基站的终端接入装置，包括：信道信息获取模块，用于获取每个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，其中，所述共享基站为由多个运营商共享使用的基站；关联信息确定模块，用于根据每个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，确定满足预设条件的基站用户关联信息，其中，所述预设条件用于表征多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用，所述基站用户关联信息中包含：每个共享基站与一个或多个用户终端的关联关系，所述系统效用用于衡量单个运营商进行基站共享后获取到的收益；关联信息发送模块，用于将满足所述预设条件的基站用户关联信息发送给每个共享基站，以使每个共享基站接入自身所关联的一个或多个用户终端。
根据本公开的另一个方面，还提供了一种共享基站，包括：接入请求接收模块，用于接收多个用户终端向所述共享基站发送的接入请求；信道信息获取模块，用于获取所述共享基站与多个用户终端之间的信道信息；信道信息上传模块，用于将所述共享基站与多个用户终端之间的信道信息，上传到中心控制设备，以使所述中心控制设备根据多个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，确定满足预设条件的基站用户关联信息，其中，所述预设条件用于表征多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用，所述基站用户关联信息中包含：每个共享基站与一个或多个用户终端的关联关系，所述系统效用用于衡量单个运营商进行基站共享后获取到的收益；关联信息接收模块，用于接收所述中心控制设备下发的基站用户关联信息；用户终端接入模块，用于根据所述中心控制设备下发的基站用户关联信息，接入所述共享基站所关联的一个或多个用户终端。
根据本公开的另一个方面，还提供了一种电子设备，该电子设备包括：处理器；以及存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述任意一项所述的基于共享基站的终端接入方法。
根据本公开的另一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述的基于共享基站的终端接入方法。
根据本公开的另一个方面，还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项的基于共享基站的终端接入方法。
本公开的实施例中提供的基于共享基站的终端接入方法、装置、设备及介质，根据获取到的共享基站与用户终端之间的信道信息，确定满足多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用的基站用户关联信息，将用户关联信息发送给每个共享基站，使其接入自身所关联的用户终端。本公开实施例能够提高多运营商网络的资源利用率和整体网络性能，使各个运营商通过共享基站获得较共享基站前更大的收益。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了一种多运营商场景下共享基站的终端接入方法的示例性应用系统结构示意图；
图2示出本公开实施例中一种基于共享基站的终端接入方法流程图；
图3示出本公开实施例中另一种基于共享基站的终端接入方法流程图；
图4示出本公开实施例中一种多运营商网络结构示意图；
图5示出本公开实施例中一种系统效用函数定义为用户和速率下的仿真示意图；
图6示出本公开实施例中一种系统效用函数定义为用户和速率下的仿真示意图；
图7示出本公开实施例中一种基于共享基站的终端接入装置示意图；
图8示出本公开实施例中另一种基于共享基站的终端接入装置示意图；
图9示出本公开实施例中一种电子设备的框图；
图10示出本公开实施例中一种计算机可读存储介质示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
下面结合附图，对本公开实施例的具体实施方式进行详细说明。
图1示出了一种多运营商场景下共享基站的终端接入方法的示例性应用系统结构示意图。如图1所示，该系统架构可以包括中心控制设备101、基站102和终端103。
中心控制设备101用于控制、协调归属于不同运营商的所有基站和用户。
终端设备103可以是各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机、台式计算机、可穿戴设备、增强现实设备、虚拟现实设备等。
可选地，不同的终端设备103中安装的应用程序的客户端是相同的，或基于不同操作系统的同一类型应用程序的客户端。基于终端平台的不同，该应用程序的客户端的具体形态也可以不同，比如，该应用程序客户端可以是手机客户端、PC客户端等。
在本公开的一个实施例中，该系统架构可包括中心控制设备101、基站1021、基站1022、终端1031、终端1032、终端1033和终端1034。基站1021、终端1031和终端1033属于运营商1，基站1022、终端1032和终端1034属于运营商2，中心控制设备101(也可以是控制中心)协调和控制运营商1和运营商2，终端1031和终端1032接入至基站1021，终端1033和终端1034接入至基站1022。
本领域技术人员可以知晓，图1中的终端设备、网络和服务器的数量仅仅是示意性的，根据实际需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。本公开实施例对此不作限定。
在上述系统架构下，本公开实施例中提供了一种基于共享基站的终端接入方法，该方法可以由任意具备计算处理能力的电子设备执行。
在一些实施例中，本公开实施例中提供的基于共享基站的终端接入方法可以由上述系统架构的终端设备执行；在另一些实施例中，本公开实施例中提供的基于共享基站的终端接入方法可以由上述系统架构中的服务器执行；在另一些实施例中，本公开实施例中提供的基于共享基站的终端接入方法可以由上述系统架构中的终端设备和服务器通过交互的方式来实现。
图2示出本公开实施例中一种基于共享基站的终端接入方法流程图，如图2所示，该方法包括如下步骤：
S202，获取每个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，其中，共享基站为由多个运营商共享使用的基站。
在本公开的一个实施例中，共享基站可以指多个运营商共建共享场景下的多个基站，用户终端可以指手机、平板电脑、台式计算机、笔记本电脑等，需要说明的是，本公开实施例对用户终端的种类不做具体限定。
S204，根据每个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，确定满足预设条件的基站用户关联信息，其中，预设条件用于表征多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用，基站用户关联信息中包含：每个共享基站与一个或多个用户终端的关联关系，系统效用用于衡量单个运营商进行基站共享后获取到的收益。
在本公开的一个实施例中，信道信息可以包括路径衰落、快衰落、阴影衰落等，需要说明的是，本公开实施例对信道信息包含的内容不做具体限定；系统性能的判断条件可以包括用户和速率和基站负载均衡，需要说明的是，本公开实施例对系统性能的判断条件包含的内容不做具体限定；基站用户关联信息可以指每个共享基站和用户终端的关联关系，每个共享基站可以对应一个或多个用户终端；系统效用函数可由运营商根据需要自行定义。
S206，将满足预设条件的基站用户关联信息发送给每个共享基站，以使每个共享基站接入自身所关联的一个或多个用户终端。
由上述可知，本公开实施例根据获取到的共享基站与用户终端之间的信道信息，确定满足多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用的基站用户关联信息，将用户关联信息发送给每个共享基站，使其接入自身所关联的用户终端。本公开实施例能够提高多运营商网络的资源利用率和整体网络性能，使各个运营商通过共享基站获得较共享基站前更大的收益。
在本公开的一个实施例中，上述S202包括：接收每个共享基站上传的自身与多个用户终端之间的信道信息，每个用户终端通过广播的方式向多个共享基站发送接入请求，以使每个共享基站获取自身与所有用户终端之间的信道信息。
需要说明的是，本公开实施例中对用户终端向共享基站发送接入请求的方式及终端进行广播的方式不做具体限定。
在本公开的一个实施例中，预设条件为多个运营商整体系统的用户和速率最大且单个运营商共享基站后的系统效用大于共享基站前的系统效用。
在本公开的一个实施例中，上述S204包括：构建用户和速率最大的目标函数和约束条件；
其中，目标函数为：
约束条件为：
xij∈{0，1} (4)
其中，X表示所有用户与基站之间的关联关系，xij表示用户i与基站j之间的关联关系，xkj表示用户k与基站j之间的关联关系，cij表示用户i与基站j关联后的瞬时速率，表示所有运营商用户的集合，/>表示所有运营商基站的集合，/>表示多个运营商网络共享后，最大化用户和速率时运营商m的系统效用，/>表示多个运营商网络共享前，运营商m的系统效用，M表示所有运营商的集合。
在本公开的一个实施例中，预设条件为多个运营商整体系统的基站负载均衡指标值最大且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用。
在本公开的一个实施例中，上述S204包括：构建基站负载均衡指标值最大的目标函数和约束条件；
其中，目标函数为：
约束条件为：
xij∈{0，1} (8)
其中，X表示所有用户与基站之间的关联关系，xij表示用户i与基站j之间的关联关系，xkj表示用户k与基站j之间的关联关系，cij表示用户i与基站j关联后的瞬时速率，表示所有运营商用户的集合，/>表示所有运营商基站的集合，/>表示多个运营商网络共享后，最大化基站负载均衡时运营商m的系统效用，/>表示多个运营商网络共享前，运营商m的系统效用，M表示所有运营商的集合。
在本公开的一个实施例中，运营商的系统效用为与用户速率相关的效用函数，例如，运营商m的系统效用可通过如下公式计算：
Um＝U(αijRij) (9)
其中，Um表示运营商m的系统效用，U表示某个具体的效用函数，Rij表示用户i与基站j关联时所能获得的速率，αij表示折扣因子，用于表征基站j对用户i的服务偏好，具体地，如果用户i与基站j来自于一个运营商，则αij＝1，否则，αij＝Δ，O≤Δ≤1。折扣因子的选取与运营商投入使用的频谱和投资额相关，需要说明的是，本公开实施例对折扣因子的数值不做具体限定。若共享后的系统效用大于共享前的系统效用，则说明运营商可通过共享提升自身的整体网络性能、系统效用函数并从中获得收益。
其中，折扣因子与运营商对效用函数的定义有关，可通过如下公式计算得到：
其中，αij表示折扣因子，用于表征基站j对用户i的服务偏好，具体地，如果用户i与基站j来自于一个运营商，则αij＝1，否则，αij＝Δ，0≤Δ≤1，表示所有运营商用户的集合，/>表示所有运营商基站的集合，/>表示用户i与基站i属于同一个运营商。
图3示出本公开实施例中另一种基于共享基站的终端接入方法流程图，如图3所示，该方法包括如下步骤：
S302，接收多个用户终端向共享基站发送的接入请求。
S304，获取共享基站与多个用户终端之间的信道信息。
S306，将共享基站与多个用户终端之间的信道信息，上传到中心控制设备，以使中心控制设备根据多个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，确定满足预设条件的基站用户关联信息，其中，预设条件用于表征多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用，基站用户关联信息中包含：每个共享基站与一个或多个用户终端的关联关系，系统效用用于衡量单个运营商进行基站共享后获取到的收益。
S308，接收中心控制设备下发的基站用户关联信息。
S310，根据中心控制设备下发的基站用户关联信息，接入共享基站所关联的一个或多个用户终端。
由上述可知，本公开实施例在接收用户终端发送的接入请求后，获取基站与用户终端之间的信道信息并上传至中心控制设备，用以确定满足多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用的基站用户关联信息，接收基站用户关联信息后，根据关联信息接入基站关联的用户终端。本公开实施例能够提高多运营商网络的资源利用率和整体网络性能，使各个运营商通过共享基站获得较共享基站前更大的收益。
图4示出本公开实施例中一种多运营商网络结构示意图，运营商1与运营商2进行共建共享，各自拥有7个基站与50个用户，基站与用户的分布可如图4所示。需要说明的是，图中基站与用户的个数仅仅起到示例性作用，可根据实际情况进行调整，本公开实施例对基站与用户的个数不做具体限定。
两个运营商的中心频点可分别为2120MHz与2140MHz，基站的发射功率为43dBm，噪声功率为-104dBm。考虑路径衰落为20log(f)+201g(d)-10，快衰落为瑞利衰落，阴影衰落为8dB。需要说明的是，上述中心频点、发射功率及噪声功率可以是事先获取的数据，可为运营商自行设定的数据，信道信息采用的数据为通用数值，可根据实际情况进行调整，本公开实施例对信道信息、中心频点、发射功率及噪声功率等不做具体限定。
在本公开的一个实施例中，共享基站前用户与基站关联后的瞬时速率可通过如下公式计算：
其中，cij表示用户i与基站j关联后的瞬时速率，表示用户i与基站j关联后在频段m上的信干噪比。
其中，用户与基站关联后在频段上的信干噪比可以通过如下公式计算：
其中，表示用户i与基站j关联后在频段m上的信干噪比，Pj表示基站j的发射功率，/>表示基站j到用户i的频段m上的信道信息，/>表示用户i受到的其他基站的干扰，其中，Pl表示基站l的发射功率，/>表示基站l到用户i的频段m上的信道信息，σ2表示噪声功率。
其中，基站到用户的频段上的信道信息可通过如下公式计算：
其中，表示基站j到用户i的频段m上的信道信息，/>表示基站j到用户i的频段m上的大尺度衰落，/>表示基站j到用户i的频段m上的小尺度衰落。
在本公开的一个实施例中，共享基站后用户与基站关联后的瞬时速率可通过如下公式计算：
其中，cij表示用户i与基站j关联后的瞬时速率，表示用户i与基站j关联后在频段m上的信干噪比，M表示频段的总数，m表示第m个频段。需要说明的是，每个运营商对应一个频段，运营商的数量和频段数量相同。
图5示出本公开实施例中一种系统效用函数定义为用户和速率下的仿真示意图，如图5所示，此时考虑运营商的系统效用通过如下公式计算：
U＝∑i，jαijRij (15)
其中，U表示最大化用户和速率情况下运营商的系统效用，αij表示折扣因子，Rij表示用户i与基站j关联时所能获得的速率。
共享基站前，最大化用户和速率的优化问题可通过上述公式(1)表示，但此时约束条件可通过如下公式表示：
其中，xij表示用户i与基站i之间的关联关系，表示所有运营商用户的集合，/>表示所有运营商基站的集合，/>表示用户i与基站j属于同一个运营商。
共享基站后，最大化用户和速率的优化问题可通过上述公式(1)～(4)得到。其中，多个运营商网络共享后，最大化用户和速率时运营商m的系统效用可通过如下公式表示：
其中，表示多个运营商网络共享后，最大化用户和速率时运营商m的系统效用，xij表示用户i与基站j之间的关联关系，xkj表示用户k与基站j之间的关联关系，cij表示用户i与基站j关联后的瞬时速率，/>表示所有运营商用户的集合，/>表示属于运营商m的用户集合，/>表示所有运营商基站的集合，αij表示折扣因子，用于表征基站j对用户i的服务偏好。
在本公开的一个实施例中，由于最大化用户和速率的优化问题为非凸问题，先将其中优化变量放松为连续变量，再使用变量替换及逐次凸逼近的方式将其转换为凸问题，便于求解。需要说明的是，本公开实施例中对于将非凸问题转化为凸问题的方式不做具体限定。可通过如下公式得到优化问题的结果：
0＜xij≤1 (21)
rij＞0 (24)
其中，X表示所有用户与基站之间的关联关系，R表示辅助变量rij的集合，K表示辅助变量Kj的集合，rij，Kj表示引入的辅助变量，r(t-1) ij，K(t-1) j为第(t-1)次迭代后得到的的辅助变量，xij表示用户i与基站j之间的关联关系，cij表示用户i与基站j关联后的瞬时速率，表示所有运营商用户的集合，/>表示属于运营商m的用户集合，/>表示所有运营商基站的集合，αij表示折扣因子，具体地，如果用户i与基站j来自于一个运营商，则αij＝1，否则，αij＝Δ，0≤Δ≤1，/>表示多个运营商网络共享前，运营商m的系统效用，M表示所有运营商的集合。
在本公开的一个实施例中，可使用优化工具进行迭代求解，例如采用MATLAB中的凸优化工具包CVX进行求解，但不局限于此，需要说明的是，本公开实施例中对采用的优化工具不做具体限定。
图6示出本公开实施例中一种系统效用函数定义为用户和速率下的仿真示意图，如图6所示，此时考虑运营商的系统效用通过如下公式计算：
U＝∑i，jlog(gijRij) (26)
其中，U表示最大化基站负载均衡下运营商的系统效用，αij表示折扣因子，Rij表示用户i与基站j关联时所能获得的速率。
共享基站前，最大化基站负载均衡的优化问题可通过上述公式(5)表示，但此时约束条件可通过上述公式(16)～(17)表示。
共享基站后，最大化基站负载均衡的优化问题可通过上述公式(5)～(8)得到。其中，多个运营商网络共享后，最大化基站负载均衡时运营商m的系统效用可通过如下公式表示：
其中，表示多个运营商网络共享后，最大化基站负载均衡时运营商m的系统效用，xij表示用户i与基站j之间的关联关系，xkj表示用户k与基站j之间的关联关系，cij表示用户i与基站j关联后的瞬时速率，/>表示所有运营商用户的集合，/>表示所有运营商基站的集合，/>表示属于运营商m的基站集合，αij表示折扣因子，用于表征基站j对用户i的服务偏好。
在本公开的一个实施例中，可以采用拉格朗日对偶分解法进行求解，需要说明的是，本公开实施例中对求解优化问题的方式不做具体限定。可通过如下公式得到优化问题的结果：
0≤xij≤1 (30)
λm≥0，μj可以取任意实数 (31)
其中，X表示所有用户与基站之间的关联关系，μ表示对偶变量(即辅助变量)μj的集合，λ表示对偶变量(即辅助变量)λm的集合，K表示辅助变量Kj的集合，μj，λm，Kj表示引入的辅助变量，xij表示用户i与基站j之间的关联关系，cij表示用户i与基站j关联后的瞬时速率，表示所有运营商用户的集合，/>表示所有运营商基站的集合，/>表示属于运营商m的基站集合，/>表示多个运营商网络共享前，运营商m的系统效用，M表示所有运营商的集合。
对上述优化问题分布求解流程如下：
首先，每个用户选择基站：
之后，根据用户选择结果，每个基站各自更新对应的辅助变量Kj，μj：
最后，每个运营商各自更新辅助变量λm：
其中，表示用户i与基站j之间的关联关系的最优结果，/>表示用户i与基站k之间的关联关系的最优结果，/>表示辅助变量Kj的最优结果，cil表示用户i与基站l关联后的瞬时速率，cij表示用户i与基站j关联后的瞬时速率，αil，αij表示折扣因子，t表示迭代步数，/>表示引入的辅助变量，ρμ表示μ的迭代步长，ρλ表示λ的迭代步长，/>表示所有运营商基站的集合，/>表示属于运营商m的基站集合，/>表示所有运营商用户的集合，/>表示能让括号中函数值最大的基站的编号，arg max()表示取最大值参数，/> 为求解优化问题得到的中间变量，没有实际含义，NU表示运营商网络中全部用户的数量，表示，min()表示最小值，/>表示多个运营商网络共享前，运营商m的系统效用，()+表示将括号中计算得到函数值与0做比较，取最大值。/>
在本公开实施例中，迭代步长可设置为ρμ＝0.001，ρλ＝0.0001，属于通用数值，迭代步数可根据实际情况进行设定，需要说明的是，本公开实施例对迭代步长与迭代步数的数值不做具体限定。
基于同一发明构思，本公开实施例中还提供了一种基于共享基站的终端接入装置，如下面的实施例所述。由于该装置实施例解决问题的原理与上述方法实施例相似，因此该装置实施例的实施可以参见上述方法实施例的实施，重复之处不再赘述。
图7示出本公开实施例中一种基于共享基站的终端接入装置示意图，如图7所示，该装置70包括：信道信息获取模块701、关联信息确定模块702和关联信息发送模块703。
其中，信道信息获取模块701用于获取每个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，其中，共享基站为由多个运营商共享使用的基站；关联信息确定模块702用于根据每个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，确定满足预设条件的基站用户关联信息，其中，预设条件用于表征多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用，基站用户关联信息中包含：每个共享基站与一个或多个用户终端的关联关系，系统效用用于衡量单个运营商进行基站共享后获取到的收益；关联信息发送模块703，用于将满足预设条件的基站用户关联信息发送给每个共享基站，以使每个共享基站接入自身所关联的一个或多个用户终端。
由上述可知，本公开实施例用于根据获取到的共享基站与用户终端之间的信道信息，确定满足多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用的基站用户关联信息，将用户关联信息发送给每个共享基站，使其接入自身所关联的用户终端。本公开实施例能够提高多运营商网络的资源利用率和整体网络性能，使各个运营商通过共享基站获得较共享基站前更大的收益。
在本公开的一个实施例中，上述信道信息获取模块701还用于接收每个共享基站上传的自身与多个用户终端之间的信道信息，每个用户终端通过广播的方式向多个共享基站发送接入请求，以使每个共享基站获取自身与所有用户终端之间的信道信息。
在本公开的一个实施例中，预设条件为多个运营商整体系统的用户和速率最大且单个运营商共享基站后的系统效用大于共享基站前的系统效用。
在本公开的一个实施例中，上述关联信息确定模块702还用于构建用户和速率最大的目标函数和约束条件；其中，目标函数为上述公式(1)，约束条件为上述公式(2)～(4)。
在本公开的一个实施例中，预设条件为多个运营商整体系统的基站负载均衡指标值最大且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用。
在本公开的一个实施例中，上述关联信息确定模块702还用于构建基站负载均衡指标值最大的目标函数和约束条件；其中，目标函数为上述公式(5)，约束条件为上述公式(6)～(8)。
图8示出本公开实施例中另一种基于共享基站的终端接入装置示意图，可应用于共享基站，如图8所示，该装置包括：接入请求接收模块801、信道信息获取模块802、信道信息上传模块803、关联信息接收模块804和关联信息接收模块805。
其中，接入请求接收模块801，用于接收多个用户终端向共享基站发送的接入请求；信道信息获取模块802，用于获取共享基站与多个用户终端之间的信道信息；信道信息上传模块803，用于将共享基站与多个用户终端之间的信道信息，上传到中心控制设备，以使中心控制设备根据多个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，确定满足预设条件的基站用户关联信息，其中，预设条件用于表征多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用，基站用户关联信息中包含：每个共享基站与一个或多个用户终端的关联关系，系统效用用于衡量单个运营商进行基站共享后获取到的收益；关联信息接收模块804，用于接收中心控制设备下发的基站用户关联信息；用户终端接入模块805，用于根据中心控制设备下发的基站用户关联信息，接入共享基站所关联的一个或多个用户终端。
由上述可知，本公开实施例在接收用户终端发送的接入请求后，获取基站与用户终端之间的信道信息并上传至中心控制设备，用以确定满足多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用的基站用户关联信息，接收基站用户关联信息后，根据关联信息接入基站关联的用户终端。本公开实施例能够提高多运营商网络的资源利用率和整体网络性能，使各个运营商通过共享基站获得较共享基站前更大的收益。
所属技术领域的技术人员能够理解，本公开的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
下面参照图9来描述根据本公开的这种实施方式的电子设备900。图9显示的电子设备900仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
图9示出本公开实施例中一种电子设备的框图。下面参照图9来描述根据本公开的这种实施方式的电子设备900。图9显示的电子设备900仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图9所示，电子设备900以通用计算设备的形式表现。电子设备900的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元910、上述至少一个存储单元920、连接不同系统组件(包括存储单元920和处理单元910)的总线930。
其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元910执行，使得所述处理单元910执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。
在本公开一个实施例中，当上述电子设备900为中心控制设备的情况下，所述处理单元910可以执行上述方法实施例的如下步骤：获取每个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，其中，共享基站为由多个运营商共享使用的基站；根据每个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，确定满足预设条件的基站用户关联信息，其中，预设条件用于表征多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用，基站用户关联信息中包含：每个共享基站与一个或多个用户终端的关联关系，系统效用用于衡量单个运营商进行基站共享后获取到的收益；将满足预设条件的基站用户关联信息发送给每个共享基站，以使每个共享基站接入自身所关联的一个或多个用户终端。
在本公开一个实施例中，当上述电子设备900为共享基站的情况下，所述处理单元910可以执行上述方法实施例的如下步骤：接收多个用户终端向共享基站发送的接入请求；获取共享基站与多个用户终端之间的信道信息；将共享基站与多个用户终端之间的信道信息，上传到中心控制设备，以使中心控制设备根据多个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，确定满足预设条件的基站用户关联信息，其中，预设条件用于表征多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用，基站用户关联信息中包含：每个共享基站与一个或多个用户终端的关联关系，系统效用用于衡量单个运营商进行基站共享后获取到的收益；接收中心控制设备下发的基站用户关联信息；根据中心控制设备下发的基站用户关联信息，接入共享基站所关联的一个或多个用户终端。
存储单元920可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)9201和/或高速缓存存储单元9202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)9203。
存储单元920还可以包括具有一组(至少一个)程序模块9205的程序/实用工具9204，这样的程序模块9205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线930可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
电子设备900也可以与一个或多个外部设备940(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备900交互的设备通信，和/或与使得该电子设备900能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口950进行。并且，电子设备900还可以通过网络适配器960与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器960通过总线930与电子设备900的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备900使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机程序产品，该计算机程序产品包括：计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于共享基站的终端接入方法。
在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。图10示出本公开实施例中一种计算机可读存储介质示意图，如图10所示，该计算机可读存储介质上存储有能够实现本公开上述方法的程序产品1000。在一些可能的实施方式中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。
本公开中的计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
在本公开中，计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
可选地，计算机可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
在具体实施时，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言-诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言-诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
通过以上实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (11)

1.一种基于共享基站的终端接入方法，其特征在于，包括：
获取每个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，其中，所述共享基站为由多个运营商共享使用的基站；
根据每个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，确定满足预设条件的基站用户关联信息，其中，所述预设条件用于表征多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用，所述基站用户关联信息中包含：每个共享基站与一个或多个用户终端的关联关系，所述系统效用用于衡量单个运营商进行基站共享后获取到的收益；
将满足所述预设条件的基站用户关联信息发送给每个共享基站，以使每个共享基站接入自身所关联的一个或多个用户终端。
2.根据权利要求1所述的基于共享基站的终端接入方法，其特征在于，所述获取每个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，包括：
接收每个共享基站上传的自身与多个用户终端之间的信道信息，每个用户终端通过广播的方式向多个共享基站发送接入请求，以使每个共享基站获取自身与所有用户终端之间的信道信息。
3.根据权利要求1所述的基于共享基站的终端接入方法，其特征在于，所述预设条件为多个运营商整体系统的用户和速率最大且单个运营商共享基站后的系统效用大于共享基站前的系统效用。
4.根据权利要求3所述的基于共享基站的终端接入方法，其特征在于，在确定满足预设条件的基站用户关联信息之前，所述方法还包括：
构建用户和速率最大的目标函数和约束条件；
其中，所述目标函数为：
所述约束条件为：
xij∈{0,1}
其中，X表示所有用户与基站之间的关联关系，xij表示用户i与基站j之间的关联关系，xkj表示用户k与基站j之间的关联关系，cij表示用户i与基站j关联后的瞬时速率，表示所有运营商用户的集合，/>表示所有运营商基站的集合，/>表示多个运营商网络共享后，最大化用户和速率时运营商m的系统效用，/>表示多个运营商网络共享前，运营商m的系统效用，M表示所有运营商的集合。
5.根据权利要求1所述的基于共享基站的终端接入方法，其特征在于，所述预设条件为多个运营商整体系统的基站负载均衡指标值最大且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用。
6.根据权利要求5所述的基于共享基站的终端接入方法，其特征在于，在确定满足预设条件的基站用户关联信息之前，所述方法还包括：
构建基站负载均衡指标值最大的目标函数和约束条件；
其中，所述目标函数为：
所述约束条件为：
xij∈{0,1}
其中，X表示所有用户与基站之间的关联关系，xij表示用户i与基站j之间的关联关系，xkj表示用户k与基站j之间的关联关系，cij表示用户i与基站j关联后的瞬时速率，表示所有运营商用户的集合，/>表示所有运营商基站的集合，/>表示多个运营商网络共享后，最大化基站负载均衡时运营商m的系统效用，/>表示多个运营商网络共享前，运营商m的系统效用，M表示所有运营商的集合。
7.一种基于共享基站的终端接入方法，其特征在于，应用于共享基站，所述共享基站为由多个运营商共享使用的基站，包括：
接收多个用户终端向所述共享基站发送的接入请求；
获取所述共享基站与多个用户终端之间的信道信息；
将所述共享基站与多个用户终端之间的信道信息，上传到中心控制设备，以使所述中心控制设备根据多个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，确定满足预设条件的基站用户关联信息，其中，所述预设条件用于表征多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用，所述基站用户关联信息中包含：每个共享基站与一个或多个用户终端的关联关系，所述系统效用用于衡量单个运营商进行基站共享后获取到的收益；
接收所述中心控制设备下发的基站用户关联信息；
根据所述中心控制设备下发的基站用户关联信息，接入所述共享基站所关联的一个或多个用户终端。
8.一种基于共享基站的终端接入装置，其特征在于，包括：
信道信息获取模块，用于获取每个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，其中，所述共享基站为由多个运营商共享使用的基站；
关联信息确定模块，用于根据每个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，确定满足预设条件的基站用户关联信息，其中，所述预设条件用于表征多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用，所述基站用户关联信息中包含：每个共享基站与一个或多个用户终端的关联关系，所述系统效用用于衡量单个运营商进行基站共享后获取到的收益；
关联信息发送模块，用于将满足所述预设条件的基站用户关联信息发送给每个共享基站，以使每个共享基站接入自身所关联的一个或多个用户终端。
9.一种共享基站，其特征在于，包括：
接入请求接收模块，用于接收多个用户终端向所述共享基站发送的接入请求；
信道信息获取模块，用于获取所述共享基站与多个用户终端之间的信道信息；
信道信息上传模块，用于将所述共享基站与多个用户终端之间的信道信息，上传到中心控制设备，以使所述中心控制设备根据多个共享基站与多个用户终端之间的信道信息，确定满足预设条件的基站用户关联信息，其中，所述预设条件用于表征多个运营商整体系统性能最优且单个运营商共享基站后的系统效用优于共享基站前的系统效用，所述基站用户关联信息中包含：每个共享基站与一个或多个用户终端的关联关系，所述系统效用用于衡量单个运营商进行基站共享后获取到的收益；
关联信息接收模块，用于接收所述中心控制设备下发的基站用户关联信息；
用户终端接入模块，用于根据所述中心控制设备下发的基站用户关联信息，接入所述共享基站所关联的一个或多个用户终端。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；以及
存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；
其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1～7中任意一项所述的基于共享基站的终端接入方法。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7中任意一项所述的基于共享基站的终端接入方法。
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