适于小蜂窝与大规模天线两层异构网络的功率控制方法

摘要

本发明公开了一种适于小蜂窝与大规模天线两层异构网络的低复杂度高能效的功率控制方法，包括：根据子载波复用情况将用户进行分组；根据演化博弈论为每组用户形成一个功率控制游戏；计算每个功率控制游戏中用户的能效和平均能效；根据平均能效为相应用户选择一个功率分配策略。通过所提出的功率控制方法，不仅能够有效提高小蜂窝与大规模天线两层网络中的系统容量，降低系统功耗，同时还能将算法复杂度从指数降低到线性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种适于小蜂窝与大规模天线两层异构网络的低复杂度高能效的功率 控制方法，属于移动通信功率控制技术。

背景技术

由于容量需求和能量消耗急剧增加，未来的5G移动通信系统面临严峻挑战。通过 小蜂窝技术和大规模天线技术可以有效解决移动通信网络的容量提升和降低能耗等问 题，因此受到业界广泛关注。

随着无线通信技术的蓬勃发展，如何通过功率控制有效提高系统容量和降低功耗， 是当前小蜂窝与大规模天线两层网络亟待解决的。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种适于小蜂窝与大规模 天线两层异构网络的低复杂度高能效的功率控制方法，以提高移动通信小蜂窝与大规模 天线两层网络的容量和降低功耗。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种适于小蜂窝与大规模天线两层异构网络的低复杂度高能效的功率控制方法，包 括如下步骤：

(1)设小蜂窝与大规模天线两层异构网络中共有N个子载波和K个小蜂窝，将所 有用户分为N个小组，第n个小组记为g_n，所有小组记为{g₁,g₂,…,g_N}；

(2)根据演化博弈论为每个小组设计一个功率控制游戏，第n个小组的功率控制 游戏记为G_n，所有功率控制游戏记为{G₁,G₂,…,G_N}；

(3)根据功率控制游戏G_n，对第n个小组的所有用户进行功率离散化，每个用户 有L个可供选择的功率分配策略，每个用户随机选择一个功率分配策略进行初始化；

(4)根据功率控制游戏G_n及其功率分配策略，计算复用第n个子载波的用户的能 效EE_n,k，再根据用户的能效EE_n,k计算能效平均值k_n表示复用第n个 子载波的用户个数；k＝0时，EE_n,0表示宏蜂窝中复用第n个子载波的用户的能效； k＝1,2,3,…时，EE_n,k表示小蜂窝中复用第n个子载波的用户的能效；如果没有用户复用 第n个子载波，则EE_n,k＝0；

(5)根据能效平均值EE_n为第n个小组中的每一个用户选择一个功率分配策略：对 于任意一个用户，随机选择一个功率分配策略，若该功率分配策略不能使其能效大于能 效平均值EE_n，则继续随机选择一个功率分配策略，直至所选的功率分配策略使其能效 大于能效平均值EE_n，将该功率分配策略作为最新的功率分配策略；若所有的功率分配 策略都不能使其能效大于能效平均值EE_n，则维持功率分配策略不变；

(6)重复步骤(4)到(5)，直到每组用户的功率分配策略不再改变。

具体的，所述步骤(1)中，分组的方法为：将宏蜂窝和小蜂窝中复用第n个的用 户分到第n个小组g_n内。

有益效果：本发明提供的适于小蜂窝与大规模天线两层异构网络的低复杂度高能效 的功率控制方法，与现有技术相比，具有如下优势：1、本发明以能效为优化目标，能 够在一定程度上提高系统容量，同时降低功率消耗；2、本发明采用分布式的功率控制 方法，能够使得每个用户分别优化各自的能效，从而将功率控制的复杂度从指数降低到 了线性；3、本发明提供的功率控制方法，在进行功率分配时，各个用户选择大于每组 用户能效平均值的策略，因此极大提高了用户间的公平性。

附图说明

图1为本发明的小蜂窝与大规模天线两层网络应用场景示意图，其中大规模天线用 户和小蜂窝用户均随机分布在小区内；

图2为本发明的功率控制方法施例流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图2所示为一种适于小蜂窝与大规模天线两层异构网络的低复杂度高能效的功率 控制方法，包括如下步骤：

(1)设小蜂窝与大规模天线两层异构网络中共有N个子载波和K个小蜂窝，将宏 蜂窝和小蜂窝中复用第n个的用户分到第n个小组g_n内，将所有用户分为N个小组，所 有小组记为{g₁,g₂,…,g_N}；

(2)根据演化博弈论为每个小组设计一个功率控制游戏，第n个小组的功率控制 游戏记为G_n，所有功率控制游戏记为{G₁,G₂,…,G_N}；

(3)根据功率控制游戏G_n，对第n个小组的所有用户进行功率离散化，每个用户 有L个可供选择的功率分配策略，每个用户随机选择一个功率分配策略进行初始化；

(4)根据功率控制游戏G_n及其功率分配策略，计算复用第n个子载波的用户的能 效EE_n,k，再根据用户的能效EE_n,k计算能效平均值k_n表示复用第n个 子载波的用户个数；k＝0时，EE_n,0表示宏蜂窝中复用第n个子载波的用户的能效； k＝1,2,3,…时，EE_n,k表示小蜂窝中复用第n个子载波的用户的能效；如果没有用户复用 第n个子载波，则EE_n,k＝0；

(5)根据能效平均值EE_n为第n个小组中的每一个用户选择一个功率分配策略：对 于任意一个用户，随机选择一个功率分配策略，若该功率分配策略不能使其能效大于能 效平均值EE_n，则继续随机选择一个功率分配策略，直至所选的功率分配策略使其能效 大于能效平均值EE_n，将该功率分配策略作为最新的功率分配策略；若所有的功率分配 策略都不能使其能效大于能效平均值EE_n，则维持功率分配策略不变；

(6)重复步骤(4)到(5)，直到每组用户的功率分配策略不再改变。

具体的，所述步骤(1)中，分组的方法为：将宏蜂窝和小蜂窝中复用第n个的用 户分到第n个小组g_n内。

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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。