一种基于模式搜索的超密集组网传输模式的选择方法

摘要

本发明涉及一种基于模式搜索的超密集组网传输模式的选择方法，属于无线通信技术领域。该方法包括：令每个基站与离其最近的一个用户服务的初始化传输模式为X

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于模式搜索的超密集组网传输模式的选择方法，属于无线通信 技术领域。

背景技术

随着无线通信、互联网和多媒体技术的快速发展，新一代无线通信网络中的移动 用户对用户业务的需求己经由单一的语音业务转变为更加丰富的多媒体业务，例如，图像 传送、视频点播、数据互传、实时电视节目、因特网接入等。从运营商的角度，新一代的移动 通信系统希望能够更易于加载各类新业务及融合新的技术,而无需频繁地进行系统结构和 设备的变动。这些需求致使新一代移动通信模式正朝着丰富、快速、灵活、高效等方向发展, 呈现出无线技术宽带化、宽带技术无线化和IP技术化。

为了适应人们对移动通信越来越高的要求，国际电信联盟(International TelecommunicationUnion，ITU),在2015年10月正式成立了IMT-2020(International MobileTelecommunication-2020)推进组，负责推动中国第五代移动通信技术研究以及开 展国际交流与合作工作。中国于2016年1月举办了“未来移动通信论坛(FuTURE)”2015年第 五次工作组会议，会议旨在促进未来移动通信领域的技术交流与信息沟通，加强国际间的 技术研发与合作。FuTURE论坛5G(5thgeneration)特别兴趣组围绕着“柔性、绿色、极速”的 5G愿景，以“5+2”技术理念，重新思考5G网络的设计原则。

在提升移动网络的性能，以及支持更多样化应用场景的同时，5G网络架构的目标 是：更简单、更高效、更灵活、更开放。

·简单：功能、接口和协议可以进一步简化、融合，或者设计更简单的替代逻辑，例 如，跨网的互操作可以通过更扁平、更简单的功能和协议来实现；

·高效：低成本的网络部署、高效的流量转发，以及优化的业务路由能够提升业务 的有效性，降低业务成本；接入网络和核心网络去耦合，能够独立灵活演进；

·灵活：网络功能可以及时进行更新，能够灵活构建以及迁移；网络能够识别用户 和业务场景的差异性，并提供相应的定制化的网络服务；

·开放：网络的状态信息和网络的功能信息可以开放给第三方的应用，提高用户 的体验，拓展网络生态，提升网络营收。

基于上述目标，5G网络提出超密集组网。在超密集组网中,基站的数目多于用户的 数目，因此存在基站和用户的配对问题，也就是网络中基站和用户的传输模式选择问题。

目前一种采用穷搜法找到超密集组网中使所有用户和速率最大的最优传输模式， 该方法是将所有的传输方案搜索一遍，将所有的传输方案进行比较，找到所有用户和速率 最大的最优传输模式，但是这个方法计算复杂度高，需要耗费大量的时间。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处,，提出一种基于模式搜索的超密集 组网传输模式的选择方法，该方法可快速寻找到使用户和速率最大的传输模式，且具有低 的计算复杂度。

1、基于模式搜索的传输模式选择算法来找到最佳传输模式的方法，具体包括以下 步骤：

步骤1令每个基站与离其最近的一个用户服务的传输模式X_opt为初始化传输模式，令 改变传输模式X_opt的步长为T＝1，传输模式增量的向量表达式为：其中e_m表示第m个元素为1，其余元素为0的N维向量；

步骤2更新传输模式：X_m＝X_opt+T·ΔX_m，其中1≤m≤2N,表示非负整数全 体构成的集合；令K个用户的和速率的函数表示为其中为第i个用户在 更新传输模式X_m下的速率，i＝1,2,3,....,K；如果K个用户的和速率的函数集合{f(X₁),f (X₂),...,f(X_2N-1),f(X_2N)}中最大值大于f(X_opt)，如式(1)所示：

则将使f(X_m)取得最大值的X_m赋值给X_opt并且将2T赋值给T，如式(2)所示：

否则，X_opt保持不变，并且将0.5T赋值给T；

步骤3若T>0.5，则重复步骤2；否则，进行步骤4；

步骤4令传输模式X_i＝[i,i,...,i]其中传输模式X_i＝[i,i,..., i]表示所有基站为第i个用户服务，这个传输模式对应的所以用户和速率函数为f(X_i)；若K 个用户的和速率的函数集合{f(X₁),f(X₂),...,f(X_K-1),f(X_K)}中最大值大于f(X_opt),如式 (3)所示：

则将使f(X_i)取得最大值的X_i赋值给X_opt，如式(4)所示：

否则，X_opt保持不变；

将步骤4得到的X_opt作为使K个用户和速率最大的最优传输模式。

本发明提出的超密集组网传输模式的选择方法，其优点是：在使用户和速率达到 最大值时，计算复杂度低。根据模式搜索的传输模式选择算法来找到最佳传输模式的方法， 不仅使得用户的和速率达到了最大，同时这个搜索的过程计算复杂度低，能够快速的得到 使和速率最大的最优传输模式。

附图说明

图1是本发明方法涉及的超密集组网场景示意图。

图2是本发明方法提出的基于模式搜索的传输模式选择方法流程图。

具体实施方式

本发明提出的一种基于模式搜索的超密集组网传输模式选择方法结合附图及实 施例说明如下：

本发明的一种基于模式搜索的超密集组网传输模式选择方法得到的最佳传输模 式是指使用户和速率最大化的传输模式，用于超密集组网场景的下行传输；

设超密集组网有N个基站，分别标号为1,2,...,N，有K(K<N)个用户期望在同一时 间内进行通信，标号为1,2,...,K；在该超密集组网中，基站和用户均随机均匀分布；

当多用户进行通信时，所述传输模式为基站与用户之间的配对方式，传输模式用 向量表示为X＝[u₁,u₂,...,u_N]，n＝1,2,...N，式中u_n∈{0,1,...,K}为由第n个基站提供服 务的用户标号，u_n＝0则表示第n个基站关闭，不为任何用户服务；设用户i在传输模式为X确 定的情况下的速率为R_i(X)＝ω_ilog₂(1+γ_i)，其中，i＝1,2,…,K，ω_i为用户i占用的带宽， γ_i为用户i的信干噪比，ω_i和γ_i在用户端得到；K个用户和速率为则通 过求解目标函数f(X)＝R_sum(X)，得到用户和速率最优的传输模式

本发明提出的基于模式搜索的传输模式选择算法来找到最佳传输模式的方法，具 体包括以下步骤：

步骤1令每个基站与离其最近的一个用户服务的传输模式X_opt为初始化传输模式，令改 变传输模式X_opt的步长为T＝1，传输模式增量的向量表达式为：其中e_m表示第m个元素为1，其余元素为0的N维向量；

步骤2更新传输模式：X_m＝X_opt+T·ΔX_m，其中1≤m≤2N,表示非负整数全 体构成的集合；如果K个用户的和速率的函数集合{f(X₁),f(X₂),...,f(X_2N-1),f(X_2N)}中最 大值大于在初始化传输模式下的和速率的函数f(X_opt)，如式(1)所示：

则将使f(X_m)取得最大值的X_m赋值给X_opt并且将2T赋值给T，如式(2)所示：

否则，X_opt保持不变，并且将0.5T赋值给T；

步骤3若T>0.5，则重复步骤2；否则，进行步骤4；

步骤4令传输模式X_i＝[i,i,...,i]其中传输模式X_i＝[i,i,..., i]表示所有基站为第i个用户服务，这个传输模式对应的所以用户和速率函数为f(X_i)；若K 个用户的和速率的函数集合{f(X₁),f(X₂),...,f(X_K-1),f(X_K)}中最大值大于f(X_opt),如式 (3)所示：

则将使f(X_i)取得最大值的X_i赋值给X_opt，如式(4)所示：

否则，X_opt保持不变；

将步骤4得到的X_opt作为使K个用户和速率最大的最优传输模式。

实施例

本实施例的超密集组网中有9个基站，分别标号为1,2,...,9，有4个用户期望在同 一时间内进行通信，标号为1,2,...,4；在超密集组网中，基站和用户都是随机均匀分布，如 图1所示。其中箭头表示基站为某用户服务，例如基站4和基站7均为用户2服务。

当多用户进行通信时，基站与用户之间的配对方式称作传输模式，传输模式用向 量X表示为：X＝[u₁,u₂,...,u₉]，式中u_n∈{0,1,...,4}，为由第n个基站提供服务的用户标 号，n＝1,2,...9；u_n＝0则表示第n个基站关闭，不为任何用户服务。与图1中所示情况相对 应的传输模式为X＝[1,1,3,2,1,3,2,4,0]。

本实施例的具体步骤如下：

步骤1每个基站与离其最近的一个用户服务的传输模式X_opt为初始化传输模式，令 改变传输模式X_opt的步长为T＝1，传输模式增量向量表达式为：其中e_m表示第m个元素为1，其余元素为0的9维向量。

步骤2更新传输模式X_m＝X_opt+T·ΔX_m，其中1≤m≤18,表示非负整数全体 构成的集合；令4个用户的和速率的函数表示为其中R_i(X)为第i个用户 的速率，i＝1,2,3,4；如果集合{f(X₁),f(X₂),...,f(X₁₇),f(X₁₈)}中最大值大于f(X_opt)，如 下式所示：

则将使f(X_m)取得最大值的X_m赋值给X_opt并且将2T赋值给T，如下式所示：，

否则，X_opt保持不变，并且将0.5T赋值给T；

步骤3若T>0.5，则重复步骤2；否则，进行步骤4；

步骤4令传输模式X_i＝[i,i,...,i]传输模式X_i＝[i,i,...,i]表 示所有基站为第i个用户服务，这个传输模式对应的所有用户和速率函数为f(X_i)；若4个用 户的和速率的函数集合{f(X₁),f(X₂),f(X₃),f(X₄)}中最大值大于f(X_opt),如下式所示：

则将使f(X_i)取得最大值的X_i赋值给X_opt，如下式所示：

否则，X_opt保持不变；

步骤4得到的X_opt是使4个用户和速率最大的最优传输模式。

本发明提出的超密集组网传输模式的选择方法，其优点是：在使用户和速率达到 最大值时，计算复杂度低。根据模式搜索的传输模式选择算法来找到最佳传输模式的方法， 不仅使得用户的和速率达到了最大，同时这个搜索的过程计算复杂度低，能够快速的得到 使和速率最大的最优传输模式。