用于毫微微蜂窩網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)混合接入控制方法
【專利摘要】本發(fā)明一種用于毫微微蜂窩網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)混合接入控制方法，網(wǎng)絡(luò)中的非注冊用戶和注冊用戶在Femtocell基站的實時調(diào)度下，首先根據(jù)其注冊用戶QoS需求進行功率分配；其次，若基站還有剩余的功率未分配，運用博弈理論建立非注冊用戶和基站剩余功率之間的博弈模型并進行求解；最后，基站根據(jù)上述兩個過程將求得的功率值分配給相應用戶，從而實現(xiàn)對于Femtocell網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)混合接入控制。本發(fā)明利用有限的功率資源，首先以保證注冊用戶的QoS為約束，以最小化分配給注冊用戶總功率為目標對注冊用戶進行功率分配；然后根據(jù)剩余功率的值，以基站作為賣家，而非注冊用戶作為買家，實現(xiàn)了以最大化賣家所得收益和買家效益為目標的功率分配。
【專利說明】用于毫微微蜂窩網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)混合接入控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，尤其是一種用于毫微微蜂窩網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)混合接入控制 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在Femtocell網(wǎng)絡(luò)場景下的關(guān)鍵技術(shù)研究中，如何低成本、高效率地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)用 戶動態(tài)接入Femtocell是無線通信研究的重點內(nèi)容之一。在Macro-Femto網(wǎng)絡(luò)場景中，大 量Femtocell部署在宏蜂窩（Macrocell)小區(qū)內(nèi)。當宏蜂窩用戶遠離宏蜂窩基站并相應靠 近相近的Femtocell基站時，會根據(jù)Femtocell的接入機制進行切換。
[0003] 但是，由于Femtocell基站功率較小，若在開放的接入機制下對注冊用戶和非 注冊用戶進行功率分配會相應降低注冊用戶的用戶體驗度；而在非開放接入機制下，非 注冊用戶則不能接入到Femtocell網(wǎng)絡(luò)中，從而會依舊停留在宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，可能因為 "死區(qū)"等原因中斷服務；而混合接入機制能在一定的限制內(nèi)允許一定非注冊用戶接入到 Femtocell網(wǎng)絡(luò)中，綜合了開放和非開放兩種接入機制的特點，但是如何動態(tài)地進行混合接 入的判定和允許哪些非注冊用戶接入Femtocell網(wǎng)絡(luò)則成為了難點。
[0004] 現(xiàn)有的Femtocell網(wǎng)絡(luò)混合接入方法大部分是以最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量等性能進行 的。而隨著技術(shù)的發(fā)展，研究的重點逐漸轉(zhuǎn)向如何利用有限的頻譜資源，盡可能地保證各個 用戶的QoS需求并保護系統(tǒng)資源，因此需要新的Femtocell動態(tài)混合接入控制方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：提供一種用于毫微微蜂窩網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)混合接入控制方法，以解決現(xiàn)有 技術(shù)的上述問題。
[0006] 技術(shù)方案：一種用于毫微微蜂窩網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)混合接入控制方法，包括如下步驟：
[0007] 根據(jù)其注冊用戶QoS需求進行功率分配；
[0008] 若基站還有剩余的功率未分配，運用博弈理論建立非注冊用戶和基站剩余功率之 間的博弈模型并進行求解；
[0009] 基站根據(jù)上述兩個過程將求得的功率值分配給相應用戶，從而實現(xiàn)對于 Femtocell網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)混合接入控制。
[0010] 在進一步的實施例中，上述過程具體為：
[0011] 步驟1、根據(jù)Femtocell用戶屬性將用戶集分成注冊用戶集和非注冊用戶集，基站 通過信道檢測對所有用戶的信道狀態(tài)進行搜集并得到注冊用戶的QoS需求值；
[0012] 步驟2、Femtocell基站根據(jù)得到的注冊用戶的QoS值并以其為約束，以最小化使 用的總功率為目標對注冊用戶進行功率分配，并得到注冊用戶的功率值；
[0013] 步驟3、根據(jù)步驟2中所得注冊用戶的功率值，判斷Femtocell基站是否還有剩余 功率待分配，若還有剩余功率則進入步驟4;
[0014] 若沒有剩余功率則切換到步驟5并分配給非注冊用戶的功率值為0,將Femtocell 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置為非開放接入機制，從而拒絕所有非注冊用戶；
[0015] 步驟4、根據(jù)注冊用戶所得功率值以及基站擁有的總功率計算剩余功率，以基站作 為賣家，而非注冊用戶作為買家進行Stackelberggame數(shù)學建模；求得基站分配給每個非 注冊用戶的功率值，基站根據(jù)其功率值選擇性地接納非注冊用戶進入Femtocell網(wǎng)絡(luò)中以 得到其最大的經(jīng)濟效益；
[0016] 步驟5、根據(jù)步驟2和步驟4所得的注冊用戶和非注冊用戶的功率分配值進行動態(tài) 混合接入Femtocell網(wǎng)絡(luò)的判定。
[0017] 有益效果：本發(fā)明利用網(wǎng)絡(luò)中各用戶在Femtocell基站的實時調(diào)度機制，根據(jù)各 個用戶當前信道狀態(tài)以及Femtocell網(wǎng)絡(luò)注冊用戶QoS等信息進行動態(tài)的功率分配。并且 利用有限的功率資源，首先以保證注冊用戶的QoS為約束，以最小化分配給注冊用戶總功 率為目標對注冊用戶進行功率分配；然后根據(jù)剩余功率的值，以基站作為賣家，而非注冊用 戶作為買家，以最大化賣家所得收益和買家效益為目標進行功率分配。根據(jù)所得的功率分 配值，F(xiàn)emtocell基站對各個非注冊用戶進行接入判定，從而得到根據(jù)用戶自身信道狀態(tài)的 Femtocell動態(tài)混合接入機制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的流程圖。

【具體實施方式】
[0019] 如圖1所示，本發(fā)明包括如下步驟：
[0020] 步驟1、根據(jù)Femtocell用戶屬性的不同將用戶集分成注冊用戶集和非注冊用戶 集，基站通過信道檢測對所有用戶的信道狀態(tài)進行搜集并得到注冊用戶的QoS需求值；
[0021] 步驟2、Femtocell基站根據(jù)得到的注冊用戶的QoS值并以其為約束，以最小化使 用的總功率為目標對注冊用戶進行功率分配，并得到相應的功率值；
[0022] 步驟3、Femtocell基站根據(jù)步驟2中所得注冊用戶的功率值進行判斷，若還有剩 余功率則進行步驟4 ;若沒有剩余功率則切換到步驟5并設(shè)置Femtocell網(wǎng)絡(luò)為非開放接 入機制，從而拒絕所有非注冊用戶。
[0023] 步驟4、根據(jù)注冊用戶所得功率值以及基站擁有的總功率計算剩余功率，以基站作 為賣家，而非注冊用戶作為買家進行Stackelberggame數(shù)學建模。從而求的基站分配給每 個非注冊用戶的功率值，基站根據(jù)其功率值選擇性地接納非注冊用戶進入Femtocell網(wǎng)絡(luò) 中以得到其最大的經(jīng)濟效益。
[0024] 步驟5、根據(jù)步驟2和步驟4所得的功率分配值進行動態(tài)混合接入Femtocell網(wǎng)絡(luò) 的判定。若從步驟3直接到步驟5,則設(shè)置分配給非注冊用戶的功率值為0,即拒絕該非注 冊用戶。
[0025] 所述的Femtocell分集操作分為注冊用戶和非注冊用戶。Femtocell注冊用戶 的特性為可以隨意且無償?shù)貞肍emtocell基站的功率資源；而非注冊用由于屬于外來用 戶，因此其所分配功率資源必須用有償?shù)拇鷥r去獲得。因此兩者的不同決定了Femtocell 用戶要被分為兩類進行功率分配；
[0026] 所述的Femtocell注冊用戶資源分配方法采用以QoS為約束條件，以最小化使用 總功率為目標函數(shù)進行功率分配。QoS約束是因為Femtocell必須首先滿足注冊用戶的QoS需求后才能跟非注冊用戶進行資源買賣。而最小化使用總功率則是因為Femtocell基站除 了要保證注冊用戶QoS外，還要得到最大化賣資源給非注冊用戶用所得到的有償代價。所 述的Femtocell非注冊用戶資源分配方法采用經(jīng)濟學上Stackelberggame進行如下數(shù)學 建模：由于基站擁有資源，因此將它作為賣方，而Femtocell的非注冊用戶因為不能無償?shù)?使用基站功率因此必須采用買資源的方式進行資源的分配。其中基站制定單位功率所需的 價格，而非注冊用戶根據(jù)其價格進行買功率的博弈。
[0027] 如圖1所示，對本發(fā)明方案設(shè)計作進一步的具體分析和描述。
[0028] 若Femtocell網(wǎng)絡(luò)中的用戶集或者注冊用戶的QoS發(fā)生變化，基站重新搜集注冊 用戶和非注冊用的信道狀態(tài)以及注冊用戶的QoS。
[0029] 記為Femtocel1網(wǎng)絡(luò)中注冊用戶i的最小QoS需求，在本發(fā)明優(yōu)先滿足 Femtocell注冊用戶的QoS,因此Femtocell基站分配給注冊用戶k的功率所得的吞吐量!Ti 應大于等于該用戶最小QoS值，即
[0030] ⑴
[0031] 記Pi為Femtocell基站分配給注冊用戶i的功率值，因此根據(jù)最小化注冊用戶總 功率原理,有
[0032]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于毫微微蜂窩網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)混合接入控制方法，其特征在于，包括如下步驟： 根據(jù)其注冊用戶QoS需求進行功率分配； 若基站還有剩余的功率未分配，運用博弈理論建立非注冊用戶和基站剩余功率之間的 博弈模型并進行求解； 基站根據(jù)上述兩個過程將求得的功率值分配給相應用戶，從而實現(xiàn)對于Femtocell網(wǎng) 絡(luò)的動態(tài)混合接入控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于毫微微蜂窩網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)混合接入控制方法，其特征在于， 進一步為： 步驟1、根據(jù)Femtocell用戶屬性將用戶集分成注冊用戶集和非注冊用戶集，基站通過 信道檢測對所有用戶的信道狀態(tài)進行搜集并得到注冊用戶的QoS需求值； 步驟2、Femtocell基站根據(jù)得到的注冊用戶的QoS值并以其為約束，以最小化使用的 總功率為目標對注冊用戶進行功率分配，并得到注冊用戶的功率值； 步驟3、根據(jù)步驟2中所得注冊用戶的功率值，判斷Femtocell基站是否還有剩余功率 待分配，若還有剩余功率則進入步驟4 ; 若沒有剩余功率則切換到步驟5并分配給非注冊用戶的功率值為0,將Femtocell網(wǎng)絡(luò) 設(shè)置為非開放接入機制，從而拒絕所有非注冊用戶； 步驟4、根據(jù)注冊用戶所得功率值以及基站擁有的總功率計算剩余功率，以基站作為賣 家，而非注冊用戶作為買家進行Stackelberg game數(shù)學建模；求得基站分配給每個非注冊 用戶的功率值，基站根據(jù)其功率值選擇性地接納非注冊用戶進入Femtocell網(wǎng)絡(luò)中以得到 其最大的經(jīng)濟效益； 步驟5、根據(jù)步驟2和步驟4所得的注冊用戶和非注冊用戶的功率分配值進行動態(tài)混合 接入Femtocell網(wǎng)絡(luò)的判定。
【文檔編號】H04W72/12GK104363664SQ201410631633
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】沈連豐, 劉誠毅, 夏瑋瑋, 陳賡, 李俊超, 張瑞 申請人:東南大學