本技術(shù)涉及無線通信，尤其涉及一種具有最大化效益成本比的無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)部署方法。

背景技術(shù)：

1、作為6g移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，無蜂窩大規(guī)模多輸入多輸出(multipe?inputmultiple?output，mimo)網(wǎng)絡(luò)通過部署大量的無線接入點(diǎn)(access?point，ap)，可以為用戶提供協(xié)同服務(wù)，消除小區(qū)邊界，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一高速率覆蓋。在6g時(shí)代，移動(dòng)流量的需求因用戶設(shè)備類型(user?equipment，ue)、連接密度、服務(wù)類型等因素的不同而發(fā)生顯著變化。幸運(yùn)的是，可以通過優(yōu)化部署ap的數(shù)量和位置來更精確地塑造無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)性能，以匹配不同的流量需求。

2、相關(guān)技術(shù)中，在無蜂窩大規(guī)模mimo系統(tǒng)中，雖然以流量需求導(dǎo)向的ap部署能夠顯著提高網(wǎng)絡(luò)的能源效率。然而，由于網(wǎng)絡(luò)的快速擴(kuò)張，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)了超高的部署成本，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營和建設(shè)面臨巨大經(jīng)濟(jì)壓力，無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)綠色經(jīng)濟(jì)和協(xié)同高效的發(fā)展至關(guān)重要。

3、因此，有必要提供一種新的技術(shù)方案改善上述方案中存在的一個(gè)或者多個(gè)問題。

4、需要說明的是，在上述背景技術(shù)部分公開的信息僅用于加強(qiáng)對本技術(shù)的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的在于提供一種具有最大化效益成本比的無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)部署方法，進(jìn)而至少在一定程度上克服由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺陷而導(dǎo)致的一個(gè)或者多個(gè)問題。

2、根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例提供的一種具有最大化效益成本比的無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)部署方法，該方法包括：

3、根據(jù)無線接入點(diǎn)覆蓋距離將無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域劃分為n個(gè)覆蓋單元，并計(jì)算第n個(gè)所述覆蓋單元的傳輸容量；其中，n∈(0，n]；

4、根據(jù)第n個(gè)所述覆蓋單元的傳輸容量及第n個(gè)所述覆蓋單元內(nèi)的平均傳輸容量需求，計(jì)算第n個(gè)所述覆蓋單元的服務(wù)能力；

5、根據(jù)所有所述覆蓋單元的所述服務(wù)能力和所述覆蓋區(qū)域的平均部署成本，計(jì)算效益成本比；

6、基于所述效益成本比，建立無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)模型；

7、對所述無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到最優(yōu)無線接入點(diǎn)部署決策。

8、本技術(shù)的實(shí)施例中，所述根據(jù)無線接入點(diǎn)覆蓋距離將無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域劃分為n個(gè)覆蓋單元，并計(jì)算第n個(gè)所述覆蓋單元的傳輸容量，包括：

9、在時(shí)分雙工模式下服務(wù)k個(gè)用戶，每個(gè)所述無線接入點(diǎn)配置nt根天線，所述無線接入點(diǎn)在l個(gè)備選位置，x＝(x1,…,xl,…,xl)為所述無線接入點(diǎn)的部署決策向量，其中，xl等于0或1，xl＝1表示在第1個(gè)備選位置部署無線接入點(diǎn)，則第k個(gè)所述用戶的信干噪比表示為：

10、

11、式中，ρ是上行發(fā)射功率，τ為導(dǎo)頻序列的長度，ξlk是第l個(gè)無線接入點(diǎn)與第k個(gè)用戶之間估計(jì)信道的均方值，βlk是第l個(gè)無線接入點(diǎn)與第k個(gè)用戶之間的大尺度衰落系數(shù)，l表示備選位置的數(shù)量，βli表示第l個(gè)無線接入點(diǎn)與第i個(gè)用戶之間的大尺度衰落系數(shù)；

12、根據(jù)第k個(gè)所述用戶的信干噪比計(jì)算第n個(gè)所述覆蓋單元的傳輸容量，包括：

13、

14、式中，表示第n個(gè)覆蓋單元的覆蓋面積，表示第k個(gè)用戶設(shè)備類型位于第n個(gè)覆蓋單元中。

15、本技術(shù)的實(shí)施例中，所述第n個(gè)所述覆蓋單元的服務(wù)能力，包括：

16、

17、式中，cn(x)表示第n個(gè)所述覆蓋單元的傳輸容量，表示第n個(gè)所述覆蓋單元內(nèi)的平均傳輸容量需求。

18、本技術(shù)的實(shí)施例中，所述效益成本比包括：

19、

20、式中，表示覆蓋區(qū)域的平均部署成本，a表示無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)的總覆蓋面積，表示覆蓋區(qū)域內(nèi)無線接入點(diǎn)的總數(shù)，cap表示部署單個(gè)無線接入點(diǎn)的歸一化成本。

21、本技術(shù)的實(shí)施例中，所述無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)模型包括：

22、

23、本技術(shù)的實(shí)施例中，所述對所述無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到最優(yōu)無線接入點(diǎn)部署決策，包括：

24、采用時(shí)空圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對所述無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到所述最優(yōu)無線接入點(diǎn)部署決策；其中，所述時(shí)空圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型包括空間學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)和時(shí)間學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)；

25、或者，

26、采用智能體深度確定性策略梯度算法對所述無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到所述最優(yōu)無線接入點(diǎn)部署決策。

27、本技術(shù)的實(shí)施例中，所述采用時(shí)空圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對所述無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到所述最優(yōu)無線接入點(diǎn)部署決策，包括：

28、將所述無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)模型轉(zhuǎn)化為一個(gè)時(shí)空圖數(shù)據(jù)，所述時(shí)空圖數(shù)據(jù)包括：其中，表示t時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)特征集合，xt表示t時(shí)刻無線接入點(diǎn)的特征，rt表示t時(shí)刻用戶的特征，ct表示t時(shí)刻覆蓋單元的特征；表示t時(shí)刻的邊特征集合，t＝1,...,t，表示t時(shí)刻從用戶到無線接入點(diǎn)的邊特征，表示t時(shí)刻從用戶到覆蓋單元的邊特征，表示t時(shí)刻從覆蓋單元到無線接入點(diǎn)的邊特征；

29、將所述時(shí)空圖數(shù)據(jù)作為所述圖注意力網(wǎng)絡(luò)的輸入，利用所述圖注意力網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)所述空間學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)t時(shí)刻的流量需求對節(jié)點(diǎn)特征和邊特征加權(quán)，提取無線接入點(diǎn)部署的空間狀態(tài)特征；

30、以t時(shí)刻的所述圖注意力網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的輸出作為門控循環(huán)單元的輸入，利用所述門控循環(huán)單元學(xué)習(xí)所述時(shí)間學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，學(xué)習(xí)所述無線接入點(diǎn)部署決策在t時(shí)刻的時(shí)間特征和時(shí)間演化規(guī)律，優(yōu)化得到滿足t時(shí)刻流量需求的所述無線接入點(diǎn)部署決策；其中，滿足t時(shí)刻流量需求的所述無線接入點(diǎn)部署決策包括：

31、xt+1＝σ2(whxht)??(6)；

32、式中，whx表示通過門控循環(huán)單元計(jì)算出來的隱藏狀態(tài)，ht為t時(shí)刻門控循環(huán)單元更新的隱藏狀態(tài)，σ2表示輸出層激活函數(shù)，此處為s型函數(shù)；

33、根據(jù)所述無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)模型定義損失函數(shù)，并通過最小化所述損失函數(shù)訓(xùn)練所述時(shí)空圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，訓(xùn)練優(yōu)化后的所述時(shí)空圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出所述最優(yōu)無線接入點(diǎn)部署決策；其中，定義所述損失函數(shù)為平均t時(shí)刻中具有約束懲罰的負(fù)效益成本比，所述負(fù)效益成本比表示為：

34、

35、式中，λ表示懲罰系數(shù)，λ＞0，表示t時(shí)刻第n個(gè)覆蓋單元內(nèi)的平均傳輸容量需求，bt(xt+1)表示帶入最優(yōu)無線接入點(diǎn)部署決策計(jì)算得到的t時(shí)刻的效益成本比，cn,t(xt+1)表示通過最優(yōu)無線接入點(diǎn)部署決策計(jì)算得到的t時(shí)刻第n個(gè)覆蓋單元的可達(dá)吞吐量。

36、本技術(shù)的實(shí)施例中，所述采用智能體深度確定性策略梯度算法對所述無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到最優(yōu)無線接入點(diǎn)部署決策，包括：

37、定義所述多智能體深度確定性策略梯度算法的優(yōu)化模型，所述優(yōu)化模型包括：狀態(tài)、動(dòng)作和獎(jiǎng)勵(lì)；

38、通過所述優(yōu)化模型對所述無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到最優(yōu)無線接入點(diǎn)部署決策；

39、其中，狀態(tài)：第i個(gè)智能體在t時(shí)刻從網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中獲取其本地信息，所述本地信息包括無線接入點(diǎn)的備選位置ap(t)、用戶的位置分布up(t)及移動(dòng)流量需求將第i個(gè)所述智能體在t時(shí)刻的狀態(tài)定義為則所有所述智能體在t時(shí)刻的聯(lián)合狀態(tài)定義為i表示智能體的個(gè)數(shù)；

40、動(dòng)作：基于當(dāng)前t時(shí)刻的狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在t時(shí)刻的第i個(gè)所述智能體的動(dòng)作空間表示當(dāng)前t時(shí)刻的無線接入點(diǎn)部署策略，所有所述智能體在t時(shí)刻的聯(lián)合動(dòng)作為

41、獎(jiǎng)勵(lì)：根據(jù)所述無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)模型定義所有所述智能體的獎(jiǎng)勵(lì)，并構(gòu)建獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)。

42、本技術(shù)的實(shí)施例中，所述獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)為：

43、

44、式中，ct表示不滿足約束條件時(shí)的懲罰項(xiàng)，bt(x)表示t時(shí)刻的效益成本比。

45、本技術(shù)的實(shí)施例中，所述通過所述優(yōu)化模型對所述無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到最優(yōu)無線接入點(diǎn)部署決策，包括：

46、第i個(gè)所述智能體從所述網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中觀察到當(dāng)前t時(shí)刻的狀態(tài)并將其輸入行動(dòng)者網(wǎng)絡(luò)中，得到無線接入點(diǎn)部署的初始策略；

47、每個(gè)所述智能體分別執(zhí)行當(dāng)前t時(shí)刻動(dòng)作，得到獎(jiǎng)勵(lì)值rt，并更新所有智能體在t+1時(shí)刻的聯(lián)合狀態(tài)st+1；

48、所有所述智能體將四元組{st,at,rt,st+1}存儲(chǔ)在經(jīng)驗(yàn)回放池中，重復(fù)該過程直到所述經(jīng)驗(yàn)回放池滿之后，從所述經(jīng)驗(yàn)回放池中隨機(jī)抽取f個(gè)訓(xùn)練樣本，訓(xùn)練行動(dòng)者網(wǎng)絡(luò)和集中式評論家網(wǎng)絡(luò)，以消除所述訓(xùn)練樣本之間的時(shí)間相關(guān)性，并通過所述集中式評論家網(wǎng)絡(luò)獲得所有所述智能體的聯(lián)合狀態(tài)和聯(lián)合動(dòng)作。

49、本技術(shù)的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

50、本技術(shù)的一種實(shí)施例中，通過上述方法，將覆蓋區(qū)域劃分n個(gè)覆蓋單元，根據(jù)所有覆蓋單元的服務(wù)能力和覆蓋區(qū)域的平均部署成本，定義，效益成本比，并根據(jù)效益成本比，將無線接入點(diǎn)部署問題建立為無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)模型，并對無蜂窩大規(guī)模mimo網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行優(yōu)化求解得到以最小成本構(gòu)建的最具效益的網(wǎng)絡(luò)部署方案。

51、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本技術(shù)。