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专利号: 2017103266975
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种两层Femtocell网络中基于能效最大化的最优鲁棒功率控制方法,其特征在于,包括如下步骤:

101、在非理想CSI下的两层Femtocell网络中,初始化并建立Femtocell网络能效最大化模型,所述Femtocell网络能效最大化模型为一个非凸优化问题;

102、基于鲁棒优化和最坏准则机制的思想,根据非线性分式规划理论将步骤101的非凸优化问题式等价转化为凸优化问题;

103、然后求解步骤102等价转化后的凸优化问题,得出最优鲁棒功率控制的闭式解,同时保证了宏蜂窝用户和Femtocell用户的QoS,完成最优鲁棒功率控制;

所述步骤101建立Femtocell网络能效最大化模型具体包括步骤:

初始化Femtocell用户个数、Femtocell用户的最小SINR需求Γ1,…,Γn、最大干扰门限和Femtocell用户的有效信道增益因子;

获取Femtocell用户的有效信道增益因子,并将有效信道增益因子进行降序排列;

对于给定的最小SINR需求Γ1,…,Γn,n为Femtocell用户的个数,计算Femtocell用户的总干扰 表示Femtocell用户i与宏基站之间的瞬时信道增益均值,εim表示归一化参数gi,m的不确定度,其中gi,m为Femtocell用户i到宏基站的信道增益,σ2表示宏用户对Femtocell用户i接收端的干扰和背景噪声之和,Γi为Femtocell用户的最小SINR约束, 表示Femtocell用户i与为其提供服务的Femtocell基站i之间的瞬时信道增益均值,εii表示归一化参数hi,i的不确定度,其中,hi,i代表实际的瞬间信道增益;

如果总干扰超过最大干扰门限,则去除掉最后一个Femtocell用户,并返回重新计算总干扰,否则,跳转至步骤102,Femtocell网络能效最大化非凸优化问题表达式为:其中,pi为Femtocell用户i的发射功率,hi,i代表实际的瞬间信道增益,σ2为宏用户对Femtocell用户接收端的干扰功率与背景噪声之和,pc和ζ分别代表FBS的静态功率消耗和放大器系数,gi,m为Femtocell用户i到宏基站的信道增益,Ith为用户可容忍的最大干扰门限,pj为Femtocell用户j的发射功率,j=1,2,…,n,j≠i,Γi为Femtocell用户的最小SINR约束,n为Femtocell用户的个数,最后两个约束条件分别描述参数hi,i和gi,m的不确定性范围。

2.根据权利要求1所述的两层Femtocell网络中基于能效最大化的最优鲁棒功率控制方法,其特征在于,所述步骤102非凸优化问题式等价转化为凸优化问题具体包括:所述凸优化问题的表达式为:其中UR(p)为吞吐量,UP(p)为能量消耗,q(t)为更新第t次迭代过程中的能效,pi为Femtocell用户i的发射功率, 表示Femtocell用户i与宏基站之间的瞬时信道增益均值,εim表示实际的瞬间信道增益的不确定度,Ith为用户可容忍的最大干扰门限, 表示Femtocell用户i与为其提供服务的Femtocell基站i之间的瞬时信道增益均值,εii表示实际的瞬间信道增益的不确定度,σ2为宏用户对Femtocell用户接收端的干扰功率与背景噪声之和,Γi为Femtocell用户的最小SINR约束,n为Femtocell用户的个数。

3.根据权利要求2所述的两层Femtocell网络中基于能效最大化的最优鲁棒功率控制方法,其特征在于,所述步骤103求解优化问题的步骤包括:设置能效初始值,外循环最大迭代次数和精确度要求值;

迭代更新能效,并计算出功率p(t),

精确度更新收敛判断:由当前能效和功率求得精确度,如果小于精确度要求值则返回重新迭代,反之,大于或者等于精确度要求值时则得出最大能效和最优鲁棒功率。

4.根据权利要求3所述的两层Femtocell网络中基于能效最大化的最优鲁棒功率控制方法,其特征在于,所述满足精确度要求,即满足 其中UR(p(t))为吞吐量,UP(p(t))为能量消耗,q(t)为第t次迭代得到的能效, 为精确度要求值,两层Femtocell网络中的第i个Femtocell用户最优功率为:其中 表示最优鲁棒功率,[]+表示计算结果为正数时取值才会有意义,否则计算结果为0,σ2表示宏用户对FUEi接收端的干扰和背景噪声之和,Γi为Femtocell用户的最小SINR约束, 表示Femtocell用户i与为其提供服务的Femtocell基站i之间的瞬时信道增益均值,εii表示归一化参数hi,i的不确定度,其中,hi,i代表实际的瞬间信道增益,λ为拉格朗日对偶变量, 表示Femtocell用户i与宏基站之间的瞬时信道增益均值,εim表示归一化参数gi,m的不确定度,其中gi,m代表实际的瞬间信道增益,ζ为Femtocell基站的放大器系数,q*为能效的最大值。

5.根据权利要求1所述的两层Femtocell网络中基于能效最大化的最优鲁棒功率控制方法,其特征在于,所述Femtocell用户的有效信道增益因子mi:其中, 表示Femtocell用户i与为其提供服务的Femtocell基站i之间的瞬时信道增益均值, 表示Femtocell用户i与宏基站之间的瞬时信道增益均值,εii表示归一化参数hi,i的不确定度,其中,hi,i代表实际的瞬间信道增益,εim表示归一化参数gi,m的不确定度,其中gi,m代表实际的瞬间信道增益,n为Femtocell用户的个数;所述将有效信道增益因子进行降序排列具体包括:用户的排序方式为:m1≥m2≥…≥mK,其中,mK为Femtocell用户K的排序因子。

6.根据权利要求5所述的两层Femtocell网络中基于能效最大化的最优鲁棒功率控制方法,其特征在于,对于Femtocell用户i的最小信号与噪声加干扰比是:i=1,…,n其中γi(p)为Femtocell用户i的信号与噪声加干扰比,pi表示Femtocell用户i的发射功率,hi,i代表实际的瞬间信道增益,hj,i表示FUEj到FUEi的干扰信道增益, 表示所有Femtocell用户j对Femtocell用户i的总干扰,σ2表示宏用户对FUEi接收端的干扰和背景噪声之和,Γi为Femtocell用户的最小SINR约束。