一种分布式自适应调节小基站发射功率偏置值的方法【专利摘要】本发明公开了一种分布式自适应调节小基站发射功率偏置值的方法。本发明在小基站的回程链路容量受限的情况下通过使用机器学习中的Q-learning的方法自适应地调节小基站发射功率偏置来分担宏蜂窝负载，提高小基站回程链路资源利用率。利用机器学习的一种称为Q-learning的方法可以方便每个小基站实时监控周围用户数目以及用户分布的变化，及时调整自己的参考信号功率偏置值来获得当前情况下最优的偏置值选择，从而充分利用自己的资源为宏基站实现分担负载的功能。本发明所提供的方法不仅能够有效地提高系统容量和覆盖效果，更有助于节省宏基站的运行成本，实现绿色通信。【专利说明】一种分布式自适应调节小基站发射功率偏置值的方法【
技术领域：
】[0001]本发明涉及通信领域，特别涉及一种分布式自适应调节小基站发射功率偏置值的方法。【
背景技术：
】[0002]在下一代无线通信技术中，异构网络对于提升系统容量和覆盖效果，提供较好的数据服务有巨大的帮助。在异构网络中，一些低功耗、低花费的小基站被用来分担传统的宏基站的数据服务任务。然而，受制于其低发射功率的特性，小基站的覆盖的半径较小，一般情况下仅能服务较少的的用户。而在布置小基站时，每个小基站都会分配到固定的回程链路资源，这导致了小基站的资源并没有被充分地利用，另一方面，宏基站可能还在一个高负载的环境下运行。资源利用受限导致在大密度布置小基站的情况下，系统的性能并不能够获得应有的足够的提升。因此，提高小基站资源利用率来为宏基站分担负载的方法急需探索。[0003]现有文献中给出的提高小基站资源利用率的方法主要有:(I)直接提高小基站的信号发射功率来扩大小基站的覆盖范围以接入更多的周边用户；(2)在用户进行接入选择时，设定某种特定的接入策略引导更多用户去接入小基站；(3)为每个小基站配一个固定的信号发射功率偏置，使小基站的覆盖范围虚拟上“扩大”。(4)每个用户根据自己的需求以及系统的性能选定自己的信号发射功率偏置等等。[0004]在对现有方法进行分析后发现:文献所提方法或是存在弊端，或是在现实可行性方面有所欠缺。方法(I)虽然能够提高小基站资源利用率，但是系统的能量效率将因此降低，并不符合绿色通信的理念。方法(2)(3)无法动态适应环境的变化，用户过多时可能发生阻塞而用户较少时，其资源利用率仍旧处于一个较低的水平。方法(4)在如今的用户终端上实现大运算量的工作没有现实可行性。【
发明内容】[0005]本发明的目的定针对现状中在小基站为宏基站分担负载时小基站的资源利用率相当低的问题，提供一种分布式自适应调节小基站发射功率偏置值的方法。[0006]分布式自适应调节小基站发射功率偏置值的方法的步骤如下:[0007]I)为使适量用户从宏基站转到小基站享受数据服务以使小基站最终的吞吐量逼近其所拥有的回程链路信道资源，从而充分利用小基站回程链路资源来给宏基站分担负载，小基站在考虑当前用户服务性能的同时，根据自己当前的回程链路资源的使用情况通过设置自己的参考信号功率偏置值来实现覆盖范围的调整；[0008]2)在小基站调整好自己的覆盖范围后，在所有候选的基站中，用户计算接收到的每个基站的参考信号功率，并在此功率上分别加上每个基站设定的参考信号功率偏置值作为来自该基站的最终接收“参考信号功率”，用户选择加上偏置后的参考信号功率值最大的基站进行连接；[0009]3)所有用户确定自己所接入的基站后，小基站在考虑自己当前的回程链路资源的使用和当前用户的服务性能情况下，动态调整自己的最优参考信号功率偏置值；[0010]4)重复步骤2)和步骤3)，直至小基站的最优参考信号功率偏置值收敛，当算法收敛后小基站调低最优参考信号功率偏置值的学习强度，减少运算量并实时监测环境变化，当小基站周围用户数以及分布情况发生重大改变，则小基站重新调高最优参考信号功率偏置值的学习强度，执行步骤2)。[0011]所述的步骤I)包括:[0012](I)若回程链路资源充足，则小基站应当扩展其当前的覆盖范围，使在保证用户服务性能下将原覆盖范围外附近的用户被包括进来，该部分用户转而由该小基站利用其空余的回程链路资源提供数据服务；[0013](2)若当前小基站的吞吐量超过了回程链路资源数，则小基站应当缩小当前的覆盖范围，减少为一部分用户提供服务，直至剩余吞吐量小于回程链路资源数，该部分被移出覆盖范围的用户则选择其他基站为其服务。[0014]所述的步骤3)包括:[0015](I)若回程链路资源充足，小基站提高其参考信号功率偏置值，使加上偏置后的参考信号功率值变大，扩张覆盖范围以接入更多用户；[0016](2)若当前吞吐量大于回程链路资源数，小基站减小其参考信号功率偏置值，相应地使加上偏置后参考信号功率变小，收缩覆盖范围。[0017]步骤3)所述的动态调整自己的最优参考信号功率偏置值的方法为:小基站开启时运行Q-1earning算法对各状态下最优的参考信号功率偏置值进行学习，小基站在知道自己的回程链路资源数的情况下，将自己当前的吞吐量作为Q-1earning的状态变量，根据不同的状态，小基站学习在各状态下的最优的参考信号功率偏置值，方法的具体步骤包括:[0018]S1、算法开始运行时，宏基站的偏置值始终为0，小基站的偏置值初始化为0，小基站维护一张表格即Q-table来记录每个状态的每一种执行措施下所能获得的Q-value值，该Q-value值与当前状态下采取当前措施获得的奖励值即reward有关；[0019]S2、在所有候选的基站中，用户计算接收到的每个基站的参考信号功率，并在此功率上分别加上每个基站设定的参考信号功率偏置值作为来自该基站的最终接收“参考信号功率”，用户选择加上偏置后的参考信号功率值最大的基站进行连接；[0020]S3、按照当前的接入情况，小基站计算当前的吞吐量，并找到该吞吐量所对应的状态。小基站按照一定准则选取一个参考信号功率偏置值作为下一时刻该小基站采用的参考信号功率的偏置值，同时，计算采取当前偏置值所获得的奖励值，以一定的准则来更新Q-table；[0021]S4、循环执行步骤S2和步骤S3直到算法收敛，即在每一种状态下相应的最优的偏置值已经收敛；[0022]步骤S3中的参考信号功率偏置值的选择准则满足以下过程:[0023](I)定义一个选择因子ε，0<ε<I；[0024](2)在O到I之间随机产生一个值X，若X比ε大，则随机选择一个执行措施，否贝U，选择该状态下Q-table中最大值对应的执行措施作为下一时刻的小基站参考信号功率偏置值;[0025]步骤S3中的Q-table更新准则满足以下过程:[0026](I)选定一个更新因子α，0<α<I;[0027](2)将该状态下使用当前偏置值的Q-table对应值按照如下公式进行更新:[0028]【权利要求】1.一种分布式自适应调节小基站发射功率偏置值的方法，其特征在于，它的步骤如下:1)为使适量用户从宏基站转到小基站享受数据服务以使小基站最终的吞吐量逼近其所拥有的回程链路信道资源，从而充分利用小基站回程链路资源来给宏基站分担负载，小基站在考虑当前用户服务性能的同时，根据自己当前的回程链路资源的使用情况通过设置自己的参考信号功率偏置值来实现覆盖范围的调整；2)在小基站调整好自己的覆盖范围后，在所有候选的基站中，用户计算接收到的每个基站的参考信号功率，并在此功率上分别加上每个基站设定的参考信号功率偏置值作为来自该基站的最终接收“参考信号功率”，用户选择加上偏置后的参考信号功率值最大的基站进行连接；3)所有用户确定自己所接入的基站后，小基站在考虑自己当前的回程链路资源的使用和当前用户的服务性能情况下，动态调整自己的最优参考信号功率偏置值；4)重复步骤2)和步骤3)，直至小基站的最优参考信号功率偏置值收敛，当算法收敛后小基站调低最优参考信号功率偏置值的学习强度，减少运算量并实时监测环境变化，当小基站周围用户数以及分布情况发生重大改变，则小基站重新调高最优参考信号功率偏置值的学习强度，执行步骤2)。2.根据权利要求1所述的一种分布式自适应调节小基站发射功率偏置值的方法，其特征在于，所述的步骤1)包括:(1)若回程链路资源充足，则小基站应当扩展其当前的覆盖范围，使在保证用户服务性能下将原覆盖范围外附近的用户被包括进来，该部分用户转而由该小基站利用其空余的回程链路资源提供数据服务；(2)若当前小基站的吞吐量超过了回程链路资源数，则小基站应当缩小当前的覆盖范围，减少为一部分用户提供服务，直至剩余吞吐量小于回程链路资源数，该部分被移出覆盖范围的用户则选择其他基站为其服务。3.根据权利要求1所述的一种分布式自适应调节小基站发射功率偏置值的方法，其特征在于，所述的步骤3)包括:(1)若回程链路资源充足，小基站提高其参考信号功率偏置值，使加上偏置后的参考信号功率值变大，扩张覆盖范围以接入更多用户；(2)若当前吞吐量大于回程链路资源数，小基站减小其参考信号功率偏置值，相应地使加上偏置后参考信号功率变小，收缩覆盖范围。4.根据权利要求1所述的一种分布式自适应调节小基站发射功率偏置值的方法，其特征在于，步骤3)所述的动态调整自己的最优参考信号功率偏置值的方法为:小基站开启时运行Q-1earning算法对各状态下最优的参考信号功率偏置值进行学习，小基站在知道自己的回程链路资源数的情况下，将自己当前的吞吐量作为Q-1earning的状态变量，根据不同的状态，小基站学习在各状态下的最优的参考信号功率偏置值，方法的具体步骤包括:S1、算法开始运行时，宏基站的偏置值始终为O，小基站的偏置值初始化为O，小基站维护一张表格即Q-table来记录每个状态的每一种执行措施下所能获得的Q-value值，该Q-value值与当前状态下采取当前措施获得的奖励值即reward有关；S2、在所有候选的基站中，用户计算接收到的每个基站的参考信号功率，并在此功率上分别加上每个基站设定的参考信号功率偏置值作为来自该基站的最终接收“参考信号功率”，用户选择加上偏置后的参考信号功率值最大的基站进行连接；S3、按照当前的接入情况，小基站计算当前的吞吐量，并找到该吞吐量所对应的状态。小基站按照一定准则选取一个参考信号功率偏置值作为下一时刻该小基站采用的参考信号功率的偏置值，同时，计算采取当前偏置值所获得的奖励值，以一定的准则来更新Q-table；S4、循环执行步骤S2和步骤S3直到算法收敛，即在每一种状态下相应的最优的偏置值已经收敛；步骤S3中的参考信号功率偏置值的选择准则满足以下过程:(O定义一个选择因子ε，0<ε<1；(2)在O到I之间随机产生一个值X，若X比ε大，则随机选择一个执行措施，否则，选择该状态下Q-table中最大值对应的执行措施作为下一时刻的小基站参考信号功率偏置值；步骤S3中的Q-table更新准则满足以下过程:(1)选定一个更新因子α，O<α<1；(2)将该状态下使用当前偏置值的Q-table对应值按照如下公式进行更新:【文档编号】H04W52/26GK103906076SQ201410116392【公开日】2014年7月2日申请日期:2014年3月26日优先权日:2014年3月26日【发明者】殷锐,许阳,余官定,王安定,钟财军申请人:浙江工商大学