專利名稱：一種CoMP系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中基站最優(yōu)位置選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于CoMP (Coordinated Multi-Point)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中基站擺放位置的選擇方案，屬于無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著手機(jī)等移動(dòng)通信技術(shù)設(shè)備的普及，用戶的業(yè)務(wù)需求也在不斷提高，移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)需要能夠提供更快的數(shù)據(jù)傳輸速率，更穩(wěn)定的語音、數(shù)據(jù)服務(wù)以及多樣化的服務(wù)等。MIMO技術(shù)可以有效的提高系統(tǒng)容量和頻譜利用效率，上個(gè)世紀(jì)末以來一直是移動(dòng)通信研究的熱點(diǎn)，在應(yīng)用領(lǐng)域，目前MMO技術(shù)已經(jīng)在LTE(Long Term Evolution)、IEEE802. 11系列等標(biāo)準(zhǔn)中采用。MMO技術(shù)在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路方面的研究已經(jīng)很多，技術(shù)應(yīng)用也相對(duì)成熟，但是在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和無線資源管理方面還需要深入。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃上，天線的布置主要有兩種方式集中式或分布式，二者在很多方面存在性能差異，如覆蓋效果、信道容量和功率使用效 率等。目前，對(duì)分布式MMO系統(tǒng)的研究主要集中在信道容量、中斷性能等方面，在天線的最優(yōu)放置問題上尚處在起步階段。在實(shí)際環(huán)境當(dāng)中，天線的放置受限于地理?xiàng)l件、通話業(yè)務(wù)分布等多種因素，不同的擺放方案對(duì)系統(tǒng)的整體性能會(huì)產(chǎn)生很大的影響。協(xié)作多點(diǎn)傳輸技術(shù)，即CoMP (Coordinated Multi-Point)技術(shù)作為分布式MMO的一種應(yīng)用，目前吸引了很多研究人員的注意。在CoMP系統(tǒng)中，多個(gè)基站可以同時(shí)為小區(qū)邊緣用戶提供服務(wù)，從而提高小區(qū)邊緣的覆蓋性能。CoMP系統(tǒng)可以看作是廣義分布式MMO(Generalized Distributed MIMO :GDAS)系統(tǒng)的一種。在 GDAS 中，AP (Antenna Port)可以分布在小區(qū)的整個(gè)覆蓋范圍內(nèi)，相互協(xié)作的為小區(qū)用戶提供服務(wù)。不同的AP擺放方案將極大的影響系統(tǒng)的性能。參考文獻(xiàn)“W. Choi and J. Andrews, Downlink performanceand capacity of distributed antenna systems in a multicell environment, IEEETransactions on Wireless Communications, vol. 6, pp. 69-73，2007”(多小區(qū)分布式天線系統(tǒng)的下行性能和容量研究)和“J. Zhang and J. Andrews, Distributed AntennaSystems with Randomness，IEEE Transactions on Wreless Communications，vol. 7，pp. 3636-3646,2008”(隨機(jī)性對(duì)分布式天線系統(tǒng)的影響)的研究結(jié)果表明，相對(duì)于集中式的AP擺放方案(AP集中擺放在小區(qū)的中心)，分布式的擺放方案可以極大地提高小區(qū)覆蓋性能。參考文獻(xiàn)“Y. Shen，et al.，Optimal antenna location for STBC-0FDM downlinkwith distributed transmit antennas in linear cells，IEEE Communications Letters，vol. 11，pp. 387-389,2007”(線形小區(qū)分布式天線系統(tǒng)下行鏈路釆用STBC-0FDM時(shí)的最優(yōu)天線擺放位置研究)研究了線性小區(qū)下最優(yōu)的天線擺放位置，參考文獻(xiàn)“X. ffang, etal. ， Antenna location design for generalized distributed antenna systems, IEEECommunications Letters，vol. 13，pp. 315-317，2009”(廣義分布式天線系統(tǒng)中的天線位置設(shè)計(jì))和 “Y. Qian，et al.，Antenna Location Design for Distributed antennaSystems with Selective Transmission， International Conference on WirelessCommunications & Signal Processing，2009”(中文翻譯釆用選擇傳輸方式的分布式天線系統(tǒng)中的天線位置設(shè)計(jì))研究了圓形小區(qū)的場(chǎng)景，并提出了基于最大化下行鏈路小區(qū)平均遍歷容量的天線擺放方法。參考文獻(xiàn)“C. Zhang, et al. , Optimal Locations of RemoteRadio Units in CoMP Systems for Energy Efficiency, in 2010 IEEE 72nd VehicularTechnology Conference - Fall, 2010^ (CoMP系統(tǒng)下優(yōu)化能量效率的遠(yuǎn)端射頻單元擺放位置設(shè)計(jì))研究了圓形小區(qū)下，基于優(yōu)化功率效率的天線擺放方案，并得到了與X. Wang和Y. Qian相同的結(jié)論。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對(duì)CoMP網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中基站的擺放方案問題，本發(fā)明采用聚類分析的思想，利用用戶的位置坐標(biāo)分布信息，迭代搜索最優(yōu)的基站擺放位置，提供一種簡單易行，收斂速度快，搜索結(jié)果穩(wěn)定的CoMP系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中基站最優(yōu)位置選擇方法，該方法能夠解決任意用戶分布下、任意凸的小區(qū)覆蓋范圍的CoMP基站最優(yōu)擺放問題。 技術(shù)方案一種CoMP系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中基站最優(yōu)位置選擇方法，設(shè)小區(qū)的規(guī)劃覆蓋范圍為S，S為二維平面上的一個(gè)連通凸集。設(shè)S上用戶位置坐標(biāo)(x，y)滿足一定概率分布p(x，y)。該CoMP系統(tǒng)中有K個(gè)基站，其位置坐標(biāo)分別為(xk，yk)，k = 1，…，K。本方案中，距離為d Cm)的收、發(fā)信機(jī)間路勁損耗建模為L(d) = Cd^a其中Cf =/ (4ndo / \) d0 一般為20m，λ為載波波長，α為路徑損耗因子，取
值通常在2. O到5.0，可以根據(jù)小區(qū)的真實(shí)覆蓋環(huán)境(如城市、郊區(qū)等)確定。坐標(biāo)為(x，y)的用戶到第i個(gè)分布式基站的路徑損耗為Li = C [ (χ「χ) 2+(5^-}02+1ι2Γα/2, i = l,…，K其中h表示基站天線到地面的垂直距離，一般在5-20m (市區(qū))。該方案的實(shí)施主要包含以下兩個(gè)步驟第一步生成用戶位置。根據(jù)S上用戶位置滿足的概率分布P (X，y)，生成N個(gè)用戶的位置坐標(biāo)，分別記為(xn，yn), η = 1，…，N，設(shè)這些位置的集合為U。用戶個(gè)數(shù)N需要足夠大，以體現(xiàn)用戶的位置分布特征；第二步迭代搜索最優(yōu)的基站擺放位置P = \χρ,ν(*Κ···,χιρ,ν(*Α其中元素下標(biāo)
k表示第k個(gè)基站的X坐標(biāo)或者y坐標(biāo)，k = I, ···, K ; ( · )τ表示矩陣或者向量的轉(zhuǎn)置。下面對(duì)算法的第二步進(jìn)行詳細(xì)的介紹。在以上基站擺放位置搜索算法中，第二步采用的具體方法如下①任意給定Ukn e (O, I) (k = I,…Κ,η = I,…,N)。令迭代次數(shù)t = 1,稱= j
(表示不超過a的最大整數(shù))，J(°) = 0，e = O. 01。②按照下式計(jì)算l(t)，
VV4 } = ——-VT = ——，k=l，...，Κ
Σ<: Σ
η=1η=\更新ukn (k= I, ...K, η = I, ...,N),__I_其中I= , - 4η)2 + (y if))2
O③按照下式計(jì)算J(t)，^w = EEcC
k=l η
若IJ(H)-Jit) I <e，則算法停止，Iw = ω ;否則t 一 t+1，并重新執(zhí)行第②步。該步驟的輸出結(jié)果Iw即為CoMP系統(tǒng)中最優(yōu)的基站擺放位置矢量。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的CoMP系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中基站最優(yōu)位置選擇方法，具有以下優(yōu)勢(shì)(I)應(yīng)用范圍廣泛本發(fā)明所提出的方案適用于任意用戶分布情況下，小區(qū)覆蓋范圍為二維平面上的任意聯(lián)通凸集的場(chǎng)景；(2)收斂速度快、穩(wěn)定性好本發(fā)明所提出方案簡單易行，可以快速收斂到最優(yōu)基站擺放位置。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的基站最優(yōu)擺放位置搜索算法的實(shí)施流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的圓形小區(qū)的基站最優(yōu)擺放位置搜索結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。如圖1-2所示，(其中，圖2半徑500m小區(qū)中，圓點(diǎn)表示用戶位置、黑色方框表示算法搜索到的基站位置)該方案的實(shí)施主要包含以下三個(gè)步驟第一步輸入算法所需要的各種參數(shù)信息。這一步需要輸入用戶的業(yè)務(wù)在小區(qū)內(nèi)的分布信息、小區(qū)的路徑損耗因子α、載波波長λ以及基站天線擺放高度h等信息。第二步和第三步可以通過軟件編程實(shí)現(xiàn)。第二步生成用戶位置。根據(jù)S上用戶位置滿足的概率分布P (X，y)，生成N個(gè)用戶的位置坐標(biāo)，分別記為(xn，yn), η = 1，…，N，設(shè)這些位置的集合為U。用戶個(gè)數(shù)N需要
足夠大，以體現(xiàn)用戶的位置分布特征，一般情況下# > A(S)/(d；J} A(S)表示小區(qū)規(guī)劃覆
蓋區(qū)間的面積；第三步迭代搜索最優(yōu)的基站擺放位置=其中元素下標(biāo)
，
k表示第k個(gè)基站的X坐標(biāo)或者y坐標(biāo)，k = I, ···, K ; ( · )τ表示矩陣或者向量的轉(zhuǎn)置。第三步采用的具體方法如下①任意給定Ukn e (O, I) (k = I,…Κ,η = I,…,N)。令迭代次數(shù)t = I,訊=ljJ(O) = 0，e = O. 01。②按照下式計(jì)算l(t)，
權(quán)利要求
1. 一種CoMP系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中基站最優(yōu)位置選擇方法，其特征在于，包括如下步驟 第一步根據(jù)輸入的用戶分布特征，生成N個(gè)用戶位置坐標(biāo)，其集合為U ； 第二步利用第一步生成的用戶位置坐標(biāo)，迭代搜索K個(gè)基站的最優(yōu)擺放位置； 其中，第二步中使用了模糊聚類的方法，搜索得到基站的擺放位置，具體步驟包括 ①任意給定Ukn e (O, I) (k = I, *··Κ, η = I, ···, N)。令迭代次數(shù) t = I,訊= L J JJ(O) = O, e = O. 01 ； ②利用用戶位置坐標(biāo)，計(jì)算K個(gè)基站的擺放位置矢量l(t)， l(t) = [ >,…，xMf ,其中Of1分別表示第t次迭代中第i個(gè)基站的位置坐標(biāo)；按照下式計(jì)算第t次迭代中第k個(gè)基站的位置坐標(biāo) NN Ur1nXu^yZ_J kn nL_>j kn^n4° = ^——4、=氣——，k = 1，…，K，其中xn，yn為集合U中的第η個(gè)用戶的Στη\、' m Uknhn=ln=l位置坐標(biāo)； 更新 Ukn (k= I, ...K,η = I,…，N), I " =F υ (ι/4 Γ1—” i-l 其中《=^jixn ~ 40)2 + ~ yff · ③按照下式計(jì)算j(t)， K N j 的=Um d2 / ,Jkn knk=l η若IJ(H)-Ja)! <e，則算法停止，Iw = Iw ;否則t — t+l，并重新執(zhí)行第②步。
全文摘要
本發(fā)明公開一種CoMP系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中基站最優(yōu)位置選擇方法，首先根據(jù)用戶分布生成若干個(gè)用戶的位置，并利用生成的用戶位置坐標(biāo)搜索分布式基站的擺放位置。利用模糊聚類分析的方法，得到最優(yōu)的基站擺放方案。本發(fā)明能夠解決任意凸的小區(qū)覆蓋范圍、任意用戶分布下的基站最優(yōu)擺放問題，可以應(yīng)用于小區(qū)覆蓋范圍為二維平面上的任意聯(lián)通凸集的場(chǎng)景，快速收斂到最優(yōu)基站擺放位置。
文檔編號(hào)H04W16/26GK102790974SQ201210254969
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者張文策, 陳明 申請(qǐng)人:東南大學(xué)