一種蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的功率分配方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的功率分配方法，包括：初始化網(wǎng)絡(luò)，主節(jié)點(diǎn)給每個(gè)子節(jié)點(diǎn)分配相等的功率，計(jì)算所有子節(jié)點(diǎn)的接收信噪比；設(shè)置信噪比門(mén)限值，將信噪比小于門(mén)限值的子節(jié)點(diǎn)的功率加大到使其信噪比達(dá)到門(mén)限值；計(jì)算加大功率后的子節(jié)點(diǎn)的功率；其他子節(jié)點(diǎn)按照功率遞推關(guān)系來(lái)計(jì)算下一個(gè)子節(jié)點(diǎn)的功率；將上述中的子節(jié)點(diǎn)的功率來(lái)計(jì)算其信噪比，如果其信噪比小于門(mén)限值，則將其功率加大到使其信噪比達(dá)到門(mén)限值，并重復(fù)計(jì)算加大功率后的子節(jié)點(diǎn)的功率。本發(fā)明提供的一種蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的功率分配方法可有效提升蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中的網(wǎng)絡(luò)總吞吐量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的功率分配方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的功率分配方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國(guó)家無(wú)線(xiàn)計(jì)量頻段的開(kāi)放，給無(wú)線(xiàn)的抄表系統(tǒng)提供了豐富的頻率資源，用無(wú) 線(xiàn)的方式來(lái)實(shí)用信息的通信成為一種用戶(hù)可W接受的主要通信通道，W微蜂窩式固定節(jié)點(diǎn) 無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)CFDA(Cellular Fixed-wireless Digital Access)無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)為 集中器下行通道的低壓側(cè)電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可W快速實(shí)時(shí)的實(shí)現(xiàn)表計(jì)和集中器或網(wǎng)關(guān)之 間的數(shù)據(jù)通信和采集，在該系統(tǒng)上可W支持低壓側(cè)的實(shí)時(shí)抄表、網(wǎng)絡(luò)預(yù)付費(fèi)和需求側(cè)需要 的各種低壓數(shù)據(jù)采集。C抑A是一種基于MESH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)，可工作于 多種工種模式，由傳統(tǒng)上的主從站方式轉(zhuǎn)化成復(fù)合站工作方式。同時(shí)針對(duì)電力行業(yè)的應(yīng)用 特點(diǎn)，進(jìn)行了路由方式的優(yōu)化，并支持從節(jié)點(diǎn)自由入網(wǎng)。
[0003] 近年來(lái)，蜂窩固定節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)接入網(wǎng)絡(luò)(CFDA)由于其具有大網(wǎng)絡(luò)容量，靈活的結(jié)構(gòu) 和更高的可靠性的特點(diǎn)而受到較多的關(guān)注。此外，CFDA網(wǎng)絡(luò)中有嚴(yán)格的用戶(hù)QoS(Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量)要求的分布式媒體應(yīng)用也逐漸成為主要的應(yīng)用。因此，在提供QoS保 證和改善C抑A網(wǎng)絡(luò)的資源利用方面，功率分配將發(fā)揮重要的作用。
[0004] 目前，傳統(tǒng)的CFDA功率分配方法將難W同時(shí)達(dá)到頻譜效率和能量效率目標(biāo)，網(wǎng)絡(luò) 總吞吐量小，呈現(xiàn)擴(kuò)展性和實(shí)時(shí)性差等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)W上問(wèn)題，本發(fā)明專(zhuān)利目的在于設(shè)計(jì)了一種蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的功率 分配方法，可有效提升蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中的網(wǎng)絡(luò)總吞吐量。
[0006] 本發(fā)明技術(shù)方案如下：
[0007] -種蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的功率分配方法，包括如下步驟：
[000引步驟S1:初始化網(wǎng)絡(luò)，主節(jié)點(diǎn)給每個(gè)子節(jié)點(diǎn)分配相等的功率，計(jì)算所有子節(jié)點(diǎn)的接 收信噪比，并按信噪比從小到大排列每個(gè)子節(jié)點(diǎn){1，2,3,……，Κ};
[0009] 步驟S2:設(shè)置信噪比口限值η，將信噪比小于口限值η的子節(jié)點(diǎn){1，2，3，……，J}的 功率加大到使其信噪比達(dá)到口限值η;
[0010] 步驟S3:重新計(jì)算步驟S2中的加大功率后的子節(jié)點(diǎn){1，2，3，……，"的功率；
[0011] 步驟S4:其他子節(jié)點(diǎn){J+1J+2J+3,……，Κ}按照功率遞推關(guān)系來(lái)計(jì)算下一個(gè)子節(jié) 點(diǎn)的功率；
[0012] 步驟S5:將步驟S4中的子節(jié)點(diǎn)的功率來(lái)計(jì)算其信噪比，如果其信噪比小于口限值 η，則將其功率加大到使其信噪比達(dá)到口限值η，并重復(fù)步驟S3~S5;如果其信噪比大于口限 值η，則依次計(jì)算出其他節(jié)點(diǎn)的功率。
[0013] 進(jìn)一步，本發(fā)明所述功率遞推關(guān)系的公式如下：
[0016] Pi是主節(jié)點(diǎn)分配給第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，N是熱噪聲功率譜密度，B是預(yù)分配給 每個(gè)子節(jié)點(diǎn)的總帶寬，出為第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)之間的信道總增益。
[0017] 進(jìn)一步，本發(fā)明所述功率遞推關(guān)系的公式進(jìn)一步表示為：
[001 引
[0019] 其中，馬=^，Pi是主節(jié)點(diǎn)分配給第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，N是熱噪聲功率譜密 NB 度，B是預(yù)分配給每個(gè)子節(jié)點(diǎn)的總帶寬，出為第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)之間的信道總增益，Pmax 為主節(jié)點(diǎn)的總功率。
[0020] 進(jìn)一步，本發(fā)明所述主節(jié)點(diǎn)處裝備有一個(gè)有源天線(xiàn)，有源天線(xiàn)的總增益等于天線(xiàn) 水平模式增益、垂直模式增益和天線(xiàn)固有增益的總和，計(jì)算天線(xiàn)的總增益的具體步驟為：
[0021] 步驟一，第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的天線(xiàn)水平模式增益公式如下：
[0022]
[0023] 其中，Am是天線(xiàn)的衰減，巧是水平第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)的連線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)和水平線(xiàn) 的夾角/0W為水平半功率角；
[0024] 步驟二，第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的天線(xiàn)垂直模式增益公式為：
[0025]
[0026] 其中，SLAV是天線(xiàn)的旁瓣增益，θι是第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)的連線(xiàn)與豎直線(xiàn)的夾角， 目etilt是下傾角，目3dB為垂直半功率角；
[0027] 步驟Ξ，第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的天線(xiàn)的總增益為：
[00巧]Gi = -min{-[AHi+Avi] ,Am}+Gant;
[0029] 其中，Gant是天線(xiàn)的固有增益。
[0030] 進(jìn)一步，本發(fā)明所述每個(gè)子節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的總吞吐量的計(jì)算公式如下：
[0033] 其中，Pi是主節(jié)點(diǎn)分配給第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，N是熱噪聲功率譜密度，B是預(yù) 分配給每個(gè)子節(jié)點(diǎn)的總帶寬，出為第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)之間的信道總增益，SNRi是第i個(gè)子 節(jié)點(diǎn)的接受信噪比。
[0034] 進(jìn)一步，本發(fā)明所述總吞吐量是整個(gè)方案需要優(yōu)化的量，問(wèn)題可W描述為：
[0037] 其中，η是接收信噪比的口限，反映了子節(jié)點(diǎn)的QoS要求，Pmax是主節(jié)點(diǎn)的總發(fā)射功 率，Pi是主節(jié)點(diǎn)分配給第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，SNRi是第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的接受信噪比。
[0038] 本發(fā)明提供的蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的功率分配方法，通過(guò)結(jié)合QoS的需求和 功率分配，實(shí)現(xiàn)了蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)中的容量?jī)?yōu)化。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有W 下優(yōu)勢(shì)：
[0039] 1、從場(chǎng)景應(yīng)用角度。本發(fā)明采用了蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)CFDA，該網(wǎng)絡(luò)適用于 電力信息采集系統(tǒng)。CFDA網(wǎng)絡(luò)可W被應(yīng)用在為集中器下行通道的低壓側(cè)電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 中，可W快速實(shí)時(shí)的實(shí)現(xiàn)表計(jì)和集中器或網(wǎng)關(guān)之間的數(shù)據(jù)通信和采集，在該系統(tǒng)上可W支 持低壓側(cè)的實(shí)時(shí)抄表、網(wǎng)絡(luò)預(yù)付費(fèi)和需求側(cè)需要的各種低壓數(shù)據(jù)采集。但是目前的電力信 息采集系統(tǒng)的下行通信中，并沒(méi)有能夠像視頻傳輸?shù)雀咚俾实臉I(yè)務(wù)。
[0040] 2、從資源分配角度，本發(fā)明所述的蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)中的功率分配方案 中，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中主節(jié)點(diǎn)的功率進(jìn)行了最優(yōu)化的分配。該方案旨在提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的總吞吐量， 仿真顯示該功率分配方案對(duì)于提高系統(tǒng)吞吐量起到了不小的作用。
[0041] 3、滿(mǎn)足QoS需求。本發(fā)明所述的蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)中的功率分配方案不僅 能夠顯著提高網(wǎng)絡(luò)的總吞吐量，更能動(dòng)態(tài)地滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)中各子節(jié)點(diǎn)的QoS的需求，保證各種業(yè) 務(wù)的質(zhì)量有所保障。
【附圖說(shuō)明】
[0042] W下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明，其中：
[0043] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的功率分配方法的流程圖；
[0044] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)模型圖；
[0045] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的有源天線(xiàn)的模型圖；
[0046] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的微小區(qū)節(jié)點(diǎn)數(shù)和系統(tǒng)總吞吐量的關(guān)系曲線(xiàn)模擬圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[004引本發(fā)明提出了一種蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的功率分配方法，請(qǐng)參閱圖1，包括如 下步驟：
[0049] 步驟SI:初始化網(wǎng)絡(luò)，主節(jié)點(diǎn)給每個(gè)子節(jié)點(diǎn)分配相等的功率，計(jì)算所有子節(jié)點(diǎn)的接 收信噪比，并按信噪比從小到大排列每個(gè)子節(jié)點(diǎn){1，2,3,……，Κ};
[0050] 步驟S2:設(shè)置信噪比口限值η，將信噪比小于口限值η的子節(jié)點(diǎn){1，2，3，……，J}的 功率加大到使其信噪比達(dá)到口限值η;
[0051 ]步驟S3:重新計(jì)算步驟S2中的加大功率后的子節(jié)點(diǎn){1，2，3，……，"的功率；
[0052] 步驟S4:其他子節(jié)點(diǎn){J+1J+2J+3,……，Κ}按照功率遞推關(guān)系來(lái)計(jì)算下一個(gè)子節(jié) 點(diǎn)的功率；
[0053] 步驟S5:將步驟S4中的子節(jié)點(diǎn)的功率來(lái)計(jì)算其信噪比，如果其信噪比小于口限值 η，則將其功率加大到使其信噪比達(dá)到口限值η，并重復(fù)步驟S3~S5;如果其信噪比大于口限 值η，則依次計(jì)算出其他節(jié)點(diǎn)的功率。
[0054] 如圖2所示，本發(fā)明為蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的模型。將網(wǎng)絡(luò)假設(shè)為一個(gè)覆蓋區(qū) 域?yàn)閳A形的微蜂窩網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)包含一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和Κ個(gè)子節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)中的主節(jié)點(diǎn)位于 網(wǎng)絡(luò)的正中屯、，Κ個(gè)子節(jié)點(diǎn)隨機(jī)均勻分布網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)不具備移動(dòng)性，可W直接與 主節(jié)點(diǎn)通信。
[0055] 如圖3所示，在本發(fā)明所述的蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)中，主節(jié)點(diǎn)裝備有有源天 線(xiàn)。圖3中的天線(xiàn)就是有源天線(xiàn)。圖中顯示有Θ和夢(mèng)兩個(gè)角。其中口是子節(jié)點(diǎn)與天線(xiàn)連線(xiàn)在水 平面上的投影和水平線(xiàn)的夾角，稱(chēng)之為方位角。而Θ則是子節(jié)點(diǎn)與天線(xiàn)連線(xiàn)和豎直線(xiàn)的夾 角，稱(chēng)之為仰角。
[0056] 本發(fā)明考慮的是數(shù)據(jù)下行通信的情況，在一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸周期內(nèi)，主節(jié)點(diǎn)要將總發(fā) 射功率全部分配給所有子節(jié)點(diǎn)，在保證各子節(jié)點(diǎn)QoS滿(mǎn)足口限的情況下，提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞 吐量，W此來(lái)改善業(yè)務(wù)性能。
[0057] 具體實(shí)施步驟如下：
[005引步驟S1:初始化網(wǎng)絡(luò)，主節(jié)點(diǎn)給每個(gè)子節(jié)點(diǎn)分配相等的功率，并計(jì)算所有節(jié)點(diǎn)的接 收信噪比，并按信噪比從小到大排列每個(gè)子節(jié)點(diǎn){1，2,3,……，Κ}。具體實(shí)施步驟為：
[0059] 步驟1.1，初始化過(guò)程中，所有子節(jié)點(diǎn)都分配相等的功率巧 Κ
[0060] 步驟1.2，計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的信噪比，即57V7?,二Ρ ，然后按照升序排列，將排序 結(jié)果存入集合A中：
[0061] A={SNRi，SNI?2. . .SNRk};
[0062] 其中SNRi含SNR2含…< SNRKJi是主節(jié)點(diǎn)分配給第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，N是熱噪 聲功率譜密度，B是預(yù)分配給每個(gè)子節(jié)點(diǎn)的總帶寬，出為第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)之間的信道 總增益，SNRi是第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的接受信噪比。
[0063] 步驟S2:設(shè)置信噪比口限值n，統(tǒng)計(jì)所有子節(jié)點(diǎn)的信噪比，將信噪比低于某口限值η 的節(jié)點(diǎn){1，2,3,……，J}的功率適當(dāng)加大，W至于使它們的信噪比達(dá)到口限值η。具體實(shí)施步 驟為：
[0064] 步驟2.1，統(tǒng)計(jì)信噪比低于口限的子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。設(shè)有J個(gè)子節(jié)點(diǎn)的信噪比低于口限， 則可知A中的前J個(gè)值低于信噪比口限值η。
[0065] 步驟2.2，將A中的前J個(gè)值提升至信噪比口限：
[0066] SNRi = SN化二…= SNRj = n。
[0067] 步驟S3:重新計(jì)算步驟S2中的加大功率后的子節(jié)點(diǎn){1，2,3,……，"的功率。
[0068] 步驟S4:其他子節(jié)點(diǎn){J+1J+2J+3,……，Κ}按照功率遞推關(guān)系來(lái)計(jì)算下一個(gè)子節(jié) 點(diǎn)的功率。具體實(shí)施步驟為：
[0069] 步驟4.1，前J個(gè)信噪比提升至口限的子節(jié)點(diǎn)的功率為：
[0077] 步驟4.2的具體實(shí)施步驟為：：
[0078] 1)場(chǎng)景假設(shè)?？紤]只有兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)的場(chǎng)景，子節(jié)點(diǎn)i和子節(jié)點(diǎn)j;
[0079] 2)給出分配功率的不等式。設(shè)馬二^,并且xi>^>0,當(dāng)給定足夠小的功率Δ> Λ公 0時(shí)，得到：
[0080] log2(l+(Pi+A )*xi)+l〇g2( 1+Pj*xj)
[0081 ] > log2(l+Pi*Xi)+log2(l+(Pj+ Δ )*xj);
[0082] 步驟Ξ，得到遞推關(guān)系式：
[0083]
[0084] 從上式中可W看出多余的功率應(yīng)當(dāng)分配給信道狀態(tài)更好的子節(jié)點(diǎn)，但量不超過(guò) 于是可W在滿(mǎn)足不等式條件上，遞推關(guān)系式可W表示為： -i-
[0085]
[0086] 其中，Pi是主節(jié)點(diǎn)分配給第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，馬=，N是熱噪聲功率譜密 NB 度，B是預(yù)分配給每個(gè)子節(jié)點(diǎn)的總帶寬，出為第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)之間的信道總增益。
[0087] 步驟S5:將步驟S4中的子節(jié)點(diǎn)的功率來(lái)計(jì)算其信噪比，如果其信噪比小于口限值 η，則將其功率加大到使其信噪比達(dá)到口限值η，并重復(fù)步驟S3~S5;如果其信噪比大于口限 值η，則依次計(jì)算出其他節(jié)點(diǎn)的功率。具體實(shí)施步驟為：
[0088] 步驟5.1，，步驟S4中計(jì)算出了第J+1個(gè)子節(jié)點(diǎn)的功率Pi，利月
計(jì)算 出第J+1個(gè)子節(jié)點(diǎn)的信噪比SNRw。
[0089] 步驟5.2,若SNRi+i<ri，則將其信噪比提升至口限，返回步驟S3;若SNRi+i>ri，則有 功率遞推關(guān)系計(jì)算出其他節(jié)點(diǎn)的功率：
[0090]
[0091] 網(wǎng)絡(luò)中的主節(jié)點(diǎn)裝備有一個(gè)有源天線(xiàn)，天線(xiàn)的總增益等于天線(xiàn)水平模式增益，垂 直模式增益和天線(xiàn)固有增益的總和。計(jì)算天線(xiàn)的總增益的具體步驟為：
[0092] 1)、設(shè)巧邸和03dB分別為表示水平半功率角和垂直半功率角，第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的天線(xiàn)水 平模式增益如下：
[0093]
[0094] 其中Am是天線(xiàn)的衰減，巧是水平第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)的連線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)和水平線(xiàn)的 夾角，稱(chēng)之為方位角。
[0095] 2)、第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的天線(xiàn)的垂直模式增益為：
[0096]
[0097] 化Αν是天線(xiàn)的旁瓣增益，θι是第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)的連線(xiàn)與豎直線(xiàn)的夾角，稱(chēng)之 為仰角。此外，9etilt是下傾角。
[009引3)、第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的天線(xiàn)的總增益為：
[0099] Gi = -min{-[AHi+Avi] ,Am}+Gant,
[0100] 其中Gant是天線(xiàn)的固有增益。
[0101 ]所述每個(gè)子節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的吞吐量的計(jì)算步驟如下：
[0102] 步驟一，給定Gi時(shí)，第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)之間的信道總增益可W表示為：
[0103] 出= Gi*k,
[0104] 其中k是第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)之間的路徑損耗；
[0105] 步驟二，第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的接受信噪比為：
[0106]
[0107] 其中，Pi是主節(jié)點(diǎn)分配給第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率。N是熱噪聲功率譜密度，而B(niǎo)是 預(yù)分配給每個(gè)子節(jié)點(diǎn)的總帶寬；
[0108] 步驟Ξ，蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的總吞吐量為：
[0109]
[0110] 網(wǎng)絡(luò)總吞吐量是整個(gè)方案需要優(yōu)化的量，優(yōu)化問(wèn)題可W描述為：[0111]
[0112]
[011引其中，η是接收信噪比的口限值，它反映了子節(jié)點(diǎn)的QoS要求；而Pmax是主節(jié)點(diǎn)的總 發(fā)射功率。
[0114]下面結(jié)合仿真對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用效果做進(jìn)一步的說(shuō)明：
[011引1、仿真條件：
[0116]本發(fā)明的仿真中參數(shù)的配置如下表所示：
[0117]
[0118] 2、仿真內(nèi)容與仿真結(jié)果：
[0119] 考慮不同的總功率，對(duì)均分功率算法和本發(fā)明所述的最優(yōu)化功率分配算法進(jìn)行了 比較，結(jié)果如下：
[0120] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的不同總發(fā)射功率條件下均分功率算法和本發(fā)明所述的 最優(yōu)功率分配算法比較。當(dāng)總的發(fā)射功率一定時(shí)，明顯可W看出來(lái)隨著小區(qū)內(nèi)子節(jié)點(diǎn)的個(gè) 數(shù)增多，系統(tǒng)的總吞吐量也隨之上升。但當(dāng)小區(qū)子節(jié)點(diǎn)數(shù)足夠多時(shí)，系統(tǒng)的吞吐量的增長(zhǎng)速 度減緩并且趨于一個(gè)上限。運(yùn)是因?yàn)榭偣β适芟抻谝粋€(gè)定值，則系統(tǒng)容量也會(huì)受限，不會(huì)無(wú) 限制地增長(zhǎng)。從圖4中可W明顯看出，本發(fā)明所述的算法明顯優(yōu)于平均功率分配算法，原因 在與，不同的子節(jié)點(diǎn)距離主節(jié)點(diǎn)的距離不一樣，為了達(dá)到信噪比口限需要的功率也就不一 樣。因此均分功率只會(huì)讓不同子節(jié)點(diǎn)的信噪比差異較大，運(yùn)樣，網(wǎng)絡(luò)容量反而較低。當(dāng)提升 總發(fā)射功率的時(shí)候，很顯然，系統(tǒng)的吞吐量也會(huì)變大。
[0121] W上所述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何根據(jù) 本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所做出的各種其他相應(yīng)的改變與變形，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保 護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的功率分配方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟S1:初始化網(wǎng)絡(luò)，主節(jié)點(diǎn)給每個(gè)子節(jié)點(diǎn)分配相等的功率，計(jì)算所有子節(jié)點(diǎn)的接收信 噪比，并按信噪比從小到大排列每個(gè)子節(jié)點(diǎn){1，2,3,……，K}; 步驟S2:設(shè)置信噪比門(mén)限值ri，將信噪比小于門(mén)限值ri的子節(jié)點(diǎn){1，2,3,……，J}的功率 加大到使其信噪比達(dá)到門(mén)限值η; 步驟S3:重新計(jì)算步驟S2中的加大功率后的子節(jié)點(diǎn){1，2，3，……，J}的功率； 步驟S4:其他子節(jié)點(diǎn){J+l，J+2，J+3，……，Κ}按照功率遞推關(guān)系來(lái)計(jì)算下一個(gè)子節(jié)點(diǎn)的 功率； 步驟S5:將步驟S4中的子節(jié)點(diǎn)的功率來(lái)計(jì)算其信噪比，如果其信噪比小于門(mén)限值ri，則 將其功率加大到使其信噪比達(dá)到門(mén)限值q，并重復(fù)步驟S3~S5;如果其信噪比大于門(mén)限值ri， 則依次計(jì)算出其他節(jié)點(diǎn)的功率。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的功率分配方法，其特征在于，所述 功率遞推關(guān)系的公式如下：其中Ρ:是主節(jié)點(diǎn)分配給第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，Ν是熱噪聲功率譜密度，Β是預(yù)分配給每個(gè) 子節(jié)點(diǎn)的總帶寬，出為第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)之間的信道總增益。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的功率分配方法，其特征在于，所述 功率遞推關(guān)系的公式進(jìn)一步表示為：其中，& = ?，Pi是主節(jié)點(diǎn)分配給第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，N是熱噪聲功率譜密度，B NB 是預(yù)分配給每個(gè)子節(jié)點(diǎn)的總帶寬，出為第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)之間的信道總增益，Pmax為主 節(jié)點(diǎn)的總功率。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的功率分配方法，其特征在于，所述 主節(jié)點(diǎn)處裝備有一個(gè)有源天線(xiàn)，有源天線(xiàn)的總增益等于天線(xiàn)水平模式增益、垂直模式增益 和天線(xiàn)固有增益的總和，計(jì)算天線(xiàn)的總增益的具體步驟為： 步驟一，第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的天線(xiàn)水平模式增益公式如下：其中，Am是天線(xiàn)的衰減，約是水平第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)的連線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)和水平線(xiàn)的夾 角，為水平半功率角； 步驟二，第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的天線(xiàn)垂直模式增益公式為：其中，SLAv是天線(xiàn)的旁瓣增益，Θ,是第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)的連線(xiàn)與豎直線(xiàn)的夾角， 是下傾角，03dB為垂直半功率角； 步驟三，第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的天線(xiàn)的總增益為： Gi = -min{-[AHi+Avi]，Am}+Gant; 其中，Gant是天線(xiàn)的固有增益。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的功率分配方法，其特征在于，所述 每個(gè)子節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的總吞吐量的計(jì)算公式如下：其中，Ρ:是主節(jié)點(diǎn)分配給第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，N是熱噪聲功率譜密度，B是預(yù)分配給 每個(gè)子節(jié)點(diǎn)的總帶寬,?為第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)之間的信道總增益，SNRi是第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的 接受信噪比。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的蜂窩式固定節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的功率分配方法，其特征在于，所述 總吞吐量是整個(gè)方案需要優(yōu)化的量，問(wèn)題可以描述為： max T其中，η是接收信噪比的門(mén)限，反映了子節(jié)點(diǎn)的Q〇s要求，pmax是主節(jié)點(diǎn)的總發(fā)射功率，Pi 是主節(jié)點(diǎn)分配給第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，SNRi是第i個(gè)子節(jié)點(diǎn)的接受信噪比。
【文檔編號(hào)】H04W72/08GK105873215SQ201610235169
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日
【發(fā)明人】臧志斌, 林大朋, 史兵, 陸欣, 程鐘源, 孟德強(qiáng), 劉飛飛, 李深龍, 王維平
【申請(qǐng)人】深圳市國(guó)電科技通信有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司