[發(fā)明專利]一種基于改進(jìn)粒子群的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)功率協(xié)調(diào)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410315609.8
• 申請(qǐng)日: 2014-07-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104066096B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘志文;蔣慧琳;劉楠;尤肖虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W16/14
• 分類號(hào): H04W16/14;H04W52/04
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務(wù)所32250
• 代理人: 王斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于移動(dòng)通信中的無(wú)線資源管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及無(wú)線通信系統(tǒng)中一種考慮用戶服務(wù)小區(qū)隨功率改變的基于改進(jìn)粒子群的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下行鏈路功率協(xié)調(diào)方法。

背景技術(shù)

為滿足爆炸式增長(zhǎng)的無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，3GPP LTE-A(Long Term Evolution-Advanced)提出在宏站覆蓋范圍內(nèi)同頻密集部署微微站、毫微微站、中繼等低功率小站的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)以最大化頻譜利用率，提升系統(tǒng)吞吐量。然而密集部署的小站導(dǎo)致干擾場(chǎng)景的復(fù)雜化和干擾強(qiáng)度的增加，從而使網(wǎng)絡(luò)性能的提升受到限制。功率協(xié)調(diào)是一種有效的干擾協(xié)調(diào)技術(shù)，通過(guò)調(diào)整小站的發(fā)送功率控制小區(qū)間干擾進(jìn)而提高系統(tǒng)的吞吐量。現(xiàn)有的功率協(xié)調(diào)方案均考慮用戶服務(wù)小區(qū)不變的場(chǎng)景，然而實(shí)際上，根據(jù)常用的服務(wù)小區(qū)選擇準(zhǔn)則——最大接收功率準(zhǔn)則，每個(gè)用戶總是選擇接收信號(hào)功率最強(qiáng)的小區(qū)作為服務(wù)小區(qū)，也就是說(shuō)，隨著小區(qū)發(fā)送功率的改變，用戶的服務(wù)小區(qū)也會(huì)做出相應(yīng)改變。

考慮到用戶服務(wù)小區(qū)隨功率變化，基于功率協(xié)調(diào)的干擾協(xié)調(diào)問(wèn)題成為一個(gè)非確定性多項(xiàng)式困難(NP-hard)問(wèn)題。粒子群優(yōu)化能夠用來(lái)解該問(wèn)題，但其不能保證結(jié)果的最優(yōu)性甚至局部最優(yōu)性。為了得到最優(yōu)功率解，需要對(duì)粒子群優(yōu)化進(jìn)行改進(jìn)。因此本發(fā)明考慮在用戶服務(wù)小區(qū)變化的情況下提出一種基于改進(jìn)粒子群的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)功率協(xié)調(diào)方法，該方法聯(lián)合調(diào)整微微站的發(fā)送功率，在功率調(diào)整過(guò)程中考慮用戶的服務(wù)小區(qū)變化，通過(guò)將鄰域局部搜索過(guò)程引入粒子群優(yōu)化保證搜索的局部最優(yōu)性，并進(jìn)一步通過(guò)引入多次初始化過(guò)程保證粒子群優(yōu)化得到的功率解的全局最優(yōu)性，最大化系統(tǒng)吞吐量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在用戶服務(wù)小區(qū)隨著小區(qū)發(fā)送功率變化的情況下提出一種基于改進(jìn)粒子群的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下行鏈路功率協(xié)調(diào)方法，通過(guò)聯(lián)合調(diào)整所有微微站的發(fā)送功率解決超密集異構(gòu)網(wǎng)中的干擾協(xié)調(diào)問(wèn)題，通過(guò)引入鄰域局部搜索和多次初始化過(guò)程改進(jìn)粒子群，保證以更少的迭代次數(shù)獲得更高的系統(tǒng)吞吐量，保證功率解的局部和全局最優(yōu)性，最大化系統(tǒng)總體吞吐量。

本發(fā)明提出的基于改進(jìn)粒子群的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)功率協(xié)調(diào)方法，包括如下步驟：

第一步，采集網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成信息，初始化改進(jìn)粒子群的參數(shù)。采集網(wǎng)絡(luò)中的宏站個(gè)數(shù)M、微微站個(gè)數(shù)I及用戶個(gè)數(shù)U。將站點(diǎn)集合記為C＝{C_m,C_p}，其中宏站集合C_m＝{m₁,m₂,...,m_M}，微微站集合C_p＝{p₁,p₂,...,p_I}。初始化改進(jìn)粒子群的參數(shù)：迭代次數(shù)記為t，重新初始化次數(shù)記為s，初始化最大迭代次數(shù)和最大重新初始化次數(shù)分別為t_iter、t_res，局部搜索半徑調(diào)整因子ξ>1，當(dāng)前迭代次數(shù)t＝0，當(dāng)前重新初始化次數(shù)s＝0，當(dāng)前局部搜索半徑r_Q(t)＝1，搜索成功次數(shù)N_s(t)＝1，搜索失敗次數(shù)N_f(t)＝1，成功失敗比值門(mén)限η_th＞1。

第二步：設(shè)置N種微微站候選發(fā)送功率集合及功率調(diào)整尺度集合每個(gè)候選發(fā)送功率集合和功率調(diào)整尺度集合包含I個(gè)微微站的候選發(fā)送功率和功率調(diào)整尺度，即微微站的候選發(fā)送功率和功率調(diào)整尺度需滿足其中為微微站能容忍的最大發(fā)送功率。

第三步：計(jì)算各候選功率集合對(duì)應(yīng)的用戶可達(dá)速率及系統(tǒng)吞吐量Tⁿ(t)。針對(duì)當(dāng)前每個(gè)候選功率集合根據(jù)公式(1)為用戶u(u∈U)計(jì)算其接收到的來(lái)自各個(gè)站點(diǎn)的參考信號(hào)接收功率RSRP_u,c(u∈U,c∈C)，

RSRP_u,c＝P_cG_u,c (1)

其中G_u,c為用戶u與站點(diǎn)c間的信道增益。將RSRP最大的小區(qū)作為用戶u的服務(wù)小區(qū)，記為C_u，并根據(jù)公式(2)、(3)計(jì)算各候選功率集合下各用戶的可達(dá)速率及系統(tǒng)吞吐量

其中為用戶u在功率集合下在其服務(wù)小區(qū)分得的帶寬，N0為噪聲功率。

第四步：采集當(dāng)前自身最優(yōu)發(fā)送功率集合和全局最優(yōu)發(fā)送功率集合

根據(jù)公式(4)選擇各候選發(fā)送功率集合n目前為止的自身最優(yōu)功率集合，