[發明專利]一種兩層網絡中基于分簇的干擾對齊方法

有效

• 申請號: 201611106344.6
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN106788812B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 解志斌;齊程;魯春燕;王亞軍;田雨波
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: H04B17/345
• 分類號: H04B17/345;H04J11/00;H04L1/06;H04L25/02;H04W24/02
• 代理公司: 32204 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 陳靜<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種兩層網絡中基于分簇的干擾對齊方法，包括：首先，基于隨機幾何對兩層網絡進行建模，再對飛蜂窩基站、用戶進行分簇，最后用干擾對齊技術消除干擾。本發明考慮了三維飛蜂窩網絡結構模型，特別是符合三維泊松點過程分布的飛蜂窩網絡模型，與實際干擾場景相近。再按照平方誤差函數減少的原則對飛蜂窩基站用戶對進行分簇，最后利用干擾對齊技術消除宏蜂窩用戶與每個簇的跨層干擾，以及飛蜂窩層內簇間干擾，減小了干擾管理復雜度，適用于實際的通信系統。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，尤其涉及一種兩層網絡中基于分簇的干擾對齊方法。

背景技術

近年來，能源消耗和電磁污染正變得越來越嚴重，不利于未來通信基礎設施的建設，已成為下一代通信系統中亟待解決的技術問題；另一方面，當前室內語音和數據業務更為多發，人們對數據服務質量要求越來越高，如何有效減少通信網絡能源消耗、高效利用頻譜資源是運營商下一步必須解決的技術問題。飛蜂窩是部署在室內的小型無線接入點，通過數字用戶線或光纖與運營商網絡連接，具有部署靈活、低功耗、可實現與宏蜂窩(Macrocell)復用頻譜資源等特點。然而，由于頻譜資源的稀缺性，同時為了保證在一個宏蜂窩基站覆蓋范圍內多個飛蜂窩的服務質量，宏蜂窩和飛蜂窩必須分享頻率帶寬，這會導致宏蜂窩和飛蜂窩之間跨層、共信道干擾的問題，也為構建這個新型網絡給現有的干擾管理策略和無線資源管理帶來了新的挑戰。近來，干擾對齊被認為是一種線性波束成型技術：在發送端設計波束成型矩陣，使每個接收端的干擾對齊到同一個干擾子空間中。這樣，有用信號就能在無干擾子空間中傳輸，實現了消除干擾的目的。但在飛蜂窩密集部署的條件下實現干擾對齊的復雜度比較高，為此需要分簇來降低復雜度。

在密集部署的兩層網絡的干擾消除問題上，目前已有相關文獻展開研究。Shangjing Lin等人于2013年提出了一種最小化飛蜂窩間干擾的子信道分配算法。首先，用隨機幾何對飛蜂窩建模，最大化簇內飛蜂窩數目來保證下行飛蜂窩用戶中斷概率；然后，得出互不相交的簇來最小化飛蜂窩間的干擾；最后，執行容量最大化子信道分配算法。雖然該方法在一定程度上緩解了同層干擾問題，平均信干噪比、系統吞吐量、用戶服務質量均得以提高，但未考慮跨層干擾問題，具有一定的局限性；中國專利文獻CN104168573A提出了飛蜂窩網絡下基于分簇干擾對齊的干擾消除方法：在飛蜂窩網絡下先對飛蜂窩用戶對進行分簇，然后再考慮跨層干擾，最后利用干擾對齊技術消除宏蜂窩對每個簇的干擾。雖然該方法充分利用了頻譜資源，并且以較低的復雜度實現了較好的系統性能，但只考慮了消除對簇干擾最大的宏蜂窩用戶與簇之間的干擾，具有一定的局限性；Yun Meng等人于2015年提出了一種飛蜂窩網絡下結合干擾對齊的資源分配方案。首先根據干擾對齊在可行性條件的約束下選擇用戶，再進行子信道分配。雖然該方法在一定程度上避免了同層和跨層干擾問題，同時提高了飛蜂窩用戶的滿意率，但沒有對飛蜂窩基站進行合理分簇，系統的實施復雜度較高，不適用于實際的通信系統。可見現有方法均不是最優的干擾消除方法。

發明內容

發明目的：本發明旨在提供一種兩層網絡中基于分簇的干擾對齊方法，實現系統復雜度、性能和鏈路開銷的良好折中，解決現有干擾消除技術的不足。

技術方案：一種兩層網絡中基于分簇的干擾對齊方法，所述兩層網絡包含一個宏蜂窩基站、L(L≥1)個均勻分布的宏蜂窩用戶以及K(K≥1)個泊松分布的飛蜂窩小區，所述方法包括以下步驟：

步驟一：建立由飛蜂窩基站用戶對所構成的三維蜂窩網絡模型，所述飛蜂窩基站用戶對由每個飛蜂窩小區內的飛蜂窩基站和飛蜂窩用戶構成；定義飛蜂窩基站用戶對的集合為：U＝{1,2,…,K}，并沿三維空間的X向、Y向和Z向以齊次泊松點過程隨機產生K個點，每個點代表一個飛蜂窩基站用戶對；

步驟二：分簇準備，由齊次泊松點過程確定每個飛蜂窩基站用戶對的位置坐標并進行隨機分簇，定義所得的簇為C＝{C₁,C₂,...,C_n}，C_m表示第m個簇，1≤m≤n，n表示簇的數目，1≤n≤K；