[發(fā)明專利]超密集無線網(wǎng)絡(luò)基于干擾協(xié)調(diào)的能效資源分配方法

有效

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• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN106954227B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱曉榮;王振;沈瑤;朱洪波
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W24/06
• 分類號(hào): H04W24/06;H04W52/18;H04W52/24;H04W52/26;H04W72/04;H04W72/08;G06K9/62
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務(wù)所 32241
• 代理人: 唐小紅

本發(fā)明提出了超密集無線網(wǎng)絡(luò)中一種基于干擾協(xié)調(diào)的能效資源分配算法。分析并給出了基于成簇的超密集無線網(wǎng)絡(luò)，提出了簇間與簇內(nèi)干擾協(xié)調(diào)策略：采用圖論著色原理進(jìn)行簇間干擾協(xié)調(diào)和部分信息交互方式對簇內(nèi)干擾進(jìn)行協(xié)調(diào)。提出了超密集無線網(wǎng)絡(luò)中一種基于干擾協(xié)調(diào)的能效資源分配算法，該算法對超密集無線網(wǎng)絡(luò)子信道和功率進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化。首先，利用用戶質(zhì)量體驗(yàn)函數(shù)和最大最小算法對子信道進(jìn)行分配；其次，優(yōu)化改進(jìn)的粒子群算法對功率進(jìn)行優(yōu)化分配。其中，為了避免粒子群優(yōu)化陷入局部解缺陷，引進(jìn)阻尼震動(dòng)與適應(yīng)度變異對粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于干擾協(xié)調(diào)的能效資源分配算法，適應(yīng)于超密集無線網(wǎng)絡(luò)，屬于信息通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，隨著移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展，用戶業(yè)務(wù)需求和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都發(fā)生了巨大的變革。據(jù)調(diào)查顯示，話音和數(shù)據(jù)流量需求分別有超過30％和70％產(chǎn)生在室內(nèi)，同時(shí)大量辦公區(qū)和住宅區(qū)都面臨著室內(nèi)信號(hào)盲點(diǎn)的問題。另外，智能設(shè)備和手持平板等移動(dòng)終端的廣泛普及、各種應(yīng)用程序的日益豐富，促進(jìn)移動(dòng)網(wǎng)蓬勃發(fā)展。預(yù)計(jì)到2020年，全球移動(dòng)數(shù)據(jù)量將達(dá)到15.9百京，是2014的近11倍。毫無疑問，這將帶來無線通信業(yè)務(wù)需求爆炸式增長。為了應(yīng)對滿足大量數(shù)據(jù)通信的需求，主要有兩種不同的方式，一種是大規(guī)模的MIMO天線技術(shù)，而另外一種就是超密集無線部署網(wǎng)絡(luò)。但是MIMO的性能由于空間限制而日漸飽和，同時(shí)大量天線陣列成本較貴。超密集無線網(wǎng)絡(luò)是應(yīng)對此挑戰(zhàn)的一個(gè)重要方案，在未來無線通信網(wǎng)絡(luò)中扮演極其重要的角色，其主要思想是在傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)的大功率宏蜂窩內(nèi)，在用戶數(shù)據(jù)服務(wù)較多的區(qū)域部署大量低功率、低成本的各種類型的接入節(jié)點(diǎn)(小基站)。在熱點(diǎn)區(qū)域?qū)?huì)同時(shí)部署傳統(tǒng)大功率的宏基站和低功率的小基站，使得小基站可以分流大量的用戶業(yè)務(wù)與流量，減少宏基站的負(fù)載，提高網(wǎng)絡(luò)的利用率。

此外，減少能量消耗，響應(yīng)綠色通信和提高網(wǎng)絡(luò)的高能效技術(shù)是近年來也呈遞增趨勢。如何在保障用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)的同時(shí)降低網(wǎng)絡(luò)耗電是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)面臨的一個(gè)大挑戰(zhàn)，而通過資源優(yōu)化技術(shù)來降低網(wǎng)絡(luò)能耗已引起學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注也是超密集無線網(wǎng)絡(luò)研究的熱點(diǎn)問題。但是超密集無線網(wǎng)絡(luò)也帶來了諸多挑戰(zhàn)，宏蜂窩與小小區(qū)共存的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，跨層干擾十分嚴(yán)重。隨著用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高速要求，未來在網(wǎng)中小蜂窩節(jié)點(diǎn)部署的密度將繼續(xù)增加，達(dá)到現(xiàn)在的10倍以上，用戶收到的來自非服務(wù)小小區(qū)的同層干擾將更加嚴(yán)重。超密集無線網(wǎng)絡(luò)小基站部署密度的增大，需要交互處理的信息也變得海量，處理復(fù)雜難度急劇增加以及各種類型節(jié)點(diǎn)之間信息交流帶來海量的信令開銷都對網(wǎng)中無線資源的分配造成巨大的影響。

因此，本發(fā)明提出一種基于干擾協(xié)調(diào)的能效資源分配算法，解決超密集無線網(wǎng)絡(luò)中簇內(nèi)與簇間干擾以及能量效率資源分配的問題。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是在超密集無線網(wǎng)絡(luò)中提供一種基于干擾協(xié)調(diào)的能效資源分配算法，有效地解決了超密集無線網(wǎng)絡(luò)簇間與簇內(nèi)干擾，提高網(wǎng)絡(luò)能量效率的問題。

技術(shù)方案：本發(fā)明在超密集無線網(wǎng)絡(luò)中提供一種基于干擾協(xié)調(diào)的能效資源分配方法，包括以下步驟：

1.基于成簇的超密集無線網(wǎng)絡(luò)模型

基于成簇的超密集無線網(wǎng)絡(luò)，由一個(gè)宏基站MBS和密集的家庭基站FBS構(gòu)成，如家庭基站已經(jīng)C個(gè)分簇，不考慮來鄰區(qū)宏基站的干擾。MBS處于宏蜂窩的中心位置，覆蓋半徑為R_M，最大發(fā)射功率為P_M，宏小區(qū)隨機(jī)分布著U_M個(gè)宏用戶。宏蜂窩覆蓋范圍內(nèi)隨機(jī)分布著F個(gè)家庭基站，半徑為R_f，最大發(fā)射功率為P_f,每個(gè)家庭基站采用半開放式的用戶接入方式，即首先保證本家庭基站注冊用戶的權(quán)益，再考慮接入其他用戶。系統(tǒng)總帶寬W分為等寬的L個(gè)子信道，子信道帶寬為Δf＝W/L。由于同一小區(qū)下使用相同子信道的用戶會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)干擾，所以為了降低干擾同一小區(qū)下，信道與用戶的關(guān)系為n:1，即一個(gè)信道在同一時(shí)刻只能分配給單個(gè)用戶。

2.能效優(yōu)化模型