[發明專利]基于雙重分簇和資源分配的簇間干擾消除方法

有效

• 申請號: 201710123280.9
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN108307514B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 田心記;張長森;王俊峰;賈文杰;張浩天
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: H04W72/08
• 分類號: H04W72/08;H04W72/04;H04W24/02
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 楊妙琴

本發明公開了超密集網絡中基于雙重分簇和資源分配的簇間干擾消除方法，適用于多個宏基站和多個微基站并存的超密集網絡，實現本發明的技術思路是：首先進行雙重分簇，將宏基站分為宏簇，將微基站分為微簇，將可用頻段分為互不重疊的宏簇頻段集和微簇頻段集，根據宏簇或微簇間的干擾，構建宏簇或微簇干擾圖，將宏簇或微簇頻段集中的頻段分配給宏簇或微簇，然后根據采用相同頻段的宏簇或微簇間的干擾，構建采用相同頻段的宏簇或微簇間的干擾圖，采用圖著色算法為宏簇或微簇分配時間。

技術領域

本發明涉及通信領域，尤其是超密集網絡中的分簇方法和資源分配方法。

背景技術

超密集網絡(UDN,Ultra Dense Network)、毫米波與大規模多入多出被視為5G中最具有前景的關鍵技術。UDN允許用戶自己部署家庭基站或微型基站，縮小了終端與基站之間的距離，能增強室內覆蓋、提高頻譜利用率、分流與均衡網絡負載，因此國內外的很多學者和研究機構對UDN展開了研究。

UDN中大量的宏基站和微基站并存，存在嚴重的干擾，如何消除干擾是UDN的重要研究課題。分簇和資源管理是目前提出的UDN 的干擾消除方法之一。

通過分簇，將整個網絡分成若干個小網絡，每個小網絡包括多個微基站即多個小小區。從一個簇內的多個微基站中選擇一個作為簇頭，簇頭負責本簇內的資源分配。分簇能縮小網絡規模、減少運算量、提高網絡運行的效率和性能。

目前對于分簇算法的研究大多集中在圖論和矩陣。基于圖論的分簇算法將微基站抽象為點，小小區之間的干擾抽象為節點之間的邊，干擾值抽象為權重，使用MAX-K-CUT、K-means等算法將圖分解為多個子圖，每個子圖中的節點作為一簇。基于矩陣的分簇算法統計任兩個微基站之間或任兩個用戶之間的干擾，將這些干擾值組成一個矩陣，以最大化干擾為目標，依次從矩陣中選出一些點組成簇。

資源管理包括頻率分配、資源塊分配、功率分配和時間分配。

小小區和宏小區頻段分配的方式有3種：正交分配、全復用和部分復用。正交分配方式下，宏小區和小小區采用不同的頻段，可以有效地消除層間干擾，但是這種專用頻段的方式會降低頻譜效率，影響系統容量的提升；全復用方式下小小區可以使用宏小區的全部頻段資源，頻段復用率高，但是網絡中可能存在大量的層內干擾和層間干擾；部分復用方式下將宏小區的頻段資源分為兩部分，一部分為宏小區的專用頻段，另一部分為宏小區和小小區的專用頻段，網絡中可能存在兩種干擾。

資源塊分配即子信道分配，為宏基站和微基站分配正交的資源塊，能消除層間干擾；在簇內或簇間分配資源塊，能消除層內干擾。

功率分配分為用戶的功率分配和資源塊的功率分配。功率分配的建模方法主要有兩種：一種是注水算法；另一種基于優化思想，將功率作為通信成本，將系統吞吐量作為收益，將吞吐量與功率之差作為優化目標，求解最優的功率分配。

時間分配分為宏小區與小小區之間的時間分配以及小小區之間的時間分配。根據負載信息或者以最大化吞吐量為目標為宏小區和小小區分配時間。小小區間時間分配分為兩種，其一，將每個用戶或者小小區或者簇作為頂點按照圖著色算法進行時間分配，其二，根據簇或小小區的負載信息將時間分為若干份，分別供每個簇或小小區使用。

目前，UDN中的分簇和資源管理存在兩個問題：其一，5G采用毫米波，宏基站比4G更加密集，但是目前研究宏基站和微基站之間的干擾消除時只考慮了一個宏基站，模型過于簡單，因此，宏基站數量較多時的干擾消除方法有待于研究；其二，對小小區進行分簇或資源分配時只考慮到1個宏基站或者沒有考慮宏基站，宏基站間的分簇以及兩種基站之間的資源分配有待于進一步研究。

發明內容

本發明公開了超密集網絡中基于雙重分簇和資源分配的簇間干擾消除方法，適用于多個宏基站和多個微基站并存的超密集網絡。