[發明專利]全雙工蜂窩移動通信系統中基于功率分配的干擾控制方法

有效

• 申請號: 201710471462.5
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107182116B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 劉芳;侯欣靜;劉元安
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W52/14
• 分類號: H04W52/14;H04W52/24;H04W52/26;H04W52/36;H04W72/04;H04W72/08
• 代理公司: 11403 北京風雅頌專利代理有限公司
• 代理人: 朱親林

本發明公開了一種全雙工蜂窩移動通信系統中基于功率分配的干擾控制方法，包括：根據給定的目標門限、發射功率及約束條件，得到發射用戶的發射功率的新約束條件；簡化得到蜂窩通信速率與上行用戶發射功率的對應關系及上行用戶發射功率的新約束條件；基于凸優化理論、KKT條件及蜂窩通信速率最大化原則，得到理論最優上行用戶發射功率；獲得相應最優的全雙工基站發射功率、蜂窩通信速率；遍歷目標門限下的發射功率，迭代求出最優全雙工基站與上行用戶的發射功率及蜂窩通信速率；檢索最大值獲得滿足速率最優的發射用戶、全雙工基站的及上行用戶的發射功率進行通信。所述控制方法能夠降低通信鏈路之間的同頻干擾并且提高系統通信效率。

技術領域

本發明涉及蜂窩移動通信技術領域，特別是指一種全雙工蜂窩移動通信系統中基于功率分配的干擾控制方法。

背景技術

蜂窩網絡下的終端直通技術，即設備到設備(D2D)是指在不影響整體蜂窩網絡運行的情況下，終端設備之間建立通信鏈路進行直接通信，而不通過基站中轉的新型無線傳輸技術。通過引入D2D技術，能夠減輕基站負擔，減小傳輸時延，提高頻譜利用率，在一定程度上解決無線通信系統頻譜資源匱乏的問題，進一步提升蜂窩網絡性能。但是，當D2D鏈路復用蜂窩鏈路資源時，會產生復雜的同頻干擾。若未對此干擾進行有效處理，引入D2D通信不僅無法提升系統性能，反而極有可能使原有蜂窩通信的質量下降。因此，合理地進行資源復用，對減少干擾的影響至關重要。

現有的研究方案中，控制資源復用場景下同頻干擾的辦法主要有信道分配與功率分配。對于信道分配方法，可通過基于圖論與基于干擾受限區域方法的應用來具體實現。在基于圖論的具體方法中，首先構建用戶間干擾圖描述用戶間的干擾關系，然后使用點著色的方法，對蜂窩用戶與D2D用戶分配信道，從而降低計算復雜度且最優網絡總容量。在基于干擾受限區域的方法中，首先基于D2D用戶側可容忍的最大干擾設置一個閾值，并基于該閾值設置一個區域，D2D用戶復用該區域內的蜂窩用戶頻段就會受到不能忍受的干擾，因此D2D用戶只能復用該區域外蜂窩用戶的頻段，然后基于容量最大化的原則分配最適合復用的蜂窩信道。對于功率分配方法，當D2D鏈路復用蜂窩鏈路時頻資源且D2D發射用戶還需工作在全雙工以便協作轉發蜂窩下行鏈路通信資源時，為緩解D2D鏈路與蜂窩鏈路間的干擾，可在保證蜂窩通信最小速率約束、基站發射功率約束、全雙工D2D發射用戶功率約束及兩者的總發射功率約束條件下，通過對基站與全雙工D2D發射用戶處的功率合理分配來最大化D2D通信速率。

對于現有的基于圖論進行信道分配來緩解D2D鏈路與蜂窩鏈路間干擾的辦法，隨著D2D用戶以及蜂窩用戶數的增加，其計算復雜度將大大增加，從而將降低整個系統的反應速度。當信道分配辦法采用基于干擾受限區域的具體辦法來實現時，由于D2D通信用戶只能與區域外的蜂窩用戶共用同一信道，則會限制蜂窩用戶通信信道的分配，從而減小蜂窩用戶調度自由度，降低蜂窩通信總容量。另外，對于現有通過功率分配辦法在保證蜂窩速率的同時盡可能增加D2D通信速率的方法，其D2D發射用戶工作在全雙工的同時還需具有中繼協作轉發的功能，這樣會造成D2D發射用戶復雜度的增加，從而大大增加其制造成本。

因此，在實現本申請的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下缺陷：現有全雙工蜂窩移動通信系統中所采用與D2D通信資源共享的方法存在算法計算效率低、用戶調度自由度小及設備復雜度高的問題，不僅增加了通信系統復雜度，而且降低了系統控制同頻干擾的有效性.

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種全雙工蜂窩移動通信系統中基于功率分配的干擾控制方法，能夠在降低通信鏈路之間同頻干擾的同時減小通信系統復雜度并且提高通信系統的功率效率。

基于上述目的本發明提供了一種全雙工蜂窩移動通信系統中基于功率分配的干擾控制方法，包括：