[發明專利]一種干擾感知分布式魯棒下行功率控制方法

有效

• 申請號: 201710902375.0
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107613554B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 楊春剛;代浩翔;張越;肖佳;吳春波;王玲霞;王昕偉
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W52/14
• 分類號: H04W52/14;H04W52/24
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 韋全生;王品華

1.一種干擾感知分布式魯棒下行功率控制方法，包括以下步驟：

(1)小基站i計算自身的近似干擾平均場：

(1a)在N個小基站的場景中，所有小基站發射功率為的測試信號a；

(1b)小基站i服務的用戶UE_i測量其接收到的信號和噪聲的功率并將反饋給小基站i；

(1c)小基站i利用測試信號a的功率功率和小基站i到用戶UE_i的信道增益g_i,i，計算小基站i的平均干擾信道增益和近似干擾平均場

(2)小基站i設定功率控制的時間間隔[0,T]，并獲取功率控制的干擾狀態空間[0,I_max]：

(2a)小基站i設定功率控制的時間間隔[0,T]，其中，T表示時間間隔的最大值；

(2b)小基站i獲取功率控制的干擾狀態空間[0,I_max]：場景中除小基站i之外的其他小基站滿功率發射信號，用戶UE_i將受到干擾的功率反饋給小基站i，小基站i將干擾功率作為最大干擾狀態I_max，構成功率控制的干擾狀態空間[0,I_max]；

(3)小基站i對時間間隔[0,T]和干擾狀態空間[0,I_max]進行離散化，并計算時間維度的迭代步長δ_t和干擾狀態維度的迭代步長δ_I：

(3a)小基站i對時間間隔[0,T]和干擾狀態空間[0,I_max]同時進行離散化，得到包含X個時間段和Y個干擾狀態區間的離散網格；

(3b)小基站i通過X計算時間維度的迭代步長δ_t，通過Y計算干擾狀態維度的迭代步長δ_I；

(4)小基站i構建干擾平均場拉格朗日算子和功率水平并對其進行初始化：

(4a)小基站i在離散網格中構建矩陣行為X+1，列為Y+1的干擾平均場拉格朗日算子和功率水平

(4b)小基站i統計場景中各干擾狀態區間內的小基站數量占小基站總個數的比例，得到干擾狀態分布；

(4c)小基站i通過干擾狀態分布對干擾平均場進行初始化，得到初始化后的干擾平均場同時對拉格朗日算子和功率水平分別進行初始化，得到初始化后的拉格朗日算子和初始化后的功率水平

(5)推導干擾平均場更新公式m、拉格朗日算子更新公式λ和功率水平更新公式p：

利用干擾減弱平均場博弈理論，設計具有魯棒性的代價函數，并推導博弈系統的哈密頓-雅可比-貝爾曼方程和福克-普朗克-柯爾莫戈洛夫方程，采用不同的方法進行求解，具體實現方法為：

(ⅰ)采用Upwind有限差分方法求解福克-普朗克-柯爾莫戈洛夫方程，得到干擾平均場的更新公式m；

(ⅱ)采用離散拉格朗日松弛方法，通過哈密頓-雅可比-貝爾曼方程和福克-普朗克-柯爾莫戈洛夫方程，求解出拉格朗日算子的更新公式λ和功率水平的更新公式p：

將哈密頓-雅可比-貝爾曼方程和福克-普朗克-柯爾莫戈洛夫方程轉化為相應的最優化問題，使用拉格朗日方法構建最優化問題的拉格朗日方程，令拉格朗日方程對干擾平均場求導的結果等于零，求解出拉格朗日算子的更新公式λ，令拉格朗日方程對功率水平求導的結果等于零，求解出功率水平的更新公式p；

(6)小基站i將干擾平均場賦值給終止變量并對干擾平均場進行更新得到矩陣實現步驟為：

(6a)小基站i將干擾平均場賦值給終止變量即終止變量

(6b)小基站i對干擾平均場進行更新：

小基站i利用干擾平均場的更新公式m，通過功率水平對干擾平均場中的元素進行更新，得到更新后的矩陣

(7)小基站i將矩陣賦值給干擾平均場即干擾平均場

(8)小基站i對拉格朗日算子更新得到矩陣并將矩陣賦值給拉格朗日算子實現步驟如下：

(8a)小基站i利用拉格朗日算子的更新公式λ，通過功率水平對拉格朗日算子中的元素進行更新，得到更新后的矩陣

(8b)小基站i令拉格朗日算子

(9)小基站i將功率水平賦值給并對功率水平進行更新，得到矩陣實現步驟如下：

(9a)小基站i將功率水平賦值給即

(9b)小基站i對干擾平均場進行更新：

小基站i利用功率水平的更新公式p，通過干擾平均場和拉格朗日算子對功率水平中的元素進行更新，得到更新后的矩陣

(10)小基站i將矩陣賦值給功率水平即功率水平

(11)小基站i判斷功率水平是否收斂：

小基站i計算和終止變量差值的絕對值，并判斷該值中的所有元素是否小于預設的門限值，若是，則功率水平收斂，并將該功率水平作為收斂后的功率水平若否，重復執行步驟(6)～步驟(11)。