[發明專利]一種基于遺傳算法的全雙工IAB系統遍歷容量優化方法

有效

• 申請號: 202010421564.8
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111698702B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 劉芳芳;夏海輪;張小茜
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W24/06;G06N3/12;H04L5/14
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本發明公開了一種基于遺傳算法的全雙工IAB系統遍歷容量優化方法，屬于無線通信領域。在全雙工IAB系統中，對節點發送功率和相鄰節點間距離兩組變量進行聯合優化，實現了對系統中干擾信號的抑制，達到了提升系統遍歷容量的目的；同時，本發明使用遺傳算法對優化問題進行求解，避免了多變量優化問題中大量梯度信息的計算，設計了合理的優化變量與基因型之間相互轉換的編解碼規則及適應度函數，實現了良好的收斂性能。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，涉及一種基于遺傳算法的全雙工IAB系統遍歷容量優化方法。

背景技術

隨著無線通信技術的快速發展，5G致力于提供更高的通信速率、更低的延遲和更大的容量。在5G通信網絡中，基站部署密集度進一步提高，傳統以光纖為載體的有線回程存在成本高昂、不以靈活部署和擴展的問題，全雙工集成接入和回程(Integrated Accessand Backhaul,IAB)系統成為高速無線回程的解決方案。在全雙工IAB系統中，干擾信號成為制約系統遍歷容量的主要因素，具體包括相鄰節點間的后向干擾，以及節點處的自干擾。面對3GPP明確提出的容量提升要求，如何采取優化方法抑制干擾信號的影響，提升系統遍歷容量成為重要的問題。

全雙工IAB系統遍歷容量優化的現有研究中，主要的優化方法大致分為三類，分別是節點間功率分配、MIMO場景中多天線技術以及路由選擇。由于兩種干擾信號的功率都與節點發送功率成正比，節點間功率分配可以通過調節各節點的發送功率在接收端增大期望功率的功率，同時減小干擾信號的功率，達到提升系統遍歷容量的目的。現有研究在進行節點間功率分配時，假設各節點間的距離相等，沒有考慮到由于后向干擾發生在相鄰節點之間，需要經歷信道中的路徑損失，因此后向干擾的信號功率還與相鄰節點間距離有關，忽略了節點發送功率與相鄰節點間距離聯合優化帶來的益處。

本發明針對上述問題，充分考慮全雙工IAB系統中節點發送功率和相鄰節點間距離的聯合優化，并在構造優化問題的基礎上使用遺傳算法進行求解，提出了一種基于遺傳算法的全雙工IAB系統遍歷容量優化方法，實現了系統的遍歷容量提升。

發明內容

本發明提供了一種基于遺傳算法的全雙工IAB系統遍歷容量優化方法，目的是抑制系統中的干擾信號，實現系統遍歷容量的提升。

為了達到上述技術效果，本發明實施了一種基于遺傳算法的全雙工IAB系統遍歷容量優化方法，具體步驟如下：

步驟1：建立全雙工IAB系統的系統模型及干擾信號模型

建立信號從供體基站，即源節點S,通過K-1個節點，即中繼節點R₁,R₂,...,R_K-1，傳輸到目的節點D的模型，其中源節點S和目的節點D工作在半雙工模式，中繼節點R₁,R₂,...,R_K-1工作在全雙工模式，與優化變量直接相關的自干擾和后向干擾信號功率表示為

其中β_k表示全雙工節點處的自干擾系數，P_k表示節點發送功率，h_k+1,k表示信道衰落，k₀表示參考距離常數，d_k+1,k表示相鄰節點間距離，α表示路徑損失系數；

步驟2：以最大化系統遍歷容量為優化目標，節點發送功率、相鄰節點間距離需要滿足的條件為約束條件，構建優化問題