一種ofdma下的小小區(qū)功率控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種OFDMA下的小小區(qū)功率控制方法，包括S1.宏小區(qū)接收各個小小區(qū)發(fā)送的當(dāng)前發(fā)射功率；S2.宏小區(qū)根據(jù)信道狀態(tài)信息以及各個小小區(qū)的發(fā)射功率，確定待排除的子載波；S3.宏小區(qū)結(jié)合子載波排除結(jié)果，根據(jù)信道狀態(tài)信息和功率分配信息計算所有小小區(qū)產(chǎn)生的干擾量，并將該干擾量發(fā)送給各個小小區(qū)，以使各個小小區(qū)通過解決帶有干擾約束條件的吞吐量最大化問題確定各個小小區(qū)的發(fā)射功率。本發(fā)明所述的OFDMA下的小小區(qū)功率控制方法能夠降低小小區(qū)網(wǎng)絡(luò)的同層干擾，提高小小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
【專利說明】-種OFDMA下的小小區(qū)功率控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種正交頻分多址0FDMA下的小小區(qū)功 率控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，蜂窩系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)流量不斷攀升。基于思科預(yù)測未來移動數(shù)據(jù)報告，移 動數(shù)據(jù)流量的年復(fù)合增長率2011年至2016年將是78%。無線行業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)：在 未來十年實現(xiàn)的數(shù)據(jù)流量1〇〇〇倍的增加。為了應(yīng)對數(shù)據(jù)流量的飛速增長，3GPP提出了小小 區(qū)的解決方案。小小區(qū)指低功率小覆蓋范圍的演進型節(jié)點，其密集部署有利于增加空間復(fù) 用和頻譜效率，達到成倍提升系統(tǒng)容量的目的；另外，小小區(qū)還具有價格低廉、即插即用和 自配置等優(yōu)點，可以很容易地嵌入到現(xiàn)有的小區(qū)部署。這些優(yōu)點使得它是最有前途的解決 方案。
[0003] 小小區(qū)的部署會縮短服務(wù)提供商和用戶之間的距離，少的路徑損耗也使小小區(qū)能 使用不適合宏小區(qū)的較高頻率。然而，當(dāng)小小區(qū)與宏小區(qū)共享相同的頻段會產(chǎn)生較強干擾。 在小小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中存在兩類干擾：第一類為跨層干擾，小小區(qū)和宏小區(qū)之間的干擾。第二類為 同層干擾，是存在小小區(qū)之間的干擾。在小小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中（尤其是密集小小區(qū)場景），強烈的 同層干擾使得小小區(qū)部署的性能急劇下降，成為小小區(qū)吞吐量提升的瓶頸。
[0004] 因此，需要提供一種小小區(qū)功率控制方法，使得能夠降低小小區(qū)網(wǎng)絡(luò)的同層干擾， 提高小小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種正交頻分多址0FDMA下的小小區(qū)功率控制 方法，能夠降低小小區(qū)網(wǎng)絡(luò)的同層干擾，提高小小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
[0007]-種0FDMA下的小小區(qū)功率控制方法，包括：
[0008]S1.宏小區(qū)接收各個小小區(qū)發(fā)送的當(dāng)前發(fā)射功率值；
[0009]S2.宏小區(qū)根據(jù)信道狀態(tài)信息以及各個小小區(qū)的發(fā)射功率，確定待排除的子載 波；
[0010]S3.宏小區(qū)結(jié)合子載波排除結(jié)果，根據(jù)信道狀態(tài)信息和功率分配信息計算所有小 小區(qū)產(chǎn)生的干擾量，并將該干擾量發(fā)送給各個小小區(qū)，以使各個小小區(qū)通過解決帶有干擾 約束條件的吞吐量最大化問題確定各個小小區(qū)的發(fā)射功率。
[0011] 優(yōu)選地，所述方法還包括循環(huán)執(zhí)行步驟S1至S3,直至滿足預(yù)先設(shè)定的迭代次數(shù)。
[0012] 其中，所述信道狀態(tài)信息包括：
[0013] 每個小小區(qū)收集的其他小小區(qū)到該小小區(qū)服務(wù)的用戶的信道狀態(tài)信息，以及所述 宏小區(qū)向各個小小區(qū)發(fā)送的各個小小區(qū)到非服務(wù)用戶的信道狀態(tài)信息。
[0014] 其中，利用聯(lián)盟博弈方法確定待排除的子載波，所述步驟S2包括：
[0015] S21.確定某一子載波下的聯(lián)盟博弈表達式；
[0016] S22.利用"合并-拆分法則"得到穩(wěn)定的聯(lián)盟博弈結(jié)果；
[0017] S23.基于所述聯(lián)盟博弈結(jié)果得到可用該子載波的小小區(qū)。
[0018] 其中，所述S21包括：

【權(quán)利要求】
1. 一種OFDM下的小小區(qū)功率控制方法，其特征在于，包括：
51. 宏小區(qū)接收各個小小區(qū)發(fā)送的當(dāng)前發(fā)射功率值；
52. 宏小區(qū)根據(jù)信道狀態(tài)信息以及各個小小區(qū)的發(fā)射功率，確定待排除的子載波；
53. 宏小區(qū)結(jié)合子載波排除結(jié)果，根據(jù)信道狀態(tài)信息和功率分配信息計算所有小小區(qū) 產(chǎn)生的干擾量，并將該干擾量發(fā)送給各個小小區(qū)，以使各個小小區(qū)通過解決帶有干擾約束 條件的吞吐量最大化問題確定各個小小區(qū)的發(fā)射功率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括循環(huán)執(zhí)行步驟Sl至S3,直至滿足 預(yù)先設(shè)定的迭代次數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道狀態(tài)信息包括： 每個小小區(qū)收集的其他小小區(qū)到該小小區(qū)服務(wù)的用戶的信道狀態(tài)信息，以及所述宏小 區(qū)向各個小小區(qū)發(fā)送的各個小小區(qū)到非服務(wù)用戶的信道狀態(tài)信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用聯(lián)盟博弈方法確定待排除的子載波， 所述步驟S2包括：
521. 確定某一子載波下的聯(lián)盟博弈表達式；
522. 利用"合并-拆分法則"得到穩(wěn)定的聯(lián)盟博弈結(jié)果；
523. 基于所述聯(lián)盟博弈結(jié)果得到可用該子載波的小小區(qū)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述S21包括： (1) 若系統(tǒng)中有一個宏小區(qū)、N個小小區(qū)、M個用戶，每個小小區(qū)下面對應(yīng)一個用戶，每 個小小區(qū)有L個子載波，AT= 表示小小區(qū)集合、￡ = {i,2，...,L}.表示子載波集合、 別={1，2,...,]1#}、M=N，第i(Vi€#)個小小區(qū)服務(wù)小的用戶是用戶i(WeM); (2) 將系統(tǒng)所有小小區(qū)可用的所有子載波劃分為可用資源塊，則可用資源塊的被分別 表示為C= {M,爲(wèi)，…,義,}，|c| =i，表示可使用第1個子載波的小小區(qū)集合； ⑶由于系統(tǒng)在第1個子載波上的干擾，由屬于Y的小小區(qū)決定，因此只考慮第1個子 載波和其對應(yīng)的小小區(qū)集合; (4)將小小區(qū)集合# = {1，2，...，^命名為大聯(lián)盟；非空的子集#為一個聯(lián)盟，假定有
其中W表示系統(tǒng)帶寬，表示第j個小小區(qū)在第1個子載波上的發(fā)射功率，表示第
j個小小區(qū)在第1個子載波上受到的干擾，Gii表示第j個小小區(qū)服務(wù)的用戶與第i個小小 區(qū)基站在第1個子信道上的信道增益； (6) 如果聯(lián)盟e內(nèi)的小小區(qū)以一種合作的方式在第1個載波上進行靜默，則其中某個 小小區(qū)可能達到的吞吐量為：
(7) 第1個子載波上的聯(lián)合博弈可以表示為G= ，其中A/；表示博弈者的集合 BIR表示聯(lián)盟的收益函數(shù)，其中M屬纟表示屬的冪集；對聯(lián)盟e而言，收益函數(shù) 可表不為：
對空集0而言，v(0) = 〇。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述S22包括： (1)初始化^的拆分為卩='[{/1}，{/2}，...，'{/ |.^，其中1(1表示_^的第(1個元素； ⑵對P執(zhí)行合并操作：P=McrgKP)，直到無法繼續(xù)合并； (3) 對p執(zhí)行拆分操作：P=Sp///(P)，直到無法繼續(xù)拆分； (4) 重復(fù)步驟（2)至步驟（3)，直到?jīng)]有任何合并或者拆分操作可以進行為止。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述合并操作和拆分操作為： (1〉對兩個聯(lián)盟的集合D= 和7 = .l}，滿足
表示對W的分割，P比7更好，其中 > 為比較符號，對拆 分幻和分而言，有如下：
其中〇表示當(dāng)且僅當(dāng)?shù)囊馑迹?br>
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述S23包括： 用#=[<，片，表示第I( V|e￡ }個子載波下合并-拆分法則得到的結(jié)果，在大 聯(lián)盟v；下找到一組博弈者M5l&r，對博弈者乃ef有、的吞吐量在聯(lián)盟中其他 博弈者靜默時達到結(jié)盟后的吞吐量歲?？)，得到第I(Vle￡ )個子載波的映射矩陣：
其中，當(dāng)且僅當(dāng)[A]U= 1時，第j個小小區(qū)可使用第1個子載波，通過子載波映射，有 強干擾的子載波被排除。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述宏小區(qū)結(jié)合子載波排除結(jié)果，根據(jù)信 道狀態(tài)信息和功率分配信息計算所有小小區(qū)產(chǎn)生的干擾量包括： 其中，第j個小小區(qū)產(chǎn)生的干擾為：
其中，(?表示第i個小小區(qū)服務(wù)的用戶與第j個小小區(qū)之間的信道增益，A是映射矩 陣，其第1行第j列的元素為[AHlj (V!e￡,jeJV)。 同樣的，宏小區(qū)根據(jù)信道狀態(tài)信息、接收到的小小區(qū)功率值、子載波映射矩陣A，計算出 所有小小區(qū)產(chǎn)生的干擾向量i=piJ2,...,7a」％M*1; 其中，第j個小小區(qū)在第1個子信道上受到的干擾為
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述各個小小區(qū)通過解決帶有干擾約束 條件的吞吐量最大化問題確定各個小小區(qū)的發(fā)射功率包括： 滿足以下三個條件，以第j個小小區(qū)的吞吐量最大為目標(biāo)函數(shù)，得到優(yōu)化模型：
其中，Ptl表示小小區(qū)的最大發(fā)射功率，A=Pe= 表示第j個小小區(qū)可用子載 波的集合，通過上述優(yōu)化模型確定各個小小區(qū)的最佳發(fā)射功率。
【文檔編號】H04W52/14GK104507153SQ201410759095
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】田輝, 張平, 聶高峰, 劉洋 申請人:北京郵電大學(xué)