本公開(kāi)的實(shí)施例一般性地涉及無(wú)線通信，并且更特別地涉及一種用于接入點(diǎn)集群進(jìn)行通信的方法和裝置。

背景技術(shù)：

超密集網(wǎng)絡(luò)(UDN)是一種用以滿足5G的關(guān)鍵容量需求的重要技術(shù)，其目的是改進(jìn)單個(gè)用戶設(shè)備和區(qū)域的頻譜效率，以解決5G系統(tǒng)中的頻譜資源瓶頸的問(wèn)題。不同于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，超密集網(wǎng)絡(luò)部署幾乎沒(méi)有規(guī)律，同時(shí)創(chuàng)建了復(fù)雜且不可預(yù)測(cè)的干擾模式，所以服務(wù)質(zhì)量(QoS)應(yīng)當(dāng)在每用戶設(shè)備而不是每小區(qū)的基礎(chǔ)上予以保證。因此，為了實(shí)現(xiàn)5G的容量，網(wǎng)絡(luò)致密化和全局協(xié)調(diào)的資源管理應(yīng)當(dāng)聯(lián)合地進(jìn)行。

本公開(kāi)的實(shí)施例的目的在于協(xié)調(diào)用于超密集網(wǎng)絡(luò)的上行鏈路無(wú)線資源管理策略。本公開(kāi)的實(shí)施例研究了用于將服務(wù)節(jié)點(diǎn)與被服務(wù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行配對(duì)的策略，以及動(dòng)態(tài)地分配每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)的預(yù)編碼向量和發(fā)射功率，以便于優(yōu)化系統(tǒng)性能并且保證和提升個(gè)體的最小性能等級(jí)。

目前還沒(méi)有研究用戶設(shè)備的連接、波束成形設(shè)計(jì)、以及發(fā)射功率控制的聯(lián)合優(yōu)化過(guò)程的問(wèn)題的解決方案。大多數(shù)的研究應(yīng)用了貪婪類型算法來(lái)獨(dú)立地解決用戶設(shè)備的連接、波束成形設(shè)計(jì)、以及發(fā)射功率控制。用戶設(shè)備連接和功率控制的主要解決方案是來(lái)自Sun R和Luo Z Q的歸一化的不動(dòng)點(diǎn)迭代算法(Globally optimal joint uplink base station association and power control for max-min fairness,Acoustics,Speech and Signal Processing(ICASSP),2014 IEEE International Conference on.IEEE,2014:454-458.)。

但是，這種算法具有如下的局限性。第一，這種算法假設(shè)每個(gè)用 戶僅關(guān)聯(lián)到具有一個(gè)天線的最優(yōu)基站，所以沒(méi)有考慮接收機(jī)波束成形器設(shè)計(jì)。第二，上述文獻(xiàn)沒(méi)有給出用以實(shí)施這個(gè)算法的清楚的系統(tǒng)過(guò)程，包括空中接口設(shè)計(jì)、信令開(kāi)銷控制、以及信號(hào)發(fā)射等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本公開(kāi)的實(shí)施例的目的在于提供一種用于接入點(diǎn)集群進(jìn)行通信的方法和裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述和其他的技術(shù)問(wèn)題。

根據(jù)本公開(kāi)的第一方面，提供了一種用于接入點(diǎn)集群進(jìn)行通信的方法，所述接入點(diǎn)集群與其他接入點(diǎn)集群服務(wù)于多個(gè)用戶設(shè)備，所述方法可以包括：確定每個(gè)用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率以及與所述接入點(diǎn)集群中的每個(gè)接入點(diǎn)之間的信道增益和噪聲功率；基于一個(gè)用戶設(shè)備的所述信道增益和所述噪聲功率以及其他用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率和所述信道增益，獲得所述用戶設(shè)備針對(duì)所述接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率；以及在所述用戶設(shè)備針對(duì)所述接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率小于所述用戶設(shè)備針對(duì)所述其他接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率時(shí)，確定所述用戶設(shè)備使用針對(duì)所述接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率向所述接入點(diǎn)集群發(fā)射信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，該方法可以進(jìn)一步包括：基于每個(gè)用戶設(shè)備發(fā)射的探測(cè)信號(hào)來(lái)確定每個(gè)用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率和所述信道增益。在一些實(shí)施例中，該方法可以進(jìn)一步包括：從所述接入點(diǎn)集群中的每個(gè)接入點(diǎn)獲取每個(gè)用戶設(shè)備與所述接入點(diǎn)集群中的每個(gè)接入點(diǎn)之間的信道增益和噪聲功率。

在一些實(shí)施例中，該方法可以進(jìn)一步包括：基于所述用戶設(shè)備的所述信道增益和所述噪聲功率以及所述其他用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率和所述信道增益，計(jì)算所述接入點(diǎn)集群針對(duì)所述用戶設(shè)備的預(yù)編碼向量；以及基于所述用戶設(shè)備的所述信道增益和所述噪聲功率、所述其他用戶設(shè)備的所述初始發(fā)射功率和所述信道增益、以及所述預(yù)編碼向量，獲得所述用戶設(shè)備針對(duì)所述接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率。

在這些實(shí)施例中，該方法可以進(jìn)一步包括：使用所述預(yù)編碼向量來(lái)接收所述用戶設(shè)備發(fā)射的信號(hào)。在這些實(shí)施例中，該方法可以進(jìn)一步包括：對(duì)所述預(yù)編碼向量進(jìn)行歸一化處理。

在一些實(shí)施例中，該方法可以進(jìn)一步包括：基于所述用戶設(shè)備的所述信道增益和所述噪聲功率以及其他用戶設(shè)備的所述初始發(fā)射功率和所述信道增益，計(jì)算中間值發(fā)射功率；以及使用所述中間值發(fā)射功率替代所述初始發(fā)射功率迭代地進(jìn)行所述計(jì)算，直到所述中間值發(fā)射功率收斂為所述優(yōu)化發(fā)射功率。

在這些實(shí)施例中，該方法可以進(jìn)一步包括：當(dāng)?shù)蟮乃鲋虚g值發(fā)射功率與所述迭代前的所述中間值發(fā)射功率之間的差異小于預(yù)定閾值時(shí)，確定所述中間值發(fā)射功率收斂為所述優(yōu)化發(fā)射功率。在這些實(shí)施例中，該方法可以進(jìn)一步包括：在迭代計(jì)算的過(guò)程中，對(duì)所述中間值發(fā)射功率進(jìn)行處理以避免其超過(guò)最大發(fā)射功率。

在一些實(shí)施例中，該方法可以進(jìn)一步包括：將所述用戶設(shè)備針對(duì)所述接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率發(fā)送給協(xié)調(diào)單元；以及從所述協(xié)調(diào)單元接收所述用戶設(shè)備針對(duì)所述接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率是否小于所述用戶設(shè)備針對(duì)所述其他接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率的指示。在這些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步可以包括：從所述協(xié)調(diào)單元接收哪些用戶設(shè)備應(yīng)當(dāng)由所述接入點(diǎn)集群服務(wù)的指示。

在一些實(shí)施例中，每個(gè)用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率可以是每個(gè)用戶設(shè)備的最大發(fā)射功率。在一些實(shí)施例中，所述用戶設(shè)備針對(duì)所述接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率可以使得所述接入點(diǎn)集群接收所述用戶設(shè)備的信號(hào)滿足所述用戶設(shè)備的目標(biāo)信干噪比。在一些實(shí)施例中，所述方法可以由所述接入點(diǎn)集群中的頭接入點(diǎn)執(zhí)行。

根據(jù)本公開(kāi)的第二方面，提供了一種用于接入點(diǎn)集群進(jìn)行通信的裝置，所述接入點(diǎn)集群與其他接入點(diǎn)集群服務(wù)于多個(gè)用戶設(shè)備，所述裝置可以包括：確定單元，被配置為確定每個(gè)用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率以及與所述接入點(diǎn)集群中的每個(gè)接入點(diǎn)之間的信道增益和噪聲功率；獲得單元，被配置為基于一個(gè)用戶設(shè)備的所述信道增益和所述噪 聲功率以及其他用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率和所述信道增益，獲得所述用戶設(shè)備針對(duì)所述接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率；并且所述確定單元進(jìn)一步被配置為，在所述用戶設(shè)備針對(duì)所述接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率小于所述用戶設(shè)備針對(duì)所述其他接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率時(shí)，確定所述用戶設(shè)備使用針對(duì)所述接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率向所述接入點(diǎn)集群發(fā)射信號(hào)。

本公開(kāi)的實(shí)施例提出了對(duì)接入點(diǎn)集群選擇、預(yù)編碼向量計(jì)算和發(fā)射功率控制進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型、算法和機(jī)制。取代現(xiàn)有的提前收集完全的信道狀態(tài)信息，本公開(kāi)的實(shí)施例的方案僅需要按照決定過(guò)程的需求在接入點(diǎn)集群之間遞送有用的計(jì)算信息。

附圖說(shuō)明

通過(guò)參考附圖閱讀下文的詳細(xì)描述，本公開(kāi)的實(shí)施例的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得容易理解。在附圖中，以示例性而非限制性的方式示出了本公開(kāi)的若干實(shí)施例，其中：

圖1示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的用于接入點(diǎn)集群進(jìn)行通信的方法的流程圖。

圖2示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的用于接入點(diǎn)集群進(jìn)行通信的方法的信令交互圖。

圖3示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的用于接入點(diǎn)集群進(jìn)行通信的裝置的框圖。

圖4示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的算法與兩種參考算法的所有用戶設(shè)備的頻譜效率的累積分布函數(shù)曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖中所示出的若干示例性實(shí)施例來(lái)描述本公開(kāi)的原理和精神。應(yīng)當(dāng)理解，描述這些具體的實(shí)施例僅是為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更好地理解并實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)，而并非以任何方式限制本公開(kāi)的范圍。

圖1示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的用于接入點(diǎn)集群進(jìn)行通信的方法100的流程圖。方法100所針對(duì)的接入點(diǎn)集群可以與其他接入點(diǎn)集群服務(wù)于多個(gè)用戶設(shè)備。在一些實(shí)施例中，方法100可以由與接入點(diǎn)集群相關(guān)聯(lián)的裝置來(lái)執(zhí)行。特別地，方法100可以由本文稍后參考圖3描述的裝置300來(lái)執(zhí)行。在一些實(shí)施例中，執(zhí)行方法100的裝置可以是接入點(diǎn)集群中的頭接入點(diǎn)。

如圖1中所示出的，方法100在開(kāi)始之后可以進(jìn)入步驟101。在步驟101中，方法100的執(zhí)行主體可以確定每個(gè)用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率以及每個(gè)用戶設(shè)備與該接入點(diǎn)集群中的每個(gè)接入點(diǎn)之間的信道增益和噪聲功率。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在執(zhí)行方法100時(shí)，方法100所涉及到的多個(gè)用戶設(shè)備還沒(méi)有確定應(yīng)當(dāng)由哪個(gè)接入點(diǎn)集群進(jìn)行服務(wù)。另外，每個(gè)用戶設(shè)備也還不知道應(yīng)當(dāng)使用多大的發(fā)射功率來(lái)向確定為對(duì)其進(jìn)行服務(wù)的某個(gè)接入點(diǎn)集群發(fā)射信號(hào)。

因此，在一些實(shí)施例中，方法100的目的之一就在于針對(duì)方法100所涉及到的多個(gè)用戶設(shè)備中的每個(gè)用戶設(shè)備確定優(yōu)選的服務(wù)接入點(diǎn)集群，并且同時(shí)確定出每個(gè)用戶設(shè)備向服務(wù)接入點(diǎn)集群發(fā)射信號(hào)時(shí)所使用的發(fā)射功率。為此，多個(gè)用戶設(shè)備可以首先使用一個(gè)初始發(fā)射功率進(jìn)行發(fā)射。方法100可以首先確定每個(gè)用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率，以及每個(gè)用戶設(shè)備與方法100所針對(duì)的接入點(diǎn)集群中的每個(gè)接入點(diǎn)之間的信道增益和噪聲功率，以用于作出如上的確定。

在一些實(shí)施例中，方法100的執(zhí)行主體可以基于每個(gè)用戶設(shè)備發(fā)射的探測(cè)信號(hào)來(lái)確定每個(gè)用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率和信道增益。在這些實(shí)施例中，每個(gè)用戶設(shè)備使用各自的初始發(fā)射功率來(lái)發(fā)射探測(cè)信號(hào)。在一些實(shí)施例中，方法100的執(zhí)行主體可以從所針對(duì)的接入點(diǎn)集群中的每個(gè)接入點(diǎn)獲取每個(gè)用戶設(shè)備與該接入點(diǎn)集群中的每個(gè)接入點(diǎn)之間的信道增益和噪聲功率。在這些實(shí)施例中，該接入點(diǎn)集群中的每個(gè)接入點(diǎn)都根據(jù)每個(gè)用戶設(shè)備發(fā)射的信號(hào)(例如，探測(cè)信號(hào))確定出每個(gè)用戶設(shè)備與自己之間的信道增益和噪聲功率。

接著，方法100可以進(jìn)入步驟102。在步驟102中，可以基于一個(gè)用戶設(shè)備與方法100所針對(duì)的接入點(diǎn)集群中的每個(gè)接入點(diǎn)之間的信道增益和所述噪聲功率，以及其他用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率和這些其他用戶設(shè)備與方法100所針對(duì)的接入點(diǎn)集群中的每個(gè)接入點(diǎn)之間的信道增益，來(lái)獲得該用戶設(shè)備針對(duì)該接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，此處的優(yōu)化發(fā)射功率是在考慮到所有的用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率以及所有用戶設(shè)備與一個(gè)接入點(diǎn)集群中的所有接入點(diǎn)之間的信道增益和噪聲功率的情況下最終全局地確定得出的優(yōu)化發(fā)射功率。在這些條件的約束下，最終可以在整個(gè)系統(tǒng)的層級(jí)上得出每個(gè)用戶設(shè)備的最優(yōu)的服務(wù)接入點(diǎn)集群以及優(yōu)化的發(fā)射功率。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可以使用各種算法或者數(shù)學(xué)方法來(lái)得到這個(gè)全局的最優(yōu)解，這些算法可以通過(guò)數(shù)學(xué)公開(kāi)來(lái)體現(xiàn)，這些數(shù)學(xué)公式可能具有對(duì)于數(shù)學(xué)實(shí)現(xiàn)等其他因素而言必要的參數(shù)。本公開(kāi)的實(shí)施例在具體的算法或者計(jì)算方法方面不受限制。

此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以根據(jù)具體的技術(shù)環(huán)境和要求來(lái)增加或者調(diào)整約束條件。例如，可以增加用戶設(shè)備的總發(fā)射功率的約束條件，或者用戶設(shè)備的目標(biāo)信干噪比(SINR)約束條件，等等。

在一些實(shí)施例中，方法100的執(zhí)行主體可以基于該用戶設(shè)備的信道增益和噪聲功率以及其他用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率和信道增益，計(jì)算該接入點(diǎn)集群針對(duì)該用戶設(shè)備的預(yù)編碼向量。然后，可以基于該用戶設(shè)備的信道增益和噪聲功率、其他用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率和信道增益、以及預(yù)編碼向量，獲得該用戶設(shè)備針對(duì)該接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率。在這些實(shí)施例中，方法100的執(zhí)行主體可以首先計(jì)算出針對(duì)每個(gè)用戶設(shè)備的接收預(yù)編碼向量，然后在進(jìn)一步地算出每個(gè)用戶設(shè)備向方法100所針對(duì)的接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率。在一些實(shí)施例中，方法100的執(zhí)行主體可以使用該預(yù)編碼向量來(lái)接收該用戶設(shè)備發(fā)射的信號(hào)。在一些實(shí)施例中，方法100的執(zhí)行主體可以對(duì)該預(yù)編碼向量進(jìn)行歸一化處理。

在一些實(shí)施例中，方法100的執(zhí)行主體可以基于該用戶設(shè)備的信 道增益和所述噪聲功率以及其他用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率和信道增益，計(jì)算中間值發(fā)射功率；以及使用該中間值發(fā)射功率替代初始發(fā)射功率迭代地進(jìn)行該計(jì)算，直到該中間值發(fā)射功率收斂為優(yōu)化發(fā)射功率。在這些實(shí)施例中，采用了迭代的計(jì)算方法來(lái)得出最終的優(yōu)化發(fā)射功率。

在這些實(shí)施例中，方法100的執(zhí)行主體可以在迭代后的中間值發(fā)射功率與迭代前的中間值發(fā)射功率之間的差異小于預(yù)定閾值時(shí)，確定中間值發(fā)射功率收斂為優(yōu)化發(fā)射功率。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)具體的技術(shù)環(huán)境和要求來(lái)設(shè)置該預(yù)定閾值。在這些實(shí)施例中，方法100的執(zhí)行主體可以在迭代計(jì)算的過(guò)程中，對(duì)中間值發(fā)射功率進(jìn)行處理以避免其超過(guò)最大發(fā)射功率。

接著，方法100可以進(jìn)入步驟103。在步驟103中，在該用戶設(shè)備針對(duì)該接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率小于該用戶設(shè)備針對(duì)其他接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率時(shí)，確定該用戶設(shè)備使用針對(duì)該接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率向該接入點(diǎn)集群發(fā)射信號(hào)。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，針對(duì)每個(gè)用戶設(shè)備而言，其針對(duì)多個(gè)接入點(diǎn)集群中的每個(gè)接入點(diǎn)集群都會(huì)被計(jì)算出一個(gè)優(yōu)化發(fā)射功率。因此，在該多個(gè)接入點(diǎn)集群之間，可以對(duì)針對(duì)某個(gè)用戶設(shè)備而言的優(yōu)化發(fā)射功率進(jìn)行比較，得出最小的優(yōu)化發(fā)射功率確定為該用戶設(shè)備的最終所使用的發(fā)射功率，并且同時(shí)確定計(jì)算出該最小的優(yōu)化發(fā)射功率的接入點(diǎn)集群對(duì)該用戶設(shè)備進(jìn)行服務(wù)。

在一些實(shí)施例中，方法100的執(zhí)行主體可以將所述用戶設(shè)備針對(duì)所述接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率發(fā)送給協(xié)調(diào)單元；以及從協(xié)調(diào)單元接收該用戶設(shè)備針對(duì)該接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率是否小于該用戶設(shè)備針對(duì)其他接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率的指示。在這些實(shí)施例中，確定某個(gè)用戶設(shè)備針對(duì)哪個(gè)接入點(diǎn)集群具有最小的優(yōu)化發(fā)射功率可以統(tǒng)一地在集中化的協(xié)調(diào)單元處來(lái)進(jìn)行。為了協(xié)調(diào)單元可以進(jìn)行這樣的確定，每個(gè)接入點(diǎn)集群需要將自己所計(jì)算出的每個(gè)用戶設(shè)備針對(duì)本接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率。在這些實(shí)施例中，方法100的執(zhí)行主體可 以從協(xié)調(diào)單元接收哪些用戶設(shè)備應(yīng)當(dāng)由該接入點(diǎn)集群服務(wù)的指示。

在一些實(shí)施例中，每個(gè)用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率可以是每個(gè)用戶設(shè)備的最大發(fā)射功率。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，使用最大發(fā)射功率作為初始發(fā)射功率僅是本公開(kāi)的實(shí)施例的一種具體示例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，使用其他的發(fā)射功率作為初始發(fā)射功率也是可能的。在一些實(shí)施例中，該用戶設(shè)備針對(duì)所述接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率可以使得所述接入點(diǎn)集群接收該用戶設(shè)備的信號(hào)滿足該用戶設(shè)備的目標(biāo)信干噪比。在一些實(shí)施例中，方法100可以由該接入點(diǎn)集群中的頭接入點(diǎn)執(zhí)行。

在完成步驟103之后，方法100可以結(jié)束。

在下文中，將從數(shù)學(xué)理論的角度來(lái)討論本公開(kāi)的實(shí)施例的數(shù)學(xué)模型?？紤]一個(gè)超密集無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其包括U個(gè)用戶設(shè)備(UE)，M個(gè)接入點(diǎn)(AP)，這些接入點(diǎn)分組為I個(gè)集群。所有的用戶設(shè)備共享共同的無(wú)線電信道。每個(gè)用戶設(shè)備意圖以它的SINR目標(biāo)與一個(gè)服務(wù)接入點(diǎn)集群進(jìn)行通信。同時(shí)，每個(gè)接入點(diǎn)集群包含多于一個(gè)天線，從而它可以服務(wù)于多個(gè)用戶設(shè)備。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中的接入點(diǎn)的致密化，用戶設(shè)備可以選擇它周圍的若干服務(wù)接入點(diǎn)。在本公開(kāi)的實(shí)施例中，可以假設(shè)所有的接入點(diǎn)被劃分為若干集群，每個(gè)用戶接入一個(gè)接入點(diǎn)集群，以減少優(yōu)化模式的復(fù)雜性。

如上文所述，本公開(kāi)的實(shí)施例的目的之一是對(duì)AP集群選擇、預(yù)編碼器計(jì)算和功率控制進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化。這在數(shù)學(xué)上可以歸結(jié)為如下的針對(duì)動(dòng)態(tài)用戶關(guān)聯(lián)與接收器波束成形器設(shè)計(jì)的優(yōu)化問(wèn)題：

p＞0

a_u∈{C₁,C₂,…，C_I},u＝1,2,…,U (2)

其中p_u表示用戶設(shè)備u的發(fā)射功率，p＝(p₁,p₂,…,p_U)；a_u表示用戶設(shè) 備u的服務(wù)AP集群。

上面的約束條件(1)是設(shè)置發(fā)射功率的上限和下限。約束條件(2)是為每個(gè)用戶設(shè)備設(shè)置服務(wù)接入點(diǎn)集群。針對(duì)用戶與AP的每個(gè)對(duì)的干擾函數(shù)被計(jì)算為約束條件(3)。

本公開(kāi)的實(shí)施例針對(duì)上述優(yōu)化問(wèn)題提出了一種用于動(dòng)態(tài)用戶設(shè)備與接入點(diǎn)集群的關(guān)聯(lián)和接入點(diǎn)集群波束成形設(shè)計(jì)的迭代算法。

使用u∈{1,2,…,U}表示用戶設(shè)備的集合，表示接入點(diǎn)集群的集合。

首先，在第一步驟中，用戶設(shè)備u∈{1,2,…,U}中的所有用戶設(shè)備使用初始的發(fā)射功率P_t＝P_max來(lái)發(fā)射探測(cè)信號(hào)。使用最大功率P_max來(lái)發(fā)射探測(cè)信號(hào)僅是本公開(kāi)的實(shí)施例的一種具體示例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，使用其他的發(fā)射功率作為初始發(fā)射功率也是可能的。

然后，在第二步驟中，針對(duì)接入點(diǎn)集群i∈{c₁,c₂,…,c_l}中的所有接入點(diǎn)集群通過(guò)檢測(cè)該探測(cè)信號(hào)來(lái)獲得信道增益的值和噪聲功率n_i。

接著，在第三步驟中，初始地設(shè)置t＝0，p(0)＝p_max，然后執(zhí)行如下的迭代計(jì)算，直到滿足條件其中ε是可以根據(jù)實(shí)際技術(shù)環(huán)境和要求設(shè)定的小值。

在迭代計(jì)算步驟一中，每個(gè)接入點(diǎn)i∈{c₁,c₂,…，c_I}，根據(jù)以下公式針對(duì)每個(gè)用戶設(shè)備分別計(jì)算接收預(yù)編碼向量和發(fā)射功率：

其中w_Ci,u表示接入點(diǎn)集群C_i針對(duì)用戶設(shè)備u的預(yù)編碼向量；上排第二個(gè)等式表示對(duì)w_Ci,u進(jìn)行歸一化；β_u是根據(jù)具體技術(shù)環(huán)境和要求可調(diào)節(jié)的參數(shù)，在一些實(shí)施例中，其可以設(shè)置為1；I表示單位矩陣；I_u,Ci(p)表示在迭代過(guò)程中用戶設(shè)備u針對(duì)接入點(diǎn)集群Ci的中間發(fā)射功率值， 其在迭代完成之后最終收斂為優(yōu)化發(fā)射功率值。

在迭代計(jì)算步驟二中，所有的接入點(diǎn)集群可以將的值發(fā)送給集中化協(xié)調(diào)器。然后，集中化協(xié)調(diào)器可以找出滿足的接入點(diǎn)集群，其中*表示最優(yōu)。下一次迭代計(jì)算所使用的發(fā)射功率將在集中化協(xié)調(diào)器處被決定為其中第二個(gè)等式是為了使p的值在迭代過(guò)程中滿足發(fā)射功率的上限和下限，箭頭表示賦值。然后，集中化協(xié)調(diào)器將所決定的p(t+1)發(fā)送給所有的接入點(diǎn)集群并且設(shè)置t＝t+1，以進(jìn)行迭代計(jì)算。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，迭代計(jì)算步驟二也可以在沒(méi)有集中化協(xié)調(diào)器的幫助下分布式地被實(shí)施。

接著，在第四步驟中，在完成了迭代計(jì)算得出了每個(gè)用戶設(shè)備的優(yōu)選服務(wù)接入點(diǎn)集群、優(yōu)化的發(fā)射功率、以及優(yōu)化的預(yù)編碼向量之后，集中化協(xié)調(diào)器可以向服務(wù)接入點(diǎn)集群發(fā)射包括用戶索引的信號(hào)，以指示其所要進(jìn)行服務(wù)的用戶設(shè)備。

接著，在第五步驟中，接入點(diǎn)集群可以向所服務(wù)的用戶設(shè)備發(fā)送發(fā)射功率的收斂值，即優(yōu)化發(fā)射功率。然后，所服務(wù)的用戶設(shè)備可以使用該優(yōu)化發(fā)射功率向服務(wù)接入點(diǎn)集群發(fā)射數(shù)據(jù)。服務(wù)接入點(diǎn)集群可以使用迭代得出的預(yù)編碼向量的收斂值來(lái)接收該數(shù)據(jù)。

將注意到，從數(shù)學(xué)上進(jìn)行分析，假設(shè)(p*,a*,w*)是前文的優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化解，那么可以得出下式。

從上式即可以判斷出向量函數(shù)f(p*)是收斂的函數(shù)，這意味著該優(yōu)化解是唯一的并且能夠通過(guò)適當(dāng)?shù)乃惴?例如，不動(dòng)點(diǎn)算法)來(lái)獲得。

下文參考圖2來(lái)描述根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的在用戶設(shè)備、接入點(diǎn)集群和集中化協(xié)調(diào)器之間的一種具體的通信過(guò)程的示例。圖2示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的用于接入點(diǎn)集群進(jìn)行通信的方法的 信令交互圖。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，圖2中所描繪的具體信令僅是本公開(kāi)的一種示例，在具體的實(shí)施過(guò)程中，這些信令可以被調(diào)整順序、省略、或者添加新的信令，等等。本公開(kāi)的范圍不受這些具體信令的限制。

如圖2中所示出的，在步驟201中，所有的用戶設(shè)備可以使用初始的發(fā)射功率P_max發(fā)射探測(cè)信號(hào)，該探測(cè)信號(hào)可以由所有的接入點(diǎn)接收。如前文所提到的，使用最大功率P_max來(lái)發(fā)射探測(cè)信號(hào)僅是本公開(kāi)的實(shí)施例的一種具體示例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，使用其他的發(fā)射功率作為初始發(fā)射功率也是可能的。

在步驟202中，所有的接入點(diǎn)可以接收該探測(cè)信號(hào)并且通過(guò)檢測(cè)探測(cè)信號(hào)來(lái)獲得每個(gè)用戶的信道增益和噪聲功率。

在步驟203中，所有的接入點(diǎn)可以分組為若干接入點(diǎn)集群，這些接入點(diǎn)集群在迭代算法的過(guò)程期間是靜態(tài)的，即不變的。每個(gè)接入點(diǎn)集群可以聯(lián)合地接收所服務(wù)的用戶設(shè)備的上行鏈路信號(hào)。接著，根據(jù)所有用戶設(shè)備針對(duì)接入點(diǎn)集群的信道增益和發(fā)射功率，每個(gè)接入點(diǎn)集群可以分別計(jì)算針對(duì)每個(gè)用戶設(shè)備的接收預(yù)編碼向量和最小發(fā)射功率，以滿足針對(duì)每個(gè)用戶的信干噪比(SINR)目標(biāo)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，所有的接入點(diǎn)分組為若干接入點(diǎn)集群這一步驟也可以在最初就被預(yù)先設(shè)置。

在步驟204中，所有的接入點(diǎn)集群可以向集中化協(xié)調(diào)器報(bào)告針對(duì)每個(gè)用戶設(shè)備的最小發(fā)射功率的值。

在步驟205中，集中化協(xié)調(diào)器可以通知針對(duì)每個(gè)用戶設(shè)備的服務(wù)接入點(diǎn)集群和新的發(fā)射功率。

在步驟206中，可以迭代地進(jìn)行步驟203到205來(lái)重復(fù)進(jìn)行對(duì)所有用戶設(shè)備的服務(wù)接入點(diǎn)集群以及相應(yīng)的發(fā)射功率進(jìn)行優(yōu)化，直到集中化協(xié)調(diào)器發(fā)現(xiàn)針對(duì)每個(gè)用戶的發(fā)射功率不變。

在步驟207中，當(dāng)?shù)?jì)算收斂時(shí)，集中化協(xié)調(diào)器可以向服務(wù)接入點(diǎn)集群發(fā)射各自需要進(jìn)行服務(wù)的用戶設(shè)備的索引。所有的接入點(diǎn)集群可以保存用于所服務(wù)的用戶設(shè)備的預(yù)編碼向量以及發(fā)射功率的收 斂值，即優(yōu)化預(yù)編碼向量和優(yōu)化發(fā)射功率。

在步驟208中，接入點(diǎn)集群可以向服務(wù)用戶設(shè)備發(fā)送步驟207中的發(fā)射功率的收斂值，即優(yōu)化發(fā)射功率。

在步驟209中，用戶設(shè)備可以使用步驟208中的發(fā)射功率來(lái)向服務(wù)接入點(diǎn)集群發(fā)射數(shù)據(jù)。

在步驟210中，服務(wù)接入點(diǎn)集群可以使用步驟207中所保存的優(yōu)化預(yù)編碼向量來(lái)接收數(shù)據(jù)。

圖3示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的用于接入點(diǎn)集群進(jìn)行通信的裝置300的框圖。在圖3所示出的框圖中，使用虛線框來(lái)表示可選的單元或組件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，圖3中僅示出了裝置300中的與本公開(kāi)的實(shí)施例緊密相關(guān)的單元或組件，在具體的實(shí)踐中，裝置300可以包括使其能夠正常操作的其他功能單元或組件。此外，圖3中所示出的各個(gè)單元或組件之間存在必要的連接關(guān)系，出于簡(jiǎn)潔的考慮，圖中并沒(méi)有描繪出這些連接關(guān)系。

如圖3中所示出的，用于接入點(diǎn)集群進(jìn)行通信的裝置300可以包括確定單元301和獲得單元302。在一些實(shí)施例中，確定單元301可以被配置為確定每個(gè)用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率以及與該接入點(diǎn)集群中的每個(gè)接入點(diǎn)之間的信道增益和噪聲功率。獲得單元302可以被配置為基于一個(gè)用戶設(shè)備的信道增益和噪聲功率以及其他用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率和信道增益，獲得該用戶設(shè)備針對(duì)該接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率。在一些實(shí)施例中，確定單元301可以進(jìn)一步被配置為，在該用戶設(shè)備針對(duì)該接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率小于該用戶設(shè)備針對(duì)其他接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率時(shí)，可以確定該用戶設(shè)備使用針對(duì)該接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率向該接入點(diǎn)集群發(fā)射信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，確定單元301可以進(jìn)一步被配置為：基于每個(gè)用戶設(shè)備發(fā)射的探測(cè)信號(hào)來(lái)確定每個(gè)用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率和信道增益。在一些實(shí)施例中，確定單元301可以進(jìn)一步被配置為：從該接入點(diǎn)集群中的每個(gè)接入點(diǎn)獲取每個(gè)用戶設(shè)備與該接入點(diǎn)集群中的每個(gè)接入點(diǎn)之間的信道增益和噪聲功率。

在一些實(shí)施例中，裝置300可以進(jìn)一步包括計(jì)算單元303。計(jì)算單元303可以被配置為基于該用戶設(shè)備的信道增益和噪聲功率以及其他用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率和所述信道增益，計(jì)算該接入點(diǎn)集群針對(duì)該用戶設(shè)備的預(yù)編碼向量。獲得單元302可以進(jìn)一步被配置為，基于該用戶設(shè)備的信道增益和噪聲功率、其他用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率和信道增益、以及預(yù)編碼向量，獲得該用戶設(shè)備針對(duì)該接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率。在一些實(shí)施例中，裝置300可以進(jìn)一步包括第一接收單元305。第一接收單元305可以被配置為使用該預(yù)編碼向量來(lái)接收該用戶設(shè)備發(fā)射的信號(hào)。在一些實(shí)施例中，裝置300可以進(jìn)一步包括歸一化單元306。歸一化單元306可以被配置為對(duì)預(yù)編碼向量進(jìn)行歸一化處理。

在一些實(shí)施例中，裝置300可以進(jìn)一步包括迭代單元304。迭代單元304可以被配置為基于該用戶設(shè)備的信道增益和噪聲功率以及其他用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率和信道增益，計(jì)算中間值發(fā)射功率。迭代單元304進(jìn)一步被配置為，使用中間值發(fā)射功率替代初始發(fā)射功率迭代地進(jìn)行計(jì)算，直到中間值發(fā)射功率收斂為優(yōu)化發(fā)射功率。

在一些實(shí)施例中，迭代單元304可以進(jìn)一步被配置為：當(dāng)?shù)蟮闹虚g值發(fā)射功率與迭代前的中間值發(fā)射功率之間的差異小于預(yù)定閾值時(shí)，確定中間值發(fā)射功率收斂為優(yōu)化發(fā)射功率。在一些實(shí)施例中，迭代單元304可以進(jìn)一步被配置為：在迭代計(jì)算的過(guò)程中，對(duì)中間值發(fā)射功率進(jìn)行處理以避免其超過(guò)最大發(fā)射功率。

在一些實(shí)施例中，確定單元301可以進(jìn)一步被配置為：將該用戶設(shè)備針對(duì)該接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率發(fā)送給協(xié)調(diào)單元；以及從協(xié)調(diào)單元接收該用戶設(shè)備針對(duì)該接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率是否小于該用戶設(shè)備針對(duì)其他接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率的指示。

在一些實(shí)施例中，裝置300可以進(jìn)一步包括第二接收單元302。第二接收單元302可以被配置為從協(xié)調(diào)單元接收哪些用戶設(shè)備應(yīng)當(dāng)由該接入點(diǎn)集群服務(wù)的指示。

在一些實(shí)施例中，每個(gè)用戶設(shè)備的初始發(fā)射功率可以是每個(gè)用戶 設(shè)備的最大發(fā)射功率。在一些實(shí)施例中，該用戶設(shè)備針對(duì)該接入點(diǎn)集群的優(yōu)化發(fā)射功率使得該接入點(diǎn)集群接收該用戶設(shè)備的信號(hào)可以滿足該用戶設(shè)備的目標(biāo)信干噪比。在一些實(shí)施例中，裝置300可以是該接入點(diǎn)集群中的頭接入點(diǎn)。

在本公開(kāi)的實(shí)施例中，還進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真來(lái)模擬本公開(kāi)的算法的性能和天線使用。圖4示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的算法與兩種參考算法的所有用戶設(shè)備的頻譜效率的累積分布函數(shù)(CDF)曲線圖。以下的表格1中給出了詳細(xì)的仿真參數(shù)。

表格1

本文中在兩個(gè)參考算法與本公開(kāi)的實(shí)施例中所提出的算法之間 進(jìn)行了性能比較。算法1(Alg.1)：用戶設(shè)備選擇其宏小區(qū)中的所有接入點(diǎn)作為服務(wù)接入點(diǎn)。所有的接入點(diǎn)聯(lián)合地設(shè)計(jì)它們的預(yù)編碼器以消除宏小區(qū)中的所有干擾。算法2(Alg.2)：每個(gè)用戶設(shè)備基于貪婪算法選擇一個(gè)接入點(diǎn)作為服務(wù)接入點(diǎn)。這個(gè)接入點(diǎn)集群設(shè)計(jì)它的預(yù)編碼器以使干擾函數(shù)最小化。算法3(Alg.3)：本公開(kāi)的實(shí)施例中所提出的在用戶設(shè)備的關(guān)聯(lián)、預(yù)編碼向量設(shè)計(jì)、以及發(fā)射功率控制之間的聯(lián)合設(shè)計(jì)的算法。以下的表格2中給出了比較的結(jié)果。

表格2

通過(guò)比較表格2的性能和天線/功率使用率可知，本公開(kāi)的實(shí)施例中所提出的算法與算法1相比，將天線使用率降低至46％，并且與算法1和算法2相比，功率使用率降低至20％。本公開(kāi)的實(shí)施例中的模型主要目的在于基于每用戶設(shè)備而不是每小區(qū)而增加所保證的服務(wù)質(zhì)量QoS，所以與算法1和算法2相比較，算法3的平均頻譜效率減少并且小區(qū)邊緣效率增加。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以針對(duì)在不同地點(diǎn)的用戶來(lái)修改SINR目標(biāo)，以平衡平均值和小區(qū)邊緣頻譜效率。

在對(duì)本公開(kāi)的實(shí)施例的描述中，術(shù)語(yǔ)“包括”及其類似用語(yǔ)應(yīng)當(dāng)理解為開(kāi)放性包含，即“包括但不限于”。術(shù)語(yǔ)“基于”應(yīng)當(dāng)理解為“至少部分地基于”。術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”或“該實(shí)施例”應(yīng)當(dāng)理解為“至少一個(gè)實(shí)施例”。

應(yīng)當(dāng)注意，本公開(kāi)的實(shí)施例可以通過(guò)硬件、軟件或者軟件和硬件 的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。硬件部分可以利用專用邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)；軟件部分可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，由適當(dāng)?shù)闹噶顖?zhí)行系統(tǒng)，例如微處理器或者專用設(shè)計(jì)硬件來(lái)執(zhí)行。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解上述的設(shè)備和方法可以使用計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令和/或包含在處理器控制代碼中來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如在可編程的存儲(chǔ)器或者諸如光學(xué)或電子信號(hào)載體的數(shù)據(jù)載體上提供了這樣的代碼。

此外，盡管在附圖中以特定順序描述了本公開(kāi)的方法的操作，但是這并非要求或者暗示必須按照該特定順序來(lái)執(zhí)行這些操作，或是必須執(zhí)行全部所示的操作才能實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。相反，流程圖中描繪的步驟可以改變執(zhí)行順序。附加地或備選地，可以省略某些步驟，將多個(gè)步驟組合為一個(gè)步驟執(zhí)行，和/或?qū)⒁粋€(gè)步驟分解為多個(gè)步驟執(zhí)行。還應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)本公開(kāi)的兩個(gè)或更多裝置的特征和功能可以在一個(gè)裝置中具體化。反之，上文描述的一個(gè)裝置的特征和功能可以進(jìn)一步劃分為由多個(gè)裝置來(lái)具體化。

雖然已經(jīng)參考若干具體實(shí)施例描述了本公開(kāi)，但是應(yīng)當(dāng)理解，本公開(kāi)不限于所公開(kāi)的具體實(shí)施例。本公開(kāi)旨在涵蓋所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)所包括的各種修改和等效布置。