面向小區(qū)無定形覆蓋的協(xié)作簇內(nèi)小基站異步功率控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種面向小區(qū)無定形覆蓋的協(xié)作簇內(nèi)小基站 異步功率控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著新應(yīng)用需求，無線通訊數(shù)據(jù)量迅猛增長，傳統(tǒng)的宏基站結(jié)構(gòu)的同構(gòu)蜂 窩網(wǎng)絡(luò)已無法滿足通信需求，宏基站與小基站（或稱為低功率節(jié)點(diǎn)，即Low Power Node)共 存的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)在保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋和提高網(wǎng)絡(luò)容量方面的優(yōu)勢吸引了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛 關(guān)注。同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，用戶依據(jù)最強(qiáng)參考信號接收功率選擇服務(wù)基站，但在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，由于 宏基站和小基站間的傳輸功率相差較大，依據(jù)相同的用戶接入策略，會導(dǎo)致宏基站與小基 站間的負(fù)載不平衡及小基站的資源未充分利用，因此小區(qū)范圍擴(kuò)展被提出解決此問題，但 連接于小基站并位于小區(qū)范圍擴(kuò)展范圍內(nèi)的用戶接收宏基站的功率大于接收其服務(wù)小基 站的功率，因此會受到嚴(yán)重的宏基站干擾；而且隨著小基站的密集調(diào)度，小基站間的同層干 擾也成為一個亟待解決的問題。
[0003] 現(xiàn)有的技術(shù)中，關(guān)于宏基站與小基站間跨層干擾的管理問題主要考慮小區(qū)間干擾 協(xié)調(diào)，宏基站在某些子幀配置幾乎空白子幀，即宏基站在這些子幀不傳輸數(shù)據(jù)信息，而小基 站在相應(yīng)的子幀調(diào)度其小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶，提高了這類用戶的吞吐量，但這是以犧牲宏基 站資源為代價；因此非完全空白子幀的概念被提出，即宏站不完全不傳輸數(shù)據(jù)，而是在某些 子幀降低其傳輸功率，并且小基站在這部分子幀調(diào)度其小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶，但是這些方法 會造成宏基站資源浪費(fèi)及縮小宏基站的覆蓋范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種面向小區(qū)無定形覆蓋的協(xié)作簇內(nèi)小基站異步功率控 制方法，可以在提高小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶服務(wù)質(zhì)量情況下，不嚴(yán)重影響宏基站用戶性能。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0006] 1)以小基站間構(gòu)建的協(xié)作簇協(xié)作服務(wù)小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶，并根據(jù)小區(qū)范圍擴(kuò)展用 戶的移動特性實(shí)時改變協(xié)作覆蓋范圍，所述小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶為小基站服務(wù)的位于小區(qū)范 圍擴(kuò)展區(qū)域的用戶；
[0007] 2)各個小基站依據(jù)自身小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶接入情況，在某些資源動態(tài)提高自身發(fā) 送功率，并在所述資源調(diào)度小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶，同時宏基站在所述資源優(yōu)先調(diào)度自身服務(wù) 的信道質(zhì)量較好的用戶，各個小基站的發(fā)送功率提高因子及提高發(fā)送功率的資源所占的比 例是在兼顧宏基站和小基站總體性能的前提下確定的，發(fā)送功率提高因子是指小基站提高 后的發(fā)送功率與原發(fā)送功率的比值。
[0008] 每個協(xié)作簇由至多3個小基站構(gòu)建，小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶從協(xié)作簇中選擇對其干擾 最大的小基站作為協(xié)作基站。
[0009] 所述協(xié)作簇的構(gòu)建方法包括以下步驟：
[0010] 1.1)各個小基站構(gòu)建各自的鄰居列表，然后計算：
[0011]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種面向小區(qū)無定形覆蓋的協(xié)作簇內(nèi)小基站異步功率控制方法，其特征在于：包括 以下步驟： 1) 以小基站間構(gòu)建的協(xié)作簇協(xié)作服務(wù)小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶，并根據(jù)小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶的 移動特性實(shí)時改變協(xié)作覆蓋范圍，所述小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶為小基站服務(wù)的位于小區(qū)范圍擴(kuò) 展區(qū)域的用戶； 2) 各個小基站依據(jù)自身小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶接入情況，在某些資源動態(tài)提高自身發(fā)送功 率，并在所述資源調(diào)度小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶，同時宏基站在所述資源優(yōu)先調(diào)度自身服務(wù)的信 道質(zhì)量較好的用戶，各個小基站的發(fā)送功率提高因子及提高發(fā)送功率的資源所占的比例是 在兼顧宏基站和小基站總體性能的如提下確定的，發(fā)送功率提尚因子是指小基站提尚后的 發(fā)送功率與原發(fā)送功率的比值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種面向小區(qū)無定形覆蓋的協(xié)作簇內(nèi)小基站異步功率控制方 法，其特征在于：每個協(xié)作簇由至多3個小基站構(gòu)建，小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶從協(xié)作簇中選擇對 其干擾最大的小基站作為協(xié)作基站。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種面向小區(qū)無定形覆蓋的協(xié)作簇內(nèi)小基站異步功率控制方 法，其特征在于：所述協(xié)作簇的構(gòu)建方法包括以下步驟： 1. 1)各個小基站構(gòu)建各自的鄰居列表，然后計算：
其中，nu表示以第i個小基站為服務(wù)基站并且接收的最強(qiáng)干擾信號來自第j個小基 站的小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶數(shù)，ny表示以第j個小基站為服務(wù)基站并且接收的最強(qiáng)干擾信號 來自第i個小基站的小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶數(shù)，Pi以及P」分別表示第i個以及第j個小基站的 鄰居列表，i,jGP，UPi=P，UP」=P，P= {1，2,…，p}，P為小基站集合，p為小基站總 數(shù)，所有的I,構(gòu)成集合O:
1. 2)根據(jù)下式挑選小基站和小基站r構(gòu)成協(xié)作簇：
1.3)將小基站r和小基站r的鄰居列表合并得到一個新的鄰居列表々,/，并從p,丨中挑選r加入?yún)f(xié)作簇：
因此得到的協(xié)作簇5'為：
1. 4)更新集合〇:
1. 5)重復(fù)執(zhí)行步驟1. 2)?步驟1. 4)直到? = 0。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種面向小區(qū)無定形覆蓋的協(xié)作簇內(nèi)小基站異步功率控制方 法，其特征在于：所述步驟2)中，構(gòu)建基于宏基站平均吞吐量和小基站平均吞吐量的加權(quán) 效用函數(shù)，以最大化加權(quán)效用函數(shù)為目標(biāo)，依據(jù)差分進(jìn)化算法確定各個小基站的發(fā)送功率 提高因子及提高發(fā)送功率的資源所占的比例。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種面向小區(qū)無定形覆蓋的協(xié)作簇內(nèi)小基站異步功率控制方 法，其特征在于：所述發(fā)送功率提高因子及提高發(fā)送功率的資源所占的比例的確定具體包 括以下步驟： 2. 1)利用差分進(jìn)化算法優(yōu)化aJPP，ai為第i個小基站的發(fā)送功率提高因子，ieP， P= {1，2,…，p}，P為小基站集合，p表不小基站總數(shù)，P為小基站提尚發(fā)送功率的資源所 占的比例，種群中每個個體表示為（P+1)維的實(shí)參數(shù)向量td，g=(aa2，…，ap,p)，td，g 表示第g代種群中的第d個個體； 2. 2)初始化種群中的各個個體，得到{t1;(|，t2;(l，…，tD，J，其中，D為種群中個體數(shù) 目； 2. 3)在種群的每次進(jìn)化中，種群中的第d個體td，g為目標(biāo)矢量，dG{1，2,…，D}，每個 目標(biāo)矢量經(jīng)過變異以及交叉得到試驗(yàn)矢量ud，g; 2. 4)分別計算目標(biāo)矢量td，g和試驗(yàn)矢量加權(quán)效用函數(shù)U(td，g)和U(ud，g)，如果滿 足下式： U(ud，g)>U(td，g) 則試驗(yàn)矢量ud，g進(jìn)化到下一代： td，g+l一U d, g 否則目標(biāo)矢量td，g進(jìn)化到下一代： +- Ld, g+1 L d, g 所述加權(quán)效用函數(shù)的計算方法為： U(Qp) -wU-s(ai，p) + (l_w)UpBS (ai，P) 其中，Ums為宏基站的平均吞吐量，UPBSS所有小基站的平均吞吐量，w為加權(quán)值，0〈w〈l。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種面向小區(qū)無定形覆蓋的協(xié)作簇內(nèi)小基站異步功率控制方 法，其特征在于：所述資源的調(diào)度方法具體包括以下步驟： 3. 1)對于第r個資源塊，re「pF"!，表示小基站提高發(fā)送功率的資源，W為資源 塊總數(shù)，將UeKE(r)中的小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶的速率按照升序排列，找到具有最小速率的用戶k*：
其中，UraE(r)為第r個資源塊沒有被分配的小基站服務(wù)的小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶集合，Rk 為用戶k的速率； a)若用戶k#的速率滿足札* < ，則按照以下方式進(jìn)行資源分配： 如果用戶在協(xié)作小基站并且協(xié)作小基站中的資源塊r沒有被分配，則用戶k#的服 務(wù)小基站和協(xié)作小基站在資源塊r上同時服務(wù)用戶k%否則用戶1^的服務(wù)小基站在資源塊 r上單獨(dú)服務(wù)用戶k%Rmin為用戶的最小速率請求； b)若用戶1^的速率不滿足私，則將中剩余的資源按照比例公平調(diào)度算法 分配給小基站服務(wù)的小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶； 3. 2)在「pFl上按照步驟3. 1)的方法為宏基站服務(wù)的信道條件較好的用戶分配資源。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種面向小區(qū)無定形覆蓋的協(xié)作簇內(nèi)小基站異步功率控制方 法，其特征在于：在上按照步驟3. 1)的方法為小基站服務(wù)的非小區(qū)范圍擴(kuò)展 用戶分配資源，所述非小區(qū)范圍擴(kuò)展用戶為小基站服務(wù)的沒有位于小區(qū)范圍擴(kuò)展區(qū)域的用 戶，L(i-p)，」表示小基站未提高發(fā)送功率的資源；同時，在L(i-溝叫上按照步驟3. 1) 的方法為宏基站服務(wù)的所有用戶分配資源。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種面向小區(qū)無定形覆蓋的協(xié)作簇內(nèi)小基站異步功率控制方法，為了減小同層干擾，小基站間構(gòu)建協(xié)作簇，協(xié)作服務(wù)位于小區(qū)范圍擴(kuò)展區(qū)域的用戶，當(dāng)用戶位置改變時，協(xié)作簇可以改變其協(xié)作服務(wù)范圍；同時為了減小跨層干擾，小基站在部分資源提高其發(fā)送功率，并在此部分資源調(diào)度其位于小區(qū)范圍擴(kuò)展區(qū)域的用戶，宏基站在這部分復(fù)用資源上調(diào)度其性能較好的用戶，減弱小基站功率提高對宏基站服務(wù)用戶的干擾，本發(fā)明由差分進(jìn)化算法優(yōu)化小基站的發(fā)送功率及對應(yīng)的資源比例，可以在保證宏用戶性能情況下，明顯提高位于小區(qū)范圍擴(kuò)展區(qū)域用戶的吞吐量。
【IPC分類】H04W72-04, H04W52-04
【公開號】CN104581910
【申請?zhí)枴緾N201410840993
【發(fā)明人】羅新民, 董愛紅, 杜清河
【申請人】西安交通大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月29日