本發(fā)明涉及一種基于優(yōu)先級(jí)以用戶為中心的小區(qū)間干擾抑制方法,特別涉及一種超密集網(wǎng)絡(luò)udn中基于優(yōu)先級(jí)以用戶為中心的小區(qū)間干擾抑制方法。
背景技術(shù):
超密集網(wǎng)絡(luò)(ultradensenetwork,udn)是5g移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)之一,通過增加低功率站點(diǎn)部署密度使網(wǎng)絡(luò)密集化,從而使節(jié)點(diǎn)離終端用戶更近,大幅度提升了系統(tǒng)容量,并使頻譜效率和功率效率得到提升。但是由于節(jié)點(diǎn)間距的減小、鄰近節(jié)點(diǎn)的傳輸損耗相差不大,導(dǎo)致用戶周圍可能存在多個(gè)強(qiáng)度相近的干擾源,從而使得用戶受到比傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)更嚴(yán)重的干擾,這為超密集網(wǎng)絡(luò)提升用戶性能帶來了挑戰(zhàn)。為此,如何解決多干擾源引起的性能損耗問題,以及如何利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)同和干擾管理提升用戶性能成為5gudn干擾抑制研究中的關(guān)鍵問題。
傳統(tǒng)上,有很多方式來處理小區(qū)間干擾問題,如頻分復(fù)用、扇區(qū)化等。而研究學(xué)者近年來也提出了很多小區(qū)間干擾抑制的方法。目前,小區(qū)間干擾抑制的主要方式分為3種,即小區(qū)間干擾隨機(jī)化、小區(qū)間干擾消除及小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)/避免。此外,小區(qū)間功率控制和波束成型也是一個(gè)常用的減輕小區(qū)間干擾的方式。
在干擾管理方面,傳統(tǒng)的頻率復(fù)用方案基于用戶分類,將用戶劃分為中心用戶和邊緣用戶,針對(duì)不同用戶采用不同的性能效果和大小的頻段,以權(quán)衡系統(tǒng)整體性能的水平。還有一個(gè)現(xiàn)有的干擾管理方法是把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分成互不相交的簇,每個(gè)簇中的基站做干擾協(xié)調(diào),即簇中基站共同擁有多個(gè)載波資源,各小區(qū)協(xié)作地選擇合適的載波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,但性能將受限于簇邊緣用戶。因此,基于用戶分類的干擾管理和基于簇的干擾協(xié)調(diào)都或多或少地受到邊緣用戶性能的限制。然而,在5gudn組網(wǎng)中,低功率節(jié)點(diǎn)分布密集且覆蓋范圍較小,中心和邊緣的分別已變得不那么明顯,所以傳統(tǒng)的基于用戶分類和基于簇的干擾管理已不再適用于5gudn。
與傳統(tǒng)的干擾管理機(jī)制不同,以用戶為中心的干擾管理從用戶體驗(yàn)角度出發(fā),來確定被處理的干擾基站,從而可以更好地匹配每個(gè)用戶的需求。參考其他文獻(xiàn)提出的以用戶為中心的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)(use-centricinter-cellinterferencecoordination)方案要求用戶對(duì)在其干擾協(xié)調(diào)范圍內(nèi)的干擾基站提出干擾置零請(qǐng)求,使得每個(gè)用戶的主要干擾源得到抑制,得到的性能優(yōu)于現(xiàn)有的基站分簇方法。但是由于選擇進(jìn)行置零的干擾的過程是隨機(jī)的,有可能剩余的干擾仍會(huì)對(duì)用戶性能產(chǎn)生較大影響,因此在基站密集的udn網(wǎng)絡(luò)中時(shí),這個(gè)影響尤其嚴(yán)重。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種超密集網(wǎng)絡(luò)udn中小區(qū)間干擾抑制方法,是一種超密集網(wǎng)絡(luò)udn中基于優(yōu)先級(jí)以用戶為中心的小區(qū)間干擾抑制(prioritybaseduse-centricinterferencecoordination,pucic)方法。本發(fā)明通過采用以用戶為中心的思想,從用戶性能提升的角度出發(fā),權(quán)衡用戶性能與復(fù)雜度,決定出每個(gè)用戶需要多少基站為其協(xié)作服務(wù),哪些基站的干擾通過干擾置零來避免,從而每個(gè)用戶的主要干擾源都可以被抑制或者利用。該方案以盡量低的復(fù)雜度使得用戶性能得到有效提升,干擾網(wǎng)絡(luò)的主要瓶頸即小區(qū)邊緣用戶將得到解決。
本發(fā)明通過采用以用戶為中心的思想,在干擾協(xié)調(diào)優(yōu)先級(jí)基礎(chǔ)上,決定與本地基站一起為其協(xié)作服務(wù)的基站數(shù)l1和由本地基站進(jìn)行干擾置零的基站數(shù)l2,通過基站協(xié)作和波束賦形,抑制小區(qū)間干擾,提升用戶性能和系統(tǒng)吞吐量。本方案的主要目的就是從用戶的角度確定l1和l2,并考慮用戶性能和復(fù)雜度的折中,以及用戶性能和系統(tǒng)整體性能的折中。此外,本發(fā)明pucic采用的協(xié)同多點(diǎn)傳輸comp為聯(lián)合傳輸(jt)和協(xié)作調(diào)度/波束賦形cs/cb,即l1個(gè)基站對(duì)用戶進(jìn)行jt,l2個(gè)基站對(duì)用戶的干擾進(jìn)行cs/cb置零。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
本發(fā)明提供一種超密集網(wǎng)絡(luò)udn中基于優(yōu)先級(jí)以用戶為中心的小區(qū)間干擾抑制方法,包括以下具體步驟:
步驟1,生成協(xié)調(diào)優(yōu)先級(jí):用戶根據(jù)接收到的l個(gè)干擾基站的干擾信號(hào)功率,將接收到的干擾信號(hào)按照功率從大到小排序,得到干擾基站的干擾協(xié)調(diào)的優(yōu)先級(jí)次序;
步驟2,用戶判決:根據(jù)步驟1中得到的干擾協(xié)調(diào)的優(yōu)先級(jí)次序,遍歷干擾基站確定最小協(xié)作基站數(shù)l1和干擾置零基站數(shù)l2,其中,;
步驟3,協(xié)作傳輸和干擾置零:使l1個(gè)協(xié)作基站和l2個(gè)干擾置零基站分別對(duì)用戶進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)作傳輸和干擾置零。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案,步驟1中用戶根據(jù)接收到的來自周圍l個(gè)干擾基站的干擾信號(hào)的功率,將接收到的干擾信號(hào)按照功率從大到小排序,得到l個(gè)干擾基站的干擾協(xié)調(diào)的優(yōu)先級(jí)次序i1,i2,…,il,其中,it表示第t個(gè)干擾基站的干擾信號(hào),p1≥p2≥…≥pl,pt表示第t個(gè)干擾基站的干擾信號(hào)的功率,t=1,2,…,l。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案,步驟2中確定最小協(xié)作基站數(shù)l1和干擾置零基站數(shù)l2后,干擾協(xié)調(diào)的優(yōu)先級(jí)次序?yàn)?imgfile="bda0001296637310000021.gif"wi="700"he="65"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>
作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案,步驟2中確定最小協(xié)作基站數(shù)l1和干擾置零基站數(shù)l2的方法具體如下:
一)在m≤l的情況下,其中,m為基站天線數(shù):
1)令l1=0、l2=1,用戶預(yù)估當(dāng)前的信干燥比,若當(dāng)前的信干燥比大于等于γ,則輸出當(dāng)前l(fā)1、l2值作為結(jié)果;若當(dāng)前的信干燥比小于γ,則進(jìn)入步驟2);其中,γ為用戶業(yè)務(wù)最低sinr要求的閾值;
2)判斷l(xiāng)1+l2+1≤l是否成立,若不成立則進(jìn)入步驟4),否則令l2=l2+1,進(jìn)入步驟3);
3)判斷l(xiāng)1+l2+1≤l是否成立,若不成立則進(jìn)入步驟4),否則用戶預(yù)估當(dāng)前的信干燥比,若當(dāng)前的信干燥比大于等于γ,則輸出當(dāng)前l(fā)1、l2值作為結(jié)果;若當(dāng)前的信干燥比小于γ,則返回步驟2)直至找到對(duì)應(yīng)信干燥比大于等于γ的第一個(gè)l2,并將該l2以及相應(yīng)的l1作為結(jié)果輸出,若未找到對(duì)應(yīng)信干燥比大于等于γ的l2則進(jìn)入步驟4);
4)令l1=l1+1、l2=m-1,用戶預(yù)估當(dāng)前的信干燥比,若當(dāng)前的信干燥比大于等于γ,則進(jìn)入步驟5);若當(dāng)前的信干燥比小于γ,則進(jìn)入步驟8);
5)令l2=1,用戶預(yù)估當(dāng)前的信干燥比,若當(dāng)前的信干燥比大于等于γ,則輸出當(dāng)前l(fā)1、l2值作為結(jié)果;若當(dāng)前的信干燥比小于γ,則進(jìn)入步驟6);
6)判斷l(xiāng)1+l2+1≤l是否成立,若不成立則進(jìn)入步驟8),否則令l2=l2+1,進(jìn)入步驟7);
7)判斷l(xiāng)1+l2+1≤l是否成立,若不成立則進(jìn)入步驟8),否則用戶預(yù)估當(dāng)前的信干燥比,若當(dāng)前的信干燥比大于等于γ,則輸出當(dāng)前l(fā)1、l2值作為結(jié)果;若當(dāng)前的信干燥比小于γ,則返回步驟6)直至找到對(duì)應(yīng)信干燥比大于等于γ的第一個(gè)l2,并將該l2以及相應(yīng)的l1作為結(jié)果輸出,若未找到對(duì)應(yīng)信干燥比大于等于γ的l2則進(jìn)入步驟4);
8)判斷l(xiāng)1+1≤l是否成立,若成立則返回步驟4),否則令l2=0,輸出當(dāng)前l(fā)1和l2值作為結(jié)果;
二)在m>l的情況下:
a)令l1=0、l2=1,用戶預(yù)估當(dāng)前的信干燥比,若當(dāng)前的信干燥比大于等于γ,則輸出當(dāng)前l(fā)1、l2值作為結(jié)果;若當(dāng)前的信干燥比小于γ,則進(jìn)入步驟b);
b)判斷l(xiāng)1+l2+1≤l是否成立,若不成立則進(jìn)入步驟d),否則令l2=l2+1,進(jìn)入步驟c);
c)判斷l(xiāng)1+l2+1≤l是否成立,若不成立則進(jìn)入步驟d),否則用戶預(yù)估當(dāng)前的信干燥比,若當(dāng)前的信干燥比大于等于γ,則輸出當(dāng)前l(fā)1、l2值作為結(jié)果;若當(dāng)前的信干燥比小于γ,則返回步驟b)直至找到對(duì)應(yīng)信干燥比大于等于γ的第一個(gè)l2,并將該l2以及相應(yīng)的l1作為結(jié)果輸出,若未找到對(duì)應(yīng)信干燥比大于等于γ的l2則進(jìn)入步驟d);
d)判斷l(xiāng)1+1≤l是否成立,若成立則進(jìn)入步驟e),否則令l2=0,輸出當(dāng)前l(fā)1和l2值作為結(jié)果;
e)令l1=l1+1、l2=1,用戶預(yù)估當(dāng)前的信干燥比,若當(dāng)前的信干燥比大于等于γ,則輸出當(dāng)前l(fā)1、l2值作為結(jié)果;若當(dāng)前的信干燥比小于γ,則返回步驟e);
三)對(duì)步驟一)或二)中的輸出的l1、l2值,判斷l(xiāng)1+1≤l是否成立,若成立則執(zhí)行步驟①,否則執(zhí)行步驟②;
步驟①,首先,用戶預(yù)估當(dāng)前l(fā)1、l2對(duì)應(yīng)的信干燥比sinr1;其次,令l1=l1+1,根據(jù)步驟一)或二)中的方法,遍歷搜索對(duì)應(yīng)的l2值,用戶預(yù)估當(dāng)前l(fā)1、l2對(duì)應(yīng)的信干燥比sinr2;最后,判斷|sinr2-sinr1|≤ζ是否成立,若成立則sinr1對(duì)應(yīng)的l1、l2為最終確定的最小協(xié)作基站數(shù)和干擾置零基站數(shù),若不成立則sinr2對(duì)應(yīng)的l1、l2為最終確定的最小協(xié)作基站數(shù)和干擾置零基站數(shù);其中,ζ為預(yù)設(shè)信干燥比的差值閾值;
步驟②,步驟一)或二)中的輸出的l1、l2值即為最終確定的最小協(xié)作基站數(shù)和干擾置零基站數(shù)。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案,用戶預(yù)估的信干燥比sinr為:
其中,p0表示用戶接收到的本地基站的信號(hào)的功率,pi表示第i個(gè)干擾基站的干擾信號(hào)的功率,pj表示第j個(gè)干擾基站的干擾信號(hào)的功率,σ2為高斯白噪聲的功率。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案,步驟3中使l1個(gè)協(xié)作基站和l2個(gè)干擾置零基站分別對(duì)用戶進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)作傳輸和cs/cb干擾置零。
本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下技術(shù)效果:本發(fā)明要求用戶根據(jù)來自本地基站和干擾基站的接收信號(hào)功率從大到小排序得到協(xié)調(diào)優(yōu)先級(jí),并考慮用戶的性能和復(fù)雜度的折中,決定出分別參與協(xié)作服務(wù)的基站集合和干擾置零的基站集合;再采用聯(lián)合多點(diǎn)協(xié)作和波束賦形,使得強(qiáng)干擾信息變?yōu)橛杏眯畔?,次干擾置零,從而使得用戶性能得到提升,且盡量保持較低的復(fù)雜度。此外,由于用戶只需向本地基站反饋那些對(duì)自身性能提升有較大效果的干擾基站信息,而不是所有的干擾基站信息,從而一定程度地減少了反饋量。
附圖說明
圖1是本發(fā)明方法的示意圖。
圖2是本發(fā)明中干擾協(xié)調(diào)優(yōu)先級(jí)示意圖。
圖3是m≤l時(shí)的用戶判決過程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
本發(fā)明提出了基于優(yōu)先級(jí)以用戶為中心的干擾協(xié)調(diào)(prioritybaseduse-centricinterferencecoordination,pucic)方案,通過采用以用戶為中心的思想,從用戶性能提升的角度出發(fā),權(quán)衡用戶性能與復(fù)雜度,決定出每個(gè)用戶需要多少基站為其協(xié)作服務(wù),哪些基站的干擾通過干擾置零來避免,從而每個(gè)用戶的主要干擾源都可以被抑制或者利用。該方案以盡量低的復(fù)雜度使得用戶性能得到有效提升,干擾網(wǎng)絡(luò)的主要瓶頸即小區(qū)邊緣用戶將得到解決。
本發(fā)明通過采用以用戶為中心的思想,在干擾協(xié)調(diào)優(yōu)先級(jí)基礎(chǔ)上,決定與本地基站一起為其協(xié)作服務(wù)的基站數(shù)l1和由本地基站進(jìn)行干擾置零的基站數(shù)l2,通過基站協(xié)作和波束賦形,抑制小區(qū)間干擾,提升用戶性能和系統(tǒng)吞吐量。本發(fā)明的主要目的就是從用戶的角度確定l1和l2,并考慮用戶性能和復(fù)雜度的折中、以及用戶性能和系統(tǒng)整體性能的折中。此外,pucic采用的comp為聯(lián)合傳輸(jt)和協(xié)作調(diào)度/波束賦形cs/cb,即l1個(gè)基站對(duì)用戶進(jìn)行jt,l2個(gè)基站對(duì)用戶的干擾進(jìn)行cs/cb置零。
針對(duì)干擾基站數(shù)較多時(shí),現(xiàn)有方案uciic中的遺留干擾嚴(yán)重影響用戶性能的問題,本發(fā)明提出的一種基于優(yōu)先級(jí)以用戶為中心的干擾抑制方法pucic,如圖1所示,包括:一、生成協(xié)調(diào)優(yōu)先級(jí);二、用戶判決過程;三、協(xié)作傳輸和干擾置零過程。
一、生成協(xié)調(diào)優(yōu)先級(jí)。
用戶ue0根據(jù)來自周圍l個(gè)干擾基站的接收信號(hào)功率pt(pt表示來自第t個(gè)干擾基站的接收信號(hào)的功率,t=1,2,…,l),從大到小排序得到l個(gè)干擾基站的干擾協(xié)調(diào)的優(yōu)先級(jí)次序?yàn)閕1,i2...,il(it表示第t個(gè)干擾基站的干擾信號(hào)),如圖2所示,令φ={i1,i2,...,il}。
二、用戶判決過程。
根據(jù)干擾協(xié)調(diào)優(yōu)先級(jí),依次地遍歷搜索l1和l2的值,估計(jì)不同的l1和l2的情況下相應(yīng)的sinr,并判決出滿足sinr≥γ(γ為用戶業(yè)務(wù)最低sinr要求的閾值)條件的最小l1和l2,即和本地基站bs0一起為用戶ue0協(xié)作服務(wù)的基站集合θ1的元素個(gè)數(shù)、本地基站bs0進(jìn)行置零的基站集合θ2的元素個(gè)數(shù),如圖2所示。以最大化sinr為準(zhǔn)則,盡可能地考慮用戶性能和復(fù)雜度的折中(l1、l2越大復(fù)雜度越高,反饋量越大),最終確定為本地用戶ue協(xié)作服務(wù)基站數(shù)l1和本地基站要進(jìn)行干擾置零的基站數(shù)l2。
用戶估算信干燥比sinr的公式為
由于是基于udn場(chǎng)景,udn中基站多且密集,為達(dá)到用戶業(yè)務(wù)要求,一般需要基站協(xié)作,即m≤l。下面具體以m≤l情況為例,如圖3所示,具體介紹用戶判決過程。
(一)在m≤l(m為基站天線數(shù))的情況下:
用戶判決計(jì)算l1、l2的算法流程圖如圖1所示,由于是基于udn場(chǎng)景,因此此處設(shè)定m≤l,具體描述如下:
1.令l1=0,用戶ue0預(yù)估l2=1時(shí)的sinr,此時(shí)
步驟1-1:
1-1a.固定l1不變,判斷是否滿足l1+l2+1≤l,若不滿足則跳到步驟2,若滿足則令l2=1,預(yù)估sinr1,記為
1-1b.固定l1不變,判斷是否滿足l1+l2+1≤l,若不滿足則跳到步驟2,若滿足則令l2=2,預(yù)估sinr1,標(biāo)為
1-1c.以此類推,直到找到滿足
2.令l1=1,用戶ue0預(yù)估l2=m-1時(shí)的sinr,此步驟中用戶預(yù)估的sinr標(biāo)為sinr2,驗(yàn)證是否滿足判定條件sinr2≥γ,若不滿足則跳到步驟3,若滿足則按步驟1-1的方法遍歷l2,預(yù)估sinr2,直到找到滿足
3.以此類推,在滿足l1+1≤l的條件下令l1+1重復(fù)上述步驟,此步驟中用戶預(yù)估的sinr標(biāo)為sinrc(即當(dāng)l1=c-1時(shí),記用戶預(yù)估的sinr為sinrc),直到找到l2=m-1時(shí)滿足sinrc≥γ的第一個(gè)l1,并按步驟1-1的方法遍歷l2,預(yù)估sinrc,直到找到滿足
此外,若l1+1的過程中不滿足l1+1≤l時(shí),則該l1和l2=0即為最優(yōu)。在按步驟1-1的方法遍歷l2的過程中,要在滿足l1+l2+1≤l的條件下令l2+1,若不滿足條件則該l1、l2為所求。
4.在步驟3的l1的基礎(chǔ)上,若不滿足l1+1≤l則本算法結(jié)束,且步驟3中所得的l1、l2為最優(yōu)。若滿足l1+1≤l則令l1+1,則此時(shí)的預(yù)估sinr記為sinrc+1,按步驟1-1的方法遍歷l2,預(yù)估sinrc+1,直到找到滿足
5.比較
(二)在m>l的情況下:
當(dāng)m>l時(shí),所有干擾均可由本地基站采用預(yù)編碼方法置零,無需基站協(xié)作,故l1=0,只需按步驟1-1方法遍歷l2,求出滿足sinr≥γ的最小l2即可。根據(jù)滿足用戶業(yè)務(wù)要求基礎(chǔ)上復(fù)雜度最低的原則,此時(shí)的l1、l2為最優(yōu)。
然而,當(dāng)sinr閾值γ較大時(shí),有可能l1=0時(shí),不存在滿足sinr≥γ的l2。因此,需要在滿足條件l1+1≤l的情況下令l1=1,在l1+l2+1≤l的基礎(chǔ)上,按步驟1-1的方法遍歷l2求出l1=1時(shí)對(duì)應(yīng)的最優(yōu)l2,執(zhí)行上方的步驟5,求出最優(yōu)的l1、l2。同樣,若l1+1的過程中不滿足l1+1≤l時(shí),則該l1和l2=0即為最優(yōu)。
比較
三、協(xié)作傳輸和干擾置零過程。使l1個(gè)協(xié)作基站和l2個(gè)干擾置零基站分別對(duì)本地用戶進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)作傳輸和干擾置零。此時(shí),來自集合θ1中的基站的信號(hào)對(duì)用戶ue0來說變成了有用信號(hào),而來自集合θ2的基站的信號(hào)對(duì)用戶ue0依然是干擾信號(hào),但通過cs/cb可置零,即,使強(qiáng)干擾信息變?yōu)橛杏眯畔ⅲ胃蓴_置零。
以上所述,僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi),可理解想到的變換或替換,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi),因此,本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。