面向小区无定形覆盖的协作簇内小基站异步功率控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种面向小区无定形覆盖的协作簇内小基站 异步功率控制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着新应用需求，无线通讯数据量迅猛增长，传统的宏基站结构的同构蜂 窝网络已无法满足通信需求，宏基站与小基站（或称为低功率节点，即Low Power Node)共 存的异构网络在保证网络覆盖和提高网络容量方面的优势吸引了工业界和学术界的广泛 关注。同构网络中，用户依据最强参考信号接收功率选择服务基站，但在异构网络中，由于 宏基站和小基站间的传输功率相差较大，依据相同的用户接入策略，会导致宏基站与小基 站间的负载不平衡及小基站的资源未充分利用，因此小区范围扩展被提出解决此问题，但 连接于小基站并位于小区范围扩展范围内的用户接收宏基站的功率大于接收其服务小基 站的功率，因此会受到严重的宏基站干扰；而且随着小基站的密集调度，小基站间的同层干 扰也成为一个亟待解决的问题。
[0003] 现有的技术中，关于宏基站与小基站间跨层干扰的管理问题主要考虑小区间干扰 协调，宏基站在某些子帧配置几乎空白子帧，即宏基站在这些子帧不传输数据信息，而小基 站在相应的子帧调度其小区范围扩展用户，提高了这类用户的吞吐量，但这是以牺牲宏基 站资源为代价；因此非完全空白子帧的概念被提出，即宏站不完全不传输数据，而是在某些 子帧降低其传输功率，并且小基站在这部分子帧调度其小区范围扩展用户，但是这些方法 会造成宏基站资源浪费及缩小宏基站的覆盖范围。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种面向小区无定形覆盖的协作簇内小基站异步功率控 制方法，可以在提高小区范围扩展用户服务质量情况下，不严重影响宏基站用户性能。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
[0006] 1)以小基站间构建的协作簇协作服务小区范围扩展用户，并根据小区范围扩展用 户的移动特性实时改变协作覆盖范围，所述小区范围扩展用户为小基站服务的位于小区范 围扩展区域的用户；
[0007] 2)各个小基站依据自身小区范围扩展用户接入情况，在某些资源动态提高自身发 送功率，并在所述资源调度小区范围扩展用户，同时宏基站在所述资源优先调度自身服务 的信道质量较好的用户，各个小基站的发送功率提高因子及提高发送功率的资源所占的比 例是在兼顾宏基站和小基站总体性能的前提下确定的，发送功率提高因子是指小基站提高 后的发送功率与原发送功率的比值。
[0008] 每个协作簇由至多3个小基站构建，小区范围扩展用户从协作簇中选择对其干扰 最大的小基站作为协作基站。
[0009] 所述协作簇的构建方法包括以下步骤：
[0010] 1.1)各个小基站构建各自的邻居列表，然后计算：
[0011]
【主权项】
1. 一种面向小区无定形覆盖的协作簇内小基站异步功率控制方法，其特征在于：包括 以下步骤： 1) 以小基站间构建的协作簇协作服务小区范围扩展用户，并根据小区范围扩展用户的 移动特性实时改变协作覆盖范围，所述小区范围扩展用户为小基站服务的位于小区范围扩 展区域的用户； 2) 各个小基站依据自身小区范围扩展用户接入情况，在某些资源动态提高自身发送功 率，并在所述资源调度小区范围扩展用户，同时宏基站在所述资源优先调度自身服务的信 道质量较好的用户，各个小基站的发送功率提高因子及提高发送功率的资源所占的比例是 在兼顾宏基站和小基站总体性能的如提下确定的，发送功率提尚因子是指小基站提尚后的 发送功率与原发送功率的比值。
2. 根据权利要求1所述一种面向小区无定形覆盖的协作簇内小基站异步功率控制方 法，其特征在于：每个协作簇由至多3个小基站构建，小区范围扩展用户从协作簇中选择对 其干扰最大的小基站作为协作基站。
3.根据权利要求1所述一种面向小区无定形覆盖的协作簇内小基站异步功率控制方 法，其特征在于：所述协作簇的构建方法包括以下步骤： 1. 1)各个小基站构建各自的邻居列表，然后计算：
其中，nu表示以第i个小基站为服务基站并且接收的最强干扰信号来自第j个小基 站的小区范围扩展用户数，ny表示以第j个小基站为服务基站并且接收的最强干扰信号 来自第i个小基站的小区范围扩展用户数，Pi以及P」分别表示第i个以及第j个小基站的 邻居列表，i,jGP，UPi=P，UP」=P，P= {1，2,…，p}，P为小基站集合，p为小基站总 数，所有的I,构成集合O:
1. 2)根据下式挑选小基站和小基站r构成协作簇：
1.3)将小基站r和小基站r的邻居列表合并得到一个新的邻居列表々,/，并从p,丨中挑选r加入协作簇：
因此得到的协作簇5'为：
1. 4)更新集合〇:
1. 5)重复执行步骤1. 2)?步骤1. 4)直到? = 0。
4. 根据权利要求1所述一种面向小区无定形覆盖的协作簇内小基站异步功率控制方 法，其特征在于：所述步骤2)中，构建基于宏基站平均吞吐量和小基站平均吞吐量的加权 效用函数，以最大化加权效用函数为目标，依据差分进化算法确定各个小基站的发送功率 提高因子及提高发送功率的资源所占的比例。
5. 根据权利要求1所述一种面向小区无定形覆盖的协作簇内小基站异步功率控制方 法，其特征在于：所述发送功率提高因子及提高发送功率的资源所占的比例的确定具体包 括以下步骤： 2. 1)利用差分进化算法优化aJPP，ai为第i个小基站的发送功率提高因子，ieP， P= {1，2,…，p}，P为小基站集合，p表不小基站总数，P为小基站提尚发送功率的资源所 占的比例，种群中每个个体表示为（P+1)维的实参数向量td，g=(aa2，…，ap,p)，td，g 表示第g代种群中的第d个个体； 2. 2)初始化种群中的各个个体，得到{t1;(|，t2;(l，…，tD，J，其中，D为种群中个体数 目； 2. 3)在种群的每次进化中，种群中的第d个体td，g为目标矢量，dG{1，2,…，D}，每个 目标矢量经过变异以及交叉得到试验矢量ud，g; 2. 4)分别计算目标矢量td，g和试验矢量加权效用函数U(td，g)和U(ud，g)，如果满 足下式： U(ud，g)>U(td，g) 则试验矢量ud，g进化到下一代： td，g+l一U d, g 否则目标矢量td，g进化到下一代： +- Ld, g+1 L d, g 所述加权效用函数的计算方法为： U(Qp) -wU-s(ai，p) + (l_w)UpBS (ai，P) 其中，Ums为宏基站的平均吞吐量，UPBSS所有小基站的平均吞吐量，w为加权值，0〈w〈l。
6. 根据权利要求1所述一种面向小区无定形覆盖的协作簇内小基站异步功率控制方 法，其特征在于：所述资源的调度方法具体包括以下步骤： 3. 1)对于第r个资源块，re「pF"!，表示小基站提高发送功率的资源，W为资源 块总数，将UeKE(r)中的小区范围扩展用户的速率按照升序排列，找到具有最小速率的用户k*：
其中，UraE(r)为第r个资源块没有被分配的小基站服务的小区范围扩展用户集合，Rk 为用户k的速率； a)若用户k#的速率满足札* < ，则按照以下方式进行资源分配： 如果用户在协作小基站并且协作小基站中的资源块r没有被分配，则用户k#的服 务小基站和协作小基站在资源块r上同时服务用户k%否则用户1^的服务小基站在资源块 r上单独服务用户k%Rmin为用户的最小速率请求； b)若用户1^的速率不满足私，则将中剩余的资源按照比例公平调度算法 分配给小基站服务的小区范围扩展用户； 3. 2)在「pFl上按照步骤3. 1)的方法为宏基站服务的信道条件较好的用户分配资源。
7.根据权利要求6所述一种面向小区无定形覆盖的协作簇内小基站异步功率控制方 法，其特征在于：在上按照步骤3. 1)的方法为小基站服务的非小区范围扩展 用户分配资源，所述非小区范围扩展用户为小基站服务的没有位于小区范围扩展区域的用 户，L(i-p)，」表示小基站未提高发送功率的资源；同时，在L(i-沟叫上按照步骤3. 1) 的方法为宏基站服务的所有用户分配资源。
【专利摘要】本发明公开了一种面向小区无定形覆盖的协作簇内小基站异步功率控制方法，为了减小同层干扰，小基站间构建协作簇，协作服务位于小区范围扩展区域的用户，当用户位置改变时，协作簇可以改变其协作服务范围；同时为了减小跨层干扰，小基站在部分资源提高其发送功率，并在此部分资源调度其位于小区范围扩展区域的用户，宏基站在这部分复用资源上调度其性能较好的用户，减弱小基站功率提高对宏基站服务用户的干扰，本发明由差分进化算法优化小基站的发送功率及对应的资源比例，可以在保证宏用户性能情况下，明显提高位于小区范围扩展区域用户的吞吐量。
【IPC分类】H04W72-04, H04W52-04
【公开号】CN104581910
【申请号】CN201410840993
【发明人】罗新民, 董爱红, 杜清河
【申请人】西安交通大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月29日