一种面向网络效用容量的干扰避免方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信领域，尤其设及一种基于网络效用容量最大化的面向网络效 用容量的干扰避免方法。
【背景技术】
[0002] 无线通信的发展史实际上是资源类别和维度逐渐开发的历史。例如，从第二代移 动通信系统（2G)的频分多址，经历3G的码分多址（CDMA)和4G的正交频分多址（OFDMA)， 到5G的非正交多址（NOMA)。从资源的角度看，该个历史是从2G的频域资源，经历3G的码 域资源，4G的频域和时域资源块，到5G的频域、时域和功率域资源等联合使用。因此，资源 的高效管理和分配一直是无线通信的基本问题。良好的资源管理和分配方法既可提升资源 利用效率，同时又可实现干扰规避，有效提升用户感受质量。
[0003] 从另外一个角度看，无线通信的发展又是与多样干扰进行斗争的历史，例如，CDMA 多用户干扰和OFDMA中小区间干扰等。干扰技术包含通过发端的资源协调实现干扰规避， 同时，也可W是收端进行接收后的干扰消除等。
[0004] 经典信息理论建立了信息速率与带宽、功率等资源相对于高斯白噪声之间的关 系，为点到点通信系统的设计提供了理论依据，也为网络优化提出了明确的目标。网络信息 论开辟了多用户容量界的探索历程。网络编码和干扰对齐技术充分分析干扰、认识干扰和 依据干扰特征实现干扰消除。然而，目前理论和技术尚未兼顾资源和干扰建立数学模型，探 索信息速率相对于资源和干扰的关系。同时，也没有兼顾资源和干扰实现干扰规避。
[0005] 当前网络性能量度不能兼顾多种因素和干扰开销。因为目前信息论揭示的是信息 速率相对于带宽和功率资源与噪声的关系，尚未揭示信息速率相对于资源和干扰的关系。
[0006] 而效用的概念源自于经济学，描述的是用户在消费行为过程中，相对于消耗货币 而对于获得商品的感受质量。如果我们将效用引入的概念到网络信息论，则其一方面由于 效用函数可W表征多维因素对于网络容量的影响关系；另外一方面，效用的概念可W刻画 开销和收益的函数关系。其可能实现对网络资源的最优化分配，使用户在使用资源或做出 策略调整时，保证了自己网络容量最大的同时，对于网络内其它用户的干扰也最小；从而具 有巨大的市场前景和跨时代的技术革新。
【发明内容】
[0007] 为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种面向网络效用容量的干 扰避免方法，实现了网络资源的最优化分配，使用户在使用资源或做出策略调整时，保证了 自己网络容量最大的同时，对于网络内其它用户的干扰也最小。
[000引为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种面向网络效用容量的干扰避 免方法，其包括W下步骤：
[0009] 步骤S1，确定资源和干扰；
[0010] 步骤S2,构建网络效用容量函数；
[0011] 步骤S3,实现网络策略调整。
[0012] 优选的技术方案，所述网络效用容量是指多用户无线网络中兼顾网络干扰的网络 容量性能。
[0013] 进一步优选的技术方案，所述步骤S1中的资源指为获得网络效用必须消耗的资 源网络资源，所述步骤S1中的干扰是指计算优化自己网络效用容量对于其他用户造成的 干扰；所述资源和干扰是确定网络效用容量的干扰避免方法的两个重要指标。
[0014] 更进一步的优选技术方案，所述资源为用户i的传输功率资源Pi,所述干扰为用户 i受到网络内的其他用户造成的干扰li，所述网络效用容量UCi是传输功率资源Pi和干扰 li的函数，所述干扰为
【主权项】
1. 一种面向网络效用容量的干扰避免方法，其特征在于，其包括以下步骤： 步骤S1，确定资源和干扰； 步骤S2,构建网络效用容量函数； 步骤S3,实现网络策略调整。
2. 根据权利要求1所述的一种面向网络效用容量的干扰避免方法，其特征在于，所述 网络效用容量是指多用户无线网络中兼顾网络干扰的网络容量性能。
3. 根据权利要求2所述的一种面向网络效用容量的干扰避免方法，其特征在于，所述 步骤S1中的资源指为获得网络效用必须消耗的资源网络资源，所述步骤S1中的干扰是指 计算优化自己网络效用容量对于其他用户造成的干扰。
4. 根据权利要求3所述的一种面向网络效用容量的干扰避免方法，其特征在于，所述 步骤S1中确定资源和干扰的具体过程为：在具有N个用户共享信道的网络场景中，让每个 用户i包含一个发射机和一个接收机，gu表示用户i的发射机到其接收机的传输信道增 益，gp表示第j个用户的发射机到用户i的接收机的干扰信道增益，如果用户i的传输功 率资源SPi，用户j的传输功率资源为IV则此时用户i的接收机的有效接收功率为Pigu， N 用户i的接收机同时接收的干扰功率为Z 同理，用户j的接收机同时接收的 干扰功率为/, = v，这里Pk表示用户k的传输功率资源，gu表示用户k到用户j j 的干扰信道增益； 确定用户i与网络效用容量uCi直接相关的资源为传输功率资源pp且用户i受到网 N 络内的其他用户造成的干扰为A=Z/Vt./; j:hj有 上述UCi表示第i个用户的效用容量，UCi是用户i的传输功率资源？1和干扰Ii的函 数，其中0 < Pi<p_，口_是最大发射功率，所有用户具有相同的最大发射功率。
5. 根据权利要求4所述的一种面向网络效用容量的干扰避免方法，其特征在于，所述 步骤S2中构建网络效用容量函数过程为：首先，依据边际效用递减原理，构建所述网络效 用容量相对于资源的函数关系；其次，依据所述网络效用容量相对于干扰的风险厌恶指数 要求，构建所述网络效用容量相对于干扰的函数关系；最后，综合构建出网络效用容量函 数。
6. 根据权利要求5所述的一种面向网络效用容量的干扰避免方法，其特征在于，所述 构建所述网络效用容量相对于资源的函数关系即为构建网络效用容量11^相对于传输功率 资源Pi的函数，其函数关系为 UCi (Pi) = l〇g(Pigi；i) 其中PiR表用户i的传输功率资源，gu代表用户i的发射机到其接收机的传输信道 增益。
7. 根据权利要求6所述的一种面向网络效用容量的干扰避免方法，其特征在于，所述 构建所述网络效用容量相对于干扰的函数关系为的函数关系为： UCi di) = ci_ e iii 其中，uCi为用户i的网络效用容量，I对用户i的干扰，ci是常量，ei是通过干扰 估计获得的常量。
8. 根据权利要求7所述的一种面向网络效用容量的干扰避免方法，其特征在于，所述 最后综合构建出的网络效用容量函数为： uc^Pi,Ii) =uCi(Pi)-uCi(Ii) =log(pigi；i)-(ci-eJi) 其中，PiR表用户i的传输功率资源，I表用户i受到网络内的其他用户造成的干 扰，gu代表用户i的发射机到其接收机的传输信道增益，Ci为常量，e,为通过干扰估计获 得的常量。
9. 根据权利要求8所述的一种面向网络效用容量的干扰避免方法，其特征在于，所述 步骤S3中实现网络策略调整的具体过程为：依据网络效用容量相对于资源和干扰的函数 关系，通过调整资源实现每个用户自己容量最大化的同时对于其他用户造成干扰最小的资 源优化，避免过度干扰，其网络资源的调整策略为：
即在用户i可以控制的功率范围0彡Pi<pmax内，使得网络效用容量uci(Pi，IJ最大 化，式中，PiR表用户i的传输功率资源，I 表用户i受到网络内的其他用户造成的干扰。
10. 根据权利要求8所述的一种面向网络效用容量的干扰避免方法，其特征在于，所述 步骤S3中实现网络策略调整的具体过程为：依据网络效用容量相对于资源和干扰的函数 关系，通过调整资源实现每个用户自己容量最大化的同时对于其他用户造成干扰最小的资 源优化，避免过度干扰，其网络资源的调整策略为：
N 其中，nuC/(/,:)表示n个用户的每个个体效用容量UCi (Pi，g的纳什乘积函数。 i=\
【专利摘要】本发明公开了一种面向网络效用容量的干扰避免方法,其包括以下步骤：步骤S1，确定资源和干扰，所属资源是指为获得网络效用容量必须消耗的网络资源，所述干扰指计算优化自己网络效用容量对于其他用户造成的干扰；步骤S2，构建网络效用容量函数，依据网络效用容量相对于资源的边际效用递减原理构建网络效用容量相对于资源的函数关系，依据网络效用容量相对于干扰的风险厌恶指数要求，构建网络效用容量相对于干扰的函数关系；步骤S3，依据网络效用容量相对于资源和干扰的函数关系实现网络策略调整。本发明实现了网络资源的最优化分配，使用户在使用资源或做出策略调整时，保证自己网络容量最大的同时，对于网络内其它用户的干扰也最小。
【IPC分类】H04W72-04, H04W72-12
【公开号】CN104619030
【申请号】CN201510038788
【发明人】杨春刚, 李建东, 盛敏, 李红艳, 侯蓉晖, 张琰, 马英红
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月26日