用于在异构网络中进行分布式波束赋形的方法和装置的制造方法_2

文档序号:9219555阅读:来源:国知局
25] 根据本发明的实施方式,引入了干扰温度来指示宏基站和每个低功率基站之间的 干扰。具体地,所述干扰温度包括第一干扰温度集合,所述第一干扰温度集合中的每个第一 干扰温度指示所述至少一个低功率基站中的相应低功率基站对所述宏基站的用户的干扰。 由此,计算宏基站的候选波束赋形矢量包括:基于从宏基站到宏基站的用户的信道的信息 和从宏基站到每个低功率基站的用户的信道的信息(以下将这两类信息简称为"宏基站的 信道信息")、每个第一干扰温度的总和以及异构网络的能效的给定值来计算宏基站的候选 波束赋形矢量。
[0026] 此外,所述干扰温度还包括第二干扰温度集合,所述第二干扰温度集合中的每个 第二干扰温度指示所述宏基站对所述至少一个低功率基站中的相应低功率基站的用户的 干扰。由此,计算某个低功率基站的候选波束赋形矢量包括:基于从该低功率基站到该低功 率基站的用户的信道的信息和从该低功率基站到宏基站的用户的信道的信息(以下将这两 类信息简称为"低功率基站的信道信息")、所述第二干扰温度集合中的相应第二干扰温度 以及所述异构网络的能效的所述给定值来计算该低功率基站的候选波束赋形矢量。
[0027] 根据本发明的实施方式,在所述异构网络包括一个宏基站和多个低功率基站、宏 基站具有一个用户并且每个低功率基站也具有一个用户、并且各低功率基站间的干扰可忽 略不计的情况下,宏基站的波束赋形矢量可表达为下式:
[0028]
[0029] 其中,表示宏基站的波束赋形矢量,ha(l表示从宏基站到宏基站的用户的信道 矢量,hp表示从宏基站到第j个低功率基站的用户的信道矢量,表示从第j个低功率 基站到宏基站的用户的第一干扰温度,表不对于宏基站的噪声方差,n表不异构网络的 能效,K表示低功率基站的数目,1彡j彡K,入M和入^分别表示与式(3)关联的拉格朗 日非负因子。
[0030] 从上式(3)中可以看出,通过引入第一干扰温度,将K个低功率基站看作是对宏基 站用户的干扰,从而基于宏基站的信道信息、第一干扰温度以及异构网络的能效的给定值, 即可计算宏基站的候选波束赋形矢量。
[0031] 类似地,第i个低功率基站的波束赋形矢量可表达为下式:
[0032]
[0033] 其中,W:表示第i个低功率基站的波束赋形矢量,hi;i表示从第i个低功率基站到 第i个低功率基站的用户的信道矢量,hw表示从第i个低功率基站到宏基站的用户的信道 矢量,ri(l表示从宏基站到第i个低功率基站的用户的第二干扰温度,< 表示对于第i个 低功率基站的噪声方差,\^和分别表示与式(4)关联的拉格朗日非负因子。
[0034] 从上式(4)中可以看出,通过引入第二干扰温度,将宏基站看作是对每个低功率基 站用户的干扰,从而基于低功率基站的信道信息、第二干扰温度以及异构网络的能效的给 定值,即可计算低功率基站的候选波束赋形矢量。
[0035] 根据本发明的实施方式,异构网络的能效的给定值例如满足如下条件:
[0036]
[0037] 具甲n表不并构F」络的酡双,R_表示宏基站和低功率基站的总传输速率的最大 值,K表示低功率基站的数目,P。表示每个基站的电路的功耗。P。与在基站中配置的天线数 目有关。因此,在本说明书中,为了简化描述,假定宏基站和每个低功率基站配置有相同数 目的天线,因此宏基站和每个低功率基站的电路的功耗均为P。。根据本发明的实施方式,可 以预先在宏基站处将能效n设置为尽可能小的正数值,并且将能效n的该给定值广播给 各个低功率基站。
[0038] 针对n的给定值,通过将式(3冲的xj(l、和ru初始化为大于〇的任意值, 利用式(3)即可计算出宏基站的候选波束赋形矢量W;;。类似地,通过将式(4)中的入ai、 Xu和初始化为大于0的任意值,利用式(4)即可计算出第i个低功率基站的候选波 束赋形矢量'<。
[0039] 继续参照图1,在步骤S102,基于所计算的候选波束赋形矢量来确定是否满足使 得异构网络的能效最大化的预定条件。
[0040] 在本发明的实施方式中,通过引入干扰温度这一概念,可以从异构网络的能效最 大化问题推导出针对给定干扰温度的分布式形式。换言之,从异构网络的能效最大化问题 推导出使得所述宏基站的能效优化的第一预定条件和使得所述至少一个低功率基站的能 效优化的第二预定条件集合。
[0041] 根据本发明的实施方式,在所述异构网络包括一个宏基站和多个低功率基站、宏 基站具有一个用户且每个低功率基站也具有一个用户、并且各低功率基站间的干扰可忽略 不计的情况下,宏基站的传输速率和TWD和第k个低功率基站的传输速率疋(W{)可分别 表达为下式:
[0043] 其中,表示从宏基站到宏基站的用户的信道矢量,hak表示从宏基站到第k个 低功率基站的用户的信道矢量,hk,k表示从第k个低功率基站到第k个低功率基站的用户的 信道矢量,ht(l表示从宏基站到第k个低功率基站的用户的信道矢量,〇2表示噪声方差。
[0044] 结合上式(1)、(2)和(6)可以推导出对于宏基站的下式(8),并且结合上式(1)、 (2)和(7)可以推导出对于第i个低功率基站的下式(9):
[0045]
[0046]
[0047] 由此,可以将满足对于所述宏基站的第一预定条件确定为能够确定上式(8)的值, 并且可以将满足对于第i个低功率基站的第二预定条件确定为能够确定上式(9)的值。
[0048] 通过将n的给定值、和raj的初始值、〇〇2、以及在步骤S101中计算出的宏基 站的候选波束赋形矢量w『代入上式(8),即可计算出匕的值。
[0049] 可以分别利用下式(10)和(11)来更新入」,。和入。,0:
[0050]
[0051]
[0052] 其中入j,Q和入a,。分别表不与式(3)关联的拉格朗日非负因子,a表不步长, rA〇 -表示对于入^的次梯度"-辦胃^表示对于入…的次梯度"表示迭代 次数。可以理解,为了获得入的准确值,可以将步长a设置为较小的正数值,例如1〇_4。
[0053] 利用更新后的和对上式(3)进行求解,可以计算出宏基站的更新的候选 波束赋形矢量。然后,再将n的给定值、的初始值、〇"2、以及宏基站的更新的候选 波束赋形矢量代入式(8),可以计算出匕的当前值。将匕的当前值与F'd勺先前值进行比 较,如果F。的当前值与F。的先前值的差值的绝对值|AF」彡e,则可以将F'^的当前值 确定为F。的最大值,从而完成对式(8)的求解。此时,将与F。的最大值对应的Ap和入a(l 确定为最佳A值。如果F。的当前值与F。的先前值的差值的绝对值不满足|AF」<e,则 利用上式(10)和(11)迭代地对上式(3)进行求解,直至找到满足IAF」<e的入1(|和 入。可以理解,可以将£设置为较小的正数值,例如10'
[0054] 类似地,可以分别利用下式(12)和(13)来更新入^和Xi;i :
[0057]其中xQ,dp^i分别表示与式⑷关联的拉格朗日非负因子,r^-h&w;'、表
[0055]
[0056] 示对于入cu的次梯度,/:丨表示对于入u的次梯度,t表示迭代次数。
[0058] 同样,可以采用类似的方式、利用上式(12)和(13)迭代地对上式(4)进行求解,直 至找到满足IAFi|彡e的Am和:V以。
[0059] 根据本发明的实施方式,方法100进一步包括如下步骤:
[0060] (a)响应于满足所述第一预定条件(例如响应于确定了上式(8 )的值),在所述宏基 站处确定第一辅助值集合和第二辅助值集合;
[0061](b)响应于满足所述第二预定条件集合中的相应第二预定条件(例如响应于确定 了上式(9)的值),在所述至少一个低功率基站中的相应低功率基站处确定第三辅助值集合 中的相应第三辅助值和第四辅助值集合中的相应第四辅助值,其中所述第一和第三辅助值 集合中的相应第一和第三辅助值被配置用于计算所述第一干扰温度集合中的相应第一干 扰温度的变化量,所述第二和第四辅助值集合中的相应第二和第四辅助值被配置用于计算 所述第二干扰温度集合中的相应第二干扰温度的变化量;
[0062] (c)在所述宏基站和每个所述低功率基站之间交换所述第一、第二、第三和第四辅 助值集合中的相应第一、第二、第
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