一种抑制Femtocell对周围小区干扰的方法
【专利摘要】本发明公开一种抑制Femtocell对周围小区干扰的方法，包括：1)提出一种新准则：对周围小区产生的干扰总和越大的FemtoBS，其发射功率将受到越严重的约束。2)基于此准则，设计了一种正比于干扰泄露的代价函数。3)在此基础上基于非合作博弈论提出了一种非合作博弈功率控制模型，且给出了依据该博弈模型的自适应功率控制算法。则当Femtocell布局密度增大时，宏小区用户的链路容量没有因此而减小，且容量是采用恒功率控制算法时的1.5～2.2倍，该算法能较好的抑制Femtocell对周围宏小区的干扰。并且所有的Femtocell基站的发射功率能很快达到稳定值，算法收敛速度快。
【专利说明】
一种抑制Femtoce I I对周围小区干扰的方法
技术领域
[0001] 本发明主要涉及无线通信领域中的功率控制和干扰抑制技术，尤其涉及一种基于 非合作博弈的Femtocel 1下行链路功率控制算法抑制Femtocel 1对周围小区干扰的方法，涵 盖了Femtoce 11网络对传统宏小区网络的跨层干扰以及Femtoce 11之间的同道干扰抑制和 兼顾用户的公平性。
【背景技术】
[0002] 二十一世纪之初，无线通信技术得到了持续的迅猛发展，其所支持的数据业务和 多媒体业务也日益增加。在不久的将来，这些迅猛增长的业务中将有超过三分之二的语音 业务和90%的数据业务发生在室内环境。当前的小区结构(包括宏小区和微小区）基本上能 够满足室外环境的无隙覆盖，但对室内环境的信号覆盖则显得差强人意。针对此问题， Femtocell(毫微微蜂窝）技术应运而生，并日渐成为一种当前广受关注的扩展移动通信室 内覆盖的解决方案。Femtocell可连接到任何现有的IP网络，其家庭接入点即插即用，因此 又被称之为家庭基站(Home-based Station) 〇
[0003] Femtoce 11存在的重要问题之一是对周围小区的干扰。本发明针对Femtocell与 Macrocell之间的干扰问题进行研究。通常Femtoce 11必须满足:首先不能对现有Macrocell 造成干扰，然后必须克服Macrocell以及相邻Femtocell对其带来的干扰。
[0004] 历年来，研究者对此提出各种解决方案，比如描述了 Macrocell-Femtocell两层网 络中的上/下行链路的各种干扰场景，并对部分场景给出了干扰程度的量化以及消除方法； 还有研究者分别从功率控制的集中和分布处理两种方式来求解跨层干扰管理问题。集中处 理方式解需要全局信息的集中处理，在实际中很难实现，而分布处理方式解只需局部信息， 但仅能保证宏小区用户的服务质量;提出了 Femtocell发射功率的自我矫正和载频的自动 选择方案，能有效保证宏小区用户的服务质量，但频谱利用效率较低;将Femtocell系统视 为多智能系统(fclti-agent)，即FemtoBS作为负责Radio Resource分配的智能体；利用排 队论来进行用户选择和分布式功率分配来抑制Femtocell对Macrocell的跨层干扰，在满足 用户数据速率需求的条件下最小化发射功率总和，这类方法的不足之处在于很难获得最优 的系统容量。
[0005] 近年来，博弈论被广泛的应用于无线通信领域中的功率控制和干扰抑制研究。一 些研究者着重分析Femtocell上行链路的跨层干扰，通过定义边缘用户的SINR(信干噪比）， 引入了Nash Equilibrium(纳什均衡)理论，力图降低带来最大干扰的Femtocell上行链路 的SINR，同时保证其链路质量。还有利用博弈论进行Femtocell下行链路的功率控制，注重 各Femtocell用户之间的公平性，该类方法的不足在于不能实现对周围小区的干扰总和最 小，并且它的纳什均衡解是通过搜索得到的，收敛速度慢。各个FemtoBS都希望通过提高发 射功率来加强其链路容量，当然也会给周围小区带来干扰而影响它们的链路容量，因此它 们之间相互竞争又相互耦合。
【发明内容】
[0006]为了解决以上技术问题，本发明提出了一种基于非合作博弈功率控制(NPCG，Non-cooperative Power Control Game)的毫微微蜂窝小区（Femtocell)下行链路功率控制算 法抑制Femt 〇 c e 11对周围小区干扰的方法。
[0007 ]为了有效地降低FemtoBS对周围小区的干扰，本发明提出一种新的准则:对周围小 区产生干扰总和越大的FemtoBS，其发射功率将受到越严重的约束。在此准则上设计了正比 于干扰泄露（IL，Interference Leakage)的代价函数，进而提出基于NPCG(Non_ cooperative Power Control Game)的自适应功率控制算法，来抑制Femtocell网络对传统 宏小区网络的跨层干扰以及Femtocell之间的同道干扰，同时兼顾用户的公平性。
[0008]在本发明的博弈模型中，每个FemtoBS都能根据其对周围小区的干扰程度以及接 收到的干扰总和来自适应地调整自身的发射功率水平，并能迅速达到稳定的发射功率，即 纳什均衡解。一旦获得纳什均衡解，任何用户都不能在不影响其它用户的条件下单方面的 改变自身的发射功率，即系统算法达到收敛。本发明还从理论上推导和论证了该模型纳什 均衡解的存在性和唯一性。
[0009] 通常Femtocell必须满足：首先不能对现有Macrocell造成干扰，然后必须克服 Macrocell以及相邻Femtocell对其带来的干扰。
[0010] Femt 〇 c e 11存在的重要问题之一是对周围小区的干扰。而本发明旨在解决 Femtocell与Macrocell之间的干扰问题。
[0011] 为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:基于基于非合作博弈功率控制 (NPCG)的毫微微小区（Femt 〇 c e 11)下行链路功率控制算法抑制Femt 〇 c e 11对周围小区的干 扰的方法，包括以下步骤：
[0012] S1:在基于对周围小区产生的干扰总和越大的FemtoBS(Femtocell Base Station)，其发射功率将受到越严重的约束的准则之下，设计了一种正比于干扰泄露（IL， Interference Leakage)的代价函数。并在此基础上基于非合作博弈论提出了一种非合作 博弈功率控制（NPCG，Non_cooperative Power Control Game)模型；
[0013] S2:选取链路容量作为支付函数，并定义FemtoBS的净效用函数为它的支付函数和 代价函数的差值；
[0014] S3:基于非合作博弈功率控制模型的自适应功率水平求解FemtoBS发射功率。
[0015] 作为本发明方法的进一步改进，所述，所述系统模型为非合作博弈功率控制模型， 且在Macrocell-Femtocell两层网络中采用同频组网。
[0016] 进一步的，所述步骤S1中非合作博弈功率控制模型为：
[0017] 6二伊，'{耳；},批(匕)}
[0018] 其中，没=丨1，2,.省}表示博弈的参与者，即FemtoBS= 是第i个FemtoBS的策 略空间；此中的Pmax为每个FemtoBS的最大发射功率;而策略空间的集合= 6 x g x…x P~N 是由每个FemtoBS策略空间fH〇, 所构成的笛卡尔积空间；Ud(Pf,i)为第i个FemtoBS 受到惩罚后的净效用函数。
[0019] 进一步的，所述步骤S2中，基于信干噪比的链路容量公式可得到第i个Femtocell 基站的支付函数：
[0020] U(Pf，i) = log2(l+SINRi) (1)
[0021]其中，SINRi是指第i个Femtocell用户所接收到的信干噪比。
[0022]进一步的，宏小区用户0的信干噪比为
[0024]式中的IV 〇是指中心宏小区基站的发射功率;hm, qq是中心宏小区基站到其服务的 目标宏小区用户的路径增益;Pm>1(i = l，2,…，6)是指第i个干扰宏小区基站的发射功率； hm,0l(i = l，2,…，6)表示第i个干扰宏小区基站到目标宏小区用户0的路径增益;而Pf,谦示 第j个FemtoBS的发射功率;hmf,。」是指第j个FemtoBS到目标宏小区用户0的路径增益;n代表 背景噪声功率；
[0025]并且第i个Femtocell用户所接收到的信干噪比为
[0027] 式中的Pf,i表示第i个FemtoBS的发射功率；hff,ij是指第j个FemtoBS到第i个 Femtoce 11用户的路径增益;Pm, k表示第k个宏小区基站的发射功率;而hfm, ik表示第k个宏小 区基站到第i个Femtocell用户的路径增益;n是噪声功率。
[0028]进一步的，所述步骤S1中代价函数正比于干扰泄露；其中，干扰泄露是第i个 Femtocell基站所产生的干扰泄露为它对周围用户产生干扰的总和，具体表达式为 N:
[0029] Hi = Yj Pfj ? hff.ji + Pfj Kffii (4.)
[0030] 其中的Pf,i是指第i个FemtoBS的发射功率，hff,ji表示第i个FemtoBS到第j个 Femtocel 1用户的路径增益，而hmf, 〇i表示第i个FemtoBS到参考宏小区用户的路径增益；
[0031] 并且提出代价函数是正比于该IL的，但考虑到要尽可能的减小跨层干扰，所以对 宏小区用户产生干扰的Femtocell基站应受到更严重的约束。为了体现对不同种用户产生 干扰所受到的惩罚程度不一样，将上面的干扰泄露IL作一下调整，引入两个惩罚因子，于是 第i个Femtocell基站的代价函数为 (M \
[0032] C =义;1 ' 工 Pf j * h(f ji + Ai2 ? Pj j ? hm{ 〇f (g)： j
[0033] 式中的Au，Al2均为惩罚因子，它们是代价函数有效性的量度，通过调节Au，Al2的相 对大小决定Femtocell基站对哪层网络干扰更敏感，绝对大小由Femtocell基站根据其周围 的干扰环境来确定。
[0034]进一步的，所述步骤S2中FemtoBS的净效用函数为它的支付函数和代价函数的差 值，可以给出第i个FemtoBS的净效用函数，它的具体表达式为 U"(P丨.丨) =
[0035] ( 、 （6) = log,(l + .S/A^)-4- \J.^ )
[0036] 其中'▽73,.,6[0，/^\],妁=1，2，一,汉，结合上面的净效用函数以及策略空间可以 得该非合作博弈的数学模型为 Objective: max (Ud (Pf, i) = U(P, ) - C (P,.). / = 1,2, ? - , n)
[0037] { V J j C7) .v./, Q<P,：<Pmax
[0038] 进一步的，所述步骤S3包括：
[0039] S31:初始化FemtoBS的发射功率Pf,i，i = [l，2,…，N]。其中，N是Femtocell块中处 于激活状态的Femtocell数量；
[0040] S32:FemtoBS计算其到宏小区用户的信道增益hmf,〇i和到其它相邻Femtocell用户 的信道增益hff, ji，j G [ 1，N]，j乒i，i ;
[0041 ] S33: FemtoBS计算来自周围小区的干扰总和A;
[0042] S34:FemtoBS根据其周围的干扰环境来自适应的调整相对惩罚因子C和FemtoBS的 综合因子D;
[0043] S35:结合FemtoBS的策略空间，自适应地调整发射功率，直至FemtoBS停止无线连 接。
[0044] 所述基于NPCG的自适应功率水平求解FemtoBS发射功率。
[0045]首先求式(6)关于Pf>1的一阶偏导得 Q _
[0047] 其中，3 = 2^4 + ，它是第i个Femtocell用户所接收到 k~0 的干扰总和，包含宏小区基站对它的跨层干扰，邻FemtoBS对它的同道干扰，以及背景噪声 对它的干扰。
[0048] 令-
可以解得关于Ud(Pf>1)的驻点： (9)
( \
[0050] 式中的5 = +為24?.，为了便于后面的仿真参数设定，我们将此式 V ) 改写为：
[0051] 為.+(??//_ C10) \ m J
[0052] 其中的hzAu为绝对惩罚因子，相对惩罚因子，调节相对惩罚因子C 可以有效的调整保护宏小区用户不受干扰影响的程度，C越大，FemtoBS对宏小区用户产生 干扰时受到惩罚越严重;C越小，FemtoBS对宏小区用户产生干扰时受到惩罚越小。于是调整 后的驻点为
[0054] 式中的
，这里将其称为第i个FemtoBS的综合因子。FemtoBS需要一些局 部信息来自适应的调整自身的发射功率水平，从（11)式可知，它需要知道Femtocell用户所 接收到的干扰信号功率总和A。因为Femtocell半径相对很小，所以近似将其看作一点，则有 Femt oB S接收到的干扰总和可以近似的等于Femt 〇 c e 11用户接收的干扰总和，于是A可以由 FemtoBS接收的干扰总和来确定，不需要用户反馈。而对于FemtoBS到其它用户的路径增益 可以这样得到:Femt 〇BS通过接收其周围宏小区用户的特殊训练序列信号来计算反向链路 的信道增益，由此信道增益可以计算出宏小区用户到该FemtoBS的距离，再由该距离计算出 前向链路的信道增益hmf,〇i，或者是通过用户的反馈得到；而对于Femtocell与Femtocell之 间的前向链路增益与反向链路增益是对称的，所以通过接收周围Femtocell用户的导频信 号强度就能计算出前向链路的信道增益h ff』，j G [ 1，N]，j辛i。
[0055]将（11)式结合FemtoBS的策略空间，可以得到第i个Femtocell基站的发射功率为
6
[0057]式中的J E+ 1^/,+ "是第i个Femt〇BS接收的干扰总和，由于 k.-〇 j-M Femtocell半径相对于宏小区半径很小，所以把Femtocell假设成一个点，则Femtocell基站 接收到的干扰和Femtocel 1用户接收到的干扰相等。
[0058]进一步的，所述步骤S3中求解的FemtoBS发射功率依据的基本准则是：在确保 Femtocell尽可能小的干扰周围小区的同时，尽量的提高自身的发射功率来最优化自身链 路容量，进而最优化系统净效用函数。
[0059]进一步的，所述非合作博弈功率控制模型存在纳什均衡解且可以保证唯一。
[0060]博弈模型的纳什均衡解是各竞争个体博弈后的一种理性结局。在这种理性的结局 中，任何一个竞争个体均不能通过单方面的改变自身的策略空间而获得收益上的改善，即 如果功率向量p/=(pflw，…，pf/)是非合作博弈的纳什均衡 解，则对于V，:eiV，Ud(Pf>1*，Pf,-:泣叫沾山匕-0恒成立，其中,，，,Pf,-凍示除了 第i个FemtoBS外的其它FemtoBS的发射功率向量。
[00611下面将以定理的形式证明此算法纳什均衡解的存在性和唯一性。
[0062] 纳什均衡解存在定理:功率控制博弈模型存在纳什均衡解的充要条件是：（1)第i 个FemtoBS的策略空间写:是欧式空间的非空、凸闭子集；（2)FemtoBS的净效用函数满足在上 述可行域中连续性且为拟凸（凹）函数。
[0063] 证明：由前面可知，第i个FemtoBS的策略空间为K〇, $_；]，显然满足纳什均衡 解存在定理的条件（1);另外，由（6)式易知第i个FemtoBS的净效用函数Ud(Pf,i)为其策略空 间上的连续函数，于是下面只需证明Ud(P f>1)的拟凸性。
[0064] 对
关于Pf,i求一阶偏导，贝1J有
：13 )
[0066]由式（12)易知
恒成立，于是可知Ud(Pf,i)是其策略空间上的凸 函数。因为凸函数肯定也是拟凸函数，所以Ud(Pf>1)也是其策略空间上的拟凸函数。则 满足条件(2)，于是纳什均衡解的存在性得证。
[0067] 唯一性定理证明：
[0068]对(7)式求关于Pf>1(j辛i)的一阶偏导得
(14)
[0070]由式（14)小于零恒成立可知该博弈模型是s-modular，再结合s-modular具有的特 殊性质一一存在唯一纳什均衡解，所以本发明提出的非合作博弈模型存在纳什均衡解且可 以保证唯一。
[0071] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0072] 本发明基于非合作博弈功率控制（NPCG，Non_cooperative Power Control Game) 的毫微微小区（Femtocel 1)下行链路功率控制算法抑制Femtocel 1对周围小区的干扰的方 法。在该NPCG模型中，通过为每个FemtoBS设计合理的效用函数和代价函数，让它获得一定 链路容量的同时约束其发射功率，其模型依赖于文中提出的新准则:对周围小区产生的干 扰总和越大的FemtoBS，其发射功率将受到越严重的约束。正比于干扰泄露的代价函数消除 了 FemtoBS的利己性，而效用函数的设计保证纳什均衡解的存在性和唯一性，同时使得该 NPCG模型能快速收敛至纳什均衡解。当Femtocell布局密度增大时，宏小区用户的链路容量 没有因此而减小，且容量是采用恒功率控制算法时的1.5~2.2倍，该算法能较好的抑制 Femtocell对周围宏小区的干扰。并且所有的Femtocell基站的发射功率能很快达到稳定 值，算法收敛速度快。
【附图说明】
[0073]图1为本发明整体流程示意图；
[0074]图2为本发明求解FemtoBS发射功率流程示意图；
[0075] 图3为Macrocell-Femtocell两层网络模型不意图；
[0076]图4为第1种仿真场景下FemtoBS的发射功率示意图；
[0077]图5为第5种仿真场景下FemtoBS的发射功率示意图；
[0078]图6为第8种仿真场景下FemtoBS的发射功率示意图；
[0079] 图7为不同仿真场景下的系统容量示意图；
[0080] 图8为不同仿真场景不同功率控制算法下的宏小区用户容量比较示意图；
[0081] 图9为不同距离不同功率控制算法下的宏小区用户容量比较示意图。
【具体实施方式】
[0082] 以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而 限制本发明的保护范围。
[0083] 如图3所示是Macrocell-Femtocell两层网络模型，是由7个正六边形宏小区组成 Macrocell网络，以及被嵌入其中的Femtocell块。为了分析方便，假设只在中心宏小区中布 局一定数量的Femtocell，且Femtocell是以群的形式出现，即Femtocell块（Femtocell Block)，并且假定在某一特定时刻每个处于通信状态的Femtocell小区中只有一个处于通 信状态的用户。
[0084] 本发明针对特定时刻的场景模式进行静态仿真。仿真的小区结构模型如图3所示， 其中的Femtocell块(Femtocell Block)最多包含40个FemtocelIs，参考宏小区用户处于 Femtocell 3附近。为了能更清晰地分析问题，先随机的选取5个Femtocell，并记录这5个 Femtocel 1的序号，它们的序号依次是：3、19、25、30、39，将此作为第一种仿真场景。在第一 种仿真场景的基础上，分别随机的加入5、10、15、20、25、30、35个不同的Femtocell构成第2、 3、4、5、6、7、8种仿真场景。
[0085] 小区结构模型中的7个宏小区的半径均为500m，而由40个Femtocell排列而成的 Femtocell块是由分布在市区街道的两旁的各含20个Femtocell的子Femtocell块构成，在 每个子Femtocell块中有一个宽度为1.5m的走廊。另外，宽度为7m的街道两旁各有一条宽度 为1.5m的人行通道。每个Femtocell的具体标号如图3所示。这里的每个Femtocell区域形状 假设为一个边长为l〇m的正方形。基站安置在小区的中心，用户天线和小区基站天线均采用 全向天线。
[0086]系统仿真参数设定:每个FemtoBS的最大发射功率Pmax=100mW，背景噪声功率n = 5X 10_13W。假设每个FemtoBS均有相同的综合因子D=0.15 X l(Tn，相对惩罚因子C=是由参考
宏小区用户周围Femtocell的数量决定。用到的归一化链路容量公式为 其中的adB是操作数，数值大小为3dB。
[0087] 图4，5，6分别给出了FemtoBS 3，19，25，30，39在第一种、第五种、第八种仿真场景 下的发射功率大小。可以看出，随着Femtocell布局密度的增大，FemtoBS的发射功率都在下 降，这主要是因为随着Femtocel 1密度的增大，每个FemtoBS对周围小区的同道干扰总和会 变大，为了降低该干扰总和，FemtoBS自适应的降低自身的发射功率。图4，5,6还显示 FemtoBS 3的发射功率最低，这是因为如图3所示，在Femtocell 3附近存在一个宏小区用 户，并且该宏小区用户离Femtocell 3最近，因此该宏小区用户更易受到FemtoBS 3的干扰 影响。为了保证Macrocell-Femtocell两层网络中宏小区用户的服务质量所受的影响尽可 能的小，对它产生干扰的FemtoBS的发射功率应该受到一定的惩罚而下降，并且对宏小区用 户产生的干扰越大应该受到的惩罚也越大，因此FemtoBS 3受到的惩罚最大，所以导致它的 发射功率最小。另外，每个FemtoBS的发射功率很快就达到一个稳定值，再次验证了该算法 纳什均衡解的存在性和快收敛性。
[0088]图7给出了不同仿真场景下参考宏小区用户的链路容量、所有Femtoce 11链路容量 之和以及整个系统容量。图中显示，随着Femtocell数量的增加，整个系统的容量几乎呈直 线上升趋势，且远远大于现有的宏小区网络系统的系统容量。另外，参考宏小区用户的链路 容量在本发明提出的功率控制算法的作用下几乎没有受到Femtocell网络层对它的跨层干 扰影响，用户容量大概一直保持在1.55bits/s/Hz。由此可以说明，在采用先进的跨层干扰 管理技术的前提条件下，实现传统的宏小区网络和新介入的Femtocell网络的和谐融合是 可能的，并且Femtocell网络的引入，不仅可以提高整个系统的系统容量，并且几乎不影响 原有宏小区用户容量。
[0089] 图8给出了在不同功率控制算法条件下，参考宏小区用户的链路容量随着 Femtocell数量的变化情况。从图中可以看出，Femtocell网络采用本发明提出的功率控制 方案后，宏小区用户的链路容量并没有随着Femtoc e 11布局密度的增大而减小，而采用等功 率发射方案时，且假设Psj = 〇dB，j G [ 1，N]，宏小区用户的链路容量会随着Femtocel 1布局密 度的增大有下降趋势，且前者的容量是后者的1.5~2.2倍。综上可以得出：该功率控制算法 可以很好抑制Femtocell网络对传统宏小区网络的跨层干扰，有效地保护了宏小区用户的 服务质量不受Femtocell网络的影响。
[0090] 图9给出了Femtoce 11布局密度最大，即Femtoce 11块中含有40个Femtoce 11情况 下，不同功率控制算法下的参考宏小区用户的链路容量随着它到中心宏小区基站距离的不 同的变化情况。图中显示，随着参考宏小区用户自如图1所示的街道最左边往最右边运动， 两种算法下的参考宏小区用户链路容量都在下降，这是由于参考宏小区用户距离中心宏小 区基站越来越远，故接收到来自中心宏小区基站的信号功率也越来越小，而接收到的来自 Femtocell网络和邻宏小区的干扰变化很小，所以导致接收信号的信干噪比下降，从而导致 了该宏小区用户容量的降低。虽说两种功率控制方案下的宏小区用户容量都在降低，但采 用基于非合作博弈功率控制算法的宏小区链路容量始终是恒功率发射时的宏小区链路容 量的两倍左右，这再一次论证了此算法抑制跨层干扰的有效性。
[0091]仿真结果显示，该算法合理调配了 FemtoBS的发射功率大小，有效地保证了宏小区 用户的服务质量，并且各FemtoBS的发射功率很快就能达到稳定。因此干扰抑制算法的有效 性和快收敛性得到了充分验证。
[0092]上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明 已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱 离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许 多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案 的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落 在本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1. 一种抑制Femtocel 1对周围小区干扰的方法，其特征在于，包括以下步骤： S1:在基于对周围小区产生的干扰总和越大的FemtoBS，其发射功率将受到越严重的约 束的准则之下，设定正比于干扰泄露的代价函数，建立非合作博弈功率控制模型； S2:选取链路容量作为支付函数，并定义FemtoBS的净效用函数为它的支付函数和代价 函数的差值； S3:基于非合作博弈功率控制模型的自适应功率水平求解FemtoBS发射功率。2. 要求1所述的一种抑制Femtocel 1对周围小区干扰的方法，其特征在于，所述系统模 型为非合作博弈功率控制模型，且在Macrocell-Femtocell两层网络中采用同频组网。3. 根据权利要求1所述的一种抑制Femtocel 1对周围小区干扰的方法，其特征在于，所 述步骤S1中非合作博弈功率控制模型为：其中，及=丨1,2,…ivj表示博弈的参与者，即FemtoBS;& = [；0, 是第i个FemtoBS的策略 空间；此中的Pmax为每个FemtoBS的最大发射功率;而策略空间的集合? χζ X·· xfN是 由每个FemtoBS策略空间$ = f〇, 所构成的笛卡尔积空间；Ud(Pf,i)为第i个FemtoBS受 到惩罚后的净效用函数。4. 根据权利要求1所述的一种抑制Femtocel 1对周围小区干扰的方法，其特征在于，所 述步骤S2中，基于信干噪比的链路容量公式可得到第i个Femtocell基站的支付函数 U(Pf，i) = log2(l+SINRi) (1) 其中，SINRi是指第i个Femtocel 1用户所接收到的信干噪比。5. 根据权利要求4所述的一种抑制Femtocel 1对周围小区干扰的方法，其特征在于，宏 小区用户0的信干噪比为式中的Pm,o是指中心宏小区基站的发射功率;hm,Q()是中心宏小区基站到其服务的目标宏 小区用户的路径增益;Pm>1(i = l，2,…，6)是指第i个干扰宏小区基站的发射功率； hm,0l(i = l，2,…，6)表示第i个干扰宏小区基站到目标宏小区用户0的路径增益;而Pf>J 表示第j个FemtoBS的发射功率;hmf,。」是指第j个FemtoBS到目标宏小区用户0的路径增益;η 代表背景噪声功率； 并且第i个Femtocell用户所接收到的信干噪比为式中的Pf,i表示第i个FemtoBS的发射功率;hff,ij是指第j个FemtoBS到第i个Femtocell 用户的路径增益;Pm,k表示第k个宏小区基站的发射功率;而hfm,lk表示第k个宏小区基站到第 i个Femtocell用户的路径增益;η是噪声功率。6. 根据权利要求1所述的一种抑制Femtocel 1对周围小区干扰的方法，其特征在于，所 述步骤S1中代价函数正比于干扰泄露；其中，干扰泄露是第i个Femtocell基站所产生的干 扰泄露为它对周围用户产生干扰的总和，具体表达式为其中的Pf,i是指第i个FemtoBS的发射功率，hff,ji表示第i个FemtoBS到第j个Femtocell 用户的路径增益，而hmf,Ql表示第i个FemtoBS到参考宏小区用户的路径增益； 并且提出代价函数是正比于该IL的，但考虑到要尽可能的减小跨层干扰，所以对宏小 区用户产生干扰的Femtocell基站应受到更严重的约束，为了体现对不同种用户产生干扰 所受到的惩罚程度不一样，将上面的干扰泄露IL作一下调整，引入两个惩罚因子，于是第i 个Femtocell基站的代价函数为式中的均为惩罚因子，它们是代价函数有效性的量度，通过调节的相对大 小决定Femtocell基站对哪层网络干扰更敏感，绝对大小由Femtocell基站根据其周围的干 扰环境来确定。7. 根据权利要求1所述的一种抑制Femtocel 1对周围小区干扰的方法，其特征在于，所 述步骤S2中FemtoBS的净效用函数为它的支付函数和代价函数的差值，可以给出第i个 FemtoBS的净效用函数，它的具体表达式为 VJ 上式中'▽'巧^|；0.^1;,\；|,\77 = 1.2，一,";结合上面的净效用函数以及策略空间可以得 该非合作博弈的数学模型为8. 根据权利要求1所述的一种抑制Femtocel 1对周围小区干扰的方法，其特征在于，所 述步骤S3包括： S31:初始化FemtoBS的发射功率Pf,i，i = [ 1，2，…，N]。其中，N是Femtocell块中处于激 活状态的Femtocell数量； S32: FemtoBS计算其到宏小区用户的信道增益hmf, ^和到其它相邻Femtocel 1用户的信 道增iihff,ji，jG [1，N]，j^i，i; S33: FemtoBS计算来自周围小区的干扰总和A; S34:Femt〇BS根据其周围的干扰环境来自适应的调整相对惩罚因子C和FemtoBS的综合 因子D; S35:结合FemtoBS的策略空间，自适应地调整发射功率，直至FemtoBS停止无线连接。9. 根据权利要求1所述的一种抑制Femtocel 1对周围小区干扰的方法，其特征在于，所 述步骤S3中求解的FemtoBS发射功率依据的基本准则是:在确保Femtocell尽可能小的干扰 周围小区的同时，尽量的提高自身的发射功率来最优化自身链路容量，进而最优化系统净 效用函数。10. 根据权利要求3所述的一种抑制Femtocel 1对周围小区干扰的方法，其特征在于，所 述非合作博弈功率控制模型存在纳什均衡解且可以保证唯一。
【文档编号】H04W52/24GK105960008SQ201610503952
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】陈文婕, 肖竹
【申请人】中南林业科技大学