专利名称：一种混合协作簇的选择方法
技术领域：
本发明属于无线通信技术领域，特别涉及ー种混合协作簇的选择方法。
背景技术：
为了充分利用有限的频谱资源，采用全频率复用方案。而当网络采用全频率复用吋，系统处于干扰受限的状态，特别是小区边缘用户。为了消除用户的干扰，提高小区边缘用户的频谱效率，提出了联合传输技木。联合传输技术即多个小区同时为ー个或多个用户服务，全网小区同时协作是难以实现的，所以需要对小区进行分簇。现有的对分簇的研究中有静态簇和动态簇，静态簇划分实现简単，但是可实现的性能提升有限，动态簇可以最大化系统性能的提升，但是基站间的调度，信道信息的反馈要求高。上述技术均无法实现最大化系统容量的同时降低系统复杂度。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种混合协作簇的选择方法，该选择方法解决了由于联合传输技术引入的协作簇的划分问题，在最大化提升小区边缘用户的频谱效率的同时降低系统的复杂度。为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。(I)以三个相邻小区组成ー个静态簇，将小区分为小区内区域和小区边缘区域，再将小区边缘区域划分为簇内区域和簇边缘区域；即将小区划分为三部分小区内区域、簇内区域、簇边缘区域；(2)采用基于用户判决的方案，根据用户所处区域，将用户分为小区内用户、簇内用户以及簇边缘用户；进行传输之前，系统需要首先确定用户的类型，从而为用户选择最佳的传输方案，由用户自己确定所处区域，进而反馈给基站E-NodeB ；(3)根据步骤(2)对用户类型的判定确定用户的协作类型，如果用户是小区内用户则采用非协作传输，由用户的服务小区为用户传输数据；如果用户是簇内用户，则采用静态簇协作传输；如果用户是簇边缘用户，则采用动态簇协作传输；根据用户的协作类型，及其选择的协作小区，服务小区向协作小区发送协作请求，协作小区确定协作后，服务小区向协作小区共享传输数据，信道信息等信息；(4)将全网用户组成一个用户集，用户集内的用户按用户的优先级降序排列，并按用户的优先级从高到低调度，直到所有用户调度完毕；根据用户的协作类型(Non-CoMP，静态簇，动态簇)对用户依次进行调度，调度过程为如果用户的协作簇中所有小区的资源未被分配，则给该用户分配资源，如果该用户的协作簇中有一个小区的资源被分配，则停止对该用户调度。所述步骤⑵的具体方法如下设用户k平均接收信干噪比为SINRk,当用户k满足SINRk < SINRedge时，判定用户k为小区边缘用户，当用户k满足SINRk≥SINRedge时，判 定用户k为小区内用户，SINRra^为边缘用户判定阈值；对于小区边缘用户进ー步进行分类，若Pk >九则为簇内用户，若Pk く九则为簇边缘用户；用户k从本地小区i处的接收功率为巧°“(0 = PtS\k,i);用户k从静态协作小区j处的接收功率为:Pk—Jecrc，qtate表示用户k的静态簇；用户k从非协作小区m处的接收功率为'pnm) = pmd\k,m);其中，Pi、Pj.、Pm为发射功率，が(ん,/)、S2(Kj)、52(ん,岣为衰弱因子；用户k从所有静态协作小区处的接收功率为-Pk= J^atS0pe (7);
3&しk用户k从所有非协作小区处的接收功率为&= \a/k °P (力’B表示所有小区的集合；
j)local /则，SINRk = k —、)，其中N。为噪声功率。
Pk +Pk +N0所述静态簇协作传输采用基于全局预编码的簇内联合传输方案，具体方法为设用户k的静态簇C广=O1みM，其中S1为用户k的服务小区，s2, S3为用户k的协作小区，S1^ s2> S3与用户之间构成ー个虚拟MIM0(多输入多输出)信道ん=[\k hS2k h 举]，设ち为反最大奇异值对应的右奇异矢量，则由全局预编码方案确定的各协作节点的预编码矩阵满足[も4 <ゴ=ち，其中，4、ふ和分别表示协作传输时，Sl、S2和S3所采用的预编码矩阵。所述动态簇协作传输的动态协作簇选择方法为计算所有小区到用户k的功率
(j G B)，并排序；选取功率最大的Y(k)个小区为备选小区jY(k)个小区中选取
两个小区i，j与本地小区进行协作，遍历所有可能的协作簇组合，共有Cr2w种组合，计算每
..WkbHbA2 +\W^HI\2 +\WkJHif种组合的,SINRco =-^ \W^H^+N^ 表示本地基站b针对用户k的预
j&B—CkJdk
编码矩阵，表示本地基站b到用户k的发射信道矩阵，表示从Y (k)个小区中选取的小区i针对用户k的预编码矩阵，表示从Y(k)个小区中选取的小区i到用户k的发射信道矩阵，表示从Y(k)个小区中选取的小区j针对用户k的预编码矩阵，i^表示从Y(k)个小区中选取的小区j到用户k的发射信道矩阵，表示小区j针对用户k'的预编码矩阵表示小区j到用户k'的信道矩阵，选取最大的组合(i% j*)为协作小区，(/^/) = argmaxW^,pj (i*，j*)为儀边缘用户的动态协作小区。所述步骤⑷的具体步骤如下(4-1)对任意资源块i，存在一个全网用户集IUiK用Is(i)表示小区s的资源分配指示因子，若Is(i) = 1，则表示小区s第i个资源块已经分配，否则乙⑴=0表示该资源块未分配，对任意子信道n，设用户k在该子信道上的最大传输速率为rto(i)，用户历史
总吞吐量为Tk，选出在资源块i中优先级最高的用户=argmaX^^，每个资源块分配
剛 Tk
后，需对历史吞吐量进行更新，即Tk = Vrkn(I)，同一小区内每个资源块只能分配给ー个用户；(4-2)设用户ピ的协作簇为Is1, s2, S3I，若存在
权利要求
1.ー种混合协作簇的选择方法，其特征在于包括以下步骤 (1)以三个相邻小区组成ー个静态簇，将小区分为小区内区域和小区边缘区域，再将小区边缘区域划分为簇内区域和簇边缘区域； (2)采用基于用户判决的方案，根据用户所处区域，将用户分为小区内用户、簇内用户以及簇边缘用户； (3)根据步骤(2)对用户类型的判定确定用户的协作类型，如果用户是小区内用户则采用非协作传输，由用户的服务小区为用户传输数据；如果用户是簇内用户，则采用静态簇协作传输；如果用户是簇边缘用户，则采用动态簇协作传输； (4)将全网用户组成一个用户集，用户集内的用户按用户的优先级降序排列，并按用户的优先级从高到低调度，直到所有用户调度完毕；调度过程为如果用户的协作簇中所有小区的资源未被分配，则给该用户分配资源，如果该用户的协作簇中有一个小区的资源被分配，则停止对该用户调度。
2.根据权利要求I所述ー种混合协作簇的选择方法，其特征在于所述步骤(2)的具体方法如下设用户k平均接收信干噪比为SINRk,当用户k满足SINRk < SINRedge时，判定用户k为小区边缘用户，当用户k满足SINRkミSINR*时，判定用户k为小区内用户，SINRedge为边缘用户判定阈值；对于小区边缘用户进ー步进行分类，若内 > 八—则为簇内用户，若Pk ^九则为簇边缘用户； 用户k从本地小区i处的接收功率为片=;用户k从静态协作小区j处的接收功率为:Pk—Jecrc表示用户k的静态簇； 用户k从非协作小区m处的接收功率为= Pmd\k,m)； 其中，Pi、PpPm为发射功率，が(ん,/)、d\kj) ^が(ん,w)为衰弱因子； 用户k从所有静态协作小区处的接收功率为& = U°p (プ); 用户k从所有非协作小区处的接收功率为-A = ^jrcoopemteU) ’ B表示所有小区的集合； T^local ( 、 则，汾#八=k —り，其中N。为噪声功率。
Pk +Pk +N0
3.根据权利要求I所述ー种混合协作簇的选择方法，其特征在干所述静态簇协作传输采用基于全局预编码的簇内联合传输方案，具体方法为设用户k的静态簇Cltatic = [Sl^s3)，其中S1为用户k的服务小区，S2, S3为用户k的协作小区，Sl、S2、S3与用户之间构成一个虚拟MIMO信道4 =[b K2t hS3k]，设も为反最大奇异值对应的右奇异矢量，则由全局预编码方案确定的各协作节点的预编码矩阵满足vU=A，其中，1^ロ分别表示协作传输时，S1, S2和S3所采用的预编码矩阵。
4.根据权利要求I所述ー种混合协作簇的选择方法，其特征在于所述动态簇协作传输的动态协作簇选择方法为计算所有小区到用户k的功率片(j G B)，并排序；选取功率最大的Y(k)个小区为备选小区；从￥(10个小区中选取两个小区i，j与本地小区进行协作，遍历所有可能的协作簇组合，共有Gw种组合，计算每种组合的，..IwkbHbA2 +\w^Hl\2 +Iwk1HifSINRc]。=-ynH^+N^ ’％6表示本地基站b针对用户k的预编码矩阵，Fi6表 j&B—CkJdk示本地基站b到用户k的发射信道矩阵，表示从Y (k)个小区中选取的小区i针对用户k的预编码矩阵，表示从Y(k)个小区中选取的小区i到用户k的发射信道矩阵，表示从Y(k)个小区中选取的小区j针对用户k的预编码矩阵，i^表示从Y (k)个小区中选取的小区j到用户k的发射信道矩阵，表示小区j针对用户k'的预编码矩阵，i^表示小区j到 用户k'的信道矩阵，选取MiViG最大的组合(i%デ)为协作小区，ひ，/) = ai"g:x5Bv^ ’则(i% j*)为簇边缘用户的动态协作小区。
5.根据权利要求I所述ー种混合协作簇的选择方法，其特征在干所述步骤(4)的具体步骤如下 (4-1)对任意资源块i，存在一个全网用户集{UJ，用Is (i)表示小区s的资源分配指示因子，若乙⑴=1，则表示小区s第i个资源块已经分配，否则乙⑴=O表示该资源块未分配，对任意子信道n，设用户k在该子信道上的最大传输速率为rkn(i)，用户历史总吞吐量为Tk，选出在资源块i中优先级最高的用户ピ，〃 =afgmax^^，每个资源块分配后，需剛 Tk对历史呑吐量进行更新，即Tk = Vrkn(I)，同一小区内每个资源块只能分配给ー个用户； (4-2)设用户ピ的协作簇为Is1, s2, S3I，若存在.§3ハ⑺=1，则表示在该协作簇小区中，有的小区的资源已经被分配，则该用户调度失败，更新用户集IUiK {UJ = {Uj-k%回到步骤(4-1)选择新的被调度用户；(4-3)若.!^々パ0 = 0，用户 k* 调度成功，则令/ (Z) = Ij G {1,2,3}, {UJ = {Uj-k*,回到步骤(4-1)选择新的被调度用户； (4-4)依次循环，直到所有用户调度完毕，即{UJ = ct ； (4-5)若{UJ = (K则更新资源块i = i+1，依次循环，直到所有资源分配完毕。
全文摘要
本发明提供一种混合协作簇的选择算法，包括(1)将小区划分为小区内区域，簇内区域，簇边缘区域三部分。(2)对应小区结构的三部分，用户也被分为三种，小区内区域用户、簇内区域用户、簇边缘区域用户，通过用户的信干噪比和接收到的干扰功率来对用户进行类别的判定。(3)三种不同类型的用户采用不同类型的传输方案，小区内用户采用非协作传输，簇内用户采用静态簇协作传输，簇边缘用户采用动态簇协作传输。(4)根据上述三种不同的传输方案，提出一种新的调度算法。通过这种混合协作簇的选择方法，降低了由于分簇带来的系统复杂度和信息交互量，且对小区边缘用户的性能有很大的提高。
文档编号H04W16/24GK102647727SQ201210111228
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月16日 优先权日2012年4月16日
发明者任品毅, 吕刚明, 张超, 曾翠 申请人:西安交通大学