基于中断概率的微小网络传输优化方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种基于中断概率的微小网络传输优化方法及装置，该方法包括：在多输入多输出的微小网络与主网络通过频谱共享方式使用相同频段时，获取微小网络的信道信息和主网络的信道信息，主网络的信道信息包括：主网络信道概率分布和主网络通信中断概率的门限值εm；根据微小网络的信道信息和主网络的信道信息，构建保障主网络通信性能的传输优化约束条件；根据传输优化约束条件，计算微小网络多天线传输的波束成形矩阵；根据波束成形矩阵，在主网络通信中断概率的门限值范围内优化数据传输。上述方法能够高效地求解微小网络的最优传输参数的同时并有效保证主网络通信中断概率在指定门限范围内。
【专利说明】基于中断概率的微小网络传输优化方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信领域，涉及多输入多输出的微小网络传输策略设计，尤其涉 及一种基于中断概率的微小网络传输优化方法及装置。
【背景技术】
[0002] 微小网络（Small Cell)传输技术是一种能够有效解决室内无线数据业务日益剧 增、频谱传输资源日益紧缺问题的一种有效方案。微小网络一般由终端用户自由安装配置， 能够接入已有主网络（Macro Cell)的使用频段，通过和主网络进行频谱共享，达到充分利 用无线频谱资源的目的。由于微小网络具有终端用户自由安装的属性，因此主网络不能有 效地对自己覆盖范围内的微小网络进行实时监控，即主网络不会主动协助微小网络进行数 据传输。
[0003] 由于主网络同微小网络间不存在主动协助的关系，微小网络也难于对进入到自身 覆盖范围内的主网络用户进行实时监控。同时，由于主网络系统对于频谱资源具有使用的 优先级，导致微小网络在通信过程中需要有效保证自身的数据传输不会对进入自身覆盖范 围内的主网络用户带来严重的干扰、进而影响主网络的系统效能。因此，微小网络传输的关 键技术是如何保证在微小网络通信不影响主网络性能的条件下最优化微小网络的传输性 能。
[0004] 通彳旨中断概率是一种能够有效衡量通信系统业务质量的手段。因此，应用主网络 通信中断概率作为微小网络传输优化问题的约束条件具有重要意义。同时，基于多天线传 输的多输入多输出（Multiple-input multiple-output, ΜΙΜΟ)方式能够有效提高通信节点 的资源分配灵活性，具有多输入多输出特性的微小网络及主网络传输节点更加具有代表意 义。
[0005]考虑到主网络与微小网络间不存在主动协助的关系，微小网络不能够获得干扰抑 制中所需的主网络信道信息的确切值，只能够获得相关信道信息的概率分布。在考虑多输 入多输出情况下的中断概率时，传输优化问题变得十分复杂，目前尚无已有工作涉及这类 问题。
[0006]鉴于此，如何提供一种能够高效地求解微小网络的最优传输参数的同时并有效保 证主网络通信中断概率在指定门限范围内的方法成为当前需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0007]针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于中断概率的微小网络传输优化方法 及装置，能够高效地求解微小网络的最优传输参数的同时并有效保证主网络通信中断概率 在指定门限范围内。
[0008]第一方面，本发明提供一种基于中断概率的微小网络传输优化方法，包括：
[0009]在多输入多输出的微小网络与主网络通过频谱共享方式使用相同频段时，获取微 小网络的信道信息和主网络的信道信息，所述主网络的信道信息包括：主网络信道概率分 布和主网络通信中断概率的门限值em;
[0010]根据所述微小网络的信道信息和主网络的信道信息，构建保障主网络通信性能的 传输优化约束条件；
[0011]根据所述传输优化约束条件，计算微小网络多天线传输的波束成形矩阵；
[0012] 根据所述波束成形矩阵，在主网络通信中断概率的门限值范围内优化数据传输。
[0013] 可选地，所述主网络通信中断概率为：
[0014] Pr {SIN& 彡 Ym}
[0015] 其中，SINR^S维持主网络正常通信质量所需的瞬时信千噪比，为SINRm的门限 值，Pr ( ·)为一随机事件的概率，SINRm是通过第一公式计算得到的；
[0016] 其中，第一公式为：
[0017]
【权利要求】
1. 一种基于中断概率的微小网络传输优化方法，其特征在于，包括： 在多输入多输出的微小网络与主网络通过频谱共享方式使用相同频段时，获取微小网 络的信道信息和主网络的信道信息，所述主网络的信道信息包括：主网络信道概率分布和 主网络通信中断概率的门限值επ; 根据所述微小网络的信道信息和主网络的信道信息，构建保障主网络通信性能的传输 优化约束条件； 根据所述传输优化约束条件，计算微小网络多天线传输的波束成形矩阵； 根据所述波束成形矩阵，在主网络通信中断概率的门限值范围内优化数据传输。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主网络通信中断概率为： PriSINR111^YmI 其中，SINRm为维持主网络正常通信质量所需的瞬时信干噪比，Ym为SINRm的门限值，Pr( ·)为一随机事件的概率，SINRm是通过第一公式计算得到的； 其中，第一公式为：
Hm = [HL!.··· .!![ ^广为M-BS到全部K个在F-BS的信号覆盖范围内的主网络用户 设备MUE的信道矩阵的转置矩阵，= [Hjw』·…SHJ；,UJT为F-BS到全部κ个MUE的信 道矩阵的转置矩阵，K为自然数，Hm,k为M-BS到第k个MUE的信道矩阵，Hfm,k为F-BS到第k 个MUE的信道矩阵，k= 1，2，…，K，Cf为F-BS针对FUE传输数据的波束成形矩阵，<为 MUE的噪声强度； 相应地，所述主网络通信中断概率的门限值范围为： PriSINRm^ym} ^εm〇
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微小网络的信道信息，包括： 微小网络基站F-BS的天线个数Nf，F-BS到微小网络用户设备FUE的传输信道矩阵Hf， 微小网络传输功率的最高门限值Pf， 其中，Nf为大于1的正整数；及 所述主网络的信道信息，还包括： 主网络链路信道分布参数σ2和主网络基站M-BS的天线个数Nm ; 其中，σ2是从Hnbk及Hfck每个元素的独立同分布冲得到的，Nni为大于1的正 整数。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述传输优化约束条件为： ornxtr(HfCfCfHf) s.t,ir(CfCffI <Pf. Pr{SL\R?" <ι",} <5",〇
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述微小网络多天线传输的波束成形矩 阵，具体为：
其中，U} =Of，?/是通过第二公式计算得到的，爾是通过第三公式计算得到的； 其中，第二公式是对Hf相关参量进行特征值分解EVD，为： HH"-- α"Ψ? jH/ = Uj Λ/U/. 第三公式为：
常量是通过第四公式计算得到的； 其中，第四公式为： 常量λ=I/σ2。
6. -种基于中断概率的微小网络传输优化装置，其特征在于，包括： 信息获取模块，用于在多输入多输出的微小网络与主网络通过频谱共享方式使用相同 频段时，获取微小网络的信道信息和主网络的信道信息，所述主网络的信道信息包括：主网 络信道概率分布和主网络通信中断概率的门限值εm ; 条件构建模块，用于根据所述微小网络的信道信息和主网络的信道信息，构建保障主 网络通信性能的传输优化约束条件； 矩阵计算模块，用于根据所述传输优化约束条件，计算微小网络多天线传输的波束成 形矩阵； 传输优化模块，用于根据所述波束成形矩阵，在主网络通信中断概率的门限值范围内 优化数据传输。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述主网络通信中断概率为： PriSINIi^ym} 其中，SINRm为维持主网络正常通信质量所需的瞬时信干噪比，Ym为SINRm的门限值，Pr( ·)为一随机事件的概率，SINRm是通过第一公式计算得到的； 其中，第一公式为：
H…=[Hi」.··· 为M_BS到全部κ个在F-BS的信号覆盖范围内的主网络用户 设备MUE的信道矩阵的转置矩阵，Hfw = [Hjwj.….HJ1,为F-BS到全部K个MUE的信 道矩阵的转置矩阵，K为自然数，Hm,k为M-BS到第k个MUE的信道矩阵，Hfm,k为F-BS到第k 个MUE的信道矩阵，k= 1，2，···，K，Cf为F-BS针对FUE传输数据的波束成形矩阵，rrf"为MUE的噪声强度； 相应地，所述主网络通信中断概率的门限值范围为： PriSINRm^ym} ^εm〇
8. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述微小网络的信道信息，包括： 微小网络基站F-BS的天线个数Nf，F-BS到微小网络用户设备FUE的传输信道矩阵Hf， 微小网络传输功率的最高门限值Pf， 其中，Nf为大于1的正整数；及 所述主网络的信道信息，还包括： 主网络链路信道分布参数σ2和主网络基站M-BS的天线个数Nm ; 其中，σ2是从Hm,k及Hfm,k每个元素的独立同分布C錢Ο,σ2冲得到的，Nm为大于1的正 整数。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述传输优化约束条件为： max tr (H/C/CfHf) s.t.MCfCf}<Pf. FrlHLXR,,, < < εΙΙ(〇
10. 根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述微小网络多天线传输的波束成形矩 阵，具体为：
其中，u》=，?/是通过第二公式计算得到的，是通过第三公式计算得到的； 其中，第二公式是对Hf相关参量进行特征值分解EVD，为： HfHf = UfAlU/. 第三公式为：
常量是通过第四公式计算得到的； 其中，第四公式为： 常量λ= 1/σ'
【文档编号】H04B7/04GK104270183SQ201410505106
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】高飞飞, 栾天祥, 李朝峰 申请人:清华大学, 日电（中国）有限公司