. 如权利要求2所述的基于有源天线三维波束模型的LTE异构网络干扰协调方法，其 特征在于，步骤一具体包括： 第一步，划分中心区域和边缘区域，第一区域为中心区域，中心区域范围为〇?r米，边 缘区域范围为r?R米，本发明中的边缘区域包括第二区域和第三区域； 第二步，第一区域完全由下倾角为9 ^勺3D天线内波束进行覆盖，第三区域完全由下 倾角为e2的3D天线内波束进行覆盖，第二区域中用户由内外2个波束联合进行传输数据。
4. 如权利要求2所述的基于有源天线三维波束模型的LTE异构网络干扰协调方法，其 特征在于，步骤二具体包括： 第一步，用femtocell之间的干扰指示函数e(vi;vp，来表示femtocell之 间的干扰情况：
其中，Rth表示门限距离，R(i,j)表示第i个femtocell与第j个femtocell之间的 距离，3[；表示参与分簇的femtocell集合，|SF|表示集合femtocell的数目，并规定 e(Vi，Vi) =〇,即femtocell自身之间数不存在碰撞干扰的； 第二步，计算每个femtocell的干扰度，用de(vJ表示：
d<；(vi) = 〇,贝1Jvi是一个孤立点，即〇度节点，意味着该femtocell与其余的femtocell均不存在碰撞干扰。
5. 如权利要求2所述的基于有源天线三维波束模型的LTE异构网络干扰协调方法，其 特征在于，步骤三具体包括： 第一步，初始化分簇数目1 = 1，依据每个femtocell的e(vi,vp，将第一区域和第三 区域中femtocell，并用V表示参与分簇的femtocell集合，S表示所有没有干扰的节点（0 度节点）集合； 第二步，根据集合V中的femtocell元素构建femtocell的干扰矩阵A(G)，并计算每个femtocell的干扰度d(；(v); 第三步，此时干扰矩阵A(G)中有干扰元素，令/ = max(J(;(v,))，即返回最大干扰的 femtocell数目为i,同时令de(v) = 〇,即将A(G)矩阵中第i行第i列的元素均置为0, 并将节点vi记录到初始为空集的集合B中，这样不断将最大干扰元素记录到集合B中，并 将干扰矩阵中该元素所在行和列置零，直到A(G)中无干扰元素为止，这样得到只有剩余节 点构成的一组分簇结果R'p1 = 1+1 ; 第四步，不能满足矩阵A(G)为全0矩阵且B为空集，则令集合V为集合B，同时令B为 空集，并返回第二步重新构建新干扰矩阵A(G)，得到新的分簇结果R' 1;满足矩阵A(G)为全 0矩阵且B为空集，此时集合V不为空集，则V中节点自成一组； 第五步，将初始的0度节点的集合S集合分配到包含femtocell数目最少的那组簇中， 并结束femtocell分簇算法。
6. 如权利要求2所述的基于有源天线三维波束模型的LTE异构网络干扰协调方法，其 特征在于，步骤四具体包括： 第一步，宏基站采用3D波束进行小区覆盖，其水平辐射模型和垂直辐射模型表示如 下：
其中，AE，H(ct)和AE，V(0)分别表示水平方向和垂直方向的天线增益，P表示用户的水 平角，约必表示水平半功率波束宽度（HPBW) ;Am表示前后向增益，0表示用户的垂直仰角， 0rtilt表示天线的下倾角；0 3dB表示垂直半功率波束宽度，SLAV表示旁瓣电平限制； 因此，宏基站到用户的3D天线增益表示如下：
其中，GE，Max表示该单振子辐射元的最大方向增益（dB); 第二步，宏基站采用3D天线模型，这样宏基站和femtocell到用户的信道增益表示 为：
其中，aUAM为宏基站到用户u在第n个子载波上的频率选择性瑞利衰落，4,(外的为 宏基站到用户u的3D天线功率增益，SU，M为对数阴影衰落，LU，M则为宏基站到用户的路径损 耗； 第三步，femtocell采用传统的天线，这样femtocell到用户的增益表示为： Gk，n，f一（ak，n，f)AfSk，f/Lk，f; 其中，akn，f为femtocell基站到用户k在第n个子载波上的频率选择性瑞利衰落，Af 为femtocell天线的增益，Sk，f为对数阴影衰落，Lk，f则为femtocell到用户k的路径损耗。
7.如权利要求2所述的基于有源天线三维波束模型的LTE异构网络干扰协调方法，其 特征在于，步骤五具体包括： 第一步，在内波束覆盖的区域第一区域中的宏用户（MUE)和femtocell用户（FUE)的 信噪比表示为：
上式中，Pl表示内波束中宏基站的发射功率，⑷)表示宏基站内波束到第一区域 中宏用户七的信道增益，p{为femtocell的发射功率，表示femtocell到其服务的 FUE用户&的信道增益，六11表示使用子载波n的femtocell的集合，〇 2为高斯白噪声； 第二步，在内外波束之间的第二区域中，由于采用联合传输（JT)方式进行数据传输， 对于第二区域中的宏用户，这2个波束都传输有用信号；对于第二区域中的femtocell用 户，宏基站的这2个波束信号都是干扰信号；这样在第二区域中MUE和FUE的信噪比如下：
公式中，表示宏基站内波束到第二区域中宏用户u2的信道增益，(名） 表示宏基站外波束到用户u2的信道增益，#表示Femtocell到FUE用户k2的信道增益，P表不宏基站分配一个资源块的最大功率； 第三步，在外波束覆盖的区域，第三区域中MUE和FUE的信噪比，和第一区域中信噪比 类似，表示如下：
公式中，表示宏基站外波束到第三区域中宏用户u3的信道增益，<#表 示femtocell到宏用户u3的信道增益，Gf#表示femt〇cell到FUE用户k3的信道增益， 的）表示宏基站外波束到FUE用户匕的信道增益； 第四步，计算所有的用户的速率得到系统中宏用户总的吞吐量RM和femtocell总的吞 吐量和RF，表示如下： /f尸L ? = 1
其中，B为每个用户所使用的资源带宽，Nm为第一区域中用户可以使用的载波总数， 屯U2,U3分别是3个区域中宏用户的总数目，KuK2,K3分别为3个区域中的femtocell用户 总数，人，化气丨〇，1}，表示载波指示函数，每个用户最多分配到一个资 源块，取1表示表示分配到载波资源；否则，表示没有分配到载波资源。
8.如权利要求2所述的基于有源天线三维波束模型的LTE异构网络干扰协调方法，其 特征在于，步骤六具体包括： 第一步，初始化功率Pi以及下倾角0p02,根据已分好簇的femtocell,并确定femtocell对宏用户的干扰并计算迭代次数n= 0时的宏基站的总吞吐量; 第二步，计算宏基站对femtocell的干扰，并按照信噪比由高到低的顺序，依次进行 femtocell用户和宏用户的载波资源的分配：
其中，YM为宏用户的最低信噪比需求，根据最低速率需求计算得到； 第三步，将功率？1和下倾角0 02分别按照下面公式进行迭代：
〇Rx, 其中，和0 _分别表示功率和下倾角的迭代步长，T表示宏用户总的吞吐量rm PRK1 对口:的偏导，i和i表示宏用户总的吞吐量RM分别对下倾角ei，e2的偏导数； "IO 第四步，计算第n+l次迭代的宏用户总的吞吐量尺义，第n+l次迭代的吞吐量 尺二-Af| -〇，转第五步；否则，返回第二步继续进行算法； 第五步，在获得最优的碑，劣，计算出此时的femtocell的用户总的吞吐量和小区总 的吞吐量。
【专利摘要】本发明公开了一种基于有源天线三维波束模型的LTE异构网络干扰协调方法，在有源天线三维波束覆盖LTE异构网络中，宏基站采用内外2波束的3D天线进行覆盖，femtocell仍采用传统的全向天线进行热点覆盖，将小区从内到外划分为3个区域，最里面的区域中的宏用户采用内波束进行覆盖，最外面的区域采用外波束进行覆盖，中间环状区域采用2个波束联合处理来提供服务，这样避免干扰，并针对区域中的femtocell进行分簇复用，从而提高femtocell用户的总吞吐量，针对宏小区中的用户，提出一种波束优化算法，进行小区中内外波束的下倾角调整和资源分配，提高了小区边缘宏用户的吞吐量和小区中宏用户的总吞吐量，改善了边缘用户的吞吐量性能。
【IPC分类】H04W24-04, H04W16-02
【公开号】CN104618946
【申请号】CN201510009017
【发明人】杨清海, 杨遵立, 褚明丽
【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8日