用于LTE‑A异构网络的用户调度与功率控制协同方法技术

本发明专利技术公开了用于LTE‑A异构网络的用户调度与功率控制协同方法，包括以下步骤：步骤1，采集信道状态信息；步骤2，初始化迭代参数；步骤3，计算每个用户的最优发送功率；步骤4，选择资源块及调度用户；步骤5，更新迭代参数；步骤6，判断是否满足停止条件，若不满足，返回步骤3；步骤7，输出结果。本发明专利技术方法能够实现低发送功率下用于干扰协同的资源块RB数目的最小化，具有快速、高效的特点，能够很好的满足4G LTE‑A移动通信网络降低跨层干扰的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信与通信信号处理
，特别是用于LTE-A异构网络的用户调度与功率控制协同方法。
技术介绍
为适应更高的小区容量要求，异构网络架构被认为是4G长期演进先进(LTE-A，LongTermEvolution-Advanced)系统中的一种重要的网络模型。一个典型的异构网络中包含有不同类型的基站，在传统的宏基站(macrobasestation，MBS)的覆盖范围内额外部署多个低功率基站，如微微基站(picobasestation，PBS)、家庭基站(femtoBS)、中继基站等。在由MBS与PBS构成的异构网络模型中，由于MBS与PBS之间巨大的发送功率差距，在一些通信场景下，如PBS小区边缘外的一些移动用户(mobilestation，MS)，尽管相对于MBS，MS距离PBS更近，MS仍然会倾向于同MBS进行通信。这使得MS会消耗更大的上行发送功率，同时会对PBS造成严重的跨层干扰。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术的不足，本专利技术中提出一种用于4GLTE-A中异构蜂窝网络的用户调度与功率控制的协同方法，实现低发送功率下用于干扰协同的资源块(resourceblock，RB)数目的最小化。本专利技术面向4GLTE-A无线通信网对降低跨层干扰的要求，提出了一种功率控制与用户调度协同方法来最小化所使用的资源块。技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术公开了用于LTE-A异构网络的用户调度与功率控制协同方法，包括如下步骤：步骤1，假设无线通信网络中包含1个宏基站MBS和P个微微基站PBS，微微基站PBS随机分布在宏基站MBS的覆盖范围内，令和分别表示宏小区移动用户MMS(macromobilestation，宏小区移动用户)的集合、第l个微微基站PBS中包含的微微小区移动用户PMS(picomobilestation，微微小区移动用户)的集合与微微小区中所有处于小区扩展范围内的移动用户的集合，相应集合的势表示如下：每个微微小区含有一个ER-PMS，宏小区的系统整体带宽B被划分为N个资源块RB，用集合表示；采集在第n个资源块上宏基站MBS与第k个MMS之间的信道状态信息以及第l个微微基站PBS与处于小区扩展范围内移动用户的之间的信道状态信息l取值为1～P，上标m表示宏基站，上标pl表示第l个微微基站，n取值为1～N；步骤2，初始化调度指示向量ER-PMSj获取的信息速率Rj,ach＝0步骤3，计算MMS用户k在第n个资源块上能够使用的发送功率，并选取第n个资源块上的最优的MMS用户步骤4，寻找满足条件的处于小区扩展范围内的移动用户j*，对满足条件的处于小区扩展范围内的移动用户j*，寻找最优资源块n*；步骤5，更新调度指示符其中Rj,ach表示获取的信息速率，表示最优资源块n*分配给ER-PMSj时可获取的信息速率；步骤6，判断是否满足停止条件若满足停止条件，停止并输出的值；若不满足，返回步骤3。本专利技术步骤3中，通过如下公式计算发送功率MMS用户k在第n个资源块上能够使用的发送功率Pk,n：Pk,n=Σl=1PPp|hk,npl|2+N0BN|hk,nm|2·γk,req∀k,n,]]>其中γk,req表示第k个MMS的信号与干扰加噪声比要求，N0表示噪声功率谱密度，Pp表示第p个微微基站。本专利技术步骤3中，通过如下公式选取第n个资源块上的最优的MMS用户本专利技术步骤4中，寻找满足如下条件的处于小区扩展范围内的移动用户j*：其中，Rj,req表示处于小区扩展范围内的ER-PMSj的速率要求，Rj,ach表示ER-PMS户j已获取的信息速率。本专利技术步骤4中，对于满足条件的小区扩展范围内的移动用户j*，寻找满足如下公式的最优资源块n*：其中表示移动用户j*使用资源块n*时可获取的信息速率。本专利技术通过下式计算Rj*,n=BNlog2(1+Pp|hj*,npl|2Pm,n|hj*,nm|2+Σl′=1,l′≠lPPp|hj*,npl′|2+N0BN)]]>其中表示在资源块n上第l个微微基站PBS与处于小区扩展范围内移动用户j*的之间的信道状态信息，Pm,n表示宏基站MBS在资源块n上分配的发送功率，表示在资源块n上宏基站MBS与移动用户j*的之间的信道状态信息，表示在资源块n上第l′个微微基站PBS与移动用户j*的之间的信道状态信息。为解决现有技术的问题，本专利技术利用小区范围扩张技术通过适当增加PBS的发送功率扩展PBS的小区覆盖范围，从而让PBS附近的MS选择同PBS通信而不是MBS(处于小区扩展范围内的MS称为ER-PMS)，这样可以有效降低跨层干扰同时实现负载均衡。本专利技术中使用的技术方案包含两部分内容，分别是最优发送功率控制技术与低复杂度用户调度算法。(1)最优发送功率控制技术对于每个资源块，选择一个MMS以及对应的发送功率需要同时考虑最小化跨层干扰以及满足MMS自身的QoS要求。假定在资源块n上，任一MMS用户k有个最低SINR作为QoS要求，则发送功率Pm,n需满足以下等式：其中γk,req表示第k个MMS的SINR要求。当MBS通过降低发送功率来减轻跨层干扰时，上式必须要满足，因此当资源块n被调度给MMSk时，MBS分配的最低发送功率为Pk,n=Σl=1PPp|hk,npl|2+N0BN|hk,nm|2·γk,req∀k,n,]]>对于任一资源块n，给定所有MMS以及所需的发送功率，选取满足QoS要求同时具有最小发送功率的用户作为最优的MMS这样可以最大程度的降低来自MBS对ER-PMS的干扰。显然具有更好信道条件以及更小QoS要求的MMS更有可能被选取。这样最优MMS的选取可表示为以下的简单优化问题(2)低复杂度用户调度算法当MBS对宏小区中MMS用户的发送功率给定时，其对PBS所在微微小区中的ER-PMS的干扰确定后，通过资源块的选择，PBS可以对其中的ER-PMS进行调度，选择合适的ER-PMS进行分配以资源块以保证相应的QoS要求，同时总是希望能够通过尽可能少的资源块分配来完成以上目标，因此资源块选择问题可表示如下的资源块最小化问题：其中表示调度指示向量。Rj,req表示ER-PMSj的速率要求。技术优点：本专利技术中提出一种用于4GLTE-A中异构蜂窝网络的用户调度与功率控制的协同算法，实现满足用户QoS要求下用于干扰协同的资源块数目的最小化。通过实验表明，本专利技术中提出的方法法能够取得优异的性能。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。图1为本专利技术的场景示意图。图2为本专利技术流程图。具体实施方式实施例1本实施例考虑的4GLTE-A无线异构网络的下行通信场景，如图1所示，包含有1个MBS和P个PBS，PBS随机分布在MBS的覆盖范围内。令和分别表示MMS(macromobilestation，宏小区移动用户)的集合、第l个PBS中包含的PMS的集合与微微小区中所有ER-PMS的集合。相应集合的势表示如下：和简单起见，仅考虑一个MBS，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于LTE‑A异构网络的用户调度与功率控制协同方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1，假设无线通信网络中包含1个宏基站MBS和P个微微基站PBS，微微基站PBS随机分布在宏基站MBS的覆盖范围内，令和分别表示宏小区移动用户MMS的集合、第l个微微基站PBS中包含的微微小区移动用户PMS的集合与微微小区中所有处于小区扩展范围内的移动用户的集合，相应集合的势表示如下：每个微微小区含有一个ER‑PMS，宏小区的系统整体带宽B被划分为N个资源块RB，用集合表示；采集在第n个资源块上宏基站MBS与第k个MMS之间的信道状态信息以及第l个微微基站PBS与处于小区扩展范围内移动用户的之间的信道状态信息l取值为1～P，上标m表示宏基站，上标pl表示第l个微微基站，n取值为1～N；步骤2，初始化调度指示向量ER‑PMS j获取的信息速率步骤3，计算MMS用户k在第n个资源块上能够使用的发送功率，并选取第n个资源块上的最优的MMS用户步骤4，寻找满足条件的处于小区扩展范围内的移动用户j*，对满足条件的处于小区扩展范围内的移动用户j*，寻找最优资源块n*；步骤5，更新调度指示符其中Rj,ach表示获取的信息速率，表示最优资源块n*分配给ER‑PMS j时可获取的信息速率；步骤6，判断是否满足停止条件若满足停止条件，停止并输出的值；若不满足，返回步骤3。...

【技术特征摘要】
1.用于LTE-A异构网络的用户调度与功率控制协同方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1，假设无线通信网络中包含1个宏基站MBS和P个微微基站PBS，微微基站PBS随机分布在宏基站MBS的覆盖范围内，令和分别表示宏小区移动用户MMS的集合、第l个微微基站PBS中包含的微微小区移动用户PMS的集合与微微小区中所有处于小区扩展范围内的移动用户的集合，相应集合的势表示如下：每个微微小区含有一个ER-PMS，宏小区的系统整体带宽B被划分为N个资源块RB，用集合表示；采集在第n个资源块上宏基站MBS与第k个MMS之间的信道状态信息以及第l个微微基站PBS与处于小区扩展范围内移动用户的之间的信道状态信息l取值为1～P，上标m表示宏基站，上标pl表示第l个微微基站，n取值为1～N；步骤2，初始化调度指示向量ER-PMSj获取的信息速率步骤3，计算MMS用户k在第n个资源块上能够使用的发送功率，并选取第n个资源块上的最优的MMS用户步骤4，寻找满足条件的处于小区扩展范围内的移动用户j*，对满足条件的处于小区扩展范围内的移动用户j*，寻找最优资源块n*；步骤5，更新调度指示符其中Rj,ach表示获取的信息速率，表示最优资源块n*分配给ER-PMSj时可获取的信息速率；步骤6，判断是否满足停止条件若满足停止条件，停止并输出的值；若不满足，返回步骤3。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，通过如下公式计算发送功率MMS用户k在第n个资源块上能够使用的发送功率Pk,n：Pk,n=&Sig...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏鹏锐，陈曦，刘果，钟橙，
申请(专利权)人：江苏省邮电规划设计院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32