[发明专利]能量高效的双层异构网络下行协作传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域。

背景技术

作为各运营商积极推动和部署的未来无线网络覆盖方式，异构网络(Heterogeneous Network，HetNet)通过在宏基站覆盖范围内部署低功率节点，如毫微微蜂窝，来提高频谱利用率。目前应用较为广泛的是宏蜂窝/毫微微蜂窝双层异构网络。然而，由于毫微微蜂窝密集分布，且与宏蜂窝重叠覆盖，系统的小区间干扰严重，限制了系统容量的增长；同时，由于毫微微蜂窝基站天线发射功率与宏蜂窝基站天线发射功率相差较大，小区间干扰管理变得尤其复杂。

协作传输策略通过在基站之间共享用户的所有数据和信道信息，联合处理传输数据，能够有效减小干扰，大幅度提高网络频谱效率；同时，若定义能量效率为系统吞吐量与网络总消耗功率的比值，代表网络每单位能量所能传输的比特数，则可知，由于协作传输通过减小小区间干扰，使天线不必以最大功率发射信号，可提高网络的能量效率。因此，在双层异构网络中，利用协作传输对小区间干扰进行有效管理，是提高网络能量效率，实现“节能减排”以及“绿色通信”的重要手段。

现有的下行协作传输策略，大多数通过预编码实现。其目标是在单根天线最大发射功率的限制下实现网络整体吞吐量的最大化。具体过程是，首先进行信道状态矩阵的求逆，随后针对每根天线，在单天线最大发射功率限制下，为参与协作传输的所有天线逐个分配发射功率。这种旨在最大化网络吞吐量的方法存在的问题是，其并没有考虑预编码的信道状态矩阵求逆以及功率分配过程所带来的计算复杂度，这种计算复杂度一方面会带来处理时延，另一方面则会在基带处理部分产生大量能耗，尤其是当参与协作天线数目较多时，基带处理的能耗将超过网络其它部分的能耗，从而降低系统的能量效率。

发明内容

本发明是为了解决现有的下行协作传输能量效率低的问题，从而提供了一种能量高效的双层异构网络下行协作传输方法。

能量高效的双层异构网络下行协作传输方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、将下行协作传输预编码的计算复杂度分为信道状态矩阵求逆以及功率分配两个过程，网络性能按照能量效率进行衡量；

步骤一一、在信道状态矩阵求逆过程中，基于双层异构网络中用户与蜂窝基站的地理分布特性，减少信道状态矩阵中非零元素的个数，将无规则矩阵转换为带状对角阵的形式；

步骤一二、在功率分配过程中，通过对宏基站天线的发射功率及相对应的信道增益进行转换，将逐天线功率分配问题转换为基于注水算法的总功率分配问题；

步骤二、预编码完成，中心基站协调各个基站进行信号传输。

本发明的有益效果是：本发明在使用时，在提高网络频谱效率的同时，对协作传输复杂度所带来的能耗进行控制，因此降低了网络的总能耗，从整体上提高了网络的能量效率，同比提高了15％。

附图说明

图1为能量高效的双层异构网络下行协作传输方法的流程图；

图2为双层异构网络覆盖模型示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的能量高效的双层异构网络下行协作传输方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、将下行协作传输预编码的计算复杂度分为信道状态矩阵求逆以及功率分配两个过程，网络性能按照能量效率进行衡量；

步骤一一、在信道状态矩阵求逆过程中，基于双层异构网络中用户与蜂窝基站的地理分布特性，减少信道状态矩阵中非零元素的个数，将无规则矩阵转换为带状对角阵的形式；

步骤一二、在功率分配过程中，通过对宏基站天线的发射功率及相对应的信道增益进行转换，将逐天线功率分配问题转换为基于注水算法的总功率分配问题；

步骤二、预编码完成，中心基站协调各个基站进行信号传输。

具体实施方式二：本实施方式对具体实施方式一所述的能量高效的双层异构网络下行协作传输方法作进一步限定，本实施方式中，步骤一中，网络性能的衡量指标为能量效率η，由网络的吞吐量C与网络的总功耗P_tot得到；其中，P_tot既包括传统的基站发射功率P_t与电路功率P_c，还包括协作传输复杂度的基带处理功率P_b；

其中，N为参与协作传输的微蜂窝基站天线数，为宏蜂窝基站天线的发射功率，为毫微微蜂窝基站天线的发射功率。