[发明专利]一种密集异构蜂窝网络中面向干扰对齐的资源管理方法

说明书

本发明公开了一种密集异构蜂窝网络中面向干扰对齐的资源管理方法，其方法步骤为：网络状态初始化、形成稳定联盟分区、联盟间资源管理、联盟内干扰对齐、同时考虑网络环境变化，周期性重复以上步骤。本发明针密集异构蜂窝网络现有资源管理技术的迭代运算次数多、收敛速度较慢问题，提供一种密集异构蜂窝网络中面向干扰对齐的资源管理方法。本发明以用户满意度为效用函数，提出联盟博弈的干扰对齐簇的形成方法和联盟间的资源管理方法，面向干扰实现高效的资源分配。本发明可灵活管理密集异构蜂窝网络的频谱资源，实现利用和解决干扰问题。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种密集异构蜂窝网络中面向干扰对齐的资源管理方法。

背景技术

移动通信的快速发展，带动了移动互联网和高宽带数据业务的爆炸式增长，未来无线网络将面临严重的网络容量不足和频谱资源匮乏等问题。因此，第五代移动通信技术(The 5th Generation Mobile Communication System,5G)将密集小基站(Small Cell)网络部署以构建立体式层叠网络进行深度覆盖来作为提升网络容量的关键技术之一，其通过在家庭室内环境、热点区域等部署低功率的小基站(本发明中小基站泛指微基站(microcell)、家庭基站(femtocell)、中继节点(relay)等低功率节点)以有效地提升网络容量，扩展网络覆盖范围，同时降低网络运营和维护的成本。然而，有限的频谱资源和高密度的部署等诸多因素，导致了密集异构蜂窝网络中出现严重的干扰问题亟待解决，且严重阻碍了网络容量和服务质量(Quality of Service,QoS)的提升。

干扰对齐(Interference Alignment,IA)，作为一种很有前景的利用干扰开发干扰增益的干扰管理技术，目前在无线认知网络和异构蜂窝网络中广泛应用。但任何技术在实际部署中往往伴随着协调性、复杂性和信息交换等限制因素，例如收发端的天线数量和联盟的大小限制了干扰对齐技术的实施等。因此，在密集异构蜂窝网络下，基于联盟博弈思想结合当前蜂窝网络中如多天线传输技术(Multiple-Input-Multiple-output,MIMO)、正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)等先进技术，研究哪些节点协作形成联盟实现资源的高效分配，进而结合干扰对齐最大限度消除干扰。当前就消除干扰方面，基本包括以下几个技术：基于博弈论的资源分配、多天线通信的干扰对齐、多用户的协作传输等。

西安电子科技大学的专利申请文件“分布式认知无线网络基于联盟博弈的频谱分配方法”(公开号CN103260166A，申请号201310120637.X，申请日2013.03.25)中公开了一种分布式认知无线网络基于联盟博弈的频谱分配方法。该方法运用博弈理论解决现有技术在认知无线网络不能充分利用综合化和整体局部的思想分配空闲频段的问题，有效地提高频率利用效率和资源分配的公平性。该方法不足之处在于其无法解决高密度异构网络下的频谱分配问题。

南京邮电大学的专利申请文件“一种基于D2D通信的蜂窝网络的干扰对齐方法”(公开号CN104717035A，申请号201510090159.1，申请日2015.02.27)中公开了一种基于D2D通信的蜂窝网络的干扰对齐方法。该方法运用干扰对齐技术解决多天线D2D通信在蜂窝网络中D2D通信链路复用蜂窝下行资源情况下，蜂窝基站与D2D终端之间和D2D终端之间的干扰问题。该方法不足之处是：在高密度网络场景下，正反迭代运算次数较多，收敛速度较慢，同时频谱利用率较低。

南京邮电大学的专利申请文件“基于联盟博弈的多用户协作频谱感知方法”(公开号CN104780007A，申请号201510159725.X，申请日2015.04.03)中公开一种基于联盟博弈的多用户协作频谱感知方法。该方法运用联盟博弈理论分析多用户协作感知问题，提高频谱感知检验概率，同时减少对主用户的干扰。该方法的不足是：不能实现灵活的频谱资源管理，无法解决异构蜂窝网络中的频谱资源匮乏等问题。

发明内容