[发明专利]异构蜂窝网络干扰协调方法

权利要求书

1.一种异构蜂窝网络干扰协调方法，具体包括如下步骤：

步骤S1：在模拟的真实下行网络链路场景下，以最小化基站总发射功率消耗为目标，分别以用户QoS需求、宏基站最大发射功率、微基站最大发射功率、基站接入限制和信道复用限制为约束条件，确定优化问题；

所述步骤S1模拟的真实链路场景包括：M个移动用户、N个基站，其中，N个基站包括L个宏基站和N-L个微基站，N个基站均匀部署构成小区，M个移动用户随机分布在小区内；所有基站同频部署，且频带被划分为I条正交信道，每个移动用户能且仅能连接一个基站，并从一条或多条信道获得服务，其他基站在相同信道发射的信号会对该用户产生干扰，不同信道间不存在干扰；

所述步骤S1确定优化问题具体为混合整数非线性优化问题；

所述混合整数非线性优化问题具体为：以最小化系统总功率消耗为目标函数，分别以移动用户的QoS需求v_m、宏基站最大发射功率微基站最大发射功率用户接入指示符a_n,m以及信道分配指示符b_m,i的取值为约束条件，得到第一优化问题；

优化问题表达式如下：

s.t.

C1:a_n,m∈{0,1}

C3:b_m,i∈{0,1}

其中，P1表示优化问题的目标函数；

约束条件C1中，a_n,m表示用户与基站的关联变量，a_n,m＝1表示用户m接入了基站n，a_n,m＝0则表示用户与基站没有建立连接；

约束条件C2保证了用户至少且至多接入一个基站；

约束条件C3中，b_m,i表示用户m对第i个子信道的占用情况，b_m,i＝1表示用户m占用了第i个子信道，并且会受到其他基站在这个信道上发射信号的干扰，b_m,i＝0表示用户m与信道i无关联；

约束条件C4保证了对于特定基站，它的每个子信道只能被一个移动用户占用，接入不同基站的用户复用同一信道；

约束条件C5、C6中，对应了宏基站n₁和微基站n₂在信道i上的发射功率，两约束分别保证了宏基站与微基站的总发射功率不会超过各自的发射功率上限P_M/P_S；

约束条件C7保证了用户m得到的吞吐量C_m满足其QoS需求最小数据速率v_m，最大发射功率P_M＝50w，P_S＝20w，用户差异化QoS需求v_m随机分布于[10⁵,3×10⁵]bit/s；

移动用户的QoS即用户从关联基站得到的数据速率，计算式为：

其中，C_n,m,i为基站n在第i个子信道上为用户m提供的数据速率，表达式如下：

其中，B为每个正交子信道的带宽，N₀为背景噪声的功率谱密度，H_n,m为信道增益模型：

H_n,m＝PL_n,m×H_R×H_S

H_R为由于多径效应产生的瑞利衰落，H_S为随机的阴影衰落，具体地，PL_n,m表达式为：

其中，d_n,m表示用户同基站之间的距离；

I_n,m,i为用户m在基站n的第i个子信道上受到的干扰，表达式如下：

步骤S2：求解步骤S1确定的优化问题；

具体利用基于遗传算法和粒子群算法的混合启发式搜索算法进行求解，求解的具体步骤如下：

S21：使用相同格式编码遗传算法中基因序列和粒子群算法中位置信息，初始化遗传算法；

S22：利用有限次遗传算法迭代求得一组可行解；

S23：初始化粒子群算法，将遗传算法得到的结果输入粒子群优化算法求解；

S24：将粒子群优化算法得到的解重新输入遗传算法，直至结果收敛或达到迭代次数上限；

步骤S3：对步骤S2得到的结果解码得到相应的用户接入、信道分配和功率控制策略。