[发明专利]异构蜂窝网络干扰协调方法

说明书

本发明公开了一种异构蜂窝网络干扰协调方法，包括：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；求解优化问题；对求解得到结果解码得到相应的用户接入、信道分配和功率控制策略。本发明的方法通过采用较高还原度和可靠度的网络场景，并基于该场景将用户接入策略、信道分配和功率控制策略协同考虑，建立了用户接入策略、信道分配和功率控制协同优化方案，并提出了具有较低复杂度的启发式算法求解该问题，可以有效保证用户差异化QoS需求以及基站最大发射功率约束的情况下，实现系统总功率消耗最小化。

技术领域

本发明属于移动通信领域，特别涉及一种异构蜂窝网络中的资源调度优化技术。

背景技术

随着移动用户需求的提升和应用的多样化，移动数据量以指数级增长的速度不断逼近现有蜂窝移动网络的容量上限，从而导致蜂窝网络过载而造成服务质量下降，因而需要进一步提升蜂窝移动网络的容量来满足用户不断增长的需求。一种解决方案是采用异构分层覆盖和增加基站部署，进而衍生出了密集异构网络，异构组网能够有效提升蜂窝小区的通信容量。

虽然密集异构组网一定程度上提高了移动通信网络的容量，但基站密集部署带来了严重的层内干扰，异构网络采用的频谱共享机制也会造成严重的跨层干扰，这导致异构网络频谱效率低下。此外，由于业务负载往往呈现局部热点化的特点，异构网络中多维度的资源分配也是一项巨大的挑战。若所有基站都以最大发射功率工作，不仅会造成能源浪费，能效降低，还会导致基站间干扰过大，信道质量降低，影响用户体验。通过优化用户与基站、信道的关联以及功率控制，在保证用户服务质量(Quality of Service，QoS)的前提下，减少基站间干扰、减小功耗，是本领域研究讨论的主要问题。

目前关于异构蜂窝网络的研究范围十分广泛，包括蜂窝网络通信的相关技术、应用场景、实际应用中可能存在的问题(如接入策略、资源管理、功率控制)等。文献“李俭慧.密集异构网络的业务卸载技术研究[D].北京邮电大学，2017”提出了基于有效容量的延时业务卸载方案，在满足用户服务质量的限定条件下，最大化系统的能量效率；文献“王露.异构蜂窝网络的用户卸载策略研究[D].中国科学技术大学，2017”综合考虑用户归属关系、几乎空白子帧比例等参数构建了一个联合效用优化问题，并采用Gauss-Seidel方法求解。

现有研究表明，在密集异构蜂窝网络中引入有效的资源调度策略能够提高系统的频谱利用率，减轻基站的功耗，合理的接入策略和信道分配、有效的干扰协调可以在一定程度上解决密集异构网络面临的一些实际问题；但实际通信场景中需要对不同用户的差异化QoS需求进行有效保障，且不同基站最大发射功率等性能存在差异。上述现有技术均未能很好地兼顾。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提出了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；

步骤S2：求解步骤S1确定优化问题；

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

进一步地，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，其他基站在相同基站发射的信号会对该用户产生干扰，不同信道间不存在干扰。

进一步地，所述步骤S1确定优化问题的为混合整数非线性优化问题。