[发明专利]基于关联控制的异构无线网络上行链路干扰抑制方法

摘要

本发明公开了一种基于关联控制的异构无线网络上行链路干扰抑制方法，主要解决当家庭基站开放接入，如何对用户进行关联控制，来减少宏小区和家庭小区之间的跨层干扰，提高网络性能的问题。其实现方法是对该问题进行数学描述，建模为一个以目标函数为系统吞吐量的优化问题，由于该问题为NP‑Hard问题，所以将其求解分为两部分，首先，各个基站进行子信道分配，实现干扰协调；然后，由中心控制器根据各个基站反馈的路径增益信息，对用户进行接入控制，实现干扰转移。这样，以一个可以实施的方式得到问题的解。本发明通过干扰协调和干扰转移，最终减少异构无线网络上行链路的跨层干扰，提高网络吞吐量。可用于异构无线网络上行链路的关联控制和干扰抑制。

主权项

基于关联控制的异构无线网络上行链路干扰抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，初始化用户与基站的连接，令用户集合表示为Μ＝{1,...M}，共M个用户，基站集合表示为K＝{1,2,...,K}，共K个基站，ym,k表示用户m是否关联到基站k，当用户m关联到基站k时，ym,k＝1，否则ym,k＝0；用户选取最大接收信号强度RSSI对应的基站关联，即初始化步骤2，在给定用户连接基站的情况下，每个基站为用户进行基于干扰协调的子信道分配；令系统子信道集合表示为Ν＝{1,...,N}，共N个子信道，xm,n表示用户m是否分得子信道n，若分得到，则xm,n＝1，否则xm,n＝0；本步骤是为了确定步骤3，计算宏小区和家庭小区重叠覆盖区域中的用户m0由当前基站k1离开并关联到到基站k2的网络效用差步骤4，中心控制器对用户进行基于干扰转移的关联控制，即确定所述步骤2中的每个基站为用户进行基于干扰协调的子信道分配按如下步骤进行：步骤2.1，令k∈{1,...,K‑1}时表示家庭基站，k∈{K}时表示宏基站，首先初始化步骤2.2，计算基站k中任意用户m在子信道n的效用Uk,m,n：步骤2.2.1，若基站k为家庭基站，用户m在子信道n的效用采用公式计算；其中，分别表示用户m到家庭基站k和宏基站的路径增益；步骤2.2.2，若基站k为宏基站，用户m在子信道n的效用采用公式计算；其中，pK、pk分别表示用户连接宏基站和家庭基站k时的发射功率，为子信道n上的加性高斯白噪声，分别表示用户m在子信道n上到家庭基站k和宏基站的路径增益，uk,n表示家庭小区k中使用子信道n的用户，Κn表示使用子信道n的家庭基站集合；步骤2.3，计算基站k中每个用户分得的子信道数；考虑到用户的公平性，信道采用均分的方法，即用户可分得子信道数其中Nk表示基站k可以使用的子信道数，若为宏基站，则为系统总共的子信道数N，Mk表示连接到基站k的用户数且步骤2.4，为基站k中每个用户分配Nk,av个子信道；首先为基站k中每个用户分配一个子信道，令Nk,re表示当前未被分配的子信道集合，并初始化为该基站可以使用的子信道集合Nk，对于用户m，其最优的子信道应该为则Nk,re＝Nk,re‑n*，并令然后重复该步骤最终为每个用户分配Nk,av个子信道；步骤2.5，若执行完步骤2.4，即所有家庭用户都被分配Nk,av个子信道后，Nk,re不为空集，则为集合Nk,re中每一个子信道n分配一个用户其中Mk表示连接到基站k的用户集合，并令直至Nk,re为空集；所述步骤3中计算宏小区和家庭小区重叠覆盖区域中的用户m0由当前基站k1离开并关联到到基站k2的网络效用差可按如下步骤进行：步骤3.1，在用户连接基站已知且用户分得的子信道已知的情况下，计算系统中任意用户在其分得的任意子信道上的速率；步骤3.1.1，计算用户m在其使用的子信道上的信干噪比；若用户m连接基站k且使用了子信道n，则其在子信道n上的信干噪比γm,nk=pkgm,knIk,n+σn2]]>其中，pk为用户接入基站k时的发射功率，为用户m在子信道n上到基站k的路径增益，为子信道n上的加性高斯白噪声，Ik,n为基站k在子信道n上受到的干扰，若基站k为家庭基站，则Ik,n按照计算，若基站k为宏基站，则Ik,n按照计算，其中uk,n为基站k中使用子信道n的用户，Kn为使用子信道n的家庭基站集合；步骤3.1.2，计算所述连接基站k的用户m在子信道n上的速率rm,nk=B0log(1+γm,nk)]]>其中B0为单位子信道的带宽；步骤3.2，计算宏小区和家庭小区重叠覆盖区域中的用户m0由当前基站k1离开并关联到基站k2的网络效用差步骤3.2.1，计算用户m0在基站k中的网络效用；当用户m0在基站k和不在基站k时，基站k的效用分别为和前者与后者的差，我们定义为用户m0在基站k中的网络效用函数：ΔUm0(k)=Σm∈MkΣn∈Nkxm,nrm,nk-Σm∈Mk,-m0Σn∈Nkxm,nrm,nk]]>其中Mk、分别表示用户m0在基站k时和不在基站k时基站k的用户集合，Nk表示基站k可用的子信道集合，用户m0在基站k和不在基站k两种情况下的xm,n根据步骤2求得；步骤3.2.2，计算用户m0由基站k1离开关联到基站k2时，网络中其余基站k的网络效用为：ΔUm0(k,k1,k2)=Σm∈MkΣn∈Nkxm,n(rm,nk(m0,k2)-rm,nk(m0,k1))]]>其中分别表示用户m0接入基站k2和k1时，基站k中用户m在子信道n上的速率；步骤3.2.3，计算用户m0由基站k1离开并关联到基站k2的网络效用差用户在基站k1和基站k2中分别对应两个网络效用函数，分别为将前者和后者作差，再加上用户m0由基站k1离开接入到基站k2时网络中其余所有基站的网络效用，得出用户m0由基站k1离开并关联到基站k2的网络效用差即：ΔUm0(k1,k2)=ΔUm0(k2)-ΔUm0(k1)+Σk=1,k≠k1,k≠k2KΔUm0(k,k1,k2);]]>所述步骤4中，中心控制器对用户进行基于干扰转移的关联控制按照如下步骤进行：步骤4.1，假设重叠覆盖区域有M0个用户，用集合Μ0表示，并且首先初始化，从重叠区域中的第i＝1个用户开始，并初始化结束条件j＝0，j表示目前有多少个用户关联到最优的基站，当j＝M0时表示所有用户均关联到最优的基站；步骤4.2，判断当前系统中所有用户关联到的基站是否最优；若j＝M0，达到最优，基于关联控制的干扰抑制算法完成；否则取i＝imodM0，即i对M0取模；步骤4.3，根据步骤3计算用户m0,i由当前基站k1离开关联到基站k2的网络效用差其中k1表示用户当前关联的基站，k2表示用户将要切换到的基站，且若k1为家庭基站，则k2为宏基站，若k1为宏基站，则k2为该用户周围最近的家庭基站；步骤4.4，若步骤4.3计算出的网络效用差该用户m0,i离开基站k1并连接至基站k2，令且并将j清零，令i＝i+1，转到步骤4.2；否则令j＝j+1，i＝i+1，转到步骤4.2。