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一种广义干扰模型以及分布式ABS时隙接入方法技术

技术编号:15524034 阅读:57 留言:0更新日期:2017-06-04 12:38
本发明专利技术公开了一种广义干扰模型以及分布式ABS时隙接入方法。所述广义干扰模型将网络内的基站按照距离远近划分为不同级别的邻居,对不同级别邻居造成的干扰赋予不同的权重,某基站受到的联合干扰水平为各级邻居造成的累积干扰之和。所述方法步骤如下:构建博弈模型,参与者是网络内所有微基站即用户;基于所述广义干扰模型,用户将其他用户划分为不同级别的邻居;各用户随机选择一个时隙接入,并根据其他用户的时隙接入情况计算当前受到的干扰水平,计算所有能够接入时隙带来的效用函数;在下一时隙,用户选择带来最优效用函数的时隙接入;循环时隙选择,直至所有用户的时隙选择实现收敛。本发明专利技术能够更加精确地刻画微蜂窝之间的复杂干扰关系。

A generalized interference model and distributed ABS slot access method

The invention discloses a generalized interference model and a distributed ABS slot access method. The generalized interference model in the network base station will be divided into different levels according to the distance of the neighbors, given different weight to different levels of interference caused by the neighbors, and the cumulative interference level in a base station by the joint interference caused by the neighbors at all levels. The method comprises the steps as follows: constructing a game model, the participants are all network users of the micro base station; generalized interference model based on the user to other users are divided into different levels of neighbors; each user selects a random access time slot, and calculate the interference level is currently based on the slot access other users, calculation of all the utility function can bring the access slot; in the next time slot, users choose to bring optimal utility function of slotted circular slot, slot; until all users choose to achieve convergence. The invention can more accurately depict the complex interference relation between the micro cells.

【技术实现步骤摘要】
一种广义干扰模型以及分布式ABS时隙接入方法
本专利技术属于无线通信
,具体涉及一种广义干扰模型以及分布式ABS时隙接入方法。
技术介绍
随着无线通信技术的发展,异构网络由于具有大范围、低功耗、负载均衡等优点,受到人们的广泛研究。传统异构网络由多个宏基站及其覆盖范围下的微基站组成,因此网络中会存在严重的干扰问题。针对这个问题,3GPP提出几乎空白子帧((AlmostBlankSubframe,ABS)技术,即宏基站静默部分时间,微基站在此期间对非ABS内受到严重干扰的用户进行调度(参考文献R1-104968,“SummaryofTheDescriptionofCandidateeICICSolutions,”contributionat3GPPmeetinginMadrid,Spain,Aug.2010.)。因此,ABS内的跨层干扰可以完全避免,微蜂窝只受到同层干扰的影响。现已有学者研究关于ABS的优化问题(参考文献L.JiangandM.Lei,“ResourceAllocationforeICICSchemeinHeterogeneousNetworks”,inProc.2012PIMRC,pp.448-453;D.SungandJ.Baras,“Utility-basedAlmostBlankSubframeOptimizationinHeterogeneousCellularNetworks”,inProc.2014Globecom,pp.3622-3627.),大多针对ABS长度、比例的设置以及ABS内某一基站的用户调度。然而,相关文献没有对微基站之间的干扰问题进行深入的探究,而此类问题在密集网络中是不容忽视的,因为当两相邻基站在ABS内同时同频传输,互相之间的干扰是不可避免的。如何通过对ABS接入问题的优化,降低微基站之间的干扰,从而提高网络性能是具有研究意义的。网络吞吐量最大化是传统的网络性能优化问题。然而,由于解决此类问题需要全网信息,难以在大规模网络中得到解决,因此考虑是否存在只需要局部信息,同时也可以优化全网吞吐量的方法。现已有部分文献从这个角度解决问题(参考文献C.LacatusandD.Popescu,“AdaptiveInterferenceAvoidanceforDynamicWirelessSystems:AGame-theoreticApproach,”IEEEJ.Sel.TopicsSignalProcess.,vol.1,no.1,pp.189-202,2007;Y.Xu,J.Wang,Q.Wu,etal.,“OpportunisticSpectrumAccessinCognitiveRadioNetworks:GlobalOptimizationUsingLocalInteractionGames,”IEEEJ.Sel.TopicsSignalProcess.,vol.2,no.6,pp.180-194,2012.)。两篇文献认为网络内存在的干扰越低,网络整体的吞吐量越高,网络性能越好。同时,相关研究者提出邻居的概念,即将对某基站造成严重干扰的基站定义为该基站的邻居,其余基站则定义为非邻居,邻居造成的干扰视为相同,非邻居则视为不造成干扰。然而,此类二元干扰模型是不够准确的,因为位于邻居边缘的非邻居造成的干扰同样很强烈,并且非邻居基站带来的累积干扰也会带来不容忽视的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够降低网络联合干扰水平、提高网络吞吐量的广义干扰模型以及分布式ABS时隙接入方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为:一种广义干扰模型,对微蜂窝之间的干扰进行如下刻画:网络内所有基站,按照距离的远近将其余基站划分为多级别的邻居;将不同级别邻居造成的干扰赋予不同的权重,权重的取值与级别的高低成正比;各个基站受到的联合干扰水平为各级邻居造成的累积干扰之和,即各级邻居的权重与邻居个数乘积之和。一种基于所述广义干扰模型的分布式ABS时隙接入方法,包括以下步骤:步骤1,将时隙接入问题建模为博弈模型,博弈的参与者是网络内所有微基站,以下表示为用户;步骤2,基于所述广义干扰模型,网络内的用户根据距离的远近将其他用户划分为不同级别的邻居;步骤3,各用户随机选择一个时隙进行接入,并根据其他用户的时隙接入情况计算当前受到的干扰水平,利用最优响应算法,用户计算所有能够接入时隙带来的效用函数;步骤4,在下一时隙,用户选择所有可接入时隙中能够最小化干扰即带来最优效用函数的时隙接入;步骤5,循环步骤4进行时隙选择,直至所有用户的时隙选择实现收敛。进一步地,步骤1所述将时隙接入问题建模为博弈模型,该博弈模型定义为:该博弈模型Ga中包含四个组成部分,其中,S={1,2,...,S}是参与博弈的用户集合,Tn是用户n的可接入信道策略空间,分别为用户n的主邻居和次级邻居,un是用户n的效用函数。进一步地,步骤3所述利用最优响应算法,用户计算所有能够接入时隙带来的效用函数,具体如下:定义任意用户时隙接入受到的干扰水平为In,且In的定义如式(1)所示:其中,α0,…,αk为不同级别的邻居干扰程度的权重,tn、tm分别是用户n及其邻居m的时隙选择,dnm是用户m与n之间的距离;取α0=1,是用户n的主邻居门限距离,θ为路径损耗因子,函数δ(tn,tm)满足式(2):根据主邻居和次级邻居的影响,得到:将任意用户n的时隙选择效用函数un定义为如式(4)所示:式(4)中,tn是用户n选择的时隙,是用户n的主邻居选择的时隙,是用户n的次级邻居选择的时隙,函数In满足上式(3)。本专利技术与现有技术相比,其显著优点在于:(1)充分考虑了基站之间的累积干扰效应,提出更加精确、物理意义清晰且操作简单的广义干扰模型,能更好地刻画大规模、超密集网络中的干扰特性;(2)利用联合干扰水平与网络吞吐量之间的近似反比关系,将最小化联合干扰水平的优化问题代替最大化网络吞吐量的优化问题,达到减小计算量的效果;(3)针对ABS时隙接入优化问题,提出的分布式方法,避免了集中式在计算量方面的缺陷,因此适用于大规模网络。附图说明图1是传统二元干扰模型示意图。图2是本专利技术所提出的广义干扰模型示意图。图3是本专利技术实施例中微蜂窝之间的干扰示意图。图4是本专利技术实施例中模型方法与现有模型方法的网络吞吐量性能比较示意图。具体实施方式本专利技术所提出的广义干扰模型,旨在对微蜂窝之间的干扰进行更加精确地刻画。考虑到基站之间的干扰与距离成反比,即距离越远,干扰越小,将基站按照距离的远近划分为多级别的邻居,而不是传统干扰模型中简单的邻居与非邻居。造成干扰最强的邻居称为主邻居,随后各级别邻居依次称为次级邻居、三级邻居,等等。对不同级别邻居造成的干扰赋予不同的权重,权重地取值与级别的高低成正比,具体地,主邻居造成的干扰权重最大,最低级别邻居造成的干扰最小,甚至可以忽略。某基站受到的联合干扰水平为各级邻居造成的累积干扰之和,即各级邻居的权重与邻居个数乘积之和。图1是传统二元干扰模型。该模型中,对于任意基站,其它基站按照距离该基站的远近被划分为邻居和非邻居两类。结合图1,基站1的邻居包含基站2、3,基站4~7均为基站1的非邻居。图2是本专利技术所提出的广义干扰模型,本文档来自技高网
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一种广义干扰模型以及分布式ABS时隙接入方法

【技术保护点】
一种广义干扰模型,其特征在于,对微蜂窝之间的干扰进行如下刻画:网络内所有基站,按照距离的远近将其余基站划分为多级别的邻居;将不同级别邻居造成的干扰赋予不同的权重,权重的取值与级别的高低成正比;各个基站受到的联合干扰水平为各级邻居造成的累积干扰之和,即各级邻居的权重与邻居个数乘积之和。

【技术特征摘要】
1.一种广义干扰模型,其特征在于,对微蜂窝之间的干扰进行如下刻画:网络内所有基站,按照距离的远近将其余基站划分为多级别的邻居;将不同级别邻居造成的干扰赋予不同的权重,权重的取值与级别的高低成正比;各个基站受到的联合干扰水平为各级邻居造成的累积干扰之和,即各级邻居的权重与邻居个数乘积之和。2.一种基于权利要求1所述广义干扰模型的分布式ABS时隙接入方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,将时隙接入问题建模为博弈模型,博弈的参与者是网络内所有微基站,以下表示为用户;步骤2,基于所述广义干扰模型,网络内的用户根据距离的远近将其他用户划分为不同级别的邻居;步骤3,各用户随机选择一个时隙进行接入,并根据其他用户的时隙接入情况计算当前受到的干扰水平,利用最优响应算法,用户计算所有能够接入时隙带来的效用函数;步骤4,在下一时隙,用户选择所有可接入时隙中能够最小化干扰即带来最优效用函数的时隙接入;步骤5,循环步骤4进行时隙选择,直至所有用户的时隙选择实现收敛。3.根据权利要求2所述的基于所述广义干扰模型的分布式ABS时隙接入方法,其特征在于,步骤1所述将时隙接入问题建模为博弈模型,该博弈模型定义为:该博弈模型Ga中包含四个组成部分,其中,S={1,2,...,S}是参与博弈的用户集合,Tn是用户n的可接入信道策略空间,Jn0、Jn1分别为用户n的主邻居和次级邻居,un是用户n的效用函数。4.根据权利要求2所述的基于所述广义干扰模型的分布式ABS时隙接入方...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴光宇姚凯凌
申请(专利权)人:吴光宇
类型:发明
国别省市:江苏,32

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