一种异构网中动态配置几乎空白子帧方法技术

本发明专利技术公开了一种异构网中动态配置几乎空白子帧方法，包括以下步骤：1)设允许每个宏基站在同一时刻配置不同的子帧类型，并设系统效用函数为系统中各个用户的数据速率乘积；2)求解最优用户划分的上界和下界；3)根据步骤2)得到的最优用户划分的上界和下界对用户进行划分，然后根据划分的结果利用遗传算法求解系统效用函数，得各基站的最优子帧配置图案，再根据最优子帧配置图案在异构网中配置几乎空白子帧。本发明专利技术方法能获得很好的用户公平性且维持较高的用户数据速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信
，涉及一种配置几乎空白子帧方法，具体涉及一种异构网中动态配置几乎空白子帧方法。
技术介绍
为了满足越来越高的数据速率需求，LTE引入了异构网络。所谓异构网是指除了宏基站(MeNB)，还由一些低功率节点组成，如微微基站(PeNB)、毫微微基站(HeNB)以及中继等。这些小基站由于其发射功率较低，服务的用户数较小，达不到替宏基站分担负载的目的。小区范围扩展技术(CRE)是指在PeNB用户(PUE)的参考信号接收功率(RSRP)上人为的增加偏置值(Biased Value)。应用CRE技术后，PeNB服务的用户数增加，可以更好的宏基站分担负载，但是处在小区范围扩展区域的PUE会受到来自宏站的强烈干扰。为了处理跨层干扰问题，3GPP提出了增强的小区间干扰协调(eICIC)技术。eICIC中，允许宏基站在某些子帧内不发送数据(除了发送一些必要的信息)，PUE就不会受到来自宏站的干扰，整个系统性能得到提升，这些不发送数据的子帧称之为几乎空白子帧(ABS)。现有的ABS帧配置方案大都假设多个宏基站在同一时刻配置相同的帧类型(Normal帧或者ABS帧)。在ABS帧下，处在CRE区域的PUE由于不会受到所有宏站的干扰，它将获得较高的数据速率；然而在Normal帧下，MUE会受到多个宏站的干扰，不能保证较高的速率要求，从而使PUE与MUE不能公平的获取数据速率。
技术实现思路
r>本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种异构网中动态配置几乎空白子帧方法，该方法能够有效的保证PUE与MUE所获得数据速率的公平性。为达到上述目的，本专利技术异构网中动态配置几乎空白子帧方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设允许每个宏基站在同一时刻配置不同的子帧类型，并设系统效用函数为系统中各个用户的数据速率乘积；2)求解最优用户划分的上界和下界；3)根据步骤2)得到的最优用户划分的上界和下界对用户进行划分，然后根据划分的结果利用遗传算法求解系统效用函数，得各基站的最优子帧配置图案，再根据最优子帧配置图案在异构网中配置几乎空白子帧。步骤1)中设在异构网络中有M个宏基站及P个微微基站，在Normal帧下，宏基站m中第i个MUE和其覆盖范围下微微基站p中第i个正常PUE的信干噪比分别为：SINR1im=PimΣk≠mρkINik+N0SINR1ip=PipINim+Σk≠mρkINik+N0---(1)]]>其中，当当前第k个宏基站配置Normal帧时，则ρk＝1，当当前第k个宏基站不配置Normal帧时，则ρk＝0，为第i个MUE的接收功率，为第i个NPUE的接收功率，为第i个UE收到来自宏站k的干扰，为第i个NPUE受到来自本宏站的干扰，N0表示噪声功率；在ABS帧下，宏用户不被服务，PUE被服务，NPUE不受来自本宏站的干扰，此时第i个有害PUE的信干噪比为：SINR2ip=PipΣk≠mρkINik+N0---(2)]]>由式(1)及(2)得第i个MUE、NPUE、VPUE所获得用户速率分别为：R1im=WNmlog2(1+SINR1im)(1-α)]]>R1ip=WNp1log2(1+SINR1ip)(1-α)]]>R2ip=WNp2log2(1+SINR2ip)α---(3)]]>其中，α为ABS帧比例，Nm为正常帧下宏基站m所服务的用户数，Np1为正常帧下微微基站所服务的用户数，Np2为ABS帧下微微基站所服务的用户数，W为系统总带宽。步骤1)中系统效用函数为：U(N→p1,N→p2,ρ)=Πm=1MUmmacro(ρ)*Πp=1PUppico(Np1,Np2,ρ)---(4)]]>其中，宏基站m的效用函数为：Ummacro(ρ)=Πi=1NmR1im---(5)]]>微微基站p的效用函数为：Uppico(Np1,Np2,ρ)=Πi=1Np1R1ip*Πi=1Np2R2ip---(6)]]>其中，Np1，Np2分别表示第p个基站中在正常帧被服务用户数和ABS帧被服务用户数。所述根据公式(13)求得最优用户划分的下界其中式(13)两个效用函数之比γ：γ=Uppico(ρ,Np1,3*-1,Np2,3*+1)Uppico(ρ,Np1,3*,Np2,3*)=α1-α(Np1,3*)Np1,3*(Np2,3*)Np2,3*(Np1,3*-1)Np1,3*-1(Np2,3*+1)Np2,3*+1log2(1+PvpΣk≠mρkINik+N0)log2(1+PvpINim+Σk≠mρkINik+N0)=Up,3pico(Np1,3*-1,Np2,3*+1)Up,3pico(Np1,3*,Np2,3*)log2(1+PvPΣk≠mρkINik+N0)log2(1+PvpINim+Σk≠mρkINik+N0)log2(1+PvpINim+Σk≠mINik+N0)log2(1+PvpN0)<1---(13).]]>其中的含义为：假设宏站m配置Normal帧，而其他宏站配置Normal帧；宏站m配置ABS帧；其他宏站配置ABS帧，此时在正常帧和ABS帧服务的用户数分别为及本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的异构网中动态配置几乎空白子帧方法在数据处理的过程中，允许每个宏基站可以在同一时刻配置不同的帧类型，从而有效的保证MUE与PUE所获得速率的公平性。同时定义系统的效用函数为系统中各个用户数据速率的乘积，在求解系统效用函数时，通过求解用户划分的上界及下界来降低系统效用函数计算的复杂度，并使用遗传算法求解得到各基站的最优帧比例配置图案，从而有效的保证系统的公平性，且能够维持较高的数据速率。附图说明图1为本专利技术中所应用的场景实例；图2为本专利技术中不同偏置值下系统公平性的对比图；图3为本专利技术中不同偏置值下系统平均吞吐量性能的对比图；图4为本专利技术中不同偏置值下系统边缘平均吞吐量性能对比图；图5为本专利技术中不同偏置值下宏用户平均吞吐量性能对比图；图6为本专利技术中不同偏置值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异构网中动态配置几乎空白子帧方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设允许每个宏基站在同一时刻配置不同的子帧类型，并设系统效用函数为系统中各个用户的数据速率乘积；2)求解最优用户划分的上界和下界；3)根据步骤2)得到的最优用户划分的上界和下界对用户进行划分，然后根据划分的结果利用遗传算法求解系统效用函数，得各基站的最优子帧配置图案，再根据最优子帧配置图案在异构网中配置几乎空白子帧。

【技术特征摘要】
1.一种异构网中动态配置几乎空白子帧方法，其特征在于，包括以
下步骤：
1)设允许每个宏基站在同一时刻配置不同的子帧类型，并设系统效
用函数为系统中各个用户的数据速率乘积；
2)求解最优用户划分的上界和下界；
3)根据步骤2)得到的最优用户划分的上界和下界对用户进行划分，
然后根据划分的结果利用遗传算法求解系统效用函数，得各基站的最优子
帧配置图案，再根据最优子帧配置图案在异构网中配置几乎空白子帧。
2.根据权利要求1所述异构网中动态配置几乎空白子帧方法，其特
征在于，步骤1)中
设在异构网络中有M个宏基站及P个微微基站，在Normal帧下，宏
基站m中第i个MUE和其覆盖范围下微微基站p中第i个正常PUE的信干
噪比分别为：
SINR1im=PimΣk≠mρkINik+N0SINR1ip=PipINim+Σk≠mρkINik+N0---(1)]]>其中，当第k个宏基站配置Normal帧时，则ρk＝1，当第k个宏基站不
配置Normal帧时，则ρk＝0，为第i个MUE的接收功率，为第i个
NPUE的接收功率，为第i个UE收到来自宏站k的干扰，为第i个
NPUE受到来自本宏站的干扰，N0表示噪声功率；
在ABS帧下，宏用户不被服务，PUE被服务，NPUE不受来自本宏
站的干扰，此时第i个有害PUE的信干噪比为：
SINR2ip=PipΣk≠mρkINik+N0---(2)]]>由式(1)及(2)得第i个MUE、NPUE、VPUE所获得用户速率分
别为：
R1im=WNmlog2(1+SINR1im)(1-α)]]>R1ip=WNp1log2(1+SINR1ip)(1-α)]]>R2ip=WNp2log2(1+SINR2ip)α---(3)]]>其中，α为ABS帧比例，Nm为正常帧下宏基站m所服务的用户数，
Np1为正常帧下微微基站所服务的用户数，Np2为ABS帧下微微基站所服
务的用户数，W为系统总带宽。

【专利技术属性】
技术研发人员：王霞，石军，孙黎，王鑫，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61