一种蜂窝异构网络下的全双工小区间干扰协调方法技术

本发明专利技术公开了一种蜂窝异构网络下的全双工小区间干扰协调方法，该方法在现有的异构网络框架的背景下，考虑向后兼容性，保留半双工微基站，并引进全双工小基站，通过全双工小区间干扰协调(FDICIC)进行资源块划分来规避蜂窝间的干扰，并通过用户匹配，最优功率分配，资源块复用用户匹配来最大化整个系统的吞吐量。本发明专利技术在不打破原有框架的前提下，引进全双工技术，通过可行的分配方案，最大化了整个系统的吞吐量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，具体涉及一种蜂窝异构网络下的全双工小区间干扰协调(Full-duplexInterCellInterferenceCoordination，FDICIC)方法。
技术介绍
随着智能设备的普及，频谱资源的紧缺，如何提高频谱效率(Spectrumefficiency，SE)成为了第五代移动通信(Thefifthgenerationmobilecommunication，5G)的核心挑战。与传统的半双工(Half-duplex，HD)技术相比，全双工(Full-duplex，FD)技术可以在不额外增加过多硬件开销的情况下，实现用户和基站在相同的频带上同时传输和接收信号，理论上可以潜在地双倍频谱效率，这引起了学术界和工业界的广泛关注。全双工技术付诸应用的关键挑战是消除自干扰(Self-interference，SI)。在现有的工业技术中，模拟取消(Analoguecancellation，AC)、数字取消(Digitalcancellation，DC)、传输取消(Propagationcancellation，PC)等三种技术已经能使自干扰降低到噪声水平，这使得全双工技术的应用成为可能。现有的技术主要集中解决单蜂窝网络中全双工通信技术如何应用的问题，而如何应用全双工通信到多层蜂窝网络中还是个待解决的问题，不仅要解决蜂窝间的干扰问题，还要满足国际化标准组织第三代合作伙伴计划(3rdGenerationPartnershipProject，3GPP)规定的法规约束，应用全双工技术到现有的异构网络(Heterogeneousnetwork，HetNet)中，需要进行频谱效率和干扰协调的折中。在现有的异构网络中，为了提高小区边缘用户的用户体验，除了位于小区中心的宏基站(Macrobasestation，MBS)以外，在小区的边缘布置了微基站(Picobasestation，PBS)以提高小区边缘用户的利用率。为了平衡网络负载，更多的将宏蜂窝的拥塞转移给微蜂窝，所以增加接收信干噪比偏置(SignaltoInterferenceandNoiseRatio，SINRBias)来进行微小区覆盖范围扩展(Cellrangeexpansion，CRE)，更好的达到网络公平性。与现有的正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)技术不同，全双工技术可以实现同一时刻在同一频率实现信号的发射和接收。在单蜂窝(Singlecell)系统内部，上行通信链路(Uplink，UL)和下行通信链路(Downlink，DL)会分别遭受残留自干扰(ResidualSelf-interference，RSI)和同信道干扰(Co-channelinterference，CCI)。考虑多层蜂窝网络，应用全双工技术，在同频同时发射和接收信号，下行链路通信还会遭受强烈的上行链路干扰(Uplinktodownlinkinterference，UDI)，如何在减少干扰和提高系统吞吐率之间折中，需要提出新的小区间干扰协调方案。在现有的4G异构网络中，进行了时间和频率的划分，系统给需要进行传输的用户分配资源块(Resourceblock，RB)。每一个资源块由180kHz带宽和0.5ms时隙组成。为了平衡宏蜂窝和微蜂窝之间的负载，进行了微小区覆盖范围扩展，处于小区覆盖范围扩展的用户更容易遭受宏蜂窝带来的同频干扰，所以引用了增强的小区间干扰协调(enhancedInterCellInterferenceCoordination，eICIC)，增强的小区间干扰协调可以在时域上进行干扰协调，对于处于小区覆盖范围扩展内的易受干扰用户，宏基站配置专有的几乎空白子帧(AlmostBlankSubframe，ABS)来进行调度。几乎空白子帧上面主要解决控制信道的干扰问题，几乎空白子帧让干扰源在这些子帧上不发射信号，使小区覆盖范围扩展内用户的物理下行控制信道(PhysicalDownlinkControlChannel，PDCCH)不受到干扰，达到小区间干扰规避的效果。现有的增强的小区间干扰协调方案是在时域上进行干扰规避，不过在几乎空白子帧上不能进行宏蜂窝用户的调度限制了宏蜂窝的系统吞吐量，为了最大限度的利用频谱资源，引入了更加增强的小区间干扰协调(FurtherenhancedInterCellInterferenceCoordination，FeICIC)方案。在更加增强的小区间干扰协调方案中，几乎空白子帧不是仅包含一些必要信号的几乎是空白的子帧，而是以降低功率(Reducedpower，RP)传输的子帧。在降低功率传输的几乎空白子帧上面(ReducedpowerAlmostBlankSubframe，RPABS)，不仅易受干扰的小区覆盖扩展用户能实现调度，而且宏蜂窝用户也可以利用空余的几乎空白子帧来进行调度，来达到所有用户的体验质量(QualityofService，QoS)。然而，现有的频分双工(FrequencyDivisionDuplexing，FDD)和时分双工(TimeDivisionDuplexing，TDD)都是牺牲频率或者时间资源来对抗干扰的。全双工通信技术，在频带资源越来越紧缺的状况下，具有潜在的应用前景。
技术实现思路
基于上述，本专利技术提供了一种蜂窝异构网络下的全双工小区间干扰协调方法，能够最大化系统的吞吐量。一种蜂窝异构网络下的全双工小区间干扰协调方法，包括如下步骤：(1)确定小区内每个用户的类型并为每个用户选择服务基站；对于任一用户，若其服务基站为宏基站或半双工微基站，则该用户按半双工模式即最大功率传输与其服务基站进行通讯；(2)对于小区内的任一全双工小基站，对其所服务的用户进行上下行匹配，匹配上的用户对按全双工模式与该全双工微基站进行通讯，未匹配的用户则按半双工模式与该全双工小基站进行通讯；(3)对小区内所有用户进行资源块(即频率)分配；(4)对于按半双工模式进行通讯的用户，采用蜂窝异构网络现有功率分配方案对其进行功率分配；对于按全双工模式进行通讯的用户，采用二维搜索的方法对其进行功率分配；(5)通过用户匹配的方法使小区内其他用户复用宏基站用户的资源块。所述步骤(1)中对于小区内的任一用户i：若RSRPi,PBS≥RSRPi,MBS且则用户i为微蜂窝半双工用户，选取小区内与RSRPi,PBS对应的半双工微基站为用户i的服务基站；若RSRPi,SBS≥RSRPi,MBS且则用户i为小蜂窝全双工用户，选取小区内与RSRPi,SBS对应的全双工小基站为用户i的服务基站；若且则用户i为宏基站用户，选取小区内的宏基站为用户i的服务基站；若且则用户i为小蜂窝全双工范围扩展用户，选取小区内与RSRPi,SBS对应的全双工小基站为用户i的服务基站；若且则用户i为微蜂窝半双工范围扩展用户，选取小区内与RSRPi,PBS对应的半双工微基站为用户i的服务基站；其中：RSRPi,PBS为用户i接收到小区内半双工微基站的最大信号功率，RSRPi,MBS为用户i接收到小区内宏基站的信号功率，RSRPi,SBS为用户i接收到小区内全双工小基站的最大信号功率，和分别为预设的对应全双工和半本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜂窝异构网络下的全双工小区间干扰协调方法，包括如下步骤：(1)确定小区内每个用户的类型并为每个用户选择服务基站；对于任一用户，若其服务基站为宏基站或半双工微基站，则该用户按半双工模式即最大功率传输与其服务基站进行通讯；(2)对于小区内的任一全双工小基站，对其所服务的用户进行上下行匹配，匹配上的用户对按全双工模式与该全双工微基站进行通讯，未匹配的用户则按半双工模式与该全双工小基站进行通讯；(3)对小区内所有用户进行资源块分配；(4)对于按半双工模式进行通讯的用户，采用蜂窝异构网络现有功率分配方案对其进行功率分配；对于按全双工模式进行通讯的用户，采用二维搜索的方法对其进行功率分配；(5)通过用户匹配的方法使小区内其他用户复用宏基站用户的资源块。

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝异构网络下的全双工小区间干扰协调方法，包括如下步骤：(1)确定小区内每个用户的类型并为每个用户选择服务基站；对于任一用户，若其服务基站为宏基站或半双工微基站，则该用户按半双工模式即最大功率传输与其服务基站进行通讯；(2)对于小区内的任一全双工小基站，对其所服务的用户进行上下行匹配，匹配上的用户对按全双工模式与该全双工微基站进行通讯，未匹配的用户则按半双工模式与该全双工小基站进行通讯；(3)对小区内所有用户进行资源块分配；(4)对于按半双工模式进行通讯的用户，采用蜂窝异构网络现有功率分配方案对其进行功率分配；对于按全双工模式进行通讯的用户，采用二维搜索的方法对其进行功率分配；(5)通过用户匹配的方法使小区内其他用户复用宏基站用户的资源块。2.根据权利要求1所述的全双工小区间干扰协调方法，其特征在于：所述步骤(1)中对于小区内的任一用户i：若RSRPi,PBS≥RSRPi,MBS且则用户i为微蜂窝半双工用户，选取小区内与RSRPi,PBS对应的半双工微基站为用户i的服务基站；若RSRPi,SBS≥RSRPi,MBS且则用户i为小蜂窝全双工用户，选取小区内与RSRPi,SBS对应的全双工小基站为用户i的服务基站；若且则用户i为宏基站用户，选取小区内的宏基站为用户i的服务基站；若且则用户i为小蜂窝全双工范围扩展用户，选取小区内与RSRPi,SBS对应的全双工小基站为用户i的服务基站；若且则用户i为微蜂窝半双工范围扩展用户，选取小区内与RSRPi,PBS对应的半双工微基站为用户i的服务基站；其中：RSRPi,PBS为用户i接收到小区内半双工微基站的最大信号功率，RSRPi,MBS为用户i接收到小区内宏基站的信号功率，RSRPi,SBS为用户i接收到小区内全双工小基站的最大信号功率，和分别为预设的对应全双工和半双工的小区范围扩展值。3.根据权利要求1所述的全双工小区间干扰协调方法，其特征在于：所述步骤(2)中利用匈牙利算法对全双工小基站所服务的用户进行上下行匹配，使该全双工小基站所服务的用户按最大功率进行传输，对于其中任一对匹配的上行用户i和下行用户j则满足以下关系：(i,j)=argmaxi∈φU,j∈φD(...

【专利技术属性】
技术研发人员：余官定，文鼎柱，张子涵，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33