超密集无线网络基于干扰协调的能效资源分配方法组成比例

本发明专利技术提出了超密集无线网络中一种基于干扰协调的能效资源分配算法。分析并给出了基于成簇的超密集无线网络，提出了簇间与簇内干扰协调策略：采用图论着色原理进行簇间干扰协调和部分信息交互方式对簇内干扰进行协调。提出了超密集无线网络中一种基于干扰协调的能效资源分配算法，该算法对超密集无线网络子信道和功率进行联合优化。首先，利用用户质量体验函数和最大最小算法对子信道进行分配；其次，优化改进的粒子群算法对功率进行优化分配。其中，为了避免粒子群优化陷入局部解缺陷，引进阻尼震动与适应度变异对粒子群优化算法进行改进。

【技术实现步骤摘要】
超密集无线网络基于干扰协调的能效资源分配方法
本专利技术设计了一种基于干扰协调的能效资源分配算法，适应于超密集无线网络，属于信息通信

技术介绍
近年来，随着移动通信技术的快速发展，用户业务需求和网络结构都发生了巨大的变革。据调查显示，话音和数据流量需求分别有超过30％和70％产生在室内，同时大量办公区和住宅区都面临着室内信号盲点的问题。另外，智能设备和手持平板等移动终端的广泛普及、各种应用程序的日益丰富，促进移动网蓬勃发展。预计到2020年，全球移动数据量将达到15.9百京，是2014的近11倍。毫无疑问，这将带来无线通信业务需求爆炸式增长。为了应对满足大量数据通信的需求，主要有两种不同的方式，一种是大规模的MIMO天线技术，而另外一种就是超密集无线部署网络。但是MIMO的性能由于空间限制而日渐饱和，同时大量天线阵列成本较贵。超密集无线网络是应对此挑战的一个重要方案，在未来无线通信网络中扮演极其重要的角色，其主要思想是在传统蜂窝网的大功率宏蜂窝内，在用户数据服务较多的区域部署大量低功率、低成本的各种类型的接入节点(小基站)。在热点区域将会同时部署传统大功率的宏基站和低功率的本文档来自技高网...

【技术保护点】
超密集无线网络基于干扰协调的能效资源分配方法，其特征在于，具体包括：1)基于成簇的超密集无线网络模型基于成簇的超密集无线网络，由一个宏基站MBS和密集的家庭基站FBS构成，如家庭基站已经C个分簇，不考虑来邻区宏基站的干扰；MBS处于宏蜂窝的中心位置，覆盖半径为R

【技术特征摘要】
1.超密集无线网络基于干扰协调的能效资源分配方法，其特征在于，具体包括：1)基于成簇的超密集无线网络模型基于成簇的超密集无线网络，由一个宏基站MBS和密集的家庭基站FBS构成，如家庭基站已经C个分簇，不考虑来邻区宏基站的干扰；MBS处于宏蜂窝的中心位置，覆盖半径为RM，最大发射功率为PM，宏小区随机分布着UM个宏用户；宏蜂窝覆盖范围内随机分布着F个家庭基站，半径为Rf，最大发射功率为Pf,每个家庭基站采用半开放式的用户接入方式，即首先保证本家庭基站注册用户的权益，再考虑接入其他用户；系统总带宽W分为等宽的L个子信道，子信道带宽为Δf＝W/L；由于同一小区下使用相同子信道的用户会产生强干扰，为了降低干扰同一小区下，信道与用户的关系为n:1，即一个信道在同一时刻只能分配给单个用户；2)能效优化模型能量效率EE即EnergyEfficient的定义为总传输速率与总的能量消耗的比值，如下：其中，Rsum为超密集无线网络家庭基站总的传输速率，Psum为网中消耗的总功率，包括电子元器件的消耗与发射功率消耗，e为平均误码率；网络总的传输速率表示为：其中，表示信道使用因子，满足当表示家庭基站f没采用子信道l的信息，反之，采用；其中，信道l上用户u的传输速率为表示家庭基站在信道l上用户u的信干燥比：其中，和分别表示家庭基站与宏基站在信道l上发射功率；系统总能耗可以表示为：式中，为家庭基站总的累计传输功率，为功放器的倒数Pe＝F*pe为电子元器件的消耗的总功率，单个家庭基站消耗为固定值pe；优化目标在发射功率限制、终端用户业务传输速率和簇间、簇内干扰制约的条件下最大化网络的能量效率，优化模型表示为：其中，C1和C2分别代表了用户的最低业务速率和家庭基站发射功率的限制；C3和C4分别表示信道只有被用户使用和未被使用两种状态与每个小小区内信道只能分给一个用户；C5是宏基站对家庭基站的跨层干扰做了限制；目的是在最大功率限制、用户最低业务速率制约和干扰制约的前提下最大化ηEE的值；3)簇间与簇内干扰协调3-A).簇间干扰协调由于基于成簇的超密集无线网络簇间采用频率复用技术，将造成簇间的边缘家庭基站存在严重的干扰，为解决簇间干扰，基于图论着色原理对簇进行归类，并以此提出新型簇间时域调度方案；对簇按照图论着色理论进行着色；由于图论着色算法可知最少需要四种颜色，地图上的任何互相相邻区域不能涂一样的颜色，用绿、黄、红和白色对C个簇进行着色，将簇分为四类且相邻簇间颜色不同；把每一个染色后的簇看成统一协调的共同体，对簇与簇之间按照着色分簇进行时域调度:3-A-1):根据颜色数量，将8个调度帧分为四类，与之对应的是簇的四种颜色，即：着绿色的簇对应帧1和5，着黄色的簇对应帧2和6，着红色的簇对应帧3和7，着白色的簇对应帧4和8；3-A-2):某个颜色调度的时候,与之对应的该颜色的簇称作干扰簇InterferenceCluster即IC，其它的簇称作守护簇ProtectedCluster即PC，并且干扰簇内的FBS要减功率发送，及各自覆盖范围内的用户不参与调度，而在调度帧守护簇的FBS以分配的满功率发送且所有边缘用户都得到调度；簇的功率衰减公式如下：其中，δ满减因子；B.簇内干扰协调超密集无线网络中，通过宏基站、簇内家庭基站都通过簇头clusterhead即CH基站协作优化无线资源分配，尤其是干扰较大的终端用户信道链路信息，限制彼此干扰大的家庭基站使用不同信道；而高密度部署家庭基站的情况，若每个基站都去广播发送与接收彼此的链路状态信息，会造大量的开销浪费和负载量，更会造成能量效率下降，因此，通过回传链路统一发送给CH，并对其收集到的信息采取干扰协调：3-B-1)：簇内家庭基站信息回传到CH公式(7)中，greq为信道链路状态门限阈值，区分宏基站与家庭基站阈值，若某信道链路状态小于门限值，则其干扰置零；否则，CH进行干扰协调处理；3-B-2)：高密度家庭基站部署，人流分布不均，极其容易出现簇内家庭基站负载不均衡，若某个家庭基站用户偏多，需要用到更多的子信道，则CH采用如下策略：

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓荣，王振，沈瑶，朱洪波，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32