以用户为中心的半动态分簇方法技术

本发明专利技术公开了以用户为中心的半动态分簇方法，适用于采用JT‑CoMP的超密集网络。基于干扰图将小基站分为

User centered semi dynamic clustering method

The invention discloses a user centered semi dynamic clustering method, which is suitable for super dense networks with JT CoMP. The small base station is divided into a small base station based on the interference graph

【技术实现步骤摘要】
以用户为中心的半动态分簇方法
本专利技术涉及通信领域，尤其是采用JT-CoMP的超密集网络中以用户为中心的半动态分簇方法。
技术介绍
超密集网络(UDN,UltraDenseNetwork)在宏小区的覆盖范围内部署上百个小小区，会有上百个小基站，小基站之间频段重用或子信道重用，因此小基站之间存在严重的干扰。在UDN中采用协作多点传输(CoMP,CoordinatedMultiplePoint)能减少小基站之间的干扰。CoMP主要有三种实现方式：协作调度/协作波束赋形、动态传输点选择和联合传输(JT,JointTransmission)。在JT传输模式下，多个小基站在同一时频资源块上为同一用户发送数据，将小小区间的干扰信号转化为有用信号，是这三种实现方式中可靠性最优的一种。JT-CoMP中，小基站之间要交换信道状态信息和用户数据，如果所有的小基站都相互协作，这需要太高的回程链路开销，为此，协作簇的选择至关重要。JT-CoMP中的分簇方法分为三种：静态分簇、半动态分簇和动态分簇。静态分簇根据网络的拓扑结构进行分簇，不能随着小基站或用户位置的变化而改变，其复杂度较低，信令开销少。半动态分簇是在静态分簇的基础上提出来的，首先对小基站进行分簇，然后在每个基站簇内动态地为每个用户选择若干服务小基站。与静态分簇相比，半动态分簇提高了系统的性能，其缺点是增加了复杂度和信令开销。动态分簇是三种分簇方法中性能最优的，也是复杂度最高的，能随着小基站或用户位置的变化而改变。动态分簇分为以网络为中心的动态分簇、以用户为中心的动态分簇和混合分簇。以用户为中心的动态分簇方法中，为每个用户选择适合自己的CoMP服务基站簇，其复杂度最高，性能也最优。文献“Semi-dynamicuser-specificclusteringfordownlinkcloudradioaccessnetwork”(LiuDong,HanShengqian,YangChengyang,ZhangQian,IEEETransactionsonVehicularTechnology,2016)提出了一种以用户为中心的半动态分簇方法，然而该方法需要遍历所有用户所有可能的CoMP服务基站簇，其迭代次数与用户总数的平方成正比，若用户较多，则复杂度极高。
技术实现思路
综上所述，为了解决现有技术的问题，本专利技术提出了一种以用户为中心的半动态分簇方法，适用于采用JT-CoMP的超密集网络，该方法的复杂度较低。实现本专利技术的技术思路是：基于干扰图将小基站分为K个簇并选出每个簇的簇头，用Qk表示第k个簇，k＝1,2,…,K，在干扰图中找出Qk之外并且与Qk内的小基站相互干扰的小基站，将这些小基站放在Pk中，将Qk中的小基站和Pk中的小基站当做Qk内用户的备选服务基站，用户接收备选服务基站发送来的参考信号，按照接收功率的大小从中选出若干个待选服务基站，簇头首先将其中的一个待选服务基站加入到用户的CoMP服务基站簇，然后根据系统吞吐量的大小决定是否将其他待选服务基站加入到用户的CoMP服务基站簇。为了实现上述技术思路，本专利技术提出的以用户为中心的半动态分簇方法，适用于采用JT-CoMP的超密集网络，包括如下步骤：A，对该网络中的小基站进行不重叠的分簇并选出每个簇的簇头，共分为K个簇，用Qk表示，k＝1,2,…,K；B，用Q表示该网络中所有的小基站组成的集合，用表示Qk在Q中的相对补集，基于步骤A1构造的干扰图，在中找出与Qk中的小基站相连的小基站，将这些小基站放在集合Pk中，k＝1,2,…,K，K是该网络包含的基站簇的总数；C，Qk的第m个用户从Qk和Pk中选择待选服务基站，组成集合Ukm，并且将该集合发送给其中的一个小基站，该小基站将它接收到的所有集合发送给该簇的簇头，m＝1,2,…,Ik，Ik是第k个簇即Qk包含的用户总数，k＝1,2,…,K，K是该网络包含的基站簇的总数；D，第1个簇的簇头将U1i中的第1个小基站BS1i,1加入到该簇内第i个用户的JT-CoMP服务基站簇，i＝1,2,…,I1，I1是第1个簇包含的用户总数，簇头计算此时该簇内的所有用户的吞吐量之和并且赋值给R1；E，第1个簇的簇头决定是否将U1i中的第2个至最后一个小基站加入到该簇内第i个用户的JT-CoMP服务基站簇，i＝1,2,…,I1，I1是第1个簇包含的用户总数；F，第2个簇至第K个簇的簇头采用与第1个簇的簇头相同的方法为该簇内每个用户选择JT-CoMP服务基站簇，K是该网络包含的基站簇的总数。进一步，所述步骤A具体包括：A1，构造该网络对应的干扰图，该图中的节点对应小基站，边对应小基站之间的距离或小基站之间的大尺度衰落，若小基站之间的距离小于预先设置的距离门限或小基站之间的大尺度衰落小于预先设置的衰落门限，则这两个小基站对应的节点之间有条边并且边的长度等于两个基站之间的距离或两个基站之间的大尺度衰落，若小基站之间的距离大于预先设置的距离门限或小基站之间的大尺度衰落大于预先设置的衰落门限，则这两个小基站对应的节点之间没有边；A2，基于步骤A1构造的干扰图，采用K-means方法或其他分簇方法对小基站进行不重叠的分簇，将干扰大的小基站放在一个簇中并选出每个簇的簇头，共分为K个簇，用Qk表示，k＝1,2,…,K。进一步，所述步骤C具体包括：C1，Qk和Pk中的小基站发送参考信号到Qk中的每个用户，Qk的第m个用户测量Qk和Pk中的小基站到它的瞬时接收信号功率，m＝1,2,…,Ik，Ik是第k个簇包含的用户总数，k＝1,2,…,K，K是该网络包含的基站簇的总数；C2，Qk的第m个用户将多个瞬时接收信号功率与预先设置的功率门限相比较，选出大于功率门限的若干个接收信号对应的小基站，并且按功率从大到小的顺序将它们对应的小基站依次放在集合Ukm中，Ukm＝{BSkm,1,BSkm,2,…,BSkm,nkm}，Ukm中的元素代表小基站，m＝1,2,…,Ik，Ik是第k个簇包含的用户总数，k＝1,2,…,K，K是该网络包含的基站簇的总数，nkm是Ukm中元素的总数；C3，Qk的第m个用户将集合Ukm发送给小基站BSkm,1，小基站BSkm,1将集合Ukm发送给该簇的簇头，m＝1,2,…,Ik，Ik是第k个簇包含的用户总数，k＝1,2,…,K，K是该网络包含的基站簇的总数。进一步，所述步骤E具体包括：E1，若|U11|≥2，|·|表示集合的势，则簇头将小基站BS11,2当做用户1的JT-CoMP服务基站，此时用户1有两个服务基站，簇头计算该簇内I1个用户的吞吐量之和，若该吞吐量之和大于R1，则簇头将小基站BS11,2加入到用户1的CoMP服务基站簇，并将该吞吐量之和赋值给R1，否则以后不再考虑将小基站BS11,2当做用户1的JT-CoMP服务基站；E2，若|U12|≥2，|·|表示集合的势，则簇头将小基站BS12,2当做用户2的JT-CoMP服务基站，此时用户2有两个服务基站，簇头计算该簇内I1个用户的吞吐量之和，若该吞吐量之和大于R1，则簇头将小基站BS12,2加入到用户2的JT-CoMP服务基站簇，并将该吞吐量之和赋值给R1，否则以后不再考虑将小基站BS12,2当做用户2的JT-CoMP服务基站；E3，若|U1i本文档来自技高网...

【技术保护点】
以用户为中心的半动态分簇方法，其特征在于，适用于采用JT‑CoMP的超密集网络，包括如下步骤：A，对该网络中的小基站进行不重叠的分簇并选出每个簇的簇头，共分为K个簇，用Qk表示，k＝1,2,…,K，具体过程如下：A1，构造该网络对应的干扰图，该图中的节点对应小基站，边对应小基站之间的距离或小基站之间的大尺度衰落，若小基站之间的距离小于预先设置的距离门限或小基站之间的大尺度衰落小于预先设置的衰落门限，则这两个小基站对应的节点之间有条边并且边的长度等于两个基站之间的距离或两个基站之间的大尺度衰落，若小基站之间的距离大于预先设置的距离门限或小基站之间的大尺度衰落大于预先设置的衰落门限，则这两个小基站对应的节点之间没有边；A2，基于步骤A1构造的干扰图，采用K‑means方法或其他分簇方法对小基站进行不重叠的分簇，将干扰大的小基站放在一个簇中并选出每个簇的簇头，共分为K个簇，用Qk表示，k＝1,2,…,K；B，用Q表示该网络中所有的小基站组成的集合，用

【技术特征摘要】
1.以用户为中心的半动态分簇方法，其特征在于，适用于采用JT-CoMP的超密集网络，包括如下步骤：A，对该网络中的小基站进行不重叠的分簇并选出每个簇的簇头，共分为K个簇，用Qk表示，k＝1,2,…,K，具体过程如下：A1，构造该网络对应的干扰图，该图中的节点对应小基站，边对应小基站之间的距离或小基站之间的大尺度衰落，若小基站之间的距离小于预先设置的距离门限或小基站之间的大尺度衰落小于预先设置的衰落门限，则这两个小基站对应的节点之间有条边并且边的长度等于两个基站之间的距离或两个基站之间的大尺度衰落，若小基站之间的距离大于预先设置的距离门限或小基站之间的大尺度衰落大于预先设置的衰落门限，则这两个小基站对应的节点之间没有边；A2，基于步骤A1构造的干扰图，采用K-means方法或其他分簇方法对小基站进行不重叠的分簇，将干扰大的小基站放在一个簇中并选出每个簇的簇头，共分为K个簇，用Qk表示，k＝1,2,…,K；B，用Q表示该网络中所有的小基站组成的集合，用表示Qk在Q中的相对补集，基于步骤A1构造的干扰图，在中找出与Qk中的小基站相连的小基站，将这些小基站放在集合Pk中，k＝1,2,…,K，K是该网络包含的基站簇的总数；C，Qk的第m个用户从Qk和Pk中选择待选服务基站，组成集合Ukm，并且将该集合发送给其中的一个小基站，该小基站将它接收到的所有集合发送给该簇的簇头，m＝1,2,…,Ik，Ik是第k个簇即Qk包含的用户总数，k＝1,2,…,K，K是该网络包含的基站簇的总数，具体过程如下：C1，Qk和Pk中的小基站发送参考信号到Qk中的每个用户，Qk的第m个用户测量Qk和Pk中的小基站到它的瞬时接收信号功率，m＝1,2,…,Ik，Ik是第k个簇包含的用户总数，k＝1,2,…,K，K是该网络包含的基站簇的总数；C2，Qk的第m个用户将多个瞬时接收信号功率与预先设置的功率门限相比较，选出大于功率门限的若干个接收信号对应的小基站，并且按功率从大到小的顺序将它们对应的小基站依次放在集合Ukm中，Ukm＝{BSkm,1,BSkm,2,…,BSkm,nkm}，Ukm中的元素代表小基站，m＝1,2,…,Ik，Ik是第k个簇包含的用户总数，k＝1,2,…,K，K是该网络包含的基站簇的总数，nkm是Ukm中元素的总数；C3，Qk的第m个用户将集合Ukm发送给小基站BSkm,1，小基站BSkm,1将集合Ukm发送给该簇的簇头，m＝1,2,…,Ik，Ik是第k个簇包含的用户总数，k＝1,2,…,K，K是该网络包含的基站簇的总数；D，第1个簇的簇头将U1i中的第1个小基站BS1i,1加入到该簇内第i个用户的JT-CoMP服务基站簇，i＝1,2,…,I1，I1是第1个簇包含的用户总数，簇头计算此时该簇内的所有用户的吞吐量之和并且赋值给R1；E，第1个簇的簇头决定是否将U1i中的第2个至最后一个小基站加入到该簇...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兴旺，许春梅，陈慧，田心记，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41