异构网络协同多播的传输方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种异构网络协同多播的传输方法及装置，该方法包括：收集异构网络到用户的下行信道信息；基于异构网络协同多播的传输方式确定波束优化问题；对波束优化问题进行求解，得到优化波束向量；基于优化波束向量进行异构网络系统的波束资源分配，以优化异构网络系统性能。该方法能够优化异构网络系统的波束资源分配，进而优化异构网络系统的性能，通过多网系协同覆盖，单网系覆盖时的瓶颈用户能够获得更大增益，改善了单网系系统性能，提高了信号的传输效果，缓解了现有的单网系多播传输方法中，信号的传输效果差，存在通信瓶颈用户，系统性能不好的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
异构网络协同多播的传输方法及装置
本专利技术涉及无线通信中资源分配的
，尤其是涉及一种异构网络协同多播的传输方法及装置。
技术介绍
随着通信发展，通信从传统的基于连接的通信逐渐拓展到基于内容的通信，例如音乐、视频、网络电视等。基于内容的通信往往需求更大的通信容量，但具有被多个用户同时需求的特性。利用多播传输，可以在同样的系统资源消耗下，将相同需求内容同时传输给多个用户，相对于点对点传输能够有效提升系统性能。在多播传输中，基于多天线，发射波束成形可以被用于改善接收信干噪比。已有文献研究了单网系单用户组的多播波束成形方法，针对QoS约束，以及用户间最大最小公平问题分别求解系统的最优波束设计。原问题为NP难问题，因此通过半正定规划与系统松弛，得到原问题的近似解。该问题可进一步拓展到单网系多用户组的场景，同样研究了QoS约束和用户间最大最小公平下的最优波束设计。在多播传输中，各分组的传输速率由分组内速率最低用户决定。而由于单网系覆盖的局限性，信道状况不佳，或者波束边缘的用户，通信质量相对较差，在多播传输情况下，成为系统容量的瓶颈。综上，现有的单网系多播传输方法中，信号的传输效果差，存在通信瓶颈用户，影响了系统性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种异构网络协同多播的传输方法及装置，以缓解现有的单网系多播传输方法中，信号的传输效果差，存在通信瓶颈用户，系统性能不好的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种异构网络协同多播的传输方法，所述方法包括：收集异构网络到用户的下行信道信息，其中，所述异构网络包括：高速密集网络，广域覆盖网络；基于异构网络协同多播的传输方式确定波束优化问题，其中，所述波束优化问题表示在满足功率约束下，最大化最小用户的加权信噪比，所述波束优化问题中包含所述下行信道信息；对所述波束优化问题进行求解，得到优化波束向量；基于所述优化波束向量进行异构网络系统的波束资源分配，以优化所述异构网络系统性能。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种异构网络协同多播的传输装置，所述装置包括：收集模块，用于收集异构网络到用户的下行信道信息，其中，所述异构网络包括：高速密集网络，广域覆盖网络；确定模块，用于基于异构网络协同多播的传输方式确定波束优化问题，其中，所述波束优化问题表示在满足功率约束下，最大化最小用户的加权信噪比，所述波束优化问题中包含所述下行信道信息；求解模块，用于对所述波束优化问题进行求解，得到优化波束向量；波束资源分配模块，用于基于所述优化波束向量进行异构网络系统的波束资源分配，以优化所述异构网络系统性能。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供了一种异构网络协同多播的传输方法及装置，该方法包括：收集异构网络到用户的下行信道信息，其中，异构网络包括：高速密集网络，广域覆盖网络；基于异构网络协同多播的传输方式确定波束优化问题，其中，波束优化问题表示在满足功率约束下，最大化最小用户的加权信噪比，波束优化问题中包含下行信道信息；对波束优化问题进行求解，得到优化波束向量；基于优化波束向量进行异构网络系统的波束资源分配，以优化异构网络系统性能。现有的单网系多播传输方法中，由于单网系覆盖的局限性，信道状况不佳，信号的传输效果差，或者波束边缘的用户，通信质量相对较差，系统的性能不好。与现有的单网系多播传输方法相比，本专利技术实施例的异构网络协同多播的传输方法中，先收集异构网络到用户的下行信道信息，然后，基于异构网络协同多播的传输方式确定波束优化问题，对波束优化问题进行求解，得到优化波束向量；基于优化波束向量进行异构网络系统的波束资源分配，以优化异构网络系统性能，该方法能够优化异构网络系统的波束资源分配，进而优化异构网络系统的性能，通过多网系协同覆盖，单网系覆盖时的瓶颈用户能够获得更大增益，改善了单网系系统性能，提高了信号的传输效果，缓解了现有的单网系多播传输方法中，信号的传输效果差，存在通信瓶颈用户，系统性能不好的技术问题。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种异构网络协同多播的传输方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的收集异构网络到用户的下行信道信息的方法流程图；图3为本专利技术实施例提供的基于异构网络协同多播传输方式确定波束优化问题的流程图；图4为本专利技术实施例提供的对波束优化问题进行求解，得到优化波束向量的流程图；图5为本专利技术实施例提供的基于关系通过对QoS波束优化问题进行求解，得到简化的波束优化问题的优化波束矩阵的流程图；图6为本专利技术实施例提供的基于待处理优化波束向量对功率资源进行优化，得到异构网络系统的最优功率分配的流程图；图7为本专利技术实施例提供的异构网络协同多播传输的系统的示意图；图8为本专利技术实施例提供的协同与非协同传输情况下传输速率的对比示意图；图9为本专利技术实施例提供的一种异构网络协同多播的传输装置的结构框图。图标：11-收集模块；12-确定模块；13-求解模块；14-波束资源分配模块。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为便于对本实施例进行理解，首先对本专利技术实施例所公开的一种异构网络协同多播的传输方法进行详细介绍。实施例一：一种异构网络协同多播的传输方法，参考图1，该方法包括：S102、收集异构网络到用户的下行信道信息，其中，异构网络包括：高速密集网络，广域覆盖网络；在本专利技术实施例中，该方法的执行主体是发射端。具体的，如果广域覆盖网络为卫星时，那么卫星即为该方法的执行主体，如果高速密集网络为微基站，那么微基站即为该方法的执行主体。具体的，在本专利技术实施例中，广域覆盖网络与高速密集网络共享频谱协同为用户提供多播传输服务。广域覆盖网络能够为异构网络系统中的所有用户提供广域的低速覆盖传输；高速密集网络由密集微基站组成，可以为小覆盖范围内的用户提供高速传输。其中，广域覆盖网络可以为卫星网络，宏基站网络，本专利技术实施例对广域覆盖网络的形式不进行具体限制。异构网络系统(包括卫星，微基站，用户终端等)中，对用户(具体是指用户终端)按照其需求的数据进行分组，需求同样数据的用户被归为同一分组中。具体的，在通信时，用户先申请其需要的数据，根据用户申请的数据就能够将用户进行分组。处于多网系覆盖范围内用户同时接收来自不同网系信号。由于网络的覆盖差异，以及信道的波动性，单网系覆盖时的瓶颈用户在协同传输情况下，能获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异构网络协同多播的传输方法，其特征在于，所述方法包括：收集异构网络到用户的下行信道信息，其中，所述异构网络包括：高速密集网络，广域覆盖网络；基于异构网络协同多播的传输方式确定波束优化问题，其中，所述波束优化问题表示在满足功率约束下，最大化最小用户的加权信噪比，所述波束优化问题中包含所述下行信道信息；对所述波束优化问题进行求解，得到优化波束向量；基于所述优化波束向量进行异构网络系统的波束资源分配，以优化所述异构网络系统性能。

【技术特征摘要】
1.一种异构网络协同多播的传输方法，其特征在于，所述方法包括：收集异构网络到用户的下行信道信息，其中，所述异构网络包括：高速密集网络，广域覆盖网络；基于异构网络协同多播的传输方式确定波束优化问题，其中，所述波束优化问题表示在满足功率约束下，最大化最小用户的加权信噪比，所述波束优化问题中包含所述下行信道信息；对所述波束优化问题进行求解，得到优化波束向量；基于所述优化波束向量进行异构网络系统的波束资源分配，以优化所述异构网络系统性能。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，收集异构网络到用户的下行信道信息包括：利用导频信号进行信道估计，得到所述高速密集网络到目标用户的第一下行信道信息，其中，所述目标用户包括：所述高速密集网络覆盖范围内的用户，与所述高速密集网络相邻的高速密集网络覆盖范围内的用户；利用所述导频信号进行信道估计，得到所述广域覆盖网络到其覆盖范围内的所有用户的第二下行信道信息；将所述第一下行信道信息和所述第二下行信道信息作为所述下行信道信息。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于异构网络协同多播传输方式确定波束优化问题包括：基于所述异构网络协同多播的传输方式确定各个用户在所述异构网络中的接收信噪比，其中，所述各个用户为在所述异构网络中的用户；对所述接收信噪比进行加权处理，得到所述各个用户的加权信噪比；在所述各个用户的加权信噪比中，最大化最小用户的加权信噪比，得到所述波束优化问题。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述波束优化问题进行求解，得到优化波束向量包括：通过预设矩阵对所述波束优化问题进行转换，得到简化的波束优化问题，其中，所述简化的波束优化问题中使得所述波束优化问题中的预设约束条件松弛；确定与所述简化的波束优化问题所对应的异构网络系统的QoS波束优化问题，其中，所述QoS波束优化问题表示在满足用户的最小接收信噪比的约束下，最小化传输功率；确定所述简化的波束优化问题和所述QoS波束优化问题之间的关系；基于所述关系通过对所述QoS波束优化问题进行求解，得到所述简化的波束优化问题的优化波束矩阵；采用高斯随机方法对所述优化波束矩阵进行处理，生成待处理优化波束向量；基于所述待处理优化波束向量对功率资源进行优化，得到所述异构网络系统的最优功率分配；基于所述待处理优化波束向量和所述最优功率分配确定所述优化波束向量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述关系通过对所述QoS波束优化问题进行求解，得到所述简化的波束优化问题的优化波束矩阵包括：获取二分法迭代的初始上限加权信噪比和初始下限加权信噪比；确定所述初始上限加权信噪比和所述初始下限加权信噪比的平均信噪比；执行下述迭代过程：基于所述关系将所述平均信噪比代入所述QoS波束优化问题，得到待求解QoS波束优化问题；采用SDP工具对所述待求解QoS波束优化问题进行求解；如果所述待求解QoS波束优化问题无解或得到的解所对应的能量大于能量约束，则对历史上限加权信噪比进行更新，得到更新的上限加权信噪比，其中，所述更新的上限加权信噪比...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜春晓，倪祖耀，匡麟玲，吴胜，葛宁，朱向明，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11