一种上行蜂窝网络中的多小区协调调度方法及上行蜂窝系统技术方案

本发明专利技术公开了一种上行蜂窝网络中的多小区协调调度方法及上行蜂窝系统。本方法为：基站1对于每种用户选择，设定调度用户序列

A Multi-cell Coordination Scheduling Method and Uplink Cellular System in Uplink Cellular Networks

【技术实现步骤摘要】
一种上行蜂窝网络中的多小区协调调度方法及上行蜂窝系统
本专利技术涉及一种上行蜂窝网络中的多小区协调调度方法及上行蜂窝系统，属于无线通信

技术介绍
为了满足更高数据速率的要求，蜂窝网络使用全频谱复用。但是全频谱复用主要的缺点在于会导致小区间干扰，尤其限制小区边缘用户的性能。因此，消除干扰同时保持高数据速率是非常重要的。多小区协调调度(CoordinatedScheduling，CS)是一个减少小区间干扰的有效方案(参考文献G.Y.Li,J.Niu,D.Lee,J.FanandY.Fu,"Multi-CellCoordinatedSchedulingandMIMOinLTE,"inIEEECommunicationsSurveys&Tutorials,vol.16,no.2,pp.761-775,2014.)。在多小区CS中，每个用户只与其关联的基站通信，基站之间不共享用户数据。通过小区之间的协调，选择最优的调度用户组合，以使得小区间干扰尽可能小。最优的调度用户集合可通过穷举搜索所有可能的用户组合来获得。但是穷举搜索复杂度非常高，尤其是当小区中用户数较大时。因此，一些次优解被提出。多小区CS在下行链路中已有广泛研究(参考文献：W.Yu,T.KwonandC.Shin,"MulticellCoordinationviaJointScheduling,Beamforming,andPowerSpectrumAdaptation,"inIEEETransactionsonWirelessCommunications,vol.12,no.7,pp.1-14,July2013；M.Li,I.B.Collings,S.V.Hanly,C.LiuandP.Whiting,"MulticellCoordinatedSchedulingWithMultiuserZero-ForcingBeamforming,"inIEEETransactionsonWirelessCommunications,vol.15,no.2,pp.827-842,Feb.2016.)，但是上行链路研究较少，其中提出了一种贪心的用户选择算法(参考文献P.Frank,A.Müller,H.DrosteandJ.Speidel,"Cooperativeinterference-awarejointschedulingforthe3GPPLTEuplink,"21stAnnualIEEEInternationalSymposiumonPersonal,IndoorandMobileRadioCommunications,Instanbul,2010,pp.2216-2221；L.Liu,Z.Shi,H.WangandD.Gu,"Cross-TierInterference-AwareSchedulingforHeterogeneousUplinkTransmission,"2014IEEE80thVehicularTechnologyConference(VTC2014-Fall),Vancouver,BC,2014,pp.1-5)，协作的基站按照一定顺序依次进行用户调度，第一个基站选择能带来最大数据速率的用户，后来调度的基站可以挖掘之前已调度的小区的干扰信息以优化整个网络的总速率。显然这种算法具有一定的局限性。因此，为了提升系统性能，进一步展开研究是非常有必要的。
技术实现思路
多小区协调的用户调度是一种减少小区间干扰的有效方案。本专利技术研究上行链路中的多小区CS，旨在优化整个系统的性能。本专利技术提出一种新的基于动态规划思想的多小区协调的用户调度方案。协作的基站按照一定顺序进行用户调度，后调度的基站综合考虑所调度用户产生的对已调度用户的干扰和受到的已调度用户的干扰，来调度本区用户，并对已调度的用户进行调整。本专利技术考虑多小区上行链路，用户单天线，基站多天线，资源分配由一个中心调度单元控制，它知晓每个用户到每个基站的信道状态信息(ChannelStateInformation，CSI)。本专利技术将多小区协调用户调度问题建模为非线性整数规划问题，以最大化系统总速率为优化目标。针对该问题，提出一种次优的基于动态规划思想的多小区协调的用户调度算法。将本专利技术所提方法、文献P.Frank,A.Müller,H.DrosteandJ.Speidel,"Cooperativeinterference-awarejointschedulingforthe3GPPLTEuplink,"21stAnnualIEEEInternationalSymposiumonPersonal,IndoorandMobileRadioCommunications,Instanbul,2010,pp.2216-2221所提算法，和传统不协作的调度算法进行仿真对比。仿真结果表明，本专利技术所提算法可以大幅提升系统整体性能。本专利技术的技术方案为：一种上行蜂窝网络中的多小区协调调度方法，其中，上行蜂窝网络中有M个小区共享频谱资源，每个小区设有一个基站，同一时隙每个基站有K种用户选择，其步骤包括：1)从该M个小区对应的基站中选取一基站1作为第一个基站进行用户选择，得到K个调度用户序列构成的集合其中k1为小区1中的第k个用户终端；2)后续基站i∈{2,…M}依次调度用户；对于基站i的每种用户选择ki，从基站i-1的K个调度用户序列构成的集合中选择一个使得前i个小区的系统总速率最大的用户序列即然后得到基站i调度用户ki时的调度用户序列为调度用户序列包括ki和前i-1个基站的用户选择共i个用户，函数f(·)为系统总速率，为基站i-1的K个调度用户序列集合，为中的一个调度用户序列；3)对于该M个小区中进行最后用户选择的小区对应的基站M，从该基站M的K个调度用户序列构成的集合中选择使得系统总速率最大的序列作为最终的多小区调度用户集合。进一步的，基站端采用MMSE-IRC方式对接收到的信号进行干扰抑制；基站i最终接收信号为yi＝wixi，其中wi为基站i的接收检测向量，xi为基站i接收到的信号。进一步的，基站i接收到的信号其中，表示第i个小区的用户集合，ki表示第i个小区调度的用户，表示考虑大尺度衰落后基站i接收到的第j个小区中用户kj的信号功率，表示第j个小区的用户kj到基站i的小尺度衰落，sik为用户ki的发射信号，zi表示基站i的加性高斯白噪声。进一步的，sik满足功率约束加性高斯白噪声zi满足功率限制进一步的，以最大化系统总速率为目标，求解得到对应的多小区调度用户集合SINRi为基站i的接收信噪比。一种上行蜂窝系统，包括共享频谱资源的M个小区，每个小区设有一个基站，其特征在于，还包括一中心调度单元；其中，该中心调度单元从该M个小区对应的基站中选取一基站1作为第一个基站进行用户选择，得到K个调度用户序列构成的集合其中k1为小区1中的第k个用户终端；后续基站i∈{2,…M}依次调度用户，对于基站i的每种用户选择ki，从基站i-1的K个调度用户序列构成的集合中选择一个使得前i个小区的系统总速率最大的用户序列即然后得到基站i调度用户ki时的调度用户序列为调度用户序列包括ki和前i-1个基站的用户选择共本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种上行蜂窝网络中的多小区协调调度方法，其中，上行蜂窝网络中有M个小区共享频谱资源，每个小区设有一个基站，同一时隙每个基站有K种用户选择，其步骤包括：1)从该M个小区对应的基站中选取一基站1作为第一个基站进行用户选择，得到K个调度用户序列构成的集合

【技术特征摘要】
1.一种上行蜂窝网络中的多小区协调调度方法，其中，上行蜂窝网络中有M个小区共享频谱资源，每个小区设有一个基站，同一时隙每个基站有K种用户选择，其步骤包括：1)从该M个小区对应的基站中选取一基站1作为第一个基站进行用户选择，得到K个调度用户序列构成的集合其中k1为小区1中的第k个用户终端；2)后续基站i∈{2，...M}依次调度用户；对于基站i的每种用户选择ki，从基站i-1的K个调度用户序列构成的集合中选择一个使得前i个小区的系统总速率最大的用户序列即然后得到基站i调度用户ki时的调度用户序列为调度用户序列包括ki和前i-1个基站的用户选择共i个用户，函数f(·)为系统总速率，为基站i-1的K个调度用户序列集合，为中的一个调度用户序列；3)对于该M个小区中进行最后用户选择的小区对应的基站M，从该基站M的K个调度用户序列构成的集合中选择使得系统总速率最大的序列作为最终的多小区调度用户集合。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基站端采用MMSE-IRC方式对接收到的信号进行干扰抑制；基站i最终接收信号为yi＝wixi，其中wi为基站i的接收检测向量，xi为基站i接收到的信号。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，基站i接收到的信号其中，表示第i个小区的用户集合，ki表示第i个小区调度的用户，表示考虑大尺度衰落后基站i接收到的第j个小区中用户kj的信号功率，表示第j个小区的用户kj到基站i的小尺度衰落，sik为用户ki的发射信号，zi表示基站i的加性高斯白噪声。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，sik满足功率约束加性高斯白噪声zi满足功率限制5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以最大化系统总速率为目标，求解得到对应的多小区调度用户集合SINRi为基站i的接收信噪...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈婉月，赵玉萍，禹宏康，朱洪飞，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11