一种无线网络上下行多业务并发功率分配方法及存储介质组成比例

本发明专利技术提供了一种基于定向Q

【技术实现步骤摘要】
一种无线网络上下行多业务并发功率分配方法及存储介质


[0001]本专利技术属于涉及无线网络通信
，具体涉及一种无线网络上下行多业务并发功率分配方法及存储介质。

技术介绍

[0002]下面说明本专利技术所涉及的
技术介绍
。
[0003]1.灵活双工(Flexible Duplex)技术。
[0004]灵活双工技术是一种具有重要潜在应用价值的新型双工技术。与传统双工技术在上下行间采用相对固定的传输资源分配方式不同，灵活双工能够根据上下行业务变化情况动态分配上下行资源，有效提高系统资源利用率，更适合未来无线网络中的上下行业务需求随时间、地点而变化的特点。
[0005]所谓双工技术，是指终端与网络接入设备间上下行链路协同工作的模式。双工技术是各类无线通信网络中的关键技术之一。在现网2G、3G、4G和5G网络中主要采用两种双工方式，即频分双工(Frequency division duplex,FDD)和时分双工(Time division duplex,TDD)，且每个网络只能用一种双工模式。其中，4G和5G网络的高级特性中，部分地引入了灵活双工技术。
[0006]灵活双工技术有两个基本分支，分别称为动态FDD和动态TDD。动态FDD系统中，为了适应上下行非对称的业务需求，每个小区可根据业务量需求，将上行频带配置为灵活频带，在多数时间内用于上行传输，部分时间内用于下行传输，或者将下行频带配置为灵活频带，在多数时间内用于下行传输，部分时间内用于上行传输。动态TDD系统中，时域资源在上下行链路间可以动态配置，以满足上下行业务流量不对称的需求。通过调整上下行链路的传输时间配置，可以缓解网络拥塞、提高资源利用率。在单小区的情况下，采用动态TDD技术，即根据上下行链路的容量、时延、可靠性等需求来动态配置传输时间，相比于小区采用固定的上下行链路传输时间配比，可取得更高的资源利用率。动态TDD技术已在TD
‑
LTE(Time Division Long Term Evolution)和5G NR(5th Generation New Radio)移动通信网络发挥重要作用。
[0007]在单小区的情况下，采用灵活双工技术，即根据上下行链路的容量、时延、可靠性等需求来动态配置传输时间或传输频带，相比于小区采用固定的上下行链路传输时间配比或固定的上下行链路传输频带分配，可取得更高的资源利用率。但是，在多小区的情况下，如果每个小区都按自己的业务情况动态分配上下行链路的传输时间或传输频带，将造成严重的交叉链路干扰(CLI，Cross Link Interference)，不利于系统的频谱效率提高。
[0008]所谓交叉链路干扰，就是上行链路和下行链路在同一频率同一时隙进行信息传输时，导致接收设备(如上行链路的基站或下行链路的终端)受到发送设备(如下行链路的基站或上行链路的终端)的干扰；发送设备叫做施扰站(或施扰终端)，接收设备叫作受扰站(或受扰终端)，如图2所示。交叉链路干扰主要有两种，即基站到基站的干扰(也称下行对上行的干扰)和用户终端到用户终端的干扰(也称上行对下行的干扰)。以5G超密集网络场景
和公网/专网混合异构组网场景为例，一方面单个基站服务的用户终端数量及业务类型较多，单基站上下行链路业务量的波动性、突发性较强；另一方面通常公网以下行流量为主，专网以上行流量为主，这恰恰符合灵活双工技术对所使用的通信场景的要求；此外，由于更密集的组网，基于灵活双工技术的基站间更容易产生严重的交叉链路干扰。公网基站发射功率一般较大，专网基站发射功率较小，因此专网上行信号受公网下行信号影响较大。因此综合来看，要使灵活双工技术发挥更大的作用，必须解决基站间及用户终端间的交叉链路干扰问题。
[0009]在标准化提案中，3GPP RAN 84次会议的NR协议指出，灵活双工技术可应用于5G场景，因此有必要对灵活双工技术，即动态TDD和动态FDD技术，进行深入讨论和研究。在3GPP RAN 87次会议前，标准化会议中NR灵活双工部分主要讨论的是动态TDD技术的可行性；RAN 87次会议后，标准化会议中NR灵活双工部分主要讨论的是动态TDD技术的交叉链路干扰解决方法。
[0010]不仅仅限于5G场景中，交叉链路干扰消除问题也可能出现在2G/3G/4G等场景，或多个Wi
‑
Fi无线接入点进行规模化组网的场景，或未来的6G场景，以及上行和下行传输方向间存在干扰的其他无线通信场景中。
[0011]2.交叉链路干扰管理技术。
[0012]干扰管理技术是个相当庞大的
，总体上，其技术路线包括两大类：其一是通过主动的策略选择(称之为干扰协调)，使造成干扰的无线通信装置与受到干扰的无线通信装置，在特定时间、频点、空间等维度不发生或少发生干扰(称之为干扰规避、干扰抑制)；其二是在干扰无法规避或抑制的情况下，基于被动应对的策略，在物理层对干扰信号进行消除。物理层干扰消除技术的基本思想是：首先对干扰做出估计，然后从接收数据中减去干扰，从而提高接收机解调译码模块的性能。根据干扰消除的次序可以分为串行干扰消除、并行干扰消除、以及二者的混合模式。串行干扰消除的基本思想是：按照一定顺序依次判决检测各发射单元的数据符号，并将检测出的数据符号依次消去，直至检测出所有发射单元的数据符号。并行干扰消除算法的基本思想是：首先同时对所有发射单元的数据符号进行判决检测，然后基于各个判决结果，分别执行串行干扰消除过程，并多次迭代执行上述过程，获得更精确的检测结果。串行干扰消除技术在发射单元数目较多时，会带来较大时延；且每次消除之后都可能要对剩余发射单元的信号进行重新排序，运算复杂度较高。并行干扰消除技术对多个发射单元信号进行并行处理，时延较小；但是需要反复迭代提高性能，处理复杂度过高。
[0013]就灵活双工系统而言，传输资源被动态分配给每个小区与流量适配的传输方向，但由于相邻小区间在不同的传输方向上使用重叠的时间和频率资源，从而在相邻小区间产生了交叉链路干扰，导致灵活双工系统的潜在优点难以被充分利用。交叉链路干扰管理的方案(包括消除、抑制、预防等)一般分为：基于站间协调的方案(通过基站间交互信息主动调整传输策略以防止交叉链路干扰发生)、基于接收机处理的方案(在接收机信号处理层面消除残留的交叉链路干扰或降低其影响)以及基于电磁感知和预测的方案(预先感知相邻小区在不同传输方向上是否存在交叉链路干扰及可能的干扰强度)等。在现有的交叉链路干扰消除方案中，基于站间协调的方案受到了业界的广泛关注，常见的基于站间协调的方案有小区分簇、小区间协作资源调度与分配、功率控制等。
[0014]现有消除交叉链路干扰的功率控制方案主要分为上行功率控制和下行功率控制两类。上行功率控制主要是基站调节小区内的用户终端发射功率，从而在以下两方面取得优化平衡：一方面降低用户终端对相邻小区下行信号的干扰，即用户终端对用户终端的干扰；一方面提高用户终端发射信号在本小区基站处的接收质量，即本小区上行信号的接收质量。下行功率控制主要是基站控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线网络上下行多业务并发功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：(一)获取以下参数之一或者其组合：1)各受扰基站与其服务的各用户终端之间的上行链路信道状态信息CSI；2)各施扰基站与其服务的各用户终端之间的下行链路CSI；3)各施扰用户终端与相邻小区中的各受扰用户终端之间的干扰链路CSI；4)各施扰基站与各受扰基站之间的干扰链路CSI；5)各上行或下行链路被分配到的传输带宽；6)各传输链路的噪声功率；7)各用户终端业务类型；8)各施扰基站与各受扰基站预期的上下行传输资源配置；9)各用户终端的QoS要求和对应的最小传输速率；10)各基站和用户终端的最大可允许发射功率；(二)为不同业务建立不同MOS值计算模型，根据获取的参数信息，以使场景中所有用户的平均MOS值最大为目标，求取功率分配最优解；(三)指示各施扰基站的下行发射功率与各施扰用户终端的上行发射功率按求得的最优解进行功率调整。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(二)中，根据业务类型建立不同MOS值计算模型，包括：(1)语音业务的MOS值MOS
u
，根据语音业务质量感知评估中给出的误包率PEP计算得到；(2)数据业务的MOS值MOS
w
，根据用户终端的传输速率R和PEP来计算，如下：MOS
w
＝a*log
10
[b*R*(1
‑
PEP)]其中，参数a和b由用户感知质量确定；(3)视频业务的MOS值MOS
v
，使用峰值信噪比PSNR来计算，如下：其中，函数参数c、d和e设置为：c＝6.6431，d＝
‑
0.1344，e＝30.4264。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(二)中，求取功率分配最优解时，进一步设置约束如下：根据各用户终端的QoS要求，分别对各用户终端对应的上行或下行的最小传输速率给出约束；根据设备的类型，对各用户终端和各基站的最大发射功率给出约束。4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述的步骤(二)中，求取功率分配最优解时，为不同业务计算公平系数；设置的目标函数为：将公平系数作为MOS值的权重，计算场景中所有用户的加权MOS值的平均值，求取使所述平均值最大的功率分配方案；所述公平系数的计算方式为：设场景中某类业务有Q个用户，当前处于第Z次功率分配步骤中；对所述Q个用户中的每个用户，求取在前Z
‑
1次功率分配步骤中的MOS值的和，对最大和值求取Z
‑
1次的平均值，作为该类业务用户的最大MOS值MaxMOS
Z
，然后计算第Z次功率分配时的公平系数如下：其中，λ
qZ
(q＝1,2,
…
Q)表示用户q在第Z次功率分配步骤中的公平系数；MOS
qn
表示用户q在第n次功率分配步骤中的MOS值。5.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述的步骤(二)中，利用改进的定
向Q
‑
Learning算法求取功率分配最优解；当有新加入的多业务用户时，采用如下三种方式之一更新新用户的Q
‑
table：(1)第一种为相同业务类型定向学习方式，是指取相同业务类型用户的Q
‑
table均值作为新用户的Q
‑
table；(2)第二种为最近用户定向学习方式，是指选取距离新用户最近的用户的Q
‑
table作为新用户的Q
‑
table；(3)第三种为随机选择定向学习方式，是指在原始用户中随机选择某个用户的Q
‑
table作为新用户的Q
‑
table。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤(二)中，利用改进的定向Q
‑
Learning算法求取功率分配最优解，包括：设场景中包括施扰的第一基站和受扰的第二基站；第一基站获取环境当前状态，在可行域中对功率的有限离散空间进行搜索，寻求一个最优分配，以最大化目标值；(1)代理为第一基站，设第t次选择的动作为a
t
，a
t
包含第一基站为第一小区下行用户的功率分配以及第二基站为第二小区上行用户的功率分配；获取第t次的状态为s
t
，s
t
包含第一小区和第二小区的环境状态；设第一小区的环境状态i表示第一小区环境状态的标号；当第一小区所有用户终端的发送功率满足第一基站的最大发送功率约束时，取值为0，否则为1；当第一小区内所有用...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨少石，还婧文，袁田浩，孟阔，毕嘉辉，王潇杨，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：