不完美CSI下异构共存网络的资源分配方法组成比例

本发明专利技术公开不完美CSI下异构共存网络的资源分配方法，包括：构建NB

【技术实现步骤摘要】
不完美CSI下异构共存网络的资源分配方法


[0001]本专利技术涉及物联网移动通信通信
，特别涉及不完美CSI下异构共存网络的资源分配方法。

技术介绍

[0002]移动通信应用已经从基本的语音电话转变为支持各行各业的广泛垂直领域，最显著的是日常生活中不可或缺的物联网应用。在万物互联的时代，更多的智能场景进入人们的生活，这意味着更多的设备接入了物联网。随着物联网不断发展，通信技术日趋成熟，低功耗广域网(Low Power Wide Area Network，LPWAN)已成为物联网中增长最快的市场之一，它描述了一类旨在支持物联网部署的无线通信技术，其设计的主要目标包括提供强大的覆盖范围、高能效、大规模、低成本通信和低带宽。作为工作在授权频谱的LPWAN技术之一，窄带物联网(Narrowband Internet of Things，NB
‑
IoT)是第三代合作伙伴计划(The 3rd Generation Partner Project，3GPP)第13版本中引入的一种新蜂窝技术。传统物联网设备大多采用短距离通信技术承载，如蓝牙、Zigbee、Wi
‑
Fi，而NB
‑
IoT是专门为物联网设计的长期演进(Long Term Evolution，LTE)变体，通过移动运营商网络实现物对物的连接。NB
‑
IoT具备覆盖增强、超低功耗以及海量终端接入的优点，支持广域网上低功耗设备的蜂窝数据连接，可以满足非延迟敏感和低码率应用的要求,降低生产成本，实现海量物联网设备的接入。
[0003]为了缓解频谱资源的紧张，NB
‑
IoT系统可以采用带内部署模式，占用蜂窝系统带内正常的载波资源块，从而提升频谱效率。然而，NB
‑
IoT系统与蜂窝移动网同频共存面临以下挑战。一方面是基于NB
‑
IoT系统与现有蜂窝系统共存场景的系统建模研究尚需深入。对NB
‑
IoT系统和蜂窝移动网构成的宏微共存网络进行系统建模，从而满足后续的模拟仿真需求；增加相应的功能模块，同时也需要对程序进行进一步的规范，从而更加准确地描述两系统共存产生的系统性能。另一方面是在两系统频谱间隔较小的情况下，会对相邻系统造成一定的干扰。因此，如何在带内部署场景下进行共存网络优化设计、降低同频干扰、提高系统容量和频谱利用率，成为目前亟待解决的热点问题。
[0004]异构网络(Heterogeneous Networks，HetNets)能够提高网络覆盖率和系统频谱效率，非正交多址接入(Non Orthogonal Multiple Access，NOMA)技术允许多个用户占用相同的频谱资源传输数据，两种技术的结合可以提高频谱利用率，满足海量设备接入的需求。然而，NB
‑
IoT系统和蜂窝移动系统存在互相干扰的问题。其次，由于NB
‑
IoT用户服务请求的突发性，需要联合优化用户关联分配和用户功率分配，以获取高效的资源分配方案。此外，由于现实信道的不理想性，完美信道信息状态(Channel State Information，CSI)的假设对实际的通信系统是不合理的，因此需要研究不完美CSI下基于多用户的NOMA
‑
HetNets资源分配策略。此外还需研究高效的优化算法来满足用户的QoS需求。

技术实现思路

[0005]为解决上述现有技术中所存在的问题，本专利技术提供不完美CSI下异构共存网络的资源分配方法，通过用户关联因子分配和功率分配最大化整个系统的能量效率，将含有不确定性参数的非线性分数优化问题转换为更易处理的问题，为了获得最优解，采用交替优化迭代法交替优化NB
‑
IoT小区和蜂窝小区的网络性能。实现在4次迭代内收敛，当NB
‑
IoT小区数量为60时，本专利技术得到的系统EE高出现有方法19.4％。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了不完美CSI下异构共存网络的资源分配方法，包括：
[0007]构建NB
‑
IoT与蜂窝移动网同频共存模型；
[0008]基于所述NB
‑
IoT与蜂窝移动网同频共存模型，采用交替优化迭代法，实现资源分配。
[0009]可选地，所述NB
‑
IoT与蜂窝移动网同频共存模型包括一个蜂窝移动基站和F个NB
‑
IoT基站，所述蜂窝移动基站和所述NB
‑
IoT基站在同一频段上工作。
[0010]可选地，所述NB
‑
IoT基站所在小区的总速率的计算公式为：
[0011][0012]其中：
[0013]R
f,n
＝Bα
f,n
log2(1+γ
f,n
)
[0014][0015]式中，N为NB
‑
IoT基站所在小区的第N个NB
‑
IoT用户；F为NB
‑
IoT基站个数；f∈{1,2,...,F}为第f个NB
‑
IoT基站；n∈{1,2,...,N}为第n个NB
‑
IoT用户；R
f,n
为第f个NB
‑
IoT基站解码第n个NB
‑
IoT用户时的速率；α
f,n
为用户关联因子，当第n个NB
‑
IoT用户关联到第f个NB
‑
IoT时α
f,n
＝1，否则，α
f,n
＝0；B为传输带宽；γ
f,n
为第f个NB
‑
IoT检测第n个NB
‑
IoT用户时的信号与干扰加噪声比；p
f,n
为第f个NB
‑
IoT为第n个NB
‑
IoT用户提供的发射功率；|h
f,n
|为第f个NB
‑
IoT中第n个NB
‑
IoT用户到蜂窝移动基站的干扰链路增益；为NB
‑
IoT小区间干扰；为所有NB
‑
IoT用户对第f个NB
‑
IoT的干扰；|g
f,k
|为第k个蜂窝移动用户到第f个NB
‑
IoT干扰链路的信道增益；σ2为方差。
[0016]可选地，所述NB
‑
IoT基站所在小区的总功耗的计算公式为：
[0017][0018]式中，p
f,n
为第f个NB
‑
IoT基站为第n个NB
‑
IoT用户提供的发射功率。
[0019]可选地，所述蜂窝移动基站所在小区的总速率的计算公式为：
[0020][0021]其中：
[0022]R
k
＝Blog2(1+γ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.不完美CSI下异构共存网络的资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：构建NB
‑
IoT与蜂窝移动网同频共存模型；基于所述NB
‑
IoT与蜂窝移动网同频共存模型，采用交替优化迭代法，实现资源分配。2.根据权利要求1所述的不完美CSI下异构共存网络的资源分配方法，其特征在于，所述NB
‑
IoT与蜂窝移动网同频共存模型包括一个蜂窝移动基站和F个NB
‑
IoT基站，所述蜂窝移动基站和所述NB
‑
IoT基站在同一频段上工作。3.根据权利要求2所述的不完美CSI下异构共存网络的资源分配方法，其特征在于，所述NB
‑
IoT基站所在小区的总速率的计算公式为：其中：R
f,n
＝Bα
f,n
log2(1+γ
f,n
)式中，N为NB
‑
IoT基站所在小区的第N个NB
‑
IoT用户；F为NB
‑
IoT基站个数；f∈{1,2,...,F}为第f个NB
‑
IoT基站；n∈{1,2,...,N}为第n个NB
‑
IoT用户；R
f,n
为第f个NB
‑
IoT基站解码第n个NB
‑
IoT用户时的速率；α
f,n
为用户关联因子，当第n个NB
‑
IoT用户关联到第f个NB
‑
IoT时α
f,n
＝1，否则，α
f,n
＝0；B为传输带宽；γ
f,n
为第f个NB
‑
IoT检测第n个NB
‑
IoT用户时的信号与干扰加噪声比；p
f,n
为第f个NB
‑
IoT为第n个NB
‑
IoT用户提供的发射功率；|h
f,n
|为第f个NB
‑
IoT中第n个NB
‑
IoT用户到蜂窝移动基站的干扰链路增益；为NB
‑
IoT小区间干扰；为所有NB
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：姚媛媛，吕克，王洪明，潘春雨，岳新伟，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：