一种异构网络增强型小区间干扰协调的能效优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107070583A(43)申请公布日2017.08.18(21)申请号201710463799.1(22)申请日2017.06.19(71)申请人西北大学地址710069陕西省西安市碑林区太白北路229号(72)发明人郑杰高岭王海杨旭东张晓任杰高全力(74)专利代理机构西安西达专利代理有限责任公司61202代理人刘华(51)Int.Cl.H04J11/00(2006.01)H04W16/10(2009.01)H04W72/08(2009.01)权利要求书4页说明书12页附图5页(54)发明名称一种异构网络增强型小区间干扰协调的能效优化方法(57)摘要一种异构网络增强型小区间干扰协调的能效优化方法，3GPP提出了增强的小区间干扰协调(eICIC)，旨在通过宏蜂窝在几乎空白的子帧(ABS)中保持静默减少对低功率基站(如微蜂窝，微微蜂窝等)的干扰。能源效率(Energy-Efficient，EE)对于低功率节点的密集化部署来说非常关键。本发明中，EE-eICIC算法来解决几乎空白子帧(ABS)的能效分配和用户设备的能效接入，由于建模的优化问题是一个非平滑和混合整数问题，提出一种次优算法。该次优算法采用广义分数规划理论和凸优化理论，通过迭代和松弛取整算法来求解。仿真结果表明，EE-eICIC算法在系统和用户的能效方面均具有较好的性能。本发明可用于实际异构蜂窝网络基于eICIC能效负载分配的实现。CN107070583ACN107070583A权利要求书1/4页1.一种异构网络增强型小区间干扰协调的能效优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1)构建一个由宏蜂窝和微蜂窝构成的双层异构蜂窝网络系统，其中用户仅可以选择接入一个基站：宏基站或者微基站；2)对于每一个宏基站覆盖的区域内，在该区域内的微基站和用户测量信道状态和干扰状态，将其发送给宏基站，宏基站中计算后进行统一的资源调度；3)用户根据整个带宽接收到的下行信号强度，选择一个宏蜂窝和一个微蜂窝作为候选集合，再根据迭代-松弛-取整算法选择接入哪个基站；4)EE-eICIC迭代算法的初始化，选择误差ε＞0和最大迭代次数Kmax，设置初始能效和迭代次数k＝0；5)EE-eICIC迭代算法，当k≤Kmax，对于一个给定的能效求解优化问题2(OP2)，得到几乎空白子帧(ABS)的分配策略如果则收敛到最优值，返回最优的ABS子帧分配策略和最大的否则设置和令k＝k+1；式中，Ru表示用户u的传输速率，pu表示用户u的功耗，ε收敛允许的最大误差；6)配置所述能效的ABS子帧协议，根据所述的迭代-松弛-取整算法，计算得到宏基站可以提供给受其干扰的微基站使用能效的ABS子帧数目；7)根据所述的松弛-取整算法，分配下行的传输时间资源，并且得到用户下行平均传输时间，确定用户的传输速率和能耗，计算出用户和系统能效；8)计算结束后，将资源管理和调度的结果通知给各个微基站和用户，从而各个用户进行基于能效的接入和数据传输。2.根据权利要求1所述的一种异构网络增强型小区间干扰协调的能效优化方法，其特征在于，所述的步骤3)中所使用的迭代-松弛-取整算法前期准备及其过程如下：A、建立信干噪比(SINR)模型，同一个基站使用时分复用，小区内只存在三类干扰：宏基站与宏基站、宏基站与微基站和微基站与微基站之间的干扰，根据干扰和ABS协议，得到SINR模型；B、根据SINR模型，采用香农容量公式或者LTE中SINR与速率的对应表可以得到用户的平均传输速率ru；C、建立基于eICIC的能效优化模型；进而建立优化问题(OP1，OptimizationProblem1)：OP1:2CN107070583A权利要求书2/4页xu(yu,A+yu,nA)＝0(4)xu≥0,yu,A≥0,yu,nA≥0(9)式中，N+表示非负整数的集合，其它的参变量在步骤5进行了统一描述；D、由于约束式(4)和式(10)，OP1是一个混合整数规划问题，然而，即使消除约束式(4)并松弛式(10)到非负实数R+，但由于目标函数的非凸性，OP1仍然不是凸问题，首先利用分数规划，对OP1的优化问题重新转化为优化问题OP2；s.t.(2)-(10)E、通过算法1所述的EE-eICIC的迭代算法求解的转化后的优化问题OP2，包括以下步骤：①选择误差ε＞0和最大的迭代次数Kmax；②设置EE中和迭代次数k＝0；③当k≤Kmax和convergence＝false(表示不收敛)；对于一个给定的求解问题OP2，得到EE-eICIC子帧的分配策略如果则convergence＝true(表示收敛)，返回最优的EE-eICIC的子帧分配策略和最大的否则设置和令k＝k+1，继续运行步骤3；F、松弛-取整算法求