本發(fā)明涉及移動通訊領(lǐng)域，特別涉及一種正交頻分網(wǎng)絡(luò)的干擾協(xié)調(diào)方法。

背景技術(shù)：

正交頻分多址接入技術(shù)已被下一代通信廣泛應用。但是，由于相鄰小區(qū)復用相同的頻率資源，同頻干擾嚴重制約系統(tǒng)性能，尤其是小區(qū)邊緣用戶性能的進一步提升。因此亟需在正交頻分網(wǎng)絡(luò)中研究相應的干擾協(xié)調(diào)技術(shù)。

部分頻率復用策略作為一種干擾協(xié)調(diào)技術(shù)，目前得到廣泛利用。采用部分頻率復用策略，正交頻分網(wǎng)絡(luò)協(xié)作簇內(nèi)各小區(qū)接入點在邊緣用戶可使用頻帶上選擇正交頻段，獨立服務(wù)各自邊緣用戶。并且，協(xié)作簇內(nèi)各小區(qū)間中心用戶復用相同的頻率資源。目前有一些通過波束賦型方式進行小區(qū)間干擾抑制的研究，經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前的波束賦型策略僅僅考慮水平維度，忽略了三維天線中的垂直維度。由于僅考慮水平維度的波束賦型策略，下傾角固定，導致系統(tǒng)性能的下降。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問題地解決上述問題的一種正交頻分網(wǎng)絡(luò)的干擾協(xié)調(diào)方法。

本發(fā)明提供的一種正交頻分網(wǎng)絡(luò)的干擾協(xié)調(diào)方法，包括以下步驟：

生成協(xié)作簇，將所述協(xié)作簇內(nèi)每個小區(qū)的用戶劃分為中心用戶和邊緣用戶；

所述協(xié)作簇內(nèi)的各小區(qū)接入點分別生成中心用戶專屬下傾角和邊緣用戶專屬下傾角；

根據(jù)預設(shè)的功率約束條件、所述中心用戶專屬下傾角及所述邊緣用戶專屬下傾角及分別對應的限制條件，得到所述協(xié)作簇的目標函數(shù)；

根據(jù)邊緣用戶的數(shù)據(jù)速率分別得到各小區(qū)接入點的邊緣用戶載波資源和中心用戶載波資源；

根據(jù)所述目標函數(shù)、及所述各小區(qū)接入點的邊緣用戶載波資源和中心用戶載波資源得到最優(yōu)的分配結(jié)果，并按照所述最優(yōu)的分配結(jié)果進行各小區(qū)接入點邊緣用戶載波資源的用戶及各用戶功率的分配、中心用戶載波資源的用戶及各用戶功率的分配，并調(diào)整所述各小區(qū)接入點的中心用戶專屬下傾角、邊緣用戶專屬下傾角。

本發(fā)明有益效果如下：

本發(fā)明實施例在現(xiàn)有三維天線設(shè)置下的正交頻分網(wǎng)絡(luò)中，考慮小區(qū)間采用部分頻率復用情況下，采用接入點聯(lián)合優(yōu)化下傾角調(diào)整、載波及可用功率分配策略，可以最大化小區(qū)總吞吐量，達到更好的干擾協(xié)調(diào)目的。仿真結(jié)果表明，采用部分頻率復用方案，對比采用固定下傾角的聯(lián)合載波功率分配策略，本發(fā)明實施例所提的聯(lián)合優(yōu)化下傾角調(diào)整，載波及可用功率分配策略能有效的提升三維天線覆蓋下的小區(qū)吞吐量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例正交頻分網(wǎng)絡(luò)的干擾協(xié)調(diào)方法的流程圖；

圖2為正交頻分網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)模型圖；

圖3為中心用戶載波資源和邊緣用戶載波資源的劃分流程示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例步驟105的流程示意圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應被 這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

為了提高正交頻分網(wǎng)絡(luò)的性能，本發(fā)明提供了一種正交頻分網(wǎng)絡(luò)的干擾協(xié)調(diào)方法，以下結(jié)合附圖以及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種正交頻分網(wǎng)絡(luò)的干擾協(xié)調(diào)方法，圖1為本發(fā)明實施例的正交頻分網(wǎng)絡(luò)的干擾協(xié)調(diào)方法的流程圖，如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的正交頻分網(wǎng)絡(luò)的干擾協(xié)調(diào)方法包括如下處理：

步驟101：生成協(xié)作簇，將所述協(xié)作簇內(nèi)每個小區(qū)的用戶劃分為中心用戶和邊緣用戶。

依托系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，按照規(guī)定的協(xié)作簇劃分方法，完成網(wǎng)絡(luò)中協(xié)作熱點部署。具體的，將所述協(xié)作簇內(nèi)每個小區(qū)的用戶劃分為中心用戶和邊緣用戶包括以下步驟：

在每個小區(qū)接入點的公共頻帶測量所有用戶的參考信號接收功率RSRP，將所測RSRP高于預設(shè)門限值的用戶劃分為中心用戶，其余的為邊緣用戶。

步驟102：所述協(xié)作簇內(nèi)的各小區(qū)接入點分別生成中心用戶專屬下傾角和邊緣用戶專屬下傾角。

具體的，所述協(xié)作簇內(nèi)的各小區(qū)接入點分別生成中心用戶專屬下傾角和邊緣用戶專屬下傾角包括以下步驟：

針對任意小區(qū)的中心用戶和邊緣用戶，通過波束賦形的方式，分別形成中心用戶專屬下傾角和邊緣用戶專屬下傾角。

步驟103：根據(jù)預設(shè)的功率約束條件、中心用戶專屬下傾角及邊緣用戶專屬下傾角及分別對應的限制條件，得到所述協(xié)作簇的目標函數(shù)。

圖2為正交頻分網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)模型圖。定義θ_m,1、θ_m,2分別為第m個小區(qū)接入點的小區(qū)中心用戶專屬下傾角和邊緣用戶專屬下傾角，θ_m＝θ_m,1∪θ_m,2。如圖2所示，θ_m,1＝θ₁、θ_m,2＝θ₂。以邊緣用戶u為例，θ_u代表用戶與接入點的夾角，其 所接收的輻射信號和接入點發(fā)射波束之間夾角為：θ_m,2-θ_m,u。

接入點所形成的小區(qū)中心用戶專屬下傾角和小區(qū)邊緣用戶專屬下傾角只能在特定范圍內(nèi)調(diào)整，需要設(shè)定其調(diào)整的約束條件，在本發(fā)明實施例中，公式4中的C2為中心用戶專屬下傾角和邊緣用戶專屬下傾角的約束條件。

具體的，根據(jù)預設(shè)的功率約束條件、中心用戶專屬下傾角及邊緣用戶專屬下傾角及分別對應的限制條件，得到所述協(xié)作簇的目標函數(shù)包括以下步驟：

(1)假設(shè)協(xié)作簇小區(qū)中共有M個接入點，則第m個接入點中的中心用戶u在第n個子載波上的信干噪比通過公式1計算得到：

在公式1中，σ²代表熱噪聲，表示第m個接入點在第n個子載波上的發(fā)射功率，表示第m個接入點到中心用戶u在第n個子載波的信道增益，θ_m,1表示第m個接入點中的中心用戶u專屬下傾角；θ_m，u表示第m個接入點中中心用戶u專屬下傾角；表示協(xié)作簇中其他小區(qū)j在第n個子載波上的功率分配情況，表示第j個接入點到中心用戶u在第n個子載波的信道增益；θ_j，1表示第j個接入點的中心用戶u專屬下傾角；θ_j，u表示第j個接入點的中心用戶u專屬下傾角；

(2)第m個接入點中的邊緣用戶u在第n個子載波上的信干噪比 通過公式2計算得到：

在公式2中，θ_m,2表示第m個接入點中的邊緣用戶u專屬下傾角；

(3)分別根據(jù)和利用公式3得到第m個接入點的中心用戶和邊緣用戶的數(shù)據(jù)速率

在公式3中，θ_m表示θ_m,1和θ_m,2；表示和

(4)利用公式4，得到所述協(xié)作簇的目標函數(shù)；

公式4；

在公式4中，ω_k(m,n)表示第m個接入點中占用第n個子載波的中心用戶k(m,n)的調(diào)度加權(quán)因子；表示中心用戶k(m,n)在第n個子載波上的數(shù)據(jù)速率；ω_k(m,n')表示第m個接入點中占用第n'個子載波的邊緣用戶k(m,n')的調(diào)度加權(quán)因子；表示用戶k(m,n')在第n'個子載波上的數(shù)據(jù)速率；

分別表示第m個接入點中分配給中心用戶、邊緣用戶接入點和總用戶的載波集合，其中，

C1為功率的約束條件；C2為中心用戶專屬下傾角和邊緣用戶專屬下傾角的約束條件，其中P_m表示第m個接入點服務(wù)的中心用戶最大發(fā)射功率，θ_c，θ_e分別表示小區(qū)中心用戶和邊緣用戶專屬下傾角調(diào)整范圍上限。

步驟104：根據(jù)邊緣用戶的數(shù)據(jù)速率分別得到各小區(qū)接入點的邊緣用戶載波資源和中心用戶載波資源。

具體的，所述協(xié)作簇內(nèi)的小區(qū)采用部分頻率復用的方式使用載波資源，即所述協(xié)作簇中各小區(qū)中心用戶和邊緣用戶可使用的頻段設(shè)置為正交狀態(tài)；所述協(xié)作簇內(nèi)各小區(qū)間中心用戶復用相同的頻率資源，邊緣用戶所使用的頻帶設(shè)置為正交狀態(tài)。

具體的，根據(jù)邊緣用戶的數(shù)據(jù)速率分別得到各小區(qū)接入點的邊緣用戶載波資源和中心用戶載波資源包括以下步驟：

(1)利用公式5，計算第m個接入點的所有邊緣用戶在載波n上的數(shù)據(jù)速率R_m，n；

在公式5中，R_m，n表示第m個接入點的所有邊緣用戶在載波n上的數(shù)據(jù)速率；表示第m個接入點的邊緣用戶u在載波n上的數(shù)據(jù)速率，表示第m個接入點中總用戶的載波集合；

(2)利用公式6選取最大的數(shù)據(jù)速率對應的最優(yōu)子載波得到每個接入點的邊緣用戶子載波；

(3)根據(jù)每個接入點的邊緣用戶子載波，得到邊緣用戶的載波資源；

(4)根據(jù)邊緣用戶的載波資源和總的載波資源，得到中心用戶的載波資源。

具體的，在實際系統(tǒng)傳輸中，接入點可以根據(jù)用戶反饋的信道質(zhì)量指示(CQI)計算當次傳輸可達到的數(shù)據(jù)速率，也可通過其他方式預測當次傳輸可達數(shù)據(jù)速率。采用公式(5)計算協(xié)作簇中的M個接入點的數(shù)據(jù)速率。采用公式(6)選擇每個接入點的邊緣用戶子載波，子載波數(shù)量為γN。通過光纖/無線接口交互信令，協(xié)作小區(qū)之間分享載波劃分信息。

具體的，中心用戶載波資源和邊緣用戶載波資源的劃分方法可采取圖3的方式。在圖3中，定義card(·)表示元素個數(shù)。

步驟105：根據(jù)所述目標函數(shù)、及所述各小區(qū)接入點的邊緣用戶載波資源和中心用戶載波資源得到最優(yōu)的分配結(jié)果，并按照所述最優(yōu)的分配結(jié)果進行各小區(qū)接入點的邊緣用戶載波資源用戶及各用戶功率的分配、中心用戶載波資源 用戶及各用戶功率的分配，并調(diào)整所述各小區(qū)接入點的中心用戶專屬下傾角、邊緣用戶專屬下傾角。

具體的，步驟105包括以下步驟：

步驟1：計算各小區(qū)接入點所述邊緣用戶載波資源分配的用戶及各用戶的功率，所述中心用戶載波資源分配的用戶及各用戶的功率；

步驟2：根據(jù)所述目標函數(shù)計算各小區(qū)接入點的中心用戶專屬下傾角、及邊緣用戶專屬下傾角；

步驟3：根據(jù)計算得到的所述各小區(qū)接入點的中心用戶專屬下傾角、邊緣用戶專屬下傾角，所述邊緣用戶載波資源分配的用戶及各用戶的功率，所述中心用戶載波資源分配的用戶及各用戶的功率得到同頻干擾；

步驟4：判斷所述同頻干擾是否收斂；

步驟5：如果所述同頻干擾收斂，則得到最優(yōu)的分配結(jié)果，并按照所述最優(yōu)的分配結(jié)果進行各小區(qū)接入點的邊緣用戶載波資源用戶及各用戶功率的分配、中心用戶載波資源用戶及各用戶功率的分配；按照所述最優(yōu)的分配結(jié)果調(diào)整所述各小區(qū)接入點的中心用戶專屬下傾角、邊緣用戶專屬下傾角；如果所述同頻干擾不收斂，則在加入迭代步長，返回步驟1。

更加具體的，步驟1：計算各小區(qū)接入點所述邊緣用戶載波資源分配的用戶及各用戶的功率，所述中心用戶載波資源分配的用戶及各用戶的功率包括以下步驟：

(1)在功率固定的情況下，根據(jù)公式7，分別選擇出中心用戶載波資源n和邊緣用戶載波資源的n'的最優(yōu)用戶和

在公式7中，表示第m個接入點的中心用戶u在載波n上的數(shù)據(jù)速率；表示第m個接入點的邊緣用戶u在載波n上的數(shù)據(jù)速 率；

(2)根據(jù)所述和和所述協(xié)作簇的目標函數(shù)，基于約束條件C1的拉格朗日優(yōu)化函數(shù)Λ(p，λ)表示為公式8：

在公式8中，λ_m表示第m個接入點的拉格朗日因子；P_m表示第m個接入點總的發(fā)射功率；表示第m個接入點在第n個子載波上的發(fā)射功率；

(3)根據(jù)公式8，采用對偶分解方法，分別得到第m個接入點中占用第n個子載波的最優(yōu)功率分配和第m個接入點中占用第n'個子載波的最優(yōu)功率分配

在公式9和公式10中，表示協(xié)作簇中其他小區(qū)j在第n個子載波上的功率分配情況，表示協(xié)作簇中其他接入點j到用戶k(m,n)的信道增益， 表示第m個接入點在載波n上對其他接入點造成的同頻干擾；λ_m應滿足

θ_j，1表示第j個接入點的中心用戶下傾角；

θ_{j，k(m，m)}表示第j個接入點對用戶k(m,n)的下傾角；

θ_m，1表示第m個接入點的中心用戶下傾角；

θ_{m，k(m，n)}表示第m個接入點的用戶k(m,n)的下傾角；

表示第m個接入點到用戶k(m，n′)在n′載波上的信道增益。

具體的，步驟2根據(jù)所述目標函數(shù)，各小區(qū)接入點分配中心用戶專屬下傾角和邊緣用戶專屬下傾角具體包括以下步驟：

根據(jù)公式4、公式9、公式10，對θ_m,1、θ_m,2求偏導，得到中心用戶下傾角 和邊緣用戶下傾角

在和的表達式中，表示第m個接入點到用戶在n載波上的信道增益；

表示第m個接入點的用戶的下傾角；

表示第m個接入點到用戶在n′載波上的信道增益；

表示第m個接入點的用戶的下傾角。

具體的，步驟3，根據(jù)計算得到的所述各小區(qū)接入點的中心用戶專屬下傾角、邊緣用戶專屬下傾角，所述邊緣用戶載波資源分配的用戶及各用戶的功率，所述中心用戶載波資源分配的用戶及各用戶的功率得到同頻干擾包括以下步驟：

根據(jù)計算得到的所述各小區(qū)接入點的中心用戶專屬下傾角、邊緣用戶專屬下傾角，所述邊緣用戶載波資源分配的用戶及各用戶的功率，所述中心用戶載波資源分配的用戶及各用戶的功率，利用公式11得到同頻干擾值；

在公式11中，表示第m個接入點在載波n上對其他接入點造成的干擾，表示第j個接入點在載波n上的信干噪比，表示其他接入點在載波n上對第m個接入點造成的干擾。

考慮到干擾接入點離中心用戶距離較遠，實際干擾很小。并且為了方便接入點獨立進行載波資源，下傾角和功率的調(diào)整，采用公式(10)對小區(qū)中心用戶和邊緣用戶進行功率調(diào)整是可行的。λ_m應滿足：

這里，只有λ_m≥0是未知的，故可以通過二分法迭代出最終的功率分配結(jié)果。

為保證小區(qū)中心用戶和邊緣用戶專屬下傾角是最優(yōu)的，兩者應滿足：

圖4為本發(fā)明實施例步驟105的流程示意圖，在圖4中l(wèi)表示算法迭代步長。所述正交頻分網(wǎng)絡(luò)包括接入點、用戶設(shè)備，所述接入點采用三維天線陣列，所述接入點間通過光纖/無線接口連接，信令可在協(xié)作簇之間通過光纖/無線接口傳輸。

本發(fā)明不僅適用一個小區(qū)簇覆蓋范圍，也適用多個小區(qū)簇覆蓋的情況；本發(fā)明不僅可以針對小區(qū)中心和邊緣用戶專屬下傾角設(shè)置，還可以針對僅有小區(qū)用戶專屬下傾角設(shè)置的情況。并且本發(fā)明可廣泛適用于部分聯(lián)合傳輸，協(xié)作聯(lián)合傳輸和非聯(lián)合傳輸三種模式。

采用本發(fā)明，可以在三維天線下傾角通過波束賦型方式調(diào)整的前提下，優(yōu)化總的小區(qū)吞吐量。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的 技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。