[发明专利]蜂窝网络中基于集簇的协同通信方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及蜂窝通信技术领域，尤其涉及一种蜂窝网络中基于集簇的协同通信方法及装置。

背景技术

在现有的蜂窝通信网络中，为了提高服务的用户数量和数据通信的速率，采用了增大基站发射功率，高阶频率复用等技术，造成了严重的小区间干扰问题。随着蜂窝基站的日益密集，小区间干扰问题甚至已经超过其他噪声干扰问题成为抑制蜂窝通信系统速率提高的主要问题。小区间干扰问题无法通过常规的增设基站数，提高基站发射功率等方法来克服，会导致系统可用性降低，从根本上限制了蜂窝通信系统可用用户数和数据通信速率的进一步增加。

为了应对目前面临的严重的小区间干扰的问题，目前已有的解决方法是将网络中的多个基站划分为集簇，在小区集簇的内部基站采用结合测量得到的信息采用多入多出(Multiple Input Multiple Output,简称MIMO)的通信制式来增强信号，抵抗干扰。由于基站间后端通信带宽的大小有限，信道信息的交换只能在有限个基站之间进行，每个集簇的内部基站数量有限。因此，需要一种基站分簇方法，根据信道信息，使用方法，将小区基站内部的基站划分为多个集簇。现有的方法通常采用穷举搜索算法，贪婪算法。

贪婪算法虽然可以在一定程度上提供数据通信的速率，但其效果有限，与最优划分的效果相差较大。穷举搜索算法可以得到理论上的最优解，但是计算复杂度太高，会消耗小区基站大量的计算资源，不能实时地适应信道状态的变化，效率较低。

鉴于此，在蜂窝网络中各个基站之间如何基于信道信息分簇，并进行协同通信成为当前需要解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种蜂窝网络中基于集簇的协同通信方法及装置，能够选择最优的小区集簇方案，增强集簇小区内部的信号，降低蜂窝网络的小区间干扰，提高数据的传输速率。

第一方面，本发明提供一种蜂窝网络中基于集簇的协同通信方法，包括：

S1、根据蜂窝网络中每个基站与所有用户设备通信的信号，计算两两基站组成一个集簇进行协作通信的理论最大通信速率，以所有基站为节点，以所述理论最大通信速率为节点之间边的权值，构造完全图；

S2、对所述完全图采用最大图匹配算法，获取所述完全图中集簇大小为2的最优集簇，所述最优集簇为两两基站之间匹配的最优划分；

S3、按照所述两两基站之间匹配的最优划分进行两两基站之间的多入多出MIMO协同通信。

可选地，在所述步骤S3之后还包括：

实时监测信道状态变化，重复步骤S1和S2，实时获取当前两两基站之间匹配的最优划分，在蜂窝网络中的速率小于预设阈值时，按照所获取的当前两两基站之间匹配的最优划分重新进行两两基站之间的多入多出MIMO协同通信。

可选地，所述步骤S1包括：

根据蜂窝网络中每个基站与所有用户设备通信的信号，获取信道状态矩阵；

根据所述信道状态矩阵，计算两两基站组成一个集簇进行协作通信的理论最大通信速率；

以所有基站为节点，以所述理论最大通信速率为节点之间边的权值，构造完全图。

可选地，所述根据蜂窝网络中每个基站与所有用户设备通信的信号，获取信道状态矩阵，包括：

根据蜂窝网络中每个基站与所有用户设备通信的信号矢量中的特征向量进行信道状态的估计；

将估计得到的所有信道状态进行汇总，得到信道状态矩阵。

可选地，所述步骤S2包括：

对所述完全图采用Edmond最大图匹配算法，获取所述完全图中集簇大小为2的最优集簇，所述最优集簇为两两基站之间匹配的最优划分。

第二方面，本发明提供一种蜂窝网络中基于集簇的协同通信装置，包括：

完全图构造模块，用于根据蜂窝网络中每个基站与所有用户设备通信的信号，计算两两基站组成一个集簇进行协作通信的理论最大通信速率，以所有基站为节点，以所述理论最大通信速率为节点之间边的权值，构造完全图；

最优划分获取模块，用于对所述完全图采用最大图匹配算法，获取所述完全图中集簇大小为2的最优集簇，所述最优集簇为两两基站之间匹配的最优划分；

协同通信模块，用于按照所述两两基站之间匹配的最优划分进行两两基站之间的多入多出MIMO协同通信。

可选地，所述装置还包括：