[发明专利]基于有源天线阵列模型的多播系统无线资源优化分配方法

说明书

本发明公开了一种基于有源天线阵列模型的多播系统无线资源优化分配方法，包括基于用户的位置信息以及当前时间段内统计到的视频请求信息，对用户进行聚类处理；根据用户聚类结果，根据每个用户群位置信息，计算出每个用户群中心位置水平方位角和垂直仰角；基站天线波束实现对用户群的精确对准；采用有源天线阵列的天线模型，确定基站到用户的信道增益模型；基于最大化吞吐量的目标，提出多播系统的载波资源分配模型；提出用户群分簇算法，根据用户群的位置信息，对用户群进行分簇处理；基于最大化吞吐量的载波分配算法。本发明提高了频谱效率、资源利用率、频谱效率、系统容量和用户的性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于有源天线阵列模型的多播系统无线资源优化分配方法。

背景技术

在未来移动通信中，随着移动用户数量的不断增加以及终端数据流量的不断增长，需要在现有的LTE网络中引入新的技术来更有效的利用无线资源。在LTE-A技术后续演进中，有源天线波束赋形技术在3GPP标准中提出，作为一种可以提高频谱效率的有效技术，有源阵列天线已经开始应用于基站。传统的LTE系统采用无源天线，由于天线的电子下倾角是固定不变的，所以无需资源的使用局限于水平域内，有源阵列天线可以在水平域和垂直域内对天线波束进行方向性调整，因此可以在整个空间域内有效的利用资源。资源分配在优化网络性能方面起着关键的作用，目前对资源分配的研究已经有了一定的成果。X.Zhang，X.S.Shen和L.Xie等人提出了一种低复杂度的次优化的资源分配算法来提高传输效率。K.N.Patel和H.K.shah提出了基于效用函数的比例公平算法。然而，上述的工作未考虑有源阵列天线的应用。另外，对于资源有限的无线网络，当大量用户同时请求相同的内容是，会出现资源严重短缺。多播技术是一个可以有效提高频谱利用率的技术，一次多播传输可以将相同的内容传输给多个用户，从而实现频带资源在用户间的共享。对多播系统，资源分配机制有了一定的研究，Y.Wang，X.Liu和B.Lin等人使用拉格朗日对偶方法解决分层编码多播网络中的最优化多播资源分配问题。上述文献中，大部分的研究都是针对传统的无源天线系统进行的研究，无法适用于有源阵列天线的LTE系统。W.Zhang和Y.Wang等人进行3D MIMO中干扰协调的研究，考虑部分联合传输(JT)技术建立多小区多波束的优化模型，从而进行功率、资源块和下倾角的联合优化。然而，该研究并不适用于多播系统。

现有的基站存在有源阵列天线实现对用户群的精确对准问题以及用户群级的波束载波分配问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于有源天线阵列模型的多播系统无线资源优化分配方法，旨在解决基站有源阵列天线实现对用户群的精确对准问题以及用户群级的波束载波分配问题。

本发明是这样实现的，一种基于有源天线阵列模型的多播系统无线资源优化分配方法，所述基于有源天线阵列模型的多播系统无线资源优化分配方法包括：

基于用户的位置信息以及当前时间段内统计到的视频请求信息，对用户进行聚类处理；

根据用户聚类结果，根据每个用户群的位置信息，计算出每个用户群中心位置的水平方位角和垂直仰角；

基站天线波束实现对用户群的精确对准；

采用有源天线波束赋形模型，基站对每个用户群有一个特定波束，即对每个用户群设置一个特定的电子下倾角和垂直半功率带宽的波束，确定基站到用户的信道增益模型；

基于最大化吞吐量的目标，提出多播系统的载波资源分配模型；

提出用户群分簇算法，根据用户群的位置信息，对用户群进行分簇处理；

基于最大化吞吐量的载波分配算法。

本发明可以实现有源阵列天线波束对用户群位置的精确对准，通过最大化小区吞吐量，进行波束载波的复用和分配，提升了系统的吞吐量和频谱效率。