[发明专利]两层Femtocell网络中基于能效最大化的最优鲁棒功率控制方法

说明书

本发明请求保护一种两层Femtocell网络中基于能效最大化的最优鲁棒功率控制方法，该方法在考虑到信道增益估计误差的情况下，在满足宏蜂窝用户的最大干扰门限约束和Femtocell用户的最小SINR需求约束下，通过控制Femtocell用户的发射功率，实现最大化Femtocell网络的能效。本发明建立了Femtocell网络能效最大化模型，基于鲁棒优化和最坏准则机制的思想，根据非线性分式规划理论将非凸优化问题式等价转化，然后基于转化后的优化问题，给出了最优鲁棒功率控制的闭式解，本发明具有计算复杂度低，信道适应性强的优点，同时保证了宏蜂窝用户和Femtocell用户的QoS，增强了Femtocell网络的鲁棒性，特别适合非理想CSI下的两层Femtocell网络。

技术领域

本发明属于两层Femtocell网络中非理想CSI下的功率控制技术领域，具体地，涉及两层Femtocell网络中基于能效最大化的最优鲁棒功率控制方法。

背景技术

随着室内移动通信业务的快速增长，人们对室内网络吞吐量的需求不断增加。而Femtocell技术为提升宏蜂窝(Macrocell)室内吞吐量、改善室内无线覆盖提供了解决方案。与此同时，随着移动通信网的快速发展，网络吞吐量需求不断增加，随着Femtocell的大量部署，那么，Femtocell网络所消耗的能源将是巨大的，这与国家节能减排的政策相悖。此外，由于当今生态环境恶化日益严重，全社会对建设绿色节能网络的需求也越来越迫切。加之，能耗成本的增加可能会制约Femtocell网络的建设和进一步发展。因此，实现Femtocell网络的绿色化，最大化网络能效是两层Femtocell网络中亟需解决的问题，而功率控制已成为研究两层Femtocell网络的热点之一。

在两层Femtocell网络下，Femtocell用户可以通过共享宏蜂窝用户的频谱来接入，从而进行数据传输。然而，这引入了跨层干扰和同层干扰。因此，想要实现Femtocell的大范围推广，干扰管理是关键，而功率控制是解决这一关键问题的重要方法。Chai Rong等人在《2013 15th IEEE International Conference on Communication Technology,Guilin，2013:223-228.》上发表了题为“An energy-efficient resource allocationscheme for macro-femto heterogeneous network”的文章针对采用混合频谱方式组网的两层Femtocell网络，构建了最大化各Femtocell用户和宏用户能效的多目标优化问题，在满足Femtocell用户最小数据速率需求和宏用户最大可容忍中断概率约束条件下，并提出了一种联合功率和频谱分配算法。但是，由于对宏用户采用了中断概率约束，因此该算法即使是在理想CSI下也不能严格保证宏用户的服务质量。

目前，大多数学者在研究两层Femtocell网络基于能效最大化的功率控制时，均是假设在理想CSI的通信环境中。而在实际的无线通信系统中，由于信道的时变特性、量化误差和时间延迟等因素，一般很难获得理想CSI。

因此，针对存在信道估计误差的两层Femtocell网络，有必要考虑在保证宏蜂窝用户和Femtocell用户的QoS要求下，研究基于能效最大化的最优鲁棒功率控制方法。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种可同时严格保证宏蜂窝用户和Femtocell用户的QoS，提高Femtocell网络能效的优点，特别适合非理想CSI下的两层Femtocell网络的基于能效最大化的最优鲁棒功率控制方法。本发明的技术方案如下：

一种两层Femtocell网络中基于能效最大化的最优鲁棒功率控制方法，其包括如下步骤：

101、在非理想CSI下的两层Femtocell网络中，初始化并建立Femtocell网络能效最大化模型，所述Femtocell网络能效最大化模型为一个非凸优化问题；