[发明专利]一种异构网络增强型小区间干扰协调的能效优化方法

说明书

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。

技术领域

本发明属于无线通信网络技术领域，主要涉及异构蜂窝网络中基于增强型小区间干扰协调(eICIC)的能效优化问题，具体涉及eICIC的几乎空白子帧(ABS)分配、用户接入和用户时域资源联合分配的实现方法。

背景技术

为了满足无线数据快速增长的需求，4G长期高级演进(LTE-A)规定了在现有的高功率宏蜂窝网络下部署低功率节点(例如家庭基站或微基站)。由于异构蜂窝网络(HetNets)下行链路中的基站(BS)间发射功率存在较大的差异，尤其宏蜂窝具有比微蜂窝具有更大的覆盖区域。通过将用户分配到微蜂窝的负载均衡可以提高密集异构蜂窝网络(HetNet)的容量。此外，宏基站高功率和密集微蜂窝的干扰将严重限制了5G异构网络部署场景系统的应用。

为了减小宏蜂窝的干扰，3GPP标准提出了增强小区间干扰协调(eICIC)的概念，宏蜂窝通过在部分子帧保持下行链路的静默减少对微蜂窝的干扰，被称为几乎空白子帧(almost blank subframes，ABS)。eICIC中有两个重要的特征：用户接入问题和几乎空白的子帧(ABS)的分配。首先，将用户分配给宏蜂窝或微蜂窝，可以保证微蜂窝欠利用或过度利用。其次，通过宏蜂窝和微蜂窝在时域的干扰协调，减少宏蜂窝的干扰以辅助微蜂窝传输。因此，对于微蜂窝，在ABS子帧上将受到更少的干扰，使得接入微蜂窝的用户获得更高的传输速率。

eICIC配置问题与用户接入相结合，即ABS和用户接入决定了基站可用的资源和负载分配。大多数现有研究主要着重于不同的动态ABS配置方案，主要考虑宏蜂窝和微蜂窝之间的负载分配与之对应的动态变化。但主要关注的是系统的容量及吞吐量，忽略了系统的能源效率(EE)。而且仅考虑ABS配置不能满足在微蜂窝数量较大时，微蜂窝之间的同层干扰。有研究指出不同层设置不同的偏置(bias)规则对于负载均衡及节能不是最佳的，基于能效优化的用户接入和基于干扰管理的负载均衡是不相同的。未来的异构蜂窝网络中应共同考虑干扰管理和能耗优化。因此，需要研究如何设置EE-eICIC(Energy EfficiencyOptimization Enhanced Inter-cell Interference Coordination)的配置参数，联合用户接入和ABS分配的能量优化，这些规范在eICIC标准也尚未给出。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提出了一种异构网络增强型小区间干扰协调的能效优化方法。在提升系统的容量和能源效率的同时，保持宏蜂窝和微微蜂窝之间的负载均衡，首先通过分数规划理论提出了迭代算法，然后通过简化用户接入和ABS分配问题，采用两步的松弛和取整算法来进一步降低计算成本。本发明的数值结果验证了该方案的收敛性能，在一定和速率代价下，系统和用户的能量效率可以得到显著的改善。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

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TDD-LTE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，宏基站计算后进行统一的资源调度；