[发明专利]一种垂直扇区劈裂的下倾角优化和功率分配方法

说明书

本发明公开了一种垂直扇区劈裂的下倾角优化和功率分配方法，包括以下步骤：构建下行链路系统，所述下行链路系统包括C个小区，每个小区内分布有K个用户和N个频率资源块；每个小区包括内扇区和外扇区，内扇区和外扇区中均复用的N频率资源块；每个小区覆盖有1个基站，每个基站设置有N_t根发射天线，每个小区的总发射功率为P；假设总发射功率P被均匀分配给每个小区的内扇区和外扇区；当用户k被调度时，设用户k所在的小区为小区c，计算小区c中内扇区和外扇区的最优下倾角根据小区c中内扇区和外扇区的最优下倾角计算小区c中内扇区和外扇区的最优功率。本发明综合优化了垂直劈裂扇区的下倾角和功率分配策略，与已有的方法相比可以极大地提升系统的整体性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种垂直扇区劈裂的下倾角优化和功率分配方法。

背景技术

最新LTE-A标准把下行链路和上行链路的数据传输速率的目标分别定为1Gbps和500Mbps，甚至比5G无线系统要求更高。为了达到这样的目标，很多方案被提出来，例如大规模多输入多输出系统(MIMO)，有源天线系统(AAS)等。与大规模MIMO系统不同，AAS不需要在基站(BS)设置数百或者更多的天线。AAS可以形成两个或两个以上的波束，其下倾角可远程调节，而传统天线需要去天线的放置处实地操作。因此，AAS可以在传统扇区里根据网络的实际情况优化下倾角，从而提供了更好的灵活性，可提高系统性能。作为AAS的一个关键特性，垂直扇区劈裂方法能够在传统宏小区中形成新的垂直子扇区，指向每个子扇区的垂直波束具有不同的下倾角，每个子扇区可以复用原来的频率资源，提高了频率资源的利用率。然而，AAS面临的挑战之一是如何将全部的传输功率分给不同的子扇区。另外，裂化成更多的子扇区后，位于小区边缘的用户数量增加，由于受到干扰的影响，这些用户的数据率将会降低。

文献“S.E.Nai,Z.Lei,S.H.Wong,and Y.H.Chew,“Optimizing radionetworkparameters for vertical sectorization via Taguchi’s method,”IEEETrans.Vehi.Tech.,vol.64,2016.”中研究了垂直扇区化的网络参数优化，这些网络参数根据Taguchi方法模型进行调整，但是没有提供数学分析。文献“O.Nuri and C.Yilmaz,“Self-optimization of coverage and capacity inLTE using adaptive antennasystems,”Aalto University,2010”中的性能是基于用户在同一水平面上均匀分布的假设来进行分析的。本发明中所考虑的是用户分布在三维场景。具体为，根据3GPP协议标准“TR36.873Study on 3D channel model for LTE,3GPP Std.,Rev.12.2.0,Jul.2015.”，部分用户均匀分布在同一水平面上，部分用户在高层建筑中。本发明综合考虑垂直扇区劈裂的下倾角和功率分配策略的优化。首先推导得出垂直扇区裂化后系统的解析表达式，然后基于该表达式构造问题，提出了一种优化裂化扇区下倾角和分配功率的方法。本发明方法的性能优于已有的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种垂直扇区劈裂的下倾角优化和功率分配方法，解决了现有技术中垂直劈裂中处于子扇区边缘用户数据率减小的问题。本发明首先推导得出垂直扇区裂化后系统的解析表达式，然后基于该表达式构造问题，提出了一种优化裂化扇区下倾角和分配功率的方法。本发明方法的性能优于已有的方法。

本发明所采用的技术方案是，

一种垂直扇区劈裂的下倾角优化和功率分配方法，包括以下步骤：

步骤1，构建下行链路系统，所述下行链路系统包括C个小区，每个小区内分布有K个用户；每个小区被垂直劈裂成内扇区和外扇区；每个小区复用N个频率资源块；

每个小区覆盖有1个基站，每个基站设置有N_t根发射天线，每个小区的总发射功率为P；