[发明专利]一种时域干扰协调下最大最小公平的分布式能效优化方法

说明书

一种时域干扰协调下最大最小公平的分布式能效(EE,Energy Efficiency)优化方法(EE‑eICIC‑MaxMin)在异构蜂窝网络中提出了时域的小区间干扰协调(eICIC,Enhanced Inter Cell Interference Coordination)，旨在通过宏基站在几乎空白的子帧中保持静默减少对微基站或者家庭基站的干扰。微基站或者家庭基站的密集化部署对异构蜂窝网络的能源效率提出了更高的要求。该方法从最大最小公平的角度解决时域上几乎空白子帧(ABS,Almost Blank Subframe)的能效分配和空间上用户设备的能效接入问题，并以分布式的方式实现，适合大规模密集微蜂窝的部署。数值仿真结果表明，EE‑eICIC‑MaxMin方法在系统和用户的能效方面保持较好的均衡，并且该分布式算法具有较好的收敛性。本发明可用于实际5G异构蜂窝网络基于时域干扰协调下保证用户能效公平的实现。

技术领域

本发明属于移动通信蜂窝网络技术领域，具体涉及一种时域干扰协调下最大最小公平的分布式能效优化方法。

背景技术

密集异构蜂窝网络(HetNet)架构是满足无线业务需求快速增长的有效解决方案，即在宏蜂窝内部署大量低功率节点(例如，微基站或家庭基站)形成异构的双层覆盖。由于异构蜂窝网络中的基站(BS)之间的功率差异，宏蜂窝可以覆盖比微蜂窝更大的区域，往往会导致宏蜂窝过载，微蜂窝内的用户数量太少。可以通过将用户转移到微蜂窝，从而提高系统的容量，称为负载平衡。同时，卸载到微蜂窝的用户性能将受到高功率宏基站的严重干扰，降低系统的性能，而且限制了5G系统中密集微蜂窝的部署。

为了降低宏蜂窝对微蜂窝的干扰，增强的小区间干扰协调(eICIC)技术使宏蜂窝在某些时间资源中保持沉默，称为几乎空白的子帧(ABS)。eICIC有两个主要特点：首先，通过将用户转移到微蜂窝，可以确保宏蜂窝和微蜂窝的合理利用。第二，宏基站在ABS中的下行链路传输静默，减少对密集微蜂窝产生的干扰，从而提高传输的速率。

对于密集部署微蜂窝的场景，ABS分配并不能有效降低跨层干扰，而且ABS分配，eICIC配置以及用户的接入问题存在紧耦合关系。已有的技术侧重于不同的动态ABS配置方案，通过负载平衡提高网络吞吐量，但忽略了能源效率的eICIC。有研究指出异构网络设置每层用户的偏置因子其的能量效率不高。这意味着eICIC的用户接入与用于干扰协调的系统容量的负载均衡存在很大不同，在异构网络中能量消耗应该与干扰协调一起考虑。

现有大多发明技术只考虑了异构网络整个系统的能源效率，并没有考虑到个人用户能源效率的公平性。整个网络的能效往往选择用户具有良好的信道增益或受到的干扰较小，因此网络能效的改善是牺牲具有较差信道增益的用户。这通常是不合理的，因为每个用户都有权寻求更好的能效。因此，如何在eICIC标准中配置公平的能效优化参数是一个急需解决的问题。该发明的目标是在保持最差用户能源效率的同时，提升系统的能源效率。在该发明中，我们从最大最小的优化理论的出发，提出了一种基于能效公平的联合用户接入和eICIC的ABS分配方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种时域干扰协调下最大最小公平的分布式能效优化方法。在提升系统能效的同时，保证用户能效的公平性。首先利用分数规划理论提出了二分法方法，然后通过简化用户接入和ABS分配问题，采用对偶理论提出分布式方法，在利用取整操作得到原问题的可行方案。本发明的数值结果验证了该方案的收敛性能，在一定系统容量的代价下，系统的能效与用户能效可以得到较好的平衡。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种时域干扰协调下最大最小公平的分布式能效优化方法(EE-eICIC-MaxMin)，包括以下步骤：

1)构建一个由宏基站和微基站构成的异构蜂窝网络，其中用户只能选择接入单个的宏基站或者微基站；

2)对于每一个宏基站，在其覆盖的区域内微基站和用户测量信道状态和干扰状态，将结果上报给宏基站，宏基站计算后进行干扰协调；