[发明专利]一种最小化基站发射功率的mmWave多小区干扰抑制方法

说明书

本发明涉及mmWave多小区干扰抑制技术领域，公开了一种联合用户关联和波束宽度选择的最小化基站发射功率的mmWave多小区干扰抑制方法。该方法为：将高斯天线模型和mmWave双射线信道模型结合作为系统模型，在该系统模型下，将最小化基站发射功率问题转化为用户关联和最佳波束宽度选择两个方法，首先基于分布式框架下基站与用户配对之后选择SINR大于一定阈值的用户，用户在相邻基站中选择发射功率最小的基站进行关联，然后运用粒子群优化方法选择最佳波束宽度。本发明设计了一种用户关联和波束宽度选择方法，在保证基站发射功率最小化的情况下降低了计算复杂度，减少了小区间干扰。

技术领域

本发明属于移动通信领域，具体涉及mmWave多小区干扰抑制技术领域。

背景技术

近年来，毫米波(mmWave)通信将在提高下一代无线网络的吞吐量，可靠性和安全性方面发挥关键作用。这些改进是通过在这个频带中可用的大带宽以及使用高度定向的链路来实现，而其中这些链路将被用于克服在mmWave频率下的大路径损耗。为了分析的高度易处理性，在对定向天线的辐射方向图进行建模时，扇形模型是普遍的选择。然而，在扇形模型中，只有两个常数增益被用来分别表征主瓣和旁瓣，而没有在它们之间的任何转换。这种趋近于理想化情况的一个明显的缺点是在实际应用中，定向天线的辐射方向图的关键“滚降”特征(从主瓣到旁瓣的逐渐衰减)没有被反映出来，并且导致的不连续性可能严重影响系统性能评估。同时，在mmWave通信中一阶反射是不可忽略的。然而，在大多数文献中，地面反射(一阶反射)的影响很少被纳入，因为它被广泛而深刻地认为地面反射不是显著影响绩效评估的主导因素。由于省略了反射的不可忽略的建设性(或破坏性)效应，这种用于mmWave无线电的传统信道模型(仅基于LOS路径)可能导致在性能评估中明显的高估(或低估)。

当前，在mmWave多小区场景中，mmWave基站数量远比宏基站数量多，但是没有考虑基站发射功率最小化问题，因此干扰随着基站数量的增加而增大。此外，不仅因为随着智能手机的普及，交通量的快速增长，而且随着能源价格的不断上涨，能源供应有限。因此绿色通信最近引起越来越多的关注，需要在下一代通信中推进绿色通信，强调在通信系统中加入节能意识。相比于总和最大化问题，更好的做法是在一定的服务质量(QoS)约束水平下最小化系统总发射功率。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种复杂度降低的同时有效的降低了mmWave多小区间干扰的最小化基站发射功率的mmWave多小区干扰抑制方法。本发明的技术方案如下：

一种最小化基站发射功率的mmWave多小区干扰抑制方法，其包括以下步骤：

步骤一：将呈现当波束宽度发生变化时主瓣和旁瓣增益发生滚降特性的高斯天线模型和呈现定向传输的mmWave双射线信道模型结合形成联合系统模型；

步骤二：基于步骤一的联合系统模型，将基站发射功率最小化问题转化为用户关联和最佳波束宽度选择；

步骤三：基于分布式框架下，基站收集本地信道状态信息CSI，通过本地CSI选择配对之后SINR大于一定阈值的用户；

步骤四：基于分布式框架下，用户在相邻基站中，根据最小发射功率准则选择符合条件的基站进行关联；

步骤五：使用粒子群优化方法进行迭代搜索，选择最佳波束宽度；

步骤六：通过完成mmWave多小区基站发射功率最小化，实现多小区干扰抑制。

进一步的，所述步骤一中高斯定向天线模型捕获了实际辐射模式的“滚降”特性，在该模型中，令ω为相对于视轴的方向角，沿着该方向的天线增益，具体公式如下：