[发明专利]一种基于正交频分多址的异构蜂窝网络的无线回程方法

说明书

本发明提供了一种基于正交频分多址的异构蜂窝网络的无线回程方法，将带内无线回程传输信号作为宏小区下行和小小区上行传输的干扰信号来提高异构蜂窝网络的物理层安全性能，在双层异构蜂窝网络模型中，小小区部署于宏小区之上并与其共享系统接入频带资源，正交频分多址方案可以实现多用户接入，将总资源(时间、带宽)在频率上进行分割，大规模MIMO宏小区基站和单天线小小区基站工作在带内‑全双工回程模式，小型基站通过宏基站连接到核心网，宏基站提供无线回程连接到小型基站，宏基站和小型基站上的所有传输都在相同的时频资源上执行，此方案可以很好的解决异构蜂窝网络的无线回程问题。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种基于正交频分多址技术的异构蜂窝网络无线回程方法。

背景技术

在新应用和无线通信快速增长的推动下，市场对网络性能的需求不断增加，要求下一代网络应支持比当前一代网络更高的系统容量，于是第五代(5G)通信系统成为了学术界关注的热点。

在5G网络众多技术中，大规模多输入多输出(MIMO)、异构蜂窝网络(HCN)和全双工(FD)被认为是3种极具潜力的关键技术，其中，大规模MIMO是大规模多用户多入多出传输机制，通过在大规模MIMO基站上配备大量天线，大幅提高了系统的自由度，增强了空间复用和波束赋形增益，为传播信道提供更多自由度；异构蜂窝网是超密集小型小区部署于宏小区之上，以减轻宏小区的负载，扩大覆盖范围，降低了信号发射功率，增加了区域吞吐量；使用全双工技术够在同一信道(或频率或时隙)上实现同时收发信号，能够大幅提高系统容量。

正交频分多址技术可动态地把可用带宽资源分配给需要的用户，很容易实现系统资源的优化利用，由于不同用户占用互不重叠的子载波集，在理想同步情况下，系统无多户间干扰，即无多址干扰。

因此，全双工技术、大规模MIMO技术、异构蜂窝网络和正交频分多址的有效结合能够发挥各自的优势，并极大提高系统性能，然而，随着小型小区网络的大规模部署，大量的回程数据需要反馈到核心网，回程问题变得日趋重要，尽管传统的有线回程链路以高数据比率有高可靠性，但是在所有小基站之间进行有线连接是不切实际且成本较高的。因此，无线回程链路是一个合适的且有成本效益的解决方法，但有时候小基站不能在相同的频带上与宏基站交换回程，于是，无线回程成为亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种基于正交频分多址的异构蜂窝网络无线回程方法，以此解决异构蜂窝网络的无线回程问题。

为此，本发明采取以下技术方案：

S1、部署由小小区和宏小区组成的双层异构蜂窝网络，所述小小区部署于宏小区之上，与宏小区共享系统频谱和带宽，同时减轻宏小区负载，提高系统资源利用率，所述小小区由小型基站SBS和用户 UE组成，所述宏小区由宏基站MBS、用户UE和小小区构成，所述小小区和宏小区通信链路均受恶意窃听者Eve窃听，所述小小区通过宏基站MBS连接到上层核心网络，宏基站MBS利用无线回程连接到小小区，所述宏基站MBS和小型基站SBS均以全双工模式工作，进一步地，所述宏基站MBS配备有发送天线和接收天线，所述小型基站SBS和用户UE均配备有单天线；

S2、采用随机几何和空间泊松点过程对双层异构蜂窝网络模型的空间拓扑进行建模，所述宏基站MBS、小型基站SBS、用户UE和窃听者Eve的空间拓扑分别建模为独立的泊松点过程，且位置随机的用户 UE只与一个小型基站SBS级联；

S3、仅考虑宏小区下行链路和小小区上行链路，同时采用带内全双工自回程方案、跳频正交频分多址技术及频率复用技术，所述宏基站MBS采用迫零接收和破零发送，对于小小区中的上行传输链路，小型基站SBS将发送回程数据到其对应的宏基站MBS，同时接收距离最近的用户UE发送来的数据；对于宏小区中的下行传输链路，宏基站 MBS将数据传输到其对应的用户UE，同时接收来自与小型基站SBS的回程数据。

本发明的有益效果在于：