[发明专利]一种分布式Small Cell分层异构网络和速率最大化方法

摘要

本发明公开了一种分布式Small Cell分层异构网络和速率最大化方法，联合优化蜂窝网络中Macro Cell(宏蜂窝)与Small Cell(小蜂窝)的发射功率，在满足服务质量(QoS)前提下使Macro Cell和Small Cell的和速率最大化。本发明结合凸逼近与广义纳什均衡，分布式地求解MBS(宏基站)和SBS(小基站)的发射功率，从而得到Macro Cell和Small Cell在各个信道上的功率分配及整个网络的整体效用。本算法主要基于凸逼近、广义纳什均衡的框架，通过分布式迭代求解Macro Cell和Small Cell网络的功率分配方案。本发明适用范围广，可以提高频谱效率，具有一定的分布式特性，优化结果性能好等特性。

主权项

1.一种分布式Small Cell分层异构网络和速率最大化方法，其特征在于：通过优化由宏蜂窝与小蜂窝所构成的分层异构网络的速率，分布式求解宏基站和小基站的发射功率，从而得到宏基站和小基站在各个信道上的功率分配及整个网络的通信速率；具体方法如下：对于一个部署了一个宏蜂窝和M个小蜂窝和的蜂窝系统，蜂窝系统的下行频带划分为N个子信道，每个基站均服务N个蜂窝用户，将宏基站标记为0号基站，将小基站标记为1…M号基站；该方法具体包括如下步骤：步骤1：初始化外部迭代点Z0及外部迭代次数n＝0，设置常数τ＞0及误差精度∈1、∈2＝10‑2∈1、∈3＝10‑2∈2、∈4＝10‑2∈3；其中：表示第n次外部迭代时基站i在蜂窝频带k上的发射功率；步骤2：设置外部逼近点Q0及外部逼近次数m＝0，取Q0＝Zn；其中：表示第m次外部逼近时基站i在蜂窝频带k上的发射功率；步骤3：根据Qm计算交互信息：其中：B^m表示第m次外部逼近时基站i所需要的所有交互信息，表示第m次外部逼近时基站i的第k个载波需要的交互信息，表示不包含的Q^m；表示第m次外部逼近时基站i在蜂窝频带k上收到的所有干扰信号，表示第m次外部逼近时基站i在蜂窝频带k上接收到的所有信号，σ_i(k)表示基站i在蜂窝频带k上所遭受的高斯白噪声，h_ij(k)表示基站i到基站j在蜂窝频带k上所服务用户的信道增益；步骤4：设置内部逼近点及内部逼近次数s＝0，设置足固定常数c＞0；其中：表示第s次内部逼近时基站i在蜂窝频带k上的发射功率，为内部逼近的对偶变量，且v⁰≥0；步骤5：初始化内部迭代点及内部迭代次数t＝0；其中：表示第t次内部迭代时基站i在蜂窝频带k上的发射功率，为内部迭代的对偶变量，且μ⁰≥0；步骤6：计算t+1次内部迭代时基站i在蜂窝频带k上的发射功率Ai,k＝2(τ+c)hii(k)λ＝[λ1,λ2,…,λk,…,λN]其中：表示不包含的P^t，λ_k是使得成立的最小正数；表示第t次内部迭代时基站i在蜂窝频带k上收到的所有干扰信号，γ_k表示宏蜂窝用户在蜂窝频带k上需要满足的最低传输速率，表示基站i在蜂窝频带k上允许的最大发射功率，表示基站i允许发送的最大和功率；计算在t+1次内部迭代时内部迭代的对偶变量：其中：[x]⁺＝max(0,x)；表示第k个宏蜂窝用户的QoS约束；步骤7：判断是否成立：若成立则令转到步骤5；否则令t＝t+1，转到步骤6；步骤8：判断是否成立：若成立则令Q^m+1＝W^s+1，转到步骤3；否则令s＝s+1，转到步骤5；步骤9：判断|Qm+1‑Qm|≤∈2是否成立：若成立则令Zn+1＝Qm+1，转到步骤2；否则令m＝m+1，转到步骤3；步骤10：判断|Zn+1‑Zn|≤∈1是否成立：若成立则输出Zn+1；否则令n＝n+1，转到步骤2。