[发明专利]一种两层网络中基于分簇的干扰对齐方法

摘要

本发明公开了一种两层网络中基于分簇的干扰对齐方法，包括：首先，基于随机几何对两层网络进行建模，再对飞蜂窝基站、用户进行分簇，最后用干扰对齐技术消除干扰。本发明考虑了三维飞蜂窝网络结构模型，特别是符合三维泊松点过程分布的飞蜂窝网络模型，与实际干扰场景相近。再按照平方误差函数减少的原则对飞蜂窝基站用户对进行分簇，最后利用干扰对齐技术消除宏蜂窝用户与每个簇的跨层干扰，以及飞蜂窝层内簇间干扰，减小了干扰管理复杂度，适用于实际的通信系统。

主权项

1.一种两层网络中基于分簇的干扰对齐方法，所述两层网络包含一个宏蜂窝基站、L个均匀分布的宏蜂窝用户以及K个泊松分布的飞蜂窝小区，其中，L≥1，K≥1，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n步骤一：建立由飞蜂窝基站用户对所构成的三维蜂窝网络模型，所述飞蜂窝基站用户对由每个飞蜂窝小区内的飞蜂窝基站和飞蜂窝用户构成；定义飞蜂窝基站用户对的集合为：U＝{1,2,…,K}，并沿三维空间的X向、Y向和Z向以齐次泊松点过程随机产生K个点，每个点代表一个飞蜂窝基站用户对；/n步骤二：分簇准备，由齐次泊松点过程确定每个飞蜂窝基站用户对的位置坐标并进行随机分簇，定义所得的簇为C＝{C₁,C₂,...,C_n}，C_m表示第m个簇，1≤m≤n，n表示簇的数目，1≤n≤K；/n步骤三：从K个飞蜂窝基站用户对节点中随机抽取n个点作为初始的中心点，记为o₁,o₂,...,o_n，令t＝1；/n步骤四：将剩余的K-n个飞蜂窝基站用户对指派给离它最近的中心点所代表的簇；/n步骤五：计算平方误差函数p表示簇C_m中的飞蜂窝基站用户对位置坐标(x_p,y_p,z_p)，o_t表示簇C_m中的飞蜂窝基站用户对中心点位置坐标指定坐标范围0≤x≤100,0≤y≤100,0≤z≤100，若最小值对应的点p≠o_t，则用该非中心点p替换中心点o_t，t＝t+1；/n步骤六：重复步骤四和步骤五，直到t＝n；/n步骤七：建立跨层干扰模型，每一个簇中的第i个飞蜂窝用户接收到的信号向量为：/n /n其中，i≤K，R_ii表示飞蜂窝基站用户对之间的距离，R_ij、R_0i分别表示相同簇内第j个飞蜂窝基站和宏蜂窝基站到第i个飞蜂窝用户的距离，j≤K；α₁表示室外路径损耗因子，α₂表示室内路径损耗因子，α₃表示室内与室外之间的路径损耗因子；假设此两层网络中，下行链路信道都为瑞利平坦衰落，则将第j个飞蜂窝基站到第i个飞蜂窝用户的信道表示为N×M_F维的矩阵H_ij，N为飞蜂窝用户的接收天线数，M_F为飞蜂窝基站的发送天线数；H_ii表示第i个飞蜂窝基站到第i个飞蜂窝用户的信道；H_0i表示宏蜂窝基站到第i个飞蜂窝用户的信道增益矩阵；v_i、v_j表示对飞蜂窝基站的发送信号进行预编码，v_u表示对宏蜂窝基站的发射信号进行预编码；s_i、s_j表示飞蜂窝基站的发射信息流，s_u表示宏蜂窝基站的发射信息流，n_i表示飞蜂窝用户接收到的均值为0、方差为σ²的加性高斯白噪声向量；/n步骤八：利用干扰对齐技术进行干扰消除，在每个飞蜂窝基站的发送端设计预编码矩阵，使簇内的其它飞蜂窝基站对第i个飞蜂窝用户所引起的同层干扰与宏蜂窝基站对该飞蜂窝用户产生的跨层干扰对准到相同子空间内；第j个飞蜂窝基站发送端的预编码矩阵v_j应满足条件：Span(*)表示矩阵*的列向量所张成的子空间；在每个飞蜂窝用户的接收端设计波束成型向量μ_i，使之与对准的干扰子空间正交，第j个飞蜂窝用户的接收向量满足：当i≠j,i,j∈C_m时，此时满足条件且表示μ_i的共轭转置，故由下式可以消除跨层干扰和簇间的同层干扰：/n /n步骤九：得到最终所需要的期望信号为：/n /n