上行链路中部分信道状态信息下的干扰管理方法

摘要

本发明公开了一种上行链路中部分信道状态信息下的干扰管理方法，主要解决现有技术的资源分配方法信息交互开销大和关联控制方法收敛速度慢的问题。其实现步骤是：1)宏基站采用历史次梯度下降法为所有用户进行关联控制；2)家庭基站根据构造的家庭用户效用函数为关联到它的每个用户进行资源分配；3)宏基站首先为关联到它的每个用户选取一个参考家庭基站，然后再根据构造的宏用户效用函数对关联到它的每个用户进行资源分配。本发明不仅减少了跨层干扰和信息交互开销，同时提高了系统吞吐量和关联控制的收敛速度，可用于宏基站与家庭基站共存的异构无线网络。

主权项

一种上行链路中部分信道状态信息下的干扰管理方法：(1)系统初始化：假设系统中的基站集合为Λ＝{1,2,...,k...,M}，其中k表示任意基站，当k＝M时，表示宏基站，当k≠M时，表示家庭基站，基站k的子信道集合为Δ_k＝{1,2,...n_k,...,N_k},k∈Λ，其中n_k表示基站k的任意子信道，N_k表示基站k的子信道数目，系统中的用户集合为ψ＝{1,2,...,u,...Ω}，其中u表示任意一个用户，Ω表示系统中总的用户数目。初始化迭代次数t＝0，第0次迭代的拉格朗日因子集合λ(0)＝{λ₁(0),...,λ_k(0),...,λ_M(0)}，其中，每个基站的拉格朗日因子λ_k(0)＝0；(2)宏基站M为所有用户进行关联控制：(2a)用户u统计可检测到参考信号的基站集合，记为关联基站集合BS_u，并计算关联基站集合BS_u中任意一个基站k在每个子信道上获得的无干扰平均速率并将这些平均速率上报给宏基站；(2b)宏基站M计算第t次迭代时每个用户的关联基站情况，并统计关联到每个基站的用户数目：(2b1)第t次迭代时，宏基站M构造用户u与关联基站集合BS_u中任意一个基站k的效用函数为：$X_{k,u}\left(t\right)=ln\left(\overline{C_{k,u}^1}\right)-{\lambda }_k\left(t\right);$(2b2)宏基站M将用户u关联到效用函数最大的基站，得到用户u的关联基站k_u^*为：并统计关联到每个基站的用户数目，记为U_k(t)；(2c)宏基站M计算第t次迭代时的对偶函数值为：$H\left(\lambda \right(t\left)\right)=\underset{u}{\Sigma }{X}_{k_u^{*},u}\left(t\right)+\underset{k}{\Sigma }{e}^{ln\left(N_k\right)+{\lambda }_k\left(t\right)-1},$其中，为第t次迭代时用户u与关联基站k_u^*的效用函数；(2d)宏基站M判断关联控制是否结束，当迭代次数t＞0，且对偶函数值的改变量满足时，关联控制结束，执行步骤(3)，否则执行步骤(2e)，其中δ表示关联控制的收敛门限；(2e)宏基站M计算下一次迭代的拉格朗日因子集合：(2e1)宏基站M计算第t次迭代的次梯度方向为：其中$s_k\left(t\right)=e^{ln\left(N_k\right)+{\lambda }_k\left(t\right)-1}-U_k\left(t\right);$(2e2)宏基站M计算第t次迭代的历史次梯度方向：如果t＝0，则t次迭代的历史次梯度方向如果t＞0，则先计算t次迭代的权重β＝1，再计算第t次迭代的历史次梯度方向(2e3)宏基站M计算下一次迭代的拉格朗日因子集合：令t'＝t+1，t＝t'，则拉格朗日因子集合为λ(t)＝{λ₁(t),...,λ_k(t),...,λ_M(t)}，其中λ_k(t)＝λ_k(t‑1)‑αd_k(t‑1)，α表示迭代步长，返回步骤(2b)；(3)家庭基站和宏基站分别为关联到它的每个用户进行资源分配：(3a)所有家庭基站为关联到它的每个用户进行子信道分配：(3a1)家庭基站k统计关联到它的家庭用户集合为χ_k，并构造家庭用户集合χ_k中任意一个用户η在子信道n_k上的效用函数为：其中和分别表示家庭用户η在子信道n_k上到家庭基站和宏基站的路径增益，k∈Λ,k≠M；(3a2)家庭基站k对家庭用户集合χ_k中的用户以均分方法进行子信道分配；(3b)宏基站M为关联到它的宏用户进行子信道分配：(3b1)宏基站M计算宏用户ε在子信道n_M上的参考家庭基站为该参考家庭基站为宏用户ε接收到信号强度最强的家庭基站，其中为宏用户ε在子信道n_M上到家庭基站k的路径增益；(3b2)宏基站M统计关联到它的宏用户集合为χ_M，并构造宏用户集合χ_M中任意一个用户ε在子信道n_M上的效用函数为：$Q_{M,ϵ,n_M}={\log }_2(1+\frac{p^M{g}_{M,ϵ,n_M}^M}{I_{M,ϵ,n_M}+{\sigma }^2}){\log }_2(1+\frac{p^F{g}_{{\gamma }_{ϵ,n_M}^{*},n_M}^{{\gamma }_{ϵ,n_M}^{*}}}{p^M{g}_{M,ϵ,n_M}^{{\gamma }_{ϵ,n_M}^{*}}+{\sigma }^2}),$其中，p^M表示宏基站下用户的发射功率，p^F表示家庭基站下用户的发射功率，和分别表示宏用户ε在子信道n_M上到宏基站M和参考家庭基站的路径增益，表示参考家庭基站下使用子信道n_M的用户到该家庭基站的路径增益，表示宏用户ε在子信道n_M上受到的来自同频邻居家庭基站的干扰；(3b3)宏基站M对宏用户集合χ_M中的用户以均分方法进行子信道分配。