正交频分多址接入网络中的分布式小区间干扰消除方法

摘要

一种正交频分多址接入网络中的分布式小区间干扰消除方法。其核心思想在于采用频率复用技术，使得相邻小区之间的干扰信号源距离尽可能远，并采用功率控制技术抑制相邻小区的干扰，达到改善传输质量、提高小区及其边缘用户吞吐量的效果。鉴于集中式的算法需要大量的信息交互开销和算法复杂度，本发明采用分布式的方法来研究小区间协调的最优功率分配和用户调度（频率复用）方案。各个基站通过与其邻居基站合作实现系统和速率最大化，各个基站的效用值定义为其自身通信速率与邻小区速率的和。各个协调基站计算其当前效用值和基于试测策略的新效用值，根据Boltzmann概率更新规则和最优响应策略更新规则，以迭代调整的方式进行干扰协调策略的更新。

主权项

一种正交频分多址接入网络中的分布式小区间干扰消除方法，其特征在于，设：迭代时隙t＝1,2,...,T(T为最大迭代次数)，采用和分别表示基站i在t迭代时隙的传输功率和用户调度策略，i∈N，N＝{1,2,...,N}表示基站集合，N为基站总数，步骤1，初始化设置：令迭代时隙t等于1，各个基站初始化其用户调度策略，各基站分别将子载波随机分配给其服务的任意一个通信用户，然后，各个基站随机初始化各自的发送功率。对每个基站随机设定一个不同的调整优先级λ_i，λ_i表示基站i的调整优先级，步骤2，按照干扰指标从大到小的顺序，取前B个对基站i干扰影响最大的基站为基站j对基站i干扰影响的干扰指标，j∈N//{i}，N//{i}表示集合N与集合{i}的差集，B_i为基站i的干扰邻居集合，干扰指标的计算公式为其中C_i表示基站i服务的通信用户集合，|C_i|表示通信用户集合C_i中的元素个数，n∈C_i且n为基站i服务的任意一个通信用户的序号，g_j,n为从基站j到通信用户n的信道功率增益，g_i,n为从基站i到通信用户n的信道功率增益，步骤3，分别将各个基站的优先级与各个基站的干扰邻居集合中各基站的优先级进行比较，如果基站的优先级高于基站的干扰邻居集合中各基站的优先级，则将所述基站归为协调基站k，k∈L^t，L^t表示协调基站k的集合，进行干扰协调处理；否则，不进行干扰协调操作，步骤4，各个基站i∈N采用香农公式计算其在迭代时隙t的信息传输速率$R_i^t=\mathrm{Wlo}{g}_2(1+{\gamma }_i^t),$其中W表示信道带宽，${\gamma }_i^t=\frac{p_i^t{g}_{i,n}}{{\Sigma }_{j\in N//\left\{i\right\}}{p}_j^t{g}_{j,n}+N_0},{\gamma }_i^t$表示第t个迭代时隙时的基站i的信干噪比，N₀为噪声功率，n∈C_i为基站i所服务的用户，再计算各个协调基站k∈L^t的效用值且协调基站k∈L^t的干扰邻居基站l∈B_k的信息传输速率并由其报告给协调基站k，B_k为基站k的干扰邻居集合，步骤5，功率电平试测及相应的效用值计算：步骤5.1，在t≤T/2中，各个协调基站k∈L^t以1/M的概率等概的随机选择一个试测功率电平这里P_k,max为基站k的最大传输功率，M为功率电平的数目，η₁＝0，η_M＝1，并且η₁<η₂<...<η_M，各个基站i∈N计算基于试测功率电平的最优的用户调度策略并将子载波分给信息传输速率最高的服务用户，表示基站i∈N所服务的用户n的基于试测功率电平的信息传输速率，再计算各个协调基站k∈L^t的试测功率电平对应的效用值并进入步骤6.1，步骤5.2，在t>T/2中，各个协调基站k∈L^t依次试测所有的功率电平这里P_k,max为基站k的最大传输功率，M为功率电平的数目，η₁＝0，η_M＝1，并且η₁<η₂<...<η_M，基于试测功率电平各个基站i∈N执行最优的用户调度策略并将子载波分给信息传输速率最快的服务用户，其中表示基站i∈N所服务的用户n信息传输速率，再计算各个协调基站k∈L^t的试测功率电平对应的效用值并进入步骤6.2，步骤6，传输功率和用户调度策略更新：步骤6.1，随机生成一个[0,1]之间均匀分布的随机数θ，若则下一时隙功率电平更新为试测功率电平否则，若则下一时隙功率电平保持不变即其中β为一系数且β>0，为协调基站k∈L^t的试测功率电平对应的效用值，更新完成后，将所有协调基站k∈L^t的优先级降低1级，不进行干扰协调操作的基站w∈N/L^t的优先级保持不变，同时将新的优先级报告给相邻基站；然后，各个基站i∈N计算基于更新后的功率电平的下一时隙最好用户调度方案并将子载波分给信息传输速率最高的服务用户，其中表示基站i∈N所服务的用户n的基于更新后的功率电平的下一时隙信息传输速率，转入步骤7，步骤6.2，各个协调基站k∈L^t比较所有试测功率电平{η₁P_k,max,η₂P_k,max,...,η_MP_k,max}对应的效用值大小，选取最高效用值所对应的功率电平作为下一时隙的传输功率，更新完成后，将所有协调基站k∈L^t的优先级降低1级，不进行干扰协调操作的基站w∈N/L^t的优先级保持不变，同时将新的优先级报告给相邻基站；然后，各个基站i∈N计算基于更新后的功率电平的下一时隙最好用户调度方案并将子载波分给信息传输速率最高的服务用户，其中表示基站i∈N所服务的用户n的基于更新后的功率电平的下一时隙信息传输速率，转入步骤7，步骤7，算法终止条件判定：若算法执行达到最大迭代次数T，算法终止；否则，令t＝t+1并转步骤3。