強(qiáng)干擾區(qū)域的小小區(qū)用戶選擇方案的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種結(jié)合小小區(qū)通信系統(tǒng)以及時(shí)間移動(dòng)導(dǎo)頻傳輸方案的高性能傳輸 方案，屬于無線通信中資源分配相關(guān)領(lǐng)域。 技術(shù)背景
[0002] 伴隨著社會(huì)的不斷發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)交互通信的要求也不斷提 高，尤其在通信的數(shù)據(jù)速率、服務(wù)質(zhì)量以及移動(dòng)性等方面。為了實(shí)現(xiàn)更高的資源利用率從而 提供更高服務(wù)質(zhì)量，無線通信技術(shù)不斷進(jìn)行革新和改進(jìn)。其中，在傳統(tǒng)的Mnro技術(shù)基礎(chǔ)上， 近來提出了新的大規(guī)模MHTO技術(shù)（Massive M頂0)。
[0003] Massive MHTO技術(shù)除具有傳統(tǒng)MMO優(yōu)點(diǎn)外，通過增加大規(guī)模的天線數(shù)量逐漸平 均噪聲和干擾，從而增加信號(hào)干擾噪聲比（SINR)。然而，隨著天線數(shù)量的增加，導(dǎo)頻污染成 為Massive MHTO技術(shù)應(yīng)用的挑戰(zhàn)。已有研究表明，導(dǎo)頻污染成為制約多小區(qū)多用戶Massive MHTO系統(tǒng)的重要原因。在基于TDD的傳輸模式下，為了減少上行導(dǎo)頻序列所占頻譜資源，采 用各個(gè)小區(qū)內(nèi)均用同一組正交的導(dǎo)頻序列，導(dǎo)致小區(qū)間基于相同導(dǎo)頻進(jìn)行信道估計(jì)時(shí)產(chǎn)生 的導(dǎo)頻污染現(xiàn)象。
[0004] 本論文基于Massive MIMO技術(shù)與小小區(qū)通信理論，針對(duì)Massive MIMO系統(tǒng)上下 行數(shù)據(jù)傳輸階段的數(shù)據(jù)干擾情況，分析了 Massive MHTO傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中信道估計(jì)和數(shù) 據(jù)傳輸過程的干擾，提出了有效的基于時(shí)間移動(dòng)導(dǎo)頻的用戶選擇傳輸方案，通過小區(qū)分組、 用戶暫停、信道估計(jì)來降低導(dǎo)頻干擾、抵抗導(dǎo)頻干擾，從而提高系統(tǒng)總體性能。在干擾分析 的基礎(chǔ)上，在強(qiáng)干擾區(qū)域引入小小區(qū)選擇并服務(wù)強(qiáng)干擾用戶，提出用戶動(dòng)態(tài)服務(wù)方案來降 低系統(tǒng)干擾，進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能。
[0005] 在Massive M頂0系統(tǒng)中，本文基于時(shí)間移動(dòng)導(dǎo)頻傳輸模式，研究了引入小小區(qū)通 信的一種Massive MIMO傳輸方案。在前述方案中，選擇部分強(qiáng)干擾用戶暫停傳輸，以數(shù)據(jù) 速率的損失換取系統(tǒng)干擾的減少和整體性能的提高。引入小小區(qū)，可以解決部分用戶暫停 的數(shù)據(jù)速率損失，通過性能干擾指標(biāo)選擇的宏小區(qū)內(nèi)強(qiáng)干擾用戶由小小區(qū)服務(wù)。通過小小 區(qū)的低功率和低相關(guān)性來實(shí)現(xiàn)干擾降低，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)用戶的全服務(wù)，尤其是由于小小區(qū)的 應(yīng)用，強(qiáng)干擾用戶的性能較用戶選擇暫停方案中有了一定的提升。仿真結(jié)果表明，Massive MHTO系統(tǒng)結(jié)合小小區(qū)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，從整體上提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率以及系統(tǒng)的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 通過在Massive MIMO系統(tǒng)環(huán)境下的一種時(shí)間移動(dòng)導(dǎo)頻的傳輸方案，來降低導(dǎo)頻污 染在數(shù)據(jù)傳輸過程中的影響，同時(shí)根據(jù)不同用戶對(duì)周圍系統(tǒng)的影響，找出強(qiáng)干擾用戶并進(jìn) 行選擇傳輸?shù)姆桨?，通過這種方案來降低其對(duì)周圍的干擾同時(shí)提高系統(tǒng)性能。
[0007] 然而在傳輸過程中宏小區(qū)邊緣用戶的性能仍不斷影響周圍小區(qū)及用戶的傳輸質(zhì) 量，同時(shí)邊緣用戶的傳輸性能在系統(tǒng)中由于考慮周圍的影響而有所限制，又在用戶選擇傳 輸?shù)倪^程中由于暫時(shí)的用戶選擇而停止服務(wù)對(duì)此方向用戶的服務(wù)質(zhì)量有著一定影響，所 以，本章中，考慮一種動(dòng)態(tài)的通信系統(tǒng)，結(jié)合小小區(qū)通信系統(tǒng)以及時(shí)間移動(dòng)導(dǎo)頻傳輸方案， 提出一種高性能傳輸方案。
[0008] -種降低干擾的大規(guī)模MMO用戶選擇傳輸方案，包括以下步驟：
[0009] 步驟1 :小小區(qū)位置設(shè)置。
[0010] 將討論動(dòng)態(tài)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及小小區(qū)的放置位置，同時(shí)進(jìn)一步對(duì)動(dòng)態(tài)通信系統(tǒng) 的數(shù)據(jù)傳輸過程進(jìn)行了分析。
[0011] 步驟1. 1強(qiáng)干擾區(qū)域分析
[0012] 在Missive MHTO系統(tǒng)下的TDD蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，干擾強(qiáng)度取決于干擾用戶和被 干擾用戶在其各自服務(wù)小區(qū)的相對(duì)位置，以及他們所處小區(qū)基站的相對(duì)位置。另外，下行傳 輸過程中的干擾，主要是由于同一小區(qū)和相鄰小區(qū)的其他下行傳輸過程造成的。這些干擾 的強(qiáng)度則取決于干擾用戶和被干擾用戶的位置，尤其是它們的AoAs，也就是和。
[0013] 步驟1.2小小區(qū)位置設(shè)置
[0014] 基于以上所述，得到了確定用戶干擾強(qiáng)弱的兩個(gè)位置條件，其一是干擾用戶和被 干擾用戶在其各自服務(wù)小區(qū)的相對(duì)位置，另外就是他們所處小區(qū)基站的相對(duì)位置。由上一 章結(jié)論得到，系統(tǒng)中的強(qiáng)干擾范圍在相鄰宏小區(qū)的基站連線中間，在以此為中心的一定范 圍內(nèi)干擾較為嚴(yán)重，而的結(jié)合小小區(qū)通信系統(tǒng)的位置也同樣在此處如圖2
[0015] 步驟2 :搭建傳輸結(jié)構(gòu)及模型。
[0016] 步驟2.1系統(tǒng)模型。
[0017] 結(jié)合小小區(qū)系統(tǒng)的Massive MHTO蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)則由L個(gè)小區(qū)組成，每個(gè)小區(qū) 內(nèi)有K個(gè)單天線用戶被服務(wù)，小區(qū)基站天線數(shù)量為Μ，系統(tǒng)中有G個(gè)小小區(qū)分別對(duì)宏小區(qū)內(nèi) 部的強(qiáng)干擾用戶進(jìn)行服務(wù)，小小區(qū)基站天線數(shù)量為Ν，其中N << Μ。則在一定區(qū)域內(nèi)的分 布以及傳輸信道如圖2所示
[0018] 步驟2. 2 :時(shí)間移動(dòng)導(dǎo)頻的傳輸。
[0019] 為了減少各個(gè)用戶之間導(dǎo)頻污染的影響，在這一結(jié)合小小區(qū)的Massive M頂0傳輸 網(wǎng)絡(luò)仍采用上一章中的時(shí)間移動(dòng)導(dǎo)頻。傳輸過程如圖3所示。
[0020] 圖3中分別體現(xiàn)了宏小區(qū)和小小區(qū)在時(shí)間移動(dòng)導(dǎo)頻過程當(dāng)中的傳輸過程，可以看 出，可以將小小區(qū)按照一定的位置進(jìn)行與宏小區(qū)一樣的小區(qū)分組，使其在傳輸過程中，最大 程度的改善宏小區(qū)中的強(qiáng)干擾，同時(shí)能夠減少其對(duì)周圍的信號(hào)干擾或被干擾?；谝陨峡?慮，采用如圖4所示的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，并以三小區(qū)小組為例。
[0021] 步驟3:數(shù)據(jù)干擾分析。
[0022] 結(jié)合上一步的數(shù)據(jù)傳輸過程，得到了本環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸情況。
[0023] 正是由于加入了小小區(qū)，相比較上一章中內(nèi)容，宏小區(qū)的數(shù)據(jù)分析有所變化，增加 了小小區(qū)用戶干擾部分，此外此時(shí)系統(tǒng)還應(yīng)考慮小小區(qū)內(nèi)的上下行數(shù)據(jù)傳輸。綜合考慮，在 傳輸過程中，干擾的來源主要是宏小區(qū)在下行過程中對(duì)本小區(qū)其他用戶以及周圍小區(qū)的干 擾，其干擾的強(qiáng)度取決于其被服務(wù)用戶的角度和位置，由此確定了小小區(qū)的放置和服務(wù)位 置，通過用戶選擇方式，使該部分用戶盡可能由小小區(qū)服務(wù)，以最小化系統(tǒng)內(nèi)干擾。
[0024] 步驟4 :用戶動(dòng)態(tài)服務(wù)方案。
[0025] 步驟4.1用戶選擇。
[0026] 上幾步中主要闡述了加入小小區(qū)對(duì)周圍用戶進(jìn)行服務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸以及影響情況， 同時(shí)對(duì)干擾數(shù)據(jù)的干擾條件和干擾量大小進(jìn)行了分析。該分析表明用小小區(qū)去服務(wù)某一部 分用戶，能在其不中斷傳輸?shù)臈l件下，可有效減少其在整體系統(tǒng)中產(chǎn)生的干擾，來使系統(tǒng)的 性能達(dá)到最優(yōu)。因此本步針對(duì)該類用戶，提出了一種基于用戶性能以及其造成的干擾共同 指標(biāo)來選擇用戶，使其由臨近的小小區(qū)服務(wù)。提出的判斷指標(biāo)為：
[0027]
[0028] 其中分子部分為當(dāng)前宏小區(qū)內(nèi)部存在的被服務(wù)用戶在服務(wù)過程中的性能，而在分 母中考慮對(duì)同小區(qū)內(nèi)的影響以及對(duì)周圍小區(qū)上行過程造成的影響。
[0029] 通過在系統(tǒng)傳輸過程中，應(yīng)用這種方案對(duì)系統(tǒng)中由宏小區(qū)服務(wù)的最強(qiáng)干擾用戶進(jìn) 行選擇，并使其用小小區(qū)進(jìn)行服務(wù)，這樣及減少了傳輸過程中對(duì)強(qiáng)干擾方向的干擾，同時(shí)能 夠?qū)⑺杏脩暨M(jìn)行持續(xù)的服務(wù)并使系統(tǒng)的性能達(dá)到最優(yōu)。
[0030] 步驟4. 2最優(yōu)性能決策及流程。
[0031] 通過上一步的方法將宏小區(qū)內(nèi)的干擾最強(qiáng)用戶選出并決定是否由相鄰小小區(qū)進(jìn) 行服務(wù)。用戶的服務(wù)選擇基于整體系統(tǒng)吞吐量的增長(zhǎng)來判斷該干擾用戶是否由小小區(qū)服 務(wù)。
[0032] 為了進(jìn)一步在應(yīng)用中驗(yàn)證這種用戶動(dòng)態(tài)服務(wù)策略對(duì)系統(tǒng)性能的優(yōu)化，在本節(jié)中， 通過對(duì)比傳統(tǒng)的無線通信網(wǎng)絡(luò)以及傳輸方案，利用MATLAB對(duì)其進(jìn)行仿真，比較本方案的優(yōu) 越性。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發(fā)明所涉及的方法流程圖；
[0034] 圖2為小小區(qū)傳輸系統(tǒng)分布以及傳輸信道；
[0035] 圖3為動(dòng)態(tài)時(shí)間移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸模型；
[0036] 圖4為動(dòng)態(tài)時(shí)間移動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0037] 圖5天線變化對(duì)信道估計(jì)的影響
[0038] 圖6天線變化對(duì)用戶接收SINR的影響
[0039] 圖7天線變化對(duì)系統(tǒng)下行吞吐率的影響
[0040] 圖8用戶選擇暫停的用戶平均吞吐量vs.用戶選擇小小區(qū)服務(wù)的用戶平局吞吐量
【具體實(shí)施方式】
[0041] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0042] 本發(fā)明所述方法的流程圖如圖2所示，包括以下步驟：
[0043] 步驟1 :小小區(qū)位置設(shè)置。
[0044] 將討論動(dòng)態(tài)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及小小區(qū)的放置位置，同時(shí)進(jìn)一步對(duì)動(dòng)態(tài)通信系統(tǒng) 的數(shù)據(jù)傳輸過程進(jìn)行了分析。
[0045] 步驟I. 1強(qiáng)干擾區(qū)域分析
[0046] 在Missive MHTO系統(tǒng)下的TDD蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，對(duì)于用戶的干擾有著以下幾個(gè) 結(jié)論：首先，干擾強(qiáng)度取決于干擾用戶和被干擾用戶在其各自