一種面向網絡效用容量的干擾避免方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于無線通信領域，尤其設及一種基于網絡效用容量最大化的面向網絡效 用容量的干擾避免方法。
【背景技術】
[0002] 無線通信的發展史實際上是資源類別和維度逐漸開發的歷史。例如，從第二代移 動通信系統（2G)的頻分多址，經歷3G的碼分多址（CDMA)和4G的正交頻分多址（OFDMA)， 到5G的非正交多址（NOMA)。從資源的角度看，該個歷史是從2G的頻域資源，經歷3G的碼 域資源，4G的頻域和時域資源塊，到5G的頻域、時域和功率域資源等聯合使用。因此，資源 的高效管理和分配一直是無線通信的基本問題。良好的資源管理和分配方法既可提升資源 利用效率，同時又可實現干擾規避，有效提升用戶感受質量。
[0003] 從另外一個角度看，無線通信的發展又是與多樣干擾進行斗爭的歷史，例如，CDMA 多用戶干擾和OFDMA中小區間干擾等。干擾技術包含通過發端的資源協調實現干擾規避， 同時，也可W是收端進行接收后的干擾消除等。
[0004] 經典信息理論建立了信息速率與帶寬、功率等資源相對于高斯白噪聲之間的關 系，為點到點通信系統的設計提供了理論依據，也為網絡優化提出了明確的目標。網絡信息 論開辟了多用戶容量界的探索歷程。網絡編碼和干擾對齊技術充分分析干擾、認識干擾和 依據干擾特征實現干擾消除。然而，目前理論和技術尚未兼顧資源和干擾建立數學模型，探 索信息速率相對于資源和干擾的關系。同時，也沒有兼顧資源和干擾實現干擾規避。
[0005] 當前網絡性能量度不能兼顧多種因素和干擾開銷。因為目前信息論揭示的是信息 速率相對于帶寬和功率資源與噪聲的關系，尚未揭示信息速率相對于資源和干擾的關系。
[0006] 而效用的概念源自于經濟學，描述的是用戶在消費行為過程中，相對于消耗貨幣 而對于獲得商品的感受質量。如果我們將效用引入的概念到網絡信息論，則其一方面由于 效用函數可W表征多維因素對于網絡容量的影響關系；另外一方面，效用的概念可W刻畫 開銷和收益的函數關系。其可能實現對網絡資源的最優化分配，使用戶在使用資源或做出 策略調整時，保證了自己網絡容量最大的同時，對于網絡內其它用戶的干擾也最小；從而具 有巨大的市場前景和跨時代的技術革新。
【發明內容】
[0007] 為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種面向網絡效用容量的干 擾避免方法，實現了網絡資源的最優化分配，使用戶在使用資源或做出策略調整時，保證了 自己網絡容量最大的同時，對于網絡內其它用戶的干擾也最小。
[000引為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種面向網絡效用容量的干擾避 免方法，其包括W下步驟：
[0009] 步驟S1，確定資源和干擾；
[0010] 步驟S2,構建網絡效用容量函數；
[0011] 步驟S3,實現網絡策略調整。
[0012] 優選的技術方案，所述網絡效用容量是指多用戶無線網絡中兼顧網絡干擾的網絡 容量性能。
[0013] 進一步優選的技術方案，所述步驟S1中的資源指為獲得網絡效用必須消耗的資 源網絡資源，所述步驟S1中的干擾是指計算優化自己網絡效用容量對于其他用戶造成的 干擾；所述資源和干擾是確定網絡效用容量的干擾避免方法的兩個重要指標。
[0014] 更進一步的優選技術方案，所述資源為用戶i的傳輸功率資源Pi,所述干擾為用戶 i受到網絡內的其他用戶造成的干擾li，所述網絡效用容量UCi是傳輸功率資源Pi和干擾 li的函數，所述干擾為
【主權項】
1. 一種面向網絡效用容量的干擾避免方法，其特征在于，其包括以下步驟： 步驟S1，確定資源和干擾； 步驟S2,構建網絡效用容量函數； 步驟S3,實現網絡策略調整。
2. 根據權利要求1所述的一種面向網絡效用容量的干擾避免方法，其特征在于，所述 網絡效用容量是指多用戶無線網絡中兼顧網絡干擾的網絡容量性能。
3. 根據權利要求2所述的一種面向網絡效用容量的干擾避免方法，其特征在于，所述 步驟S1中的資源指為獲得網絡效用必須消耗的資源網絡資源，所述步驟S1中的干擾是指 計算優化自己網絡效用容量對于其他用戶造成的干擾。
4. 根據權利要求3所述的一種面向網絡效用容量的干擾避免方法，其特征在于，所述 步驟S1中確定資源和干擾的具體過程為：在具有N個用戶共享信道的網絡場景中，讓每個 用戶i包含一個發射機和一個接收機，gu表示用戶i的發射機到其接收機的傳輸信道增 益，gp表示第j個用戶的發射機到用戶i的接收機的干擾信道增益，如果用戶i的傳輸功 率資源SPi，用戶j的傳輸功率資源為IV則此時用戶i的接收機的有效接收功率為Pigu， N 用戶i的接收機同時接收的干擾功率為Z 同理，用戶j的接收機同時接收的 干擾功率為/, = v，這里Pk表示用戶k的傳輸功率資源，gu表示用戶k到用戶j j 的干擾信道增益； 確定用戶i與網絡效用容量uCi直接相關的資源為傳輸功率資源pp且用戶i受到網 N 絡內的其他用戶造成的干擾為A=Z/Vt./; j:hj有 上述UCi表示第i個用戶的效用容量，UCi是用戶i的傳輸功率資源？1和干擾Ii的函 數，其中0 < Pi<p_，口_是最大發射功率，所有用戶具有相同的最大發射功率。
5. 根據權利要求4所述的一種面向網絡效用容量的干擾避免方法，其特征在于，所述 步驟S2中構建網絡效用容量函數過程為：首先，依據邊際效用遞減原理，構建所述網絡效 用容量相對于資源的函數關系；其次，依據所述網絡效用容量相對于干擾的風險厭惡指數 要求，構建所述網絡效用容量相對于干擾的函數關系；最后，綜合構建出網絡效用容量函 數。
6. 根據權利要求5所述的一種面向網絡效用容量的干擾避免方法，其特征在于，所述 構建所述網絡效用容量相對于資源的函數關系即為構建網絡效用容量11^相對于傳輸功率 資源Pi的函數，其函數關系為 UCi (Pi) = l〇g(Pigi；i) 其中PiR表用戶i的傳輸功率資源，gu代表用戶i的發射機到其接收機的傳輸信道 增益。
7. 根據權利要求6所述的一種面向網絡效用容量的干擾避免方法，其特征在于，所述 構建所述網絡效用容量相對于干擾的函數關系為的函數關系為： UCi di) = ci_ e iii 其中，uCi為用戶i的網絡效用容量，I對用戶i的干擾，ci是常量，ei是通過干擾 估計獲得的常量。
8. 根據權利要求7所述的一種面向網絡效用容量的干擾避免方法，其特征在于，所述 最后綜合構建出的網絡效用容量函數為： uc^Pi,Ii) =uCi(Pi)-uCi(Ii) =log(pigi；i)-(ci-eJi) 其中，PiR表用戶i的傳輸功率資源，I表用戶i受到網絡內的其他用戶造成的干 擾，gu代表用戶i的發射機到其接收機的傳輸信道增益，Ci為常量，e,為通過干擾估計獲 得的常量。
9. 根據權利要求8所述的一種面向網絡效用容量的干擾避免方法，其特征在于，所述 步驟S3中實現網絡策略調整的具體過程為：依據網絡效用容量相對于資源和干擾的函數 關系，通過調整資源實現每個用戶自己容量最大化的同時對于其他用戶造成干擾最小的資 源優化，避免過度干擾，其網絡資源的調整策略為：
即在用戶i可以控制的功率范圍0彡Pi<pmax內，使得網絡效用容量uci(Pi，IJ最大 化，式中，PiR表用戶i的傳輸功率資源，I 表用戶i受到網絡內的其他用戶造成的干擾。
10. 根據權利要求8所述的一種面向網絡效用容量的干擾避免方法，其特征在于，所述 步驟S3中實現網絡策略調整的具體過程為：依據網絡效用容量相對于資源和干擾的函數 關系，通過調整資源實現每個用戶自己容量最大化的同時對于其他用戶造成干擾最小的資 源優化，避免過度干擾，其網絡資源的調整策略為：
N 其中，nuC/(/,:)表示n個用戶的每個個體效用容量UCi (Pi，g的納什乘積函數。 i=\
【專利摘要】本發明公開了一種面向網絡效用容量的干擾避免方法,其包括以下步驟：步驟S1，確定資源和干擾，所屬資源是指為獲得網絡效用容量必須消耗的網絡資源，所述干擾指計算優化自己網絡效用容量對于其他用戶造成的干擾；步驟S2，構建網絡效用容量函數，依據網絡效用容量相對于資源的邊際效用遞減原理構建網絡效用容量相對于資源的函數關系，依據網絡效用容量相對于干擾的風險厭惡指數要求，構建網絡效用容量相對于干擾的函數關系；步驟S3，依據網絡效用容量相對于資源和干擾的函數關系實現網絡策略調整。本發明實現了網絡資源的最優化分配，使用戶在使用資源或做出策略調整時，保證自己網絡容量最大的同時，對于網絡內其它用戶的干擾也最小。
【IPC分類】H04W72-04, H04W72-12
【公開號】CN104619030
【申請號】CN201510038788
【發明人】楊春剛, 李建東, 盛敏, 李紅艷, 侯蓉暉, 張琰, 馬英紅
【申請人】西安電子科技大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月26日