下一代WiFi中基于干擾代價信息的多小區功率分配方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于移動通信領域，尤其是一種下一代WiFi中基于干擾代價信息的多小 區功率分配方法。
【背景技術】
[0002] 隨著WiFi網絡的廣泛應用，為了適應人們對WiFi網絡的速度、信號等性能的需 求，WiFi技術也經歷了多次變革。在IE邸802. 1lac即將成為主流之際JE邸也展開下一代 WiFi標準802.llax的制定。802.llax傳輸速率可達10. 53抓ps，是現今的IE邸802.llac 標準傳輸速度的10倍。802.llax標準將使用正交頻分多址接入（0FDMA，化thogonal 化equencyDivisionMultipleAccess)技術來提升頻譜效率、更好地管理串擾，從而提升 多用戶環境下的WiFi性能。
[0003] (FDMA技術因滿足小區內不同用戶的子載波具有相互正交性，在完全同步的情況 下可有效避免小區內干擾。除小區內干擾W外，(FDMA接入系統還存在小區間干擾。（FDMA 系統相同頻率的子載波由于在不同小區內復用，將有可能帶來嚴重的小區間干擾問題。隨 著用戶對高速率、高質量無線業務需求的增大，如何對下一代無線通信系統的小區間干擾 進行有效抑制已經成為了亟待解決的問題之一。
[0004] 功率協調是解決小區間干擾的有效手段。最初，針對0FDMA系統的功率協調算法 主要基于單小區系統，使得單小區內的用戶效用達到最佳，典型的算法包括注水算法、貪婪 算法等。隨著頻率復用因子的減小，現在已經發展到多小區功率分配協調。在多小區(FDMA 系統中，因小區內不同用戶的子載波相互正交，有效避免了小區內干擾，然而同頻子載波在 不同小區的復用將會給系統帶來嚴重的小區間干擾。
[0005] 因此，亟需設計一種多小區功率分配方案，來解決下一代WiFi中的小區間同頻干 擾問題。
【發明內容】
[0006] 發明目的：提供一種下一代WiFi中基于干擾代價信息的多小區功率分配方法，W 解決現有技術存在的上述問題。
[0007] 技術方案；
[0008] 下一代WiFi中基于干擾代價信息的多小區功率分配方法，包括如下步驟：
[0009] S1、獲取信道信息，建立用戶信道容量與基站功率的函數關系，并結合負載信息建 立各小區內用戶的頻道分配矩陣；
[0010] S2、W最大化系統吞吐量為目標，建立優化目標函數和約束條件，用KKT方法求得 最優的功率分配方案；
[0011] S3、根據最優解，結合頻道分配矩陣，對小區進行功率分配，并迭代更新干擾代價 信息。
[0012] 在進一步的實施例中，所述步驟S1進一步為：
[0013] W待研究小區（M)OFDMA系統為研究對象，并設定有S個子載波，用X和s表示小 區集合和子載波集合，
[0014] S11、將小區m中用戶k在子載波S上的信號與干擾加噪聲比表不為；
[0015]
【主權項】
1. 下一代WiFi中基于干擾代價信息的多小區功率分配方法，其特征在于，包括如下步 驟： 51、 獲取信道信息，建立用戶信道容量與基站功率的函數關系，并結合負載信息建立各 小區內用戶的頻道分配矩陣； 52、 以最大化系統吞吐量為目標，建立優化目標函數和約束條件，用KKT方法求得最優 的功率分配方案； 53、 根據最優解，結合頻道分配矩陣，對小區進行功率分配，并迭代更新干擾代價信息。
2. 如權利要求1所述的下一代WiFi中基于干擾代價信息的多小區功率分配方法，其特 征在于，所述步驟S1進一步為： 以待研宄小區（M)OFDMA系統為研宄對象，并設定有S個子載波，用X和S表示小區集 合和子載波集合， 511、 將小區m中用戶k在子載波s上的信號與干擾加噪聲比表示為：
式中，小區功率矩陣擴^:丄一表示小區m的基站的功率分配策略， P匕表示小區m中用戶k在子載波s上的傳輸功率， 良示小區m在子載波s上的總傳輸功率， 系統功率矩陣==[p1，. . .，pM]表示整個系統的功率分配方案， 力匕表示用戶k和小區m的基站在子載波s上的信道增益， Am表示對小區m造成干擾的相鄰小區的集合， "表示干擾小區在子載波s上對用戶k的干擾，N(i是噪聲功率； 512、 采用M元正交幅度調制進行調制，用戶k在子載波s的最大傳輸速率是：
公式中的T= -ln(5BER)/1.5表示的是誤碼率差距，用戶k的最大傳輸速率
單位時間t內小區m的用戶k在子載波s上可傳輸的數據：
其中t表示一個單位時間，小區m的用戶的負載情況用矩陣
表 示，C表示小區m的用戶k的負載情況，Km表示小區m的用戶數， 513、 構建頻道分配矩P
CN104812047A _權利要求書_ _2/3 頁 其弓
，屯示小區m所有用戶的集合，k= (k^k2，...，!^) 代表各個小區的用戶頻道分配矩陣。
的市鑾仳.小反田戶的總功鑾不徨超過基站的最大功率，
3. 如權利要求2所述的下一代WiFi中基于干擾代價信息的多小區功率分配方法，其特 征在于，所述步驟"袖1 一來先? 目標函數為 n ^ L m JC,J
用戶的功率必須大于〇
求得的最優解為
式中，P為整個系統的功率分配矩陣，為整個系統的吞吐量， <(P)為小區m中用戶k的最大傳輸速率。
4. 如權利要求3所述的下一代WiFi中基于干擾代價信息的多小區功率分配方法，其特 征在于，所述步驟S3進一步為： 531、 對某小區（m)進行頻道分配：遍歷該小區（m)的所有頻道，將頻道分配給可傳輸數 據最多的用戶，最后得到用戶頻道分配矩陣； 532、 根據用戶頻道分配矩陣，結合功率分配最優解，對各個頻道進行功率分配； 533、 根據功率分配結果更新干擾代價信息：遍歷該小區（m)的主要干擾小區，更新小 區（m)對其他小區的干擾代價信息；再根據更新其他小區對該小區（m)的干擾代價信息； 534、 根據功率分配結果傳輸數據，如果本次迭代用戶的數據已經傳輸完，則該方法結 束；否則從步驟S31開始下次迭代，從而更新頻道分配、功率分配和干擾代價信息。
5. 下一代WiFi中基于干擾代價信息的多小區功率分配方法，其特征在于：各小區復用 全部頻率資源，小區內用戶工作在正交的頻道上，每個小區將本小區受到的干擾轉化為干 擾代價信息并廣播到網絡中，再根據其他小區的干擾代價信息來量化干擾強度；以系統吞 吐量為目標，將基于干擾協調的功率分配問題建立成一個優化問題，采用KKT方法求解，最 優的功率分配遵循注水原理。
6. 如權利要求5所述的基于干擾代價信息的多小區功率分配方法，其特征在于：小區 內用戶工作在正交的頻道上，各小區復用系統資源，每個小區將本小區受到的干擾轉化為 干擾代價信息并廣播到網絡中，再根據其他小區的代價信息來量化干擾強度； 定義小區m對小區m'的干擾代價信息為，它表示小區m在子載波s上每減少一個 單位的功率，整個小區m'吞吐量的增加量，因此小區m對相鄰小區的干擾代價信息可以表 CN104812047A _權利要求書_ _3/3頁 示為
~ 'Im表示被小區m干擾的相鄰小區集合^表示小區m在子載波s上 每減少一個單位的功率，所有被干擾小區吞吐量增加的總和，因此可以用Of表示本小 區在子載波s上對其他小區的干擾強度，為小區m在子載波s上的傳輸功率。
7.如權利要求5所述的基于干擾代價信息的多小區功率分配方法，其特征在于：以 最大化系統吞吐量為目標，將基于干擾協調的功率分配問題建立成一個優化問題，采用 KKT(Karush-Kuhn-Tucker)方法求解，最優的功率分配遵循注水原理； 首先定義小區m中用戶k的最大傳輸速率為；<"(P)，p為整個系統的功率分配矩陣，
復示整個系統的吞吐量，則可以建立數學模型：
，約束條件為： ①小區內用戶的總功率不得超過基站的最大功率，②用戶的功率必須大于0,通過KKT求得 的最優解為：
其中，< 為其他小區對小區m的干擾代價信息。
【專利摘要】本發明公開了下一代WiFi中基于干擾代價信息的多小區功率分配方法，包括如下步驟：獲取信道信息，建立用戶信道容量與基站功率的函數關系，并結合負載信息建立各小區內用戶的頻道分配矩陣；以最大化系統吞吐量為目標，建立優化目標函數和約束條件，用KKT方法求得最優的功率分配方案；根據最優解，結合頻道分配矩陣，對小區進行功率分配，并迭代更新干擾代價信息。本發明提出的基于干擾代價信息的多小區功率分配方法能有效地協調小區間同頻干擾，在滿足用戶服務質量的同時最大化系統吞吐量。
【IPC分類】H04W52-34
【公開號】CN104812047
【申請號】CN201510129920
【發明人】夏瑋瑋, 林子敬, 沈連豐, 胡靜, 宋鐵成
【申請人】東南大學, 南京東大移動互聯技術有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年3月24日