[发明专利]大规模3D MIMO反向TDD异构网络无线回程资源分配方法

说明书

本发明公开了大规模3D MIMO反向TDD异构网络无线回程资源分配方法，包括以下步骤：构建一个异构网络，异构网络中包括N个频率资源块，异构网络中包括一个宏小区，宏小区包括S个微小区和K个宏小区用户，S和K均为大于等于1的自然数，每个微小区包括一个微小区用户，每个微小区均通过无线回程链路与宏小区进行通信，无线回程链路包括上行链路和下行链路；宏小区中覆盖有一个宏小区基站，每个微小区中覆盖有一个微小区基站；宏小区配备有N_A个天线，宏小区中波束形成组的大小为N_B；通过目标函数f(θ,α,β)得到最优下倾角θ、最优α和最优β。本发明考虑了大规模3D MIMO反向TDD异构网络无线回程资源分配方法和3D波束赋形，极大地提升系统的整体性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种针对大规模3D MIMO反向TDD异构网络的无线回程资源分配方法。

背景技术

小区密集化指在传统宏小区中密集部署微小区以组成异构网络，是一种可满足用户流量指数式增长的有效手段。这个网络的瓶颈是微小区回程链路的数据率，其中无线回程由于费用低的优点常被采纳。本发明将研究考虑微小区无线回程的异构网络的性能。

近期调查已经研究了考虑无线回程的异构网络的性能。文献“N.Wang,E.Hossain,and V.K.Bhargava,“Joint downlink cell association and bandwidth allocationfor wireless backhauling in twotierHetNets with large-scale antenna arrays,”IEEE Trans.WirelessCommun.,vol.15,no.5,pp.3251–3268,2016.”中研究了5G反时分复用异构网络中的干扰管理，其中宏基站装备有大量天线。宏小区和微小区间的层间干扰减少，因此促进提升了异构网络的性能。文献“N.Wang,E.Hossain,and V.K.Bhargava,“Jointdownlink cell association and bandwidth allocation for wireless backhaulingin twotierHetNets with large-scale antenna arrays,”IEEETrans.WirelessCommun.,vol.15,no.5,pp.3251–3268,2016.”和“U.Siddique,H.Tabassum,and E.Hossain,“Spectrum allocation forwireless backhauling of 5Gsmall cells,”in IEEE Int.Conf.Commun.Workshops,2016,pp.122–127.”中研究了无线回程资源分配问题。这两个文献都表明通过优化无线回程的资源分配可以提升系统的性能。但是二者都湿基于二维信道信息的，其中垂直方向的信道信息没有被利用。通过考虑三维信道信息，包含三维大型天线的异构网络的系统性能可大幅提升。本发明研究在一个宏小区协助的微小区网络中用户和小区无线回程的资源分配问题，其中宏基站设置有大型天线，且系统在反时分复用(TDD)模式下工作。天线的下倾角和对所有用户和微小区无线回程的资源分配将被联合优化以提升网络性能。这个问题被建模为通过考虑微小区回程容量限制最大化用户总的对数数据数率。一个迭代算法被用来解决建立的优化问题。

发明内容

本发明涉及一种针对大规模3D MIMO反向TDD异构网络的无线回程资源分配方法，解决了现有技术中的综合考虑3D波束赋形和资源分配的问题。本发明首先对所针对的系统的资源分配策略和里3D波束赋形进行联合建模，然后提出了一种迭代算法解决了系统的联合资源分配策略和3D波束赋形的优化问题。本发明对实际系统的部署实施具有重要的指导意义。

本发明所采用的技术方案是，

大规模3D MIMO反向TDD异构网络无线回程资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：