[发明专利]H-CRAN中基于谱效最大化的子载波与功率联合优化方法

说明书

本发明公开了异构云无线接入网(H‑CRAN)中基于谱效最大化的子载波与功率联合优化方法。本发明以H‑CRAN系统的频谱效率最大化为优化目标，建立优化模型，通过上下行链路的子载波分配、用户发射功率和基站发射功率的联合优化，使系统性能达到所需要求。本发明分析了RRH的数量、RRH发射功率的限制对系统频谱效率的影响。研究表明，随着RRH数量的增加，系统的频谱效率会增加。随着RRH发射功率限制的增加，系统的频谱效率也会增大。同时，在相同RRH数量和相同RRH发射功率控制的情况下，对比经典轮询算法和平均功率分配算法，本发明在频谱效率上均优于RR算法和EPA算法。因此，本发明方法有效提高了H‑CRAN系统的频谱效率。

技术领域

本发明属于信息与通信工程技术领域，提出了异构云无线接入网(H-CRAN)中基于谱效最大化的子载波与功率联合优化方法。

背景技术

在过去的几十年中，随着数据流量的爆炸式增加，一种新型的网络架构——密集异构无线网络(Heterogeneous Network,HetNet)应运而生，HetNet通过增加异构的低功率节点来实现海量业务。然而，随之带来的跨层干扰和同层干扰一直是难以解决的问题。为了实现云计算和无线接入网的融合，中国移动提出了云无线接入网(Cloud RadioAccessNetwork,CRAN)，CRAN中将传统的基站替换为低功率的无线远端射频单元(Remote RadioHead,RRH)，支持在基带处理单元(Base Band Processing Unit,BBU)中通过多点协作(Coordinated Multi-Point,CoMP)为移动用户提供服务。为了缓解密集异构无线网络节点间的严重干扰问题，提高节点间分布式协作处理增益，同时解决云无线接入网络控制信息传输复杂、无法和已有移动通信网络融合等问题，业界提出了异构云无线接入网络(H-CRAN)作为5G移动通信系统的接入网解决方案。

多点协作联合传输技术通过共享信道信息和用户数据信息，由多个基站同时为同一用户提供服务，将干扰信号转化为有用信号，能有效降低小区间干扰，提高系统的吞吐量和改善系统的频谱效率。

相对于CRAN，H-CRAN由于引入了宏基站，使得网络覆盖范围更大，用户接入和功率分配等更加灵活，同时也更加复杂。异构云无线接入网中的资源(例如子载波、功率等)进行合理的分配，可以有效提升系统的频谱效率。资源分配算法的好坏直接关系到系统性能的优劣，评价资源分配的主要技术指标有：频谱效率，能量效率，公平性等。

发明内容

本发明针对正交频分复用多址接入的异构云无线接入网中基于谱效最大化的子载波与功率联合优化方法。该方法涉及异构云无线接入网上下行链路子载波分配、用户发射功率和基站发射功率的联合优化设计。

本发明解决的问题的技术方案包括以下步骤：

步骤1、异构云无线接入网中基于谱效最大化的子载波与功率联合优化方法场景假设与建模：

为了不失一般性，在具体描述设计策略之前，做出如下假设：

(1)上下行链路传输发生在相同时刻的不同子载波上；

(2)所有信道增益服从瑞利衰落，基站能获取所有用户的信道状态信息；

(3)前传链路的容量限制是理想的；

下行链路中，用户u在子载波c上的信噪比(SNR)为：

则用户u在子载波c上的可达信息速率为：

上行链路中，用户u在子载波c上的信噪比(SNR)为：

则用户u在子载波c上的可达信息速率为：

系统的频谱效率为：