[发明专利]基于干扰对齐的MIMO网络缓存放置方法

说明书

本发明提出了一种基于干扰对齐的MIMO网络缓存放置方法，旨在对多用户和多基站进行干扰对齐，消除部分干扰，提升用户端信干比，最终提升MIMO网络的命中率，实现步骤为：设置包含多个基站和多个用户MIMO网络参数，将基站与用户进行分簇，在每个簇内基站与用户进行关联，之后每个簇内的基站和用户进行干扰对齐，设计每个基站的预编码向量和每个用户的解码向量，消除簇内其他基站造成的干扰，然后计算MIMO网络的命中率，建立并求解以最大化命中率为目标的优化问题，得到每个文件的优化缓存放置概率，最终每个基站以优化缓存放置概率调整缓存设备中缓存的文件。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种MIMO网络缓存放置方法，具体涉及一种基于干扰对齐的缓存放置MIMO网络缓存放置方法，可用于确定MIMO网络中基站的文件缓存放置方案。

背景技术

随着面向内容服务的通信需求不断增加，大量的文件频繁地被用户重复请求，而基站需要不断地从核心网下载相同文件再向用户发送，导致回程链路负担加剧。为了减轻回程链路的沉重负担，部署配置缓存设备的基站已经成为了一种有前景的解决方案。在基站的缓存设备中预先缓存文件，当用户发起请求时，基站可以直接从缓存设备中获取文件，而不必通过回程链路从核心网下载，从而降低了回程链路的负担。衡量缓存对回程链路负担降低效果的主要指标是命中率。影响命中率的因素包括文件的缓存概率和文件的传输成功率。

随着无线网络的不断演进，网络致密化成为了无线网络发展的方向。小区面积不断减少，空间复用增强，导致用户间的干扰变得更强。更强的干扰致使用户端信干比较低，用户难以正确接收到信息，文件传输成功率过低，使得网络命中率降低。

干扰对齐作为一种高效的干扰管理方法受到越来越多的关注。干扰对齐的主要思想是通过设计发送端预编码矩阵和接收端解码矩阵，使得在接收端接收信号的干扰信号空间重叠，从而接收端可以消除重叠的干扰，得到的没有干扰的接收信号。采用干扰对齐技术能够获得更高的信干比，从而提升文件传输成功率，进而提高了网络命中率。

为了提升网络命中率，对无线通信质量的可靠性和有效性要求越来越高。为了提高网络的可靠性、有效性和网络资源利用率，多输入多输出MIMO技术得到了越来越多的关注。通过为基站和用户分别配置多根天线，构建MIMO网络，可以提升频谱效率、改善通信链路可靠性和增大网络容量，为用户提供高速率和高可靠性的无线通信业务。因此，设计一种基于干扰管理的MIMO网络缓存放置方法成为了提升无线网络命中率的重要途径。

然而，现有技术没有考虑到对MIMO网络设计高效的缓存放置方法。X.Xu和M.Tao在2019年在IEEE Transactions on Wireless Communications上发表了名为Modeling,Analysis,and Optimization of Caching in Multi-Antenna Small-Cell Networks的论文，公开了一种基于迫零技术的小蜂窝网络缓存放置方法，该方法首先将用户与基站进行簇划分，在每个簇内单个用户与多个基站联合，采用迫零技术消除部分干扰，提升用户端信干比，然后计算小蜂窝网络的命中率，建立并求解最大化命中率为目标的优化问题，获得优化缓存放置概率，最终每个基站根据优化缓存放置概率调整缓存设备中的文件。

根据以上叙述，虽然上述方法通过采用迫零技术进行了干扰管理，提升了用户端信干比。但是，将现有技术应用到MIMO网络中时，采用迫零技术消除的干扰较少，导致用户端信干比不够强，从而导致存在命中率较低的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种基于干扰对齐的MIMO网络缓存放置的方法，用于解决现有技术应用到MIMO网络中时命中率较低的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：

(1)设置MIMO网络参数：