本發明涉及一種基于優先級以用戶為中心的小區間干擾抑制方法，特別涉及一種超密集網絡udn中基于優先級以用戶為中心的小區間干擾抑制方法。

背景技術：

超密集網絡(ultradensenetwork,udn)是5g移動通信的關鍵技術之一，通過增加低功率站點部署密度使網絡密集化，從而使節點離終端用戶更近，大幅度提升了系統容量，并使頻譜效率和功率效率得到提升。但是由于節點間距的減小、鄰近節點的傳輸損耗相差不大，導致用戶周圍可能存在多個強度相近的干擾源，從而使得用戶受到比傳統蜂窩網更嚴重的干擾，這為超密集網絡提升用戶性能帶來了挑戰。為此，如何解決多干擾源引起的性能損耗問題，以及如何利用網絡協同和干擾管理提升用戶性能成為5gudn干擾抑制研究中的關鍵問題。

傳統上，有很多方式來處理小區間干擾問題，如頻分復用、扇區化等。而研究學者近年來也提出了很多小區間干擾抑制的方法。目前，小區間干擾抑制的主要方式分為3種，即小區間干擾隨機化、小區間干擾消除及小區間干擾協調/避免。此外，小區間功率控制和波束成型也是一個常用的減輕小區間干擾的方式。

在干擾管理方面，傳統的頻率復用方案基于用戶分類，將用戶劃分為中心用戶和邊緣用戶，針對不同用戶采用不同的性能效果和大小的頻段，以權衡系統整體性能的水平。還有一個現有的干擾管理方法是把整個網絡劃分成互不相交的簇，每個簇中的基站做干擾協調，即簇中基站共同擁有多個載波資源，各小區協作地選擇合適的載波進行數據傳輸，但性能將受限于簇邊緣用戶。因此，基于用戶分類的干擾管理和基于簇的干擾協調都或多或少地受到邊緣用戶性能的限制。然而，在5gudn組網中，低功率節點分布密集且覆蓋范圍較小，中心和邊緣的分別已變得不那么明顯，所以傳統的基于用戶分類和基于簇的干擾管理已不再適用于5gudn。

與傳統的干擾管理機制不同，以用戶為中心的干擾管理從用戶體驗角度出發，來確定被處理的干擾基站，從而可以更好地匹配每個用戶的需求。參考其他文獻提出的以用戶為中心的小區間干擾協調(use-centricinter-cellinterferencecoordination)方案要求用戶對在其干擾協調范圍內的干擾基站提出干擾置零請求，使得每個用戶的主要干擾源得到抑制，得到的性能優于現有的基站分簇方法。但是由于選擇進行置零的干擾的過程是隨機的，有可能剩余的干擾仍會對用戶性能產生較大影響，因此在基站密集的udn網絡中時，這個影響尤其嚴重。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種超密集網絡udn中小區間干擾抑制方法，是一種超密集網絡udn中基于優先級以用戶為中心的小區間干擾抑制(prioritybaseduse-centricinterferencecoordination,pucic)方法。本發明通過采用以用戶為中心的思想，從用戶性能提升的角度出發，權衡用戶性能與復雜度，決定出每個用戶需要多少基站為其協作服務，哪些基站的干擾通過干擾置零來避免，從而每個用戶的主要干擾源都可以被抑制或者利用。該方案以盡量低的復雜度使得用戶性能得到有效提升，干擾網絡的主要瓶頸即小區邊緣用戶將得到解決。

本發明通過采用以用戶為中心的思想，在干擾協調優先級基礎上，決定與本地基站一起為其協作服務的基站數l1和由本地基站進行干擾置零的基站數l2，通過基站協作和波束賦形，抑制小區間干擾，提升用戶性能和系統吞吐量。本方案的主要目的就是從用戶的角度確定l1和l2，并考慮用戶性能和復雜度的折中，以及用戶性能和系統整體性能的折中。此外，本發明pucic采用的協同多點傳輸comp為聯合傳輸(jt)和協作調度/波束賦形cs/cb，即l1個基站對用戶進行jt，l2個基站對用戶的干擾進行cs/cb置零。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

本發明提供一種超密集網絡udn中基于優先級以用戶為中心的小區間干擾抑制方法，包括以下具體步驟：

步驟1，生成協調優先級：用戶根據接收到的l個干擾基站的干擾信號功率，將接收到的干擾信號按照功率從大到小排序，得到干擾基站的干擾協調的優先級次序；

步驟2，用戶判決：根據步驟1中得到的干擾協調的優先級次序，遍歷干擾基站確定最小協作基站數l1和干擾置零基站數l2，其中，；

步驟3，協作傳輸和干擾置零：使l1個協作基站和l2個干擾置零基站分別對用戶進行相應的協作傳輸和干擾置零。

作為本發明的進一步技術方案，步驟1中用戶根據接收到的來自周圍l個干擾基站的干擾信號的功率，將接收到的干擾信號按照功率從大到小排序，得到l個干擾基站的干擾協調的優先級次序i1,i2,…,il，其中，it表示第t個干擾基站的干擾信號，p1≥p2≥…≥pl，pt表示第t個干擾基站的干擾信號的功率，t＝1,2,…,l。

作為本發明的進一步技術方案，步驟2中確定最小協作基站數l1和干擾置零基站數l2后，干擾協調的優先級次序為

作為本發明的進一步技術方案，步驟2中確定最小協作基站數l1和干擾置零基站數l2的方法具體如下：

一)在m≤l的情況下，其中，m為基站天線數：

1)令l1＝0、l2＝1，用戶預估當前的信干燥比，若當前的信干燥比大于等于γ，則輸出當前l1、l2值作為結果；若當前的信干燥比小于γ，則進入步驟2)；其中，γ為用戶業務最低sinr要求的閾值；

2)判斷l1+l2+1≤l是否成立，若不成立則進入步驟4)，否則令l2＝l2+1，進入步驟3)；

3)判斷l1+l2+1≤l是否成立，若不成立則進入步驟4)，否則用戶預估當前的信干燥比，若當前的信干燥比大于等于γ，則輸出當前l1、l2值作為結果；若當前的信干燥比小于γ，則返回步驟2)直至找到對應信干燥比大于等于γ的第一個l2，并將該l2以及相應的l1作為結果輸出，若未找到對應信干燥比大于等于γ的l2則進入步驟4)；

4)令l1＝l1+1、l2＝m-1，用戶預估當前的信干燥比，若當前的信干燥比大于等于γ，則進入步驟5)；若當前的信干燥比小于γ，則進入步驟8)；

5)令l2＝1，用戶預估當前的信干燥比，若當前的信干燥比大于等于γ，則輸出當前l1、l2值作為結果；若當前的信干燥比小于γ，則進入步驟6)；

6)判斷l1+l2+1≤l是否成立，若不成立則進入步驟8)，否則令l2＝l2+1，進入步驟7)；

7)判斷l1+l2+1≤l是否成立，若不成立則進入步驟8)，否則用戶預估當前的信干燥比，若當前的信干燥比大于等于γ，則輸出當前l1、l2值作為結果；若當前的信干燥比小于γ，則返回步驟6)直至找到對應信干燥比大于等于γ的第一個l2，并將該l2以及相應的l1作為結果輸出，若未找到對應信干燥比大于等于γ的l2則進入步驟4)；

8)判斷l1+1≤l是否成立，若成立則返回步驟4)，否則令l2＝0，輸出當前l1和l2值作為結果；

二)在m＞l的情況下：

a)令l1＝0、l2＝1，用戶預估當前的信干燥比，若當前的信干燥比大于等于γ，則輸出當前l1、l2值作為結果；若當前的信干燥比小于γ，則進入步驟b)；

b)判斷l1+l2+1≤l是否成立，若不成立則進入步驟d)，否則令l2＝l2+1，進入步驟c)；

c)判斷l1+l2+1≤l是否成立，若不成立則進入步驟d)，否則用戶預估當前的信干燥比，若當前的信干燥比大于等于γ，則輸出當前l1、l2值作為結果；若當前的信干燥比小于γ，則返回步驟b)直至找到對應信干燥比大于等于γ的第一個l2，并將該l2以及相應的l1作為結果輸出，若未找到對應信干燥比大于等于γ的l2則進入步驟d)；

d)判斷l1+1≤l是否成立，若成立則進入步驟e)，否則令l2＝0，輸出當前l1和l2值作為結果；

e)令l1＝l1+1、l2＝1，用戶預估當前的信干燥比，若當前的信干燥比大于等于γ，則輸出當前l1、l2值作為結果；若當前的信干燥比小于γ，則返回步驟e)；

三)對步驟一)或二)中的輸出的l1、l2值，判斷l1+1≤l是否成立，若成立則執行步驟①，否則執行步驟②；

步驟①，首先，用戶預估當前l1、l2對應的信干燥比sinr1；其次，令l1＝l1+1，根據步驟一)或二)中的方法，遍歷搜索對應的l2值，用戶預估當前l1、l2對應的信干燥比sinr2；最后，判斷|sinr2-sinr1|≤ζ是否成立，若成立則sinr1對應的l1、l2為最終確定的最小協作基站數和干擾置零基站數，若不成立則sinr2對應的l1、l2為最終確定的最小協作基站數和干擾置零基站數；其中，ζ為預設信干燥比的差值閾值；

步驟②，步驟一)或二)中的輸出的l1、l2值即為最終確定的最小協作基站數和干擾置零基站數。

作為本發明的進一步技術方案，用戶預估的信干燥比sinr為：

其中，p0表示用戶接收到的本地基站的信號的功率，pi表示第i個干擾基站的干擾信號的功率，pj表示第j個干擾基站的干擾信號的功率，σ²為高斯白噪聲的功率。

作為本發明的進一步技術方案，步驟3中使l1個協作基站和l2個干擾置零基站分別對用戶進行相應的協作傳輸和cs/cb干擾置零。

本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：本發明要求用戶根據來自本地基站和干擾基站的接收信號功率從大到小排序得到協調優先級，并考慮用戶的性能和復雜度的折中，決定出分別參與協作服務的基站集合和干擾置零的基站集合；再采用聯合多點協作和波束賦形，使得強干擾信息變為有用信息，次干擾置零，從而使得用戶性能得到提升，且盡量保持較低的復雜度。此外，由于用戶只需向本地基站反饋那些對自身性能提升有較大效果的干擾基站信息，而不是所有的干擾基站信息，從而一定程度地減少了反饋量。

附圖說明

圖1是本發明方法的示意圖。

圖2是本發明中干擾協調優先級示意圖。

圖3是m≤l時的用戶判決過程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明：

本發明提出了基于優先級以用戶為中心的干擾協調(prioritybaseduse-centricinterferencecoordination,pucic)方案，通過采用以用戶為中心的思想，從用戶性能提升的角度出發，權衡用戶性能與復雜度，決定出每個用戶需要多少基站為其協作服務，哪些基站的干擾通過干擾置零來避免，從而每個用戶的主要干擾源都可以被抑制或者利用。該方案以盡量低的復雜度使得用戶性能得到有效提升，干擾網絡的主要瓶頸即小區邊緣用戶將得到解決。

本發明通過采用以用戶為中心的思想，在干擾協調優先級基礎上，決定與本地基站一起為其協作服務的基站數l1和由本地基站進行干擾置零的基站數l2，通過基站協作和波束賦形，抑制小區間干擾，提升用戶性能和系統吞吐量。本發明的主要目的就是從用戶的角度確定l1和l2，并考慮用戶性能和復雜度的折中、以及用戶性能和系統整體性能的折中。此外，pucic采用的comp為聯合傳輸(jt)和協作調度/波束賦形cs/cb，即l1個基站對用戶進行jt，l2個基站對用戶的干擾進行cs/cb置零。

針對干擾基站數較多時，現有方案uciic中的遺留干擾嚴重影響用戶性能的問題，本發明提出的一種基于優先級以用戶為中心的干擾抑制方法pucic，如圖1所示，包括：一、生成協調優先級；二、用戶判決過程；三、協作傳輸和干擾置零過程。

一、生成協調優先級。

用戶ue0根據來自周圍l個干擾基站的接收信號功率pt(pt表示來自第t個干擾基站的接收信號的功率，t＝1,2,…,l)，從大到小排序得到l個干擾基站的干擾協調的優先級次序為i1,i2...,il(it表示第t個干擾基站的干擾信號)，如圖2所示，令φ＝{i1,i2,...,il}。

二、用戶判決過程。

根據干擾協調優先級，依次地遍歷搜索l1和l2的值，估計不同的l1和l2的情況下相應的sinr，并判決出滿足sinr≥γ(γ為用戶業務最低sinr要求的閾值)條件的最小l1和l2，即和本地基站bs0一起為用戶ue0協作服務的基站集合θ1的元素個數、本地基站bs0進行置零的基站集合θ2的元素個數，如圖2所示。以最大化sinr為準則，盡可能地考慮用戶性能和復雜度的折中(l1、l2越大復雜度越高，反饋量越大)，最終確定為本地用戶ue協作服務基站數l1和本地基站要進行干擾置零的基站數l2。

用戶估算信干燥比sinr的公式為(其中，p0為本地基站bs0的接收信號功率，pi(i＝1,2,...,l1)為和本地基站bs0一起為用戶ue0協作服務的基站的接收信號功率，pj(j＝l1+l2+1,...,l)為本地基站bs0進行置零的基站的接收信號功率，σ²為高斯白噪聲的功率)。

由于是基于udn場景，udn中基站多且密集，為達到用戶業務要求，一般需要基站協作，即m≤l。下面具體以m≤l情況為例，如圖3所示，具體介紹用戶判決過程。

(一)在m≤l(m為基站天線數)的情況下：

用戶判決計算l1、l2的算法流程圖如圖1所示，由于是基于udn場景，因此此處設定m≤l，具體描述如下：

1.令l1＝0，用戶ue0預估l2＝1時的sinr，此時驗證是否滿足判定條件sinr≥γ，若滿足則l2＝1為所求，若不滿足則按步驟1-1方法遍歷l2，預估sinr，步驟中用戶預估的sinr記為sinr1，直到滿足(記l2＝n時sinr1為n≤m-1)的第一個l2為止。根據滿足用戶業務要求基礎上復雜度最低的原則，此時的l1、l2為所求。

步驟1-1：

1-1a.固定l1不變，判斷是否滿足l1+l2+1≤l，若不滿足則跳到步驟2，若滿足則令l2＝1，預估sinr1，記為若滿足則最優l2＝1，否則繼續下一步；

1-1b.固定l1不變，判斷是否滿足l1+l2+1≤l，若不滿足則跳到步驟2，若滿足則令l2＝2，預估sinr1，標為若滿足則最優l2＝2，否則繼續下一步；

1-1c.以此類推，直到找到滿足(其中n≤m-1)的第一個l2為止，則此l2即此l1對應的最優l2。

2.令l1＝1，用戶ue0預估l2＝m-1時的sinr，此步驟中用戶預估的sinr標為sinr2，驗證是否滿足判定條件sinr2≥γ，若不滿足則跳到步驟3，若滿足則按步驟1-1的方法遍歷l2，預估sinr2，直到找到滿足(其中n≤m-1)的第一個l2為止。根據滿足用戶業務最低要求基礎上復雜度最低的原則，此時的l1、l2為最優。此外，按步驟1-1的方法遍歷l2的過程中，要在滿足l1+l2+1≤l的條件下令l2+1，若不滿足條件則跳到步驟3。

3.以此類推，在滿足l1+1≤l的條件下令l1+1重復上述步驟，此步驟中用戶預估的sinr標為sinrc(即當l1＝c-1時，記用戶預估的sinr為sinrc)，直到找到l2＝m-1時滿足sinrc≥γ的第一個l1，并按步驟1-1的方法遍歷l2，預估sinrc，直到找到滿足的第一個l2為止(其中c≤l,n≤m-1,c+n≤l，為l1＝c-1，l2＝n時的用戶預估sinr)。根據滿足用戶業務最低要求基礎上復雜度最低的原則，此時的l1、l2為所求。

此外，若l1+1的過程中不滿足l1+1≤l時，則該l1和l2＝0即為最優。在按步驟1-1的方法遍歷l2的過程中，要在滿足l1+l2+1≤l的條件下令l2+1，若不滿足條件則該l1、l2為所求。

4.在步驟3的l1的基礎上，若不滿足l1+1≤l則本算法結束，且步驟3中所得的l1、l2為最優。若滿足l1+1≤l則令l1+1，則此時的預估sinr記為sinrc+1，按步驟1-1的方法遍歷l2，預估sinrc+1，直到找到滿足(其中c+1≤l,n≤m-1,c+n+1≤l)的第一個l2為止。此外，在按步驟1-1的方法遍歷l2的過程中，要在滿足l1+l2+1≤l的條件下令l2+1，若不滿足條件則本算法結束。

5.比較和若滿足(其中ζ為sinr的差值閾值)，則選擇對應的l1、l2為最優；否則選擇對應的l1、l2為最優。這里需要注意的是，若前述步驟遍歷搜索得到的l1＝l，則直接輸出前述步驟遍歷搜索得到的結果，無需比較和

(二)在m＞l的情況下：

當m＞l時，所有干擾均可由本地基站采用預編碼方法置零，無需基站協作，故l1＝0，只需按步驟1-1方法遍歷l2，求出滿足sinr≥γ的最小l2即可。根據滿足用戶業務要求基礎上復雜度最低的原則，此時的l1、l2為最優。

然而，當sinr閾值γ較大時，有可能l1＝0時，不存在滿足sinr≥γ的l2。因此，需要在滿足條件l1+1≤l的情況下令l1＝1，在l1+l2+1≤l的基礎上，按步驟1-1的方法遍歷l2求出l1＝1時對應的最優l2，執行上方的步驟5，求出最優的l1、l2。同樣，若l1+1的過程中不滿足l1+1≤l時，則該l1和l2＝0即為最優。

比較和若滿足(其中ζ為sinr的差值閾值)，則選擇對應的l1、l2為最優；否則選擇對應的l1、l2為最優。這里需要注意的是，若前述步驟遍歷搜索得到的l1＝l，則直接輸出前述步驟遍歷搜索得到的結果，無需比較和

三、協作傳輸和干擾置零過程。使l1個協作基站和l2個干擾置零基站分別對本地用戶進行相應的協作傳輸和干擾置零。此時，來自集合θ1中的基站的信號對用戶ue0來說變成了有用信號，而來自集合θ2的基站的信號對用戶ue0依然是干擾信號，但通過cs/cb可置零，即，使強干擾信息變為有用信息，次干擾置零。

以上所述，僅為本發明中的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術范圍內，可理解想到的變換或替換，都應涵蓋在本發明的包含范圍之內，因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。