CN103763707B - 一种多基站重复分组方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多基站重复分组方法，包括：S1.确定基站分组大小M；S2.随机选择一个未被分组基站，将其计入已有分组，所述已有分组大小为1；S3.将所述已有分组与其他每个可分组基站构成一个新的分组，计算每个新的分组对应的整个基站系统中所有基站的信号干扰噪声比的值；S4.根据信号干扰噪声比的值，计算每个新的分组对应的整个基站系统的系统可达速率R；S5.将得到的R值从大到小排序，选取最大的R值所对应的新的分组为已有分组；S6.判断所述已有分组的大小等于M是否成立，若成立，则执行下一个步骤，若不成立，则执行S3；S7.判断基站系统中是否存在未被分组的基站，若存在，则执行S2，若不存在，则分组完成。

Description

一种多基站重复分组方法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种多基站重复分组方法。

背景技术

随着移动互联网的飞速发展，目前移动通信业务对通信速率的需求越来越高，频谱利用效率已成为制约无线通信服务质量提升的瓶颈。而移动通信中的小区间干扰是限制频谱效率提高的主要因素。

目前通过多基站协同处理以实现干扰消除，多个基站之间构成协作网络，在共享信道信息以及接收到的数据之后，整个基站系统构成了一个或多个虚拟的多天线系统。对于上行链路来说，利用多天线系统的联合检测方法，基站一侧所受到的来自不同用户的干扰将大幅减小，从而系统整体的频谱效率可得到显著提升。

目前基站的分组是按照某一个预设的规模组成分组，分组内可通过多天线接收以实现干扰消除，但分组的边缘位置，受到较严重的分组间干扰，分组后的系统容量不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是目前基站分组按照某一个预设的规模组成分组，分组的边缘位置受到较严重的分组间干扰，分组后的基站系统容量不高。

为此目的，本发明提出一种多基站重复分组方法，该方法包括：

S1.确定基站分组大小M；

S2.随机选择一个未被分组基站，将其计入已有分组，所述已有分组大小为1；

S3.将所述已有分组与其他每个可分组基站构成一个新的分组，计算每个新的分组对应的整个基站系统中所有基站的信号干扰噪声比的值；

S4.根据信号干扰噪声比的值，计算每个新的分组对应的整个基站系统的系统可达速率R；

S5.将得到的R值从大到小排序，选取最大的R值所对应的新的分组为已有分组；

S6.判断所述已有分组的大小等于M是否成立，若成立，则执行下一个步骤，若不成立，则执行步骤S3；

S7.判断基站系统中是否存在未被分组的基站，若存在，则执行步骤S2，若不存在，则分组完成。

其中，所述步骤S1进一步包括：确定基站被重复分组的次数P，P≥0，P为整数，根据整个基站系统的基站个数B，将每个基站编号，所述编号为i，i=0,1,2,…,B-1，构建数组idxFlag[i]，所述数组idxFlag[i]中所有元素的初值均为P+1，所述idxFlag[i]为基站i的可分组次数；

其中，所述步骤S3进一步包括：构建数组S[j][i]，j≥1，j为整数，i=0,1,2,…,B-1，所述S[j][i]为第j个新的分组所对应的整个基站系统中基站i的信号干扰噪声比SINR_i的值

所述SINR_i的计算包括：

计算第j个新的分组的最小均方误差MMSE的系数矩阵W^<j>：

其中，H_c为所述分组中的基站与其服务用户所构成的信道矩阵，H_c-为所述分组中的基站与其他用户构成的信道矩阵，所述其他用户为不在所述分组中的基站所服务的用户，σ²为噪声功率，P为所述服务用户的发射功率；I为所述其他用户的发射功率；

所述SINR_i的计算公式如下：

其中为所述MMSE的系数矩阵W^<j>中对应于基站i的行向量，为基站i到其服务用户之间的信道向量，为基站i到其他用户之间的信道向量。

其中，在步骤S4中，所述系统可达速率R的计算公式如下：

在步骤S6和步骤S7之间，该方法进一步包括：

S61.将M元分组中所有基站对应的idxFlag[]元素的值减一；

S62.判断idxFlag[]中元素的值是否为0，若不为0，则所述元素对应的基站为可分组基站，若为0，则所述元素对应的基站为不可分组基站。

较佳的，该方法进一步包括：S8.处于多个分组的基站选择其信号干扰噪声比最大的分组进行多天线检测。

其中，分组后的基站系统的总可达速率的计算包括：

构建数组SINRs[j][i]，其中0≤j≤P，j为整数，所述SINRs[j][i]为第j个包含基站i的分组所对应的整个基站系统中基站i的信号干扰噪声比SINR_i的值；

所述分组后的基站系统的总可达速率为：

其中为基站i的信号干扰噪声比的最大值。

相比于现有技术，本发明提供的方法通过允许分组之间相互重叠的分组算法，减少分组后的分组间干扰，提供比已有的分组更高的系统总可达速率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了实施例1中多基站重复分组方法；

图2示出了实施例2中多基站重复分组方法的流程图；

图3示出了实施例3中的基站分布示意图；

图4示出了实施例3中多基站重复分组方法与现有分组方法的性能比较。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例公开一种多基站重复分组方法，如图1所示，该方法包括：

S1.确定基站分组大小M；

S2.随机选择一个未被分组基站，将其计入已有分组，所述已有分组大小为1；

S3.将所述已有分组与其他每个可分组基站构成一个新的分组，计算每个新的分组对应的整个基站系统中所有基站的信号干扰噪声比的值；

S4.根据信号干扰噪声比的值，计算每个新的分组对应的整个基站系统的系统可达速率R；

S5.将得到的R值从大到小排序，选取最大的R值所对应的新的分组为已有分组；

S6.判断所述已有分组的大小等于M是否成立，若成立，则执行下一个步骤，若不成立，则执行步骤S3；

S7.判断基站系统中是否存在未被分组的基站，若存在，则执行步骤S2，若不存在，则分组完成。

其中，所述步骤S1进一步包括：确定基站被重复分组的次数P，P≥0，P为整数，根据整个基站系统的基站个数B，将每个基站编号，所述编号为i，i=0,1,2,…,B-1，构建数组idxFlag[i]，所述数组idxFlag[i]中所有元素的初值均为P+1，所述idxFlag[i]为基站i的可分组次数；

其中，所述步骤S3进一步包括：构建数组S[j][i]，j≥1，j为整数，i=0,1,2,…,B-1，所述S[j][i]为第j个新的分组所对应的整个基站系统中基站i的信号干扰噪声比SINR_i的值

所述SINR_i的计算包括：

计算第j个新的分组的最小均方误差MMSE的系数矩阵W^<j>：

其中，H_c为所述分组中的基站与其服务用户所构成的信道矩阵，H_c-为所述分组中的基站与其他用户构成的信道矩阵，所述其他用户为不在所述分组中的基站所服务的用户，σ²为噪声功率，P为所述服务用户的发射功率；I为所述其他用户的发射功率；

所述SINR_i的计算公式如下：

其中为所述MMSE的系数矩阵W^<j>中对应于基站i的行向量，为基站i到其服务用户之间的信道向量，为基站i到其他用户之间的信道向量。

其中，在步骤S4中，所述系统可达速率R的计算公式如下：

在步骤S6和步骤S7之间，该方法进一步包括：

S61.将M元分组中所有基站对应的idxFlag[]元素的值减一；

S62.判断idxFlag[]中元素的值是否为0，若不为0，则所述元素对应的基站为可分组基站，若为0，则所述元素对应的基站为不可分组基站。

较佳的，该方法进一步包括：S8.处于多个分组的基站选择其信号干扰噪声比最大的分组进行多天线检测。

其中，分组后的基站系统的总可达速率的计算包括：

构建数组SINRs[j][i]，其中0≤j≤P，j为整数，所述SINRs[j][i]为第j个包含基站i的分组所对应的整个基站系统中基站i的信号干扰噪声比SINR_i的值；

所述分组后的基站系统的总可达速率为：

其中为基站i的信号干扰噪声比的最大值。

实施例2：

本实施例公开一种多基站重复分组方法，本实施例的基站分布示意图，如图2所示，基站数目为24个，小区半径为2km，分组开始时会在每个小区中的随机位置生成1个用户，本实施例中多基站的重复分组方法，如图3所示，该方法包括：

S1.确定基站分组大小为4，确定基站被重复分组的次数为2，将每个基站编号，所述编号为i，i=0,1,2,…,23，构建数组idxFlag[i]，所述数组idxFlag[i]中所有元素的初值均为3，所述idxFlag[i]为基站i的可分组次数；

S2.随机选择一个未被分组基站，将其计入已有分组，所述已有分组大小为1；

S3.将所述已有分组与其他每个可分组基站构成一个新的分组，计算每个新的分组对应的整个基站系统中所有基站的信号干扰噪声比的值，构建数组S[j][i]，j≥1，j为整数，i=0,1,2,…,B-1，所述S[j][i]为第j个新的分组所对应的整个基站系统中基站i的信号干扰噪声比SINR_i的值；

所述SINR_i的计算包括：

计算第j个新的分组的最小均方误差MMSE的系数矩阵W^<j>：

其中，H_c为所述分组中的基站与其服务用户所构成的信道矩阵，H_c-为所述分组中的基站与其他用户构成的信道矩阵，所述其他用户为不在所述分组中的基站所服务的用户，σ²为噪声功率，P为所述服务用户的发射功率；I为所述其他用户的发射功率；

所述SINR_i的计算公式如下：

其中为所述MMSE的系数矩阵W^<j>中对应于基站i的行向量，为基站i到其服务用户之间的信道向量，所述的计算公式如下：

其中，a_ii为瑞利衰落系数；G(d_ii)为大尺度衰落系数，d_ii为基站到其服务用户之间距离的函数；b_ii为阴影衰落，服从均值为0dB，方差为8dB的高斯分布。其中G(d_ii)采用LTE（Long Term Evolution）标准中的模型，其计算公式如下：

G^dB(d_ii)=148.1+37.6log₁₀(d_ii ^km)

其中dB为G(d_ii)的单位，km为d_ii的单位。

为基站i到其他用户之间的信道向量，所述的计算公式如下：

其中，a_ik为瑞利衰落系数；G(d_ik)为大尺度衰落系数，d_ik为基站到其他用户之间距离的函数；b_ik为阴影衰落，服从均值为0dB，方差为8dB的高斯分布。其中G(d_ik)采用LTE（Long Term Evolution）标准中的模型，其计算公式如下：

G^dB(d_ik)=148.1+37.6log₁₀(d_ik ^km)

其中dB为G(d_ik)的单位，km为d_ik的单位。

S4.根据信号干扰噪声比的值，计算每个新的分组对应的整个基站系统的系统可达速率R；

所述系统可达速率R的计算公式如下：

S5.将得到的R值从大到小排序，选取最大的R值所对应的新的分组为已有分组；

S6.判断所述已有分组的大小等于M是否成立，若成立，则执行下一个步骤，若不成立，则执行步骤S3；

S61.将M元分组中所有基站对应的idxFlag[]元素的值减一；

S62.判断idxFlag[]中元素的值是否为0，若不为0，则所述元素对应的基站为可分组基站，若为0，则所述元素对应的基站为不可分组基站。

S7.判断基站系统中是否存在未被分组的基站，若存在，则执行步骤S2，若不存在，则分组完成。

S8.处于多个分组的基站选择其信号干扰噪声比最大的分组进行多天线检测。

分组后的基站系统的总可达速率的计算包括：

构建数组SINRs[j][i]，其中0≤j≤P，j为整数，所述SINRs[j][i]为第j个包含基站i的分组所对应的整个基站系统中基站i的信号干扰噪声比SINR_i的值；

所述分组后的基站系统的总可达速率为：

其中为基站i的信号干扰噪声比的最大值。

本实例对信噪比-30dB到60dB区间，以5dB为间隔逐点进行仿真，得到每个信噪比下平均单个小区的可达速率，并将该算法的性能与现有的分组算法进行比较。比较结果如图4所示，实线为本实施例的仿真结果，可以看出该分组方案能够有效提高系统总的可达速率。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (6)

1.一种多基站重复分组方法，其特征在于，该方法包括：

S1.确定基站分组大小M；

S2.随机选择一个未被分组基站，将其计入已有分组，所述已有分组大小为1；

S3.将所述已有分组与其他每个可分组基站构成一个新的分组，计算每个新的分组对应的整个基站系统中所有基站的信号干扰噪声比的值；

S4.根据信号干扰噪声比的值，计算每个新的分组对应的整个基站系统的系统可达速率R；

S5.将得到的R值从大到小排序，选取最大的R值所对应的新的分组为已有分组；

S6.判断所述已有分组的大小等于M是否成立，若成立，则执行下一个步骤，若不成立，则执行S3；

S7.判断基站系统中是否存在未被分组的基站，若存在，则执行S2，若不存在，则分组完成；

所述S1进一步包括：确定基站被重复分组的次数P，P≥0，P为整数，根据整个基站系统的基站个数B，将每个基站编号，所述编号为i，i＝0,1,2,…,B-1，构建数组idxFlag[i]，所述数组idxFlag[i]中所有元素的初值均为P+1，所述idxFlag[i]为基站i的可分组次数；

在S6和S7之间，该方法进一步包括：

S61.将M元分组中所有基站对应的idxFlag[]元素的值减一；

S62.判断idxFlag[]中元素的值是否为0，若不为0，则所述元素对应的基站为可分组基站，若为0，则所述元素对应的基站为不可分组基站。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于，所述S3进一步包括：构建数组S[j][i]，j≥1，j为整数，i＝0,1,2,…,B-1，所述S[j][i]为第j个新的分组所对应的整个基站系统中基站i的信号干扰噪声比SINR_i的值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述SINR_i的计算包括：

计算第j个新的分组的最小均方误差MMSE的系数矩阵W^<j>：

$W^{<j>}={(H_c{H}_c^H+H_{c-}{H}_{c-}^H+\frac{{\mathrm{\&sigma;}}^2}{P}I)}^{-1}{H}_c$

其中，H_c为所述分组中的基站与其服务用户所构成的信道矩阵，H_c-为所述分组中的基站与其他用户构成的信道矩阵，所述其他用户为不在所述分组中的基站所服务的用户，σ²为噪声功率，P为所述服务用户的发射功率；I为所述其他用户的发射功率；

所述SINR_i的计算公式如下：

${\mathrm{SINR}}_i=\frac{|W_{ii}^{\&le;j>}{h}_{ii}^{<j>}{|}^2}{\underset{k\&NotEqual;i}{\&Sigma;}\left|W_{ii}^{\&le;j>}{h}_{ik}^{<j>}\right|+\frac{W_{ii}^{<j>}{\mathrm{\&sigma;}}^2}{P}}$

其中为所述MMSE的系数矩阵W^<j>中对应于基站i的行向量，为基站i到其服务用户之间的信道向量，为基站i到其他用户之间的信道向量。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在S4中，所述系统可达速率R的计算公式如下：

$R=\underset{i=0}{\overset{B-1}{\&Sigma;}}{\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_i).$

5.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于，该方法进一步包括：S8.处于多个分组的基站选择其信号干扰噪声比最大的分组进行多天线检测。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，分组后的基站系统的总可达速率的计算包括：

构建数组SINRs[j][i]，其中0≤j≤P，j为整数，所述SINRs[j][i]为第j个包含基站i的分组所对应的整个基站系统中基站i的信号干扰噪声比SINR_i的值；

所述分组后的基站系统的总可达速率为：

$\underset{i=0}{\overset{B-1}{\&Sigma;}}{\log }_2(1+\underset{j}{max}(SINRs\&lsqb;j\&rsqb;\&lsqb;i\&rsqb;\left)\right)$

其中为基站i的信号干扰噪声比的最大值。