CN104270183A - 基于中断概率的微小网络传输优化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于中断概率的微小网络传输优化方法及装置，该方法包括：在多输入多输出的微小网络与主网络通过频谱共享方式使用相同频段时，获取微小网络的信道信息和主网络的信道信息，主网络的信道信息包括：主网络信道概率分布和主网络通信中断概率的门限值ε_m；根据微小网络的信道信息和主网络的信道信息，构建保障主网络通信性能的传输优化约束条件；根据传输优化约束条件，计算微小网络多天线传输的波束成形矩阵；根据波束成形矩阵，在主网络通信中断概率的门限值范围内优化数据传输。上述方法能够高效地求解微小网络的最优传输参数的同时并有效保证主网络通信中断概率在指定门限范围内。

Description

基于中断概率的微小网络传输优化方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，涉及多输入多输出的微小网络传输策略设计，尤其涉及一种基于中断概率的微小网络传输优化方法及装置。

背景技术

微小网络(Small Cell)传输技术是一种能够有效解决室内无线数据业务日益剧增、频谱传输资源日益紧缺问题的一种有效方案。微小网络一般由终端用户自由安装配置，能够接入已有主网络(MacroCell)的使用频段，通过和主网络进行频谱共享，达到充分利用无线频谱资源的目的。由于微小网络具有终端用户自由安装的属性，因此主网络不能有效地对自己覆盖范围内的微小网络进行实时监控，即主网络不会主动协助微小网络进行数据传输。

由于主网络同微小网络间不存在主动协助的关系，微小网络也难于对进入到自身覆盖范围内的主网络用户进行实时监控。同时，由于主网络系统对于频谱资源具有使用的优先级，导致微小网络在通信过程中需要有效保证自身的数据传输不会对进入自身覆盖范围内的主网络用户带来严重的干扰、进而影响主网络的系统效能。因此，微小网络传输的关键技术是如何保证在微小网络通信不影响主网络性能的条件下最优化微小网络的传输性能。

通信中断概率是一种能够有效衡量通信系统业务质量的手段。因此，应用主网络通信中断概率作为微小网络传输优化问题的约束条件具有重要意义。同时，基于多天线传输的多输入多输出(Multiple-inputmultiple-output,MIMO)方式能够有效提高通信节点的资源分配灵活性，具有多输入多输出特性的微小网络及主网络传输节点更加具有代表意义。

考虑到主网络与微小网络间不存在主动协助的关系，微小网络不能够获得干扰抑制中所需的主网络信道信息的确切值，只能够获得相关信道信息的概率分布。在考虑多输入多输出情况下的中断概率时，传输优化问题变得十分复杂，目前尚无已有工作涉及这类问题。

鉴于此，如何提供一种能够高效地求解微小网络的最优传输参数的同时并有效保证主网络通信中断概率在指定门限范围内的方法成为当前需要解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于中断概率的微小网络传输优化方法及装置，能够高效地求解微小网络的最优传输参数的同时并有效保证主网络通信中断概率在指定门限范围内。

第一方面，本发明提供一种基于中断概率的微小网络传输优化方法，包括：

在多输入多输出的微小网络与主网络通过频谱共享方式使用相同频段时，获取微小网络的信道信息和主网络的信道信息，所述主网络的信道信息包括：主网络信道概率分布和主网络通信中断概率的门限值ε_m；

根据所述微小网络的信道信息和主网络的信道信息，构建保障主网络通信性能的传输优化约束条件；

根据所述传输优化约束条件，计算微小网络多天线传输的波束成形矩阵；

根据所述波束成形矩阵，在主网络通信中断概率的门限值范围内优化数据传输。

可选地，所述主网络通信中断概率为：

Pr{SINR_m≤γ_m}

其中，SINR_m为维持主网络正常通信质量所需的瞬时信干噪比，γ_m为SINR_m的门限值，Pr(·)为一随机事件的概率，SINR_m是通过第一公式计算得到的；

其中，第一公式为：

${\mathrm{SINR}}_m=\frac{\mathrm{tr}\left(H_m{H}_m^H\right)}{\mathrm{tr}\left(H_{\mathrm{fm}}{C}_f{C}_f^H{H}_{\mathrm{fm}}^H\right)+{\mathrm{\σ}}_m^2}$

为M-BS到全部K个在F-BS的信号覆盖范围内的主网络用户设备MUE的信道矩阵的转置矩阵，为F-BS到全部K个MUE的信道矩阵的转置矩阵，K为自然数，H_m，k为M-BS到第k个MUE的信道矩阵，H_fm，k为F-BS到第k个MUE的信道矩阵，k＝1，2，…，K，C_f为F-BS针对FUE传输数据的波束成形矩阵，为MUE的噪声强度；

相应地，所述主网络通信中断概率的门限值范围为：

Pr{SINR_m≤γ_m}≤ε_m。

可选地，所述微小网络的信道信息，包括：

微小网络基站F-BS的天线个数N_f，F-BS到微小网络用户设备FUE的传输信道矩阵H_f，微小网络传输功率的最高门限值P_f，

其中，N_f为大于1的正整数；及

所述主网络的信道信息，还包括：

主网络链路信道分布参数σ²和主网络基站M-BS的天线个数N_m；

其中，σ²是从H_m，k及H_fm，k每个元素的独立同分布中得到的,N_m为大于1的正整数。

可选地，所述传输优化约束条件为：

$\begin{array}{c}\underset{C_f}{\max }\mathrm{tr}\left(H_f{C}_f{C}_f^H{H}_f^H\right)\\ s.t.\mathrm{tr}\left(C_f{C}_f^H\right)\≤P_f,\\ \mathrm{Pr}\{{\mathrm{SINR}}_m\≤{\mathrm{\γ}}_m\}\≤{\mathrm{\ϵ}}_m.\end{array}$

可选地，所述微小网络多天线传输的波束成形矩阵，具体为：

其中， 是通过第二公式计算得到的，是通过第三公式计算得到的；

其中，第二公式是对H_f相关参量进行特征值分解EVD，为：

$H_f^H{H}_f={\hat{U}}_f^H{\mathrm{\Λ}}_f{\hat{U}}_f;$

第三公式为：

常量是通过第四公式计算得到的；

其中，第四公式为：

常量λ＝1/σ²。

第二方面，本发明提供一种基于中断概率的微小网络传输优化装置，包括：

信息获取模块，用于在多输入多输出的微小网络与主网络通过频谱共享方式使用相同频段时，获取微小网络的信道信息和主网络的信道信息，所述主网络的信道信息包括：主网络信道概率分布和主网络通信中断概率的门限值ε_m；

条件构建模块，用于根据所述微小网络的信道信息和主网络的信道信息，构建保障主网络通信性能的传输优化约束条件；

矩阵计算模块，用于根据所述传输优化约束条件，计算微小网络多天线传输的波束成形矩阵；

传输优化模块，用于根据所述波束成形矩阵，在主网络通信中断概率的门限值范围内优化数据传输。

可选地，所述主网络通信中断概率为：

Pr{SINR_m≤γ_m}

其中，SINR_m为维持主网络正常通信质量所需的瞬时信干噪比，γ_m为SINR_m的门限值，Pr(·)为一随机事件的概率，SINR_m是通过第一公式计算得到的；

其中，第一公式为：

${\mathrm{SINR}}_m=\frac{\mathrm{tr}\left(H_m{H}_m^H\right)}{\mathrm{tr}\left(H_{\mathrm{fm}}{C}_f{C}_f^H{H}_{\mathrm{fm}}^H\right)+{\mathrm{\σ}}_m^2}$

为M-BS到全部K个在F-BS的信号覆盖范围内的主网络用户设备MUE的信道矩阵的转置矩阵，为F-BS到全部K个MUE的信道矩阵的转置矩阵，K为自然数，H_m，k为M-BS到第k个MUE的信道矩阵，H_fm，k为F-BS到第k个MUE的信道矩阵，k＝1，2，…，K，C_f为F-BS针对FUE传输数据的波束成形矩阵，为MUE的噪声强度；

相应地，所述主网络通信中断概率的门限值范围为：

Pr{SINR_m≤γ_m}≤ε_m。

可选地，所述微小网络的信道信息，包括：

微小网络基站F-BS的天线个数N_f，F-BS到微小网络用户设备FUE的传输信道矩阵H_f，微小网络传输功率的最高门限值P_f，

其中，N_f为大于1的正整数；及

所述主网络的信道信息，还包括：

主网络链路信道分布参数σ²和主网络基站M-BS的天线个数N_m；

其中，σ²是从H_m，k及H_fm，k每个元素的独立同分布中得到的,N_m为大于1的正整数。

可选地，所述传输优化约束条件为：

$\begin{array}{c}\underset{C_f}{\max }\mathrm{tr}\left(H_f{C}_f{C}_f^H{H}_f^H\right)\\ s.t.\mathrm{tr}\left(C_f{C}_f^H\right)\≤P_f,\\ \mathrm{Pr}\{{\mathrm{SINR}}_m\≤{\mathrm{\γ}}_m\}\≤{\mathrm{\ϵ}}_m.\end{array}$

可选地，所述微小网络多天线传输的波束成形矩阵，具体为：

其中， 是通过第二公式计算得到的，是通过第三公式计算得到的；

其中，第二公式是对H_f相关参量进行特征值分解EVD，为：

$H_f^H{H}_f={\hat{U}}_f^H{\mathrm{\Λ}}_f{\hat{U}}_f;$

第三公式为：

常量是通过第四公式计算得到的；

其中，第四公式为：

常量λ＝1/σ²。

由上述技术方案可知，本发明的基于中断概率的微小网络传输优化方法及装置，通过在多输入多输出的微小网络与主网络通过频谱共享方式使用相同频段时，获取微小网络的信道信息和包括主网络信道概率分布和主网络通信中断概率的门限值ε_m的主网络的信道信息，构建保障主网络通信性能的传输优化约束条件，计算微小网络多天线传输的波束成形矩阵，根据该波束成形矩阵在主网络通信中断概率的门限值范围内优化数据传输，由此，能够高效地求解微小网络的最优传输参数的同时并有效保证主网络通信中断概率在指定门限范围内。

附图说明

图1为本发明多输入多输出微小网络的通信模型；

图2为本发明一实施例提供的基于中断概率的微小网络传输优化方法的流程示意图；

图3为本发明一实施例提供的基于中断概率的微小网络传输优化装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的方法同基于功率随机、平均分配的方法在保障主网络通信中断概率方面性能上的对比。

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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的实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明多输入多输出微小网络的通信模型，如图1所示，在本发明多输入多输出微小网络的通信模型中微小网络基站F-BS通过多天线传输向微小网络用户设备FUE发送数据，微小网络基站F-BS的天线个数为N_f，在本发明中，微小网络与主网络通过频谱共享方式使用相同频段，主网络基站M-BS的天线个数为N_m，N_f及N_m为大于1的正整数，在本发明中，有K个主网络用户设备MUE进入到微小网络基站F-BS的信号覆盖范围内，每个MUE的天线个数为N_m，k(k＝1,2,…,K)，且有Σ_kN_m，k＝N_m，K为自然数；

本发明的微小网络基站F-BS在传输时会对主网络用户设备MUE造成干扰，主网络用户接收到的信号为：

y_m＝H_ms_m+H_fmC_fs_f+n_m

其中，s_m表示M-BS发送的数据信号，s_f表示F-BS发送的数据信号，n_m代表MUE的噪声信号，为M-BS到全部K个在F-BS的信号覆盖范围内的MUE的信道矩阵的转置矩阵，为F-BS到全部K个MUE的信道矩阵的转置矩阵，C_f为F-BS针对FUE传输数据的波束成形矩阵。

本发明的多输入多输出微小网络在传输中应该保障主网络性能不受恶劣影响，本发明通过在微小网络基站上设计传输的波束成形矩阵，可以使微小网络一方面能够保障主网络的中断概率在指定范围内，另一方面最大化自身传输效能。

图2示出了本发明一实施例提供的基于中断概率的微小网络传输优化方法的流程示意图，如图2所示，本实施例的基于中断概率的微小网络传输优化方法如下所述。

201、在多输入多输出的微小网络与主网络通过频谱共享方式使用相同频段时，获取微小网络的信道信息和主网络的信道信息，所述主网络的信道信息包括：主网络信道概率分布和主网络通信中断概率的门限值ε_m。

在具体应用中，所述主网络通信中断概率可以为：

Pr{SINR_m≤γ_m}

其中，SINR_m为维持主网络正常通信质量所需的瞬时信干噪比，γ_m为SINR_m的门限值，Pr(·)为一随机事件的概率，SINR_m是通过第一公式计算得到的；

其中，第一公式为：

${\mathrm{SINR}}_m=\frac{\mathrm{tr}\left(H_m{H}_m^H\right)}{\mathrm{tr}\left(H_{\mathrm{fm}}{C}_f{C}_f^H{H}_{\mathrm{fm}}^H\right)+{\mathrm{\σ}}_m^2}$

为M-BS到全部K个在F-BS的信号覆盖范围内的主网络用户设备MUE的信道矩阵的转置矩阵，为F-BS到全部K个MUE的信道矩阵的转置矩阵，K为自然数，H_m，k为M-BS到第k个MUE的信道矩阵，H_fm，k为F-BS到第k个MUE的信道矩阵，k＝1，2，…，K，C_f为F-BS针对FUE传输数据的波束成形矩阵，为MUE的噪声强度；

相应地，所述主网络通信中断概率的门限值范围为：

Pr{SINR_m≤γ_m}≤ε_m。

在具体应用中，所述微小网络的信道信息，可以包括：

微小网络基站F-BS的天线个数N_f，F-BS到微小网络用户设备FUE的传输信道矩阵H_f，微小网络传输功率的最高门限值P_f，

其中，N_f为大于1的正整数；

所述主网络的信道信息，还可以包括：

主网络链路信道分布参数σ²和主网络基站M-BS的天线个数N_m；

其中，σ²是从H_m，k及H_fm，k每个元素的独立同分布中得到的,N_m为大于1的正整数。

202、根据所述微小网络的信道信息和主网络的信道信息，构建保障主网络通信性能的传输优化约束条件。

在具体应用中，所述传输优化约束条件可以为：

$\begin{array}{c}\underset{C_f}{\max }\mathrm{tr}\left(H_f{C}_f{C}_f^H{H}_f^H\right)\\ s.t.\mathrm{tr}\left(C_f{C}_f^H\right)\≤P_f,\\ \mathrm{Pr}\{{\mathrm{SINR}}_m\≤{\mathrm{\γ}}_m\}\≤{\mathrm{\ϵ}}_m.\end{array}$

203、根据所述传输优化约束条件，计算微小网络多天线传输的波束成形矩阵。

在具体应用中，步骤203的计算过程，包括图中未示出的步骤S1-S3：

S1、通过第五公式对C_f相关参量进行特征值分解EVD。

S2、将第五公式代入所述传输优化约束条件进行化简，得到化简后的传输优化约束条件。

其中，所述化简后的传输优化约束条件为：

其中，第五公式为：

d_j为对角矩阵D_f的第j个对角元素，常量是通过第四公式计算得到的；

其中，第四公式为：

常量λ＝1/σ²。

S3、根据所述化简后的传输优化约束条件，计算微小网络多天线传输的波束成形矩阵。

其中，所述微小网络多天线传输的波束成形矩阵，具体为：

其中， 是通过第二公式计算得到的，是通过第三公式计算得到的；

其中，第二公式是对H_f相关参量进行特征值分解EVD，为：

$H_f^H{H}_f={\hat{U}}_f^H{\mathrm{\Λ}}_f{\hat{U}}_f;$

第三公式为：

204、根据所述波束成形矩阵，在主网络通信中断概率的门限值范围内优化数据传输。

如图4所示，图4示出了本发明实施例提供的方法同基于功率随机、平均分配的方法在保障主网络通信中断概率方面性能上的对比，图4给出了性能仿真实验结果，从该实验结果可以看出，与基于功率随机、平均分配的方法相比，本发明实施例提供的基于中断概率的微小网络传输优化方法能够更加有效地保障主网络的通信中断概率，因此在实际应用中具有更高的可靠性，这符合微小网络设计的根本理念。

本实施例的基于中断概率的微小网络传输优化方法，通过在多输入多输出的微小网络与主网络通过频谱共享方式使用相同频段时，获取微小网络的信道信息和包括主网络信道概率分布和主网络通信中断概率的门限值ε_m的主网络的信道信息，构建保障主网络通信性能的传输优化约束条件，计算微小网络多天线传输的波束成形矩阵，根据该波束成形矩阵在主网络通信中断概率的门限值范围内优化数据传输，能够高效地求解微小网络的最优传输参数的同时并有效保证主网络通信中断概率在指定门限范围内。

图3示出了本发明一实施例提供的基于中断概率的微小网络传输优化装置的结构示意图，如图3所示，本实施例的基于中断概率的微小网络传输优化装置，包括：信息获取模块31、条件构建模块32、矩阵计算模块33、传输优化模块34；

信息获取模块31，用于在多输入多输出的微小网络与主网络通过频谱共享方式使用相同频段时，获取微小网络的信道信息和主网络的信道信息，所述主网络的信道信息包括：主网络信道概率分布和主网络通信中断概率的门限值ε_m；

条件构建模块32，用于根据所述微小网络的信道信息和主网络的信道信息，构建保障主网络通信性能的传输优化约束条件；

矩阵计算模块33，用于根据所述传输优化约束条件，计算微小网络多天线传输的波束成形矩阵；

传输优化模块34，用于根据所述波束成形矩阵，在主网络通信中断概率的门限值范围内优化数据传输。

在具体应用中，所述主网络通信中断概率可以为：

Pr{SINR_m≤γ_m}

其中，SINR_m为维持主网络正常通信质量所需的瞬时信干噪比，γ_m为SINR_m的门限值，Pr(·)为一随机事件的概率，SINR_m是通过第一公式计算得到的；

其中，第一公式为：

${\mathrm{SINR}}_m=\frac{\mathrm{tr}\left(H_m{H}_m^H\right)}{\mathrm{tr}\left(H_{\mathrm{fm}}{C}_f{C}_f^H{H}_{\mathrm{fm}}^H\right)+{\mathrm{\σ}}_m^2}$

为M-BS到全部K个在F-BS的信号覆盖范围内的主网络用户设备MUE的信道矩阵的转置矩阵，为F-BS到全部K个MUE的信道矩阵的转置矩阵，K为自然数，H_m，k为M-BS到第k个MUE的信道矩阵，H_fm，k为F-BS到第k个MUE的信道矩阵，k＝1，2，…，K，C_f为F-BS针对FUE传输数据的波束成形矩阵，为MUE的噪声强度；

相应地，所述主网络通信中断概率的门限值范围可以为：

Pr{SINR_m≤γ_m}≤ε_m。

在具体应用中，所述微小网络的信道信息，可以包括：

微小网络基站F-BS的天线个数N_f，F-BS到微小网络用户设备FUE的传输信道矩阵H_f，微小网络传输功率的最高门限值P_f，

其中，N_f为大于1的正整数；

所述主网络的信道信息，还可以包括：

主网络链路信道分布参数σ²和主网络基站M-BS的天线个数N_m；

其中，σ²是从H_m，k及H_fm，k每个元素的独立同分布中得到的,N_m为大于1的正整数。

在具体应用中，所述传输优化约束条件可以为：

$\begin{array}{c}\underset{C_f}{\max }\mathrm{tr}\left(H_f{C}_f{C}_f^H{H}_f^H\right)\\ s.t.\mathrm{tr}\left(C_f{C}_f^H\right)\≤P_f,\\ \mathrm{Pr}\{{\mathrm{SINR}}_m\≤{\mathrm{\γ}}_m\}\≤{\mathrm{\ϵ}}_m;\end{array}$

相应地，所述矩阵计算模块33，可以具体用于

通过第五公式对C_f相关参量进行特征值分解EVD；

将第五公式代入所述传输优化约束条件进行化简，得到化简后的传输优化约束条件；

根据所述化简后的传输优化约束条件，计算微小网络多天线传输的波束成形矩阵。

其中，所述化简后的传输优化约束条件为：

其中，第五公式为：

d_j为对角矩阵D_f的第j个对角元素，常量是通过第四公式计算得到的；

其中，第四公式为：

常量λ＝1/σ²；

其中，所述微小网络多天线传输的波束成形矩阵，具体为：

其中， 是通过第二公式计算得到的，是通过第三公式计算得到的；

其中，第二公式是对H_f相关参量进行特征值分解EVD，为：

$H_f^H{H}_f={\hat{U}}_f^H{\mathrm{\Λ}}_f{\hat{U}}_f;$

第三公式为：

本实施例的基于中断概率的微小网络传输优化装置，能够高效地求解微小网络的最优传输参数的同时并有效保证主网络通信中断概率在指定门限范围内。

本实施例的基于中断概率的微小网络传输优化装置，可以用于执行前述图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种基于中断概率的微小网络传输优化方法，其特征在于，包括：

在多输入多输出的微小网络与主网络通过频谱共享方式使用相同频段时，获取微小网络的信道信息和主网络的信道信息，所述主网络的信道信息包括：主网络信道概率分布和主网络通信中断概率的门限值ε_m；

根据所述微小网络的信道信息和主网络的信道信息，构建保障主网络通信性能的传输优化约束条件；

根据所述传输优化约束条件，计算微小网络多天线传输的波束成形矩阵；

根据所述波束成形矩阵，在主网络通信中断概率的门限值范围内优化数据传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主网络通信中断概率为：

Pr{SINR_m≤γ_m}

其中，SINR_m为维持主网络正常通信质量所需的瞬时信干噪比，γ_m为SINR_m的门限值，Pr(·)为一随机事件的概率，SINR_m是通过第一公式计算得到的；

其中，第一公式为：

${\mathrm{SINR}}_m=\frac{\mathrm{tr}\left(H_m{H}_m^H\right)}{\mathrm{tr}\left(H_{\mathrm{fm}}{C}_f{C}_f^H{H}_{\mathrm{fm}}^H\right)+{\mathrm{\σ}}_m^2}$

为M-BS到全部K个在F-BS的信号覆盖范围内的主网络用户设备MUE的信道矩阵的转置矩阵，为F-BS到全部K个MUE的信道矩阵的转置矩阵，K为自然数，H_m，k为M-BS到第k个MUE的信道矩阵，H_fm，k为F-BS到第k个MUE的信道矩阵，k＝1，2，…，K，C_f为F-BS针对FUE传输数据的波束成形矩阵，为MUE的噪声强度；

相应地，所述主网络通信中断概率的门限值范围为：

Pr{SINR_m≤γ_m}≤ε_m。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微小网络的信道信息，包括：

微小网络基站F-BS的天线个数N_f，F-BS到微小网络用户设备FUE的传输信道矩阵H_f，微小网络传输功率的最高门限值P_f，

其中，N_f为大于1的正整数；及

所述主网络的信道信息，还包括：

主网络链路信道分布参数σ²和主网络基站M-BS的天线个数N_m；

其中，σ²是从H_m，k及H_fm，k每个元素的独立同分布中得到的,N_m为大于1的正整数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述传输优化约束条件为：

$\begin{array}{c}\underset{C_f}{\max }\mathrm{tr}\left(H_f{C}_f{C}_f^H{H}_f^H\right)\\ s.t.\mathrm{tr}\left(C_f{C}_f^H\right)\≤P_f,\\ \mathrm{Pr}\{{\mathrm{SINR}}_m\≤{\mathrm{\γ}}_m\}\≤{\mathrm{\ϵ}}_m.\end{array}$

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述微小网络多天线传输的波束成形矩阵，具体为：

其中， 是通过第二公式计算得到的，是通过第三公式计算得到的；

其中，第二公式是对H_f相关参量进行特征值分解EVD，为：

$H_f^H{H}_f={\hat{U}}_f^H{\mathrm{\Λ}}_f{\hat{U}}_f;$

第三公式为：

常量是通过第四公式计算得到的；

其中，第四公式为：

常量λ＝1/σ²。

6.一种基于中断概率的微小网络传输优化装置，其特征在于，包括：

信息获取模块，用于在多输入多输出的微小网络与主网络通过频谱共享方式使用相同频段时，获取微小网络的信道信息和主网络的信道信息，所述主网络的信道信息包括：主网络信道概率分布和主网络通信中断概率的门限值ε_m；

条件构建模块，用于根据所述微小网络的信道信息和主网络的信道信息，构建保障主网络通信性能的传输优化约束条件；

矩阵计算模块，用于根据所述传输优化约束条件，计算微小网络多天线传输的波束成形矩阵；

传输优化模块，用于根据所述波束成形矩阵，在主网络通信中断概率的门限值范围内优化数据传输。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述主网络通信中断概率为：

Pr{SINR_m≤γ_m}

其中，SINR_m为维持主网络正常通信质量所需的瞬时信干噪比，γ_m为SINR_m的门限值，Pr(·)为一随机事件的概率，SINR_m是通过第一公式计算得到的；

其中，第一公式为：

${\mathrm{SINR}}_m=\frac{\mathrm{tr}\left(H_m{H}_m^H\right)}{\mathrm{tr}\left(H_{\mathrm{fm}}{C}_f{C}_f^H{H}_{\mathrm{fm}}^H\right)+{\mathrm{\σ}}_m^2}$

为M-BS到全部K个在F-BS的信号覆盖范围内的主网络用户设备MUE的信道矩阵的转置矩阵，为F-BS到全部K个MUE的信道矩阵的转置矩阵，K为自然数，H_m，k为M-BS到第k个MUE的信道矩阵，H_fm，k为F-BS到第k个MUE的信道矩阵，k＝1，2，…，K，C_f为F-BS针对FUE传输数据的波束成形矩阵，为MUE的噪声强度；

相应地，所述主网络通信中断概率的门限值范围为：

Pr{SINR_m≤γ_m}≤ε_m。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述微小网络的信道信息，包括：

微小网络基站F-BS的天线个数N_f，F-BS到微小网络用户设备FUE的传输信道矩阵H_f，微小网络传输功率的最高门限值P_f，

其中，N_f为大于1的正整数；及

所述主网络的信道信息，还包括：

主网络链路信道分布参数σ²和主网络基站M-BS的天线个数N_m；

其中，σ²是从H_m，k及H_fm，k每个元素的独立同分布中得到的,N_m为大于1的正整数。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述传输优化约束条件为：

$\begin{array}{c}\underset{C_f}{\max }\mathrm{tr}\left(H_f{C}_f{C}_f^H{H}_f^H\right)\\ s.t.\mathrm{tr}\left(C_f{C}_f^H\right)\≤P_f,\\ \mathrm{Pr}\{{\mathrm{SINR}}_m\≤{\mathrm{\γ}}_m\}\≤{\mathrm{\ϵ}}_m.\end{array}$

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述微小网络多天线传输的波束成形矩阵，具体为：

其中， 是通过第二公式计算得到的，是通过第三公式计算得到的；

其中，第二公式是对H_f相关参量进行特征值分解EVD，为：

$H_f^H{H}_f={\hat{U}}_f^H{\mathrm{\Λ}}_f{\hat{U}}_f;$

第三公式为：

常量是通过第四公式计算得到的；

其中，第四公式为：

常量λ＝1/σ²。