CN104602279B

CN104602279B - 一种异构网络中基于阈值的协作基站分簇方法和装置

Info

Publication number: CN104602279B
Application number: CN201510008978.7A
Authority: CN
Inventors: 韩东升; 丁莎莎; 余萍; 高强
Original assignee: North China Electric Power University
Current assignee: North China Electric Power University
Priority date: 2015-01-08
Filing date: 2015-01-08
Publication date: 2018-03-09
Anticipated expiration: 2035-01-08
Also published as: CN104602279A

Abstract

本发明实施例提供了一种异构网络中基于阈值的协作基站分簇方法和装置。该方法主要包括：分别计算出异构网络中的用户终端接收到的每个非所在基站的干扰信号强度，将每个非所在基站的干扰信号强度与设定的协作基站强度阈值进行比较，当非所在基站的干扰信号强度大于设定的协作基站强度阈值时，则将非所在基站归纳于用户终端的协作基站簇。本发明实施例提出了一种异构网络中的基于设定阈值的用户终端的协作基站分簇方案，并对提出的这种分簇方案进行了仿真验证，结果表明，通过设定功率强度阈值，本发明实施例的方案可以提高协作小区边缘用户终端的传输速率，并同时验证了，通过协作基站的协作传输，能显著提高系统的传输速率。

Description

一种异构网络中基于阈值的协作基站分簇方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种异构网络中基于阈值的协作基站分簇方法和装置。

背景技术

HNs(Heterogeneous Networks，异构网络)和CoMP(Coordinated Multi-Point，协作多点)传输技术是应用在新一代移动通信系统——LTE(Long Term Evolution，长期演进技术)中的关键技术。异构网络是由宏基站和不同类型的低功率基站，如微基站、家庭基站等，共同组成的系统。微基站为LTE提供深度覆盖，缩短用户终端和基站之间的距离，提高了小区分裂增益；CoMP传输技术是把分布在不同地理位置的基站进行协作，抑制了同频组网造成的严重的小区间干扰，提高边缘用户终端传输速率。

CoMP传输技术能充分利用多天线，多用户终端，多基站，多小区特点提高系统的平均吞吐量和小区边缘用户终端的信号质量，但是CoMP传输技术需要共享全部的CSI(Channel State Information，信道状态信息)或者UI(User Information，用户终端信息)，这需要在基站之间进行大量的信息交互，造成过重的X2链路负担和信令，使得CoMP传输技术在大规模系统中较难实现。为此，提出了协作基站分簇的思想。协作基站分簇就是把整个系统分成许多小的基站簇，在这些基站簇中采用CoMP传输技术，这能很好的消除簇内小区间干扰。

目前，现有技术中的一种选择协作基站分簇的方法为：距离最近选择方法，即通过选择离目标基站距离最近的基站形成协作簇，上述距离通过接收功率的大小来表示。

上述现有技术中的一种选择协作基站分簇的方法的缺点为：实际信号在传输链路受到环境因素和噪声的实时影响，距离基站最近的用户终端的接收信号质量可能不是最佳，因此，该方法选择的协作基站分簇的精确度不高，系统总体性能较差。

发明内容

本发明的实施例提供了一种异构网络中基于阈值的协作基站分簇方法，以实现有效地获取用户终端的协作基站簇。

根据本发明的一个方面，提供了一种异构网络中基于阈值的协作基站分簇方法，包括：

分别计算出异构网络中的用户终端接收到的每个非所在基站的干扰信号强度，所述非所在基站为异构网络中除了所述用户终端所在的微基站之外的基站；

将所述每个非所在基站的干扰信号强度与设定的协作基站强度阈值进行比较，当非所在基站的干扰信号强度大于设定的协作基站强度阈值时，则将所述非所在基站归纳于所述用户终端的协作基站簇。

优选地，所述的分别计算出异构网络中的用户终端接收到的每个非所在基站的干扰信号强度，包括：

设所述异构网络中有B个小区，每个小区有一个宏基站和L个微基站，第j个小区的宏基站记为B_j，其中j＝1,2...,B，在第j个小区的第I个微基站记为L_ij，每个宏基站有M根发送天线，微基站有Ml根发送天线。设在第j小区的第l个微基站的第i个用户终端为K_ilj；

所述用户终端K_ilj的非所在基站的总数为ZS_ij＝B+B×L-1，所述用户终端K_ilj的非所在基站的干扰信号强度集合为：I_A＝{I₁,...,I_B,...,I_T；T＝B+B×L-1}；

所述集合I_A中的干扰信号强度I_q的计算公式如下：

I_q＝P_q*||h||²*||w||²

所述P_q表示所述I_q对应的非所在基站的发送功率，所述h表示所述I_q对应的非所在基站与用户终端K_ijl之间的信道矩阵，所述w表示所述I_q对应的非所在基站的预编码矩阵。

优选地，所述的协作基站强度阈值SIG_YZ为所述集合I_A中的所有干扰信号强度I_q的平均值乘以设定的权重加上所述用户终端K_ilj接收到的其所述的微基站的发送信号强度乘以设定的权重；

所述P_l表示用户终端K_ilj所在的微基站l的发送功率，所述h_ilj ^Ml表示用户终端K_ilj所在的微基站l与用户终端K_ijl之间的信道矩阵，所述w_ilj ^Ml表示用户终端K_ilj所在的微基站l的预编码矩阵，所述λ₁、λ₂为设定的权重。

优选地，所述的将所述每个非所在基站的干扰信号强度与设定的协作基站强度阈值进行比较，当非所在基站的干扰信号强度大于设定的协作基站强度阈值时，则将所述非所在基站归纳于所述用户终端的协作基站簇，包括；

将所述集合I_A中的每个干扰信号强度I_q依次与所述协作基站强度阈值SIG_YZ进行比较，判断所述干扰信号强度I_q是否大于所述SIG_YZ，如果是，则将所述干扰信号强度I_q对应的非所在基站归纳于所述用户终端的协作基站簇；否则，进行所述集合I_A中的下一个干扰信号强度I_q与所述协作基站强度阈值SIG_YZ之间的比较和判断，直到所述集合I_A中的所有干扰信号强度I_q都与所述协作基站强度阈值SIG_YZ进行了比较和判断。

优选地，所述的方法还包括；

将所述用户终端K_ilj的协作基站簇与用户终端K_ilj所处小区的微基站L_lj进行协作，共同为所述用户终端K_ilj传输有用数据，计算出所述用户终端K_ilj的接收信号的传输速率：

在各个宏基站、微基站的发射功率不变的情况下，将所述用户终端K_ilj的位置、各个宏基站、微基站与所述用户终端K_ilj之间的信道矩阵进行随机改变后，重新进行所述用户终端K_ilj的协作基站簇的选取过程，并重新计算用户终端K_ilj的接收信号的传输速率，将多次计算得到的用户终端K_ilj的接收信号的传输速率进行平均。

根据本发明的另一个发明，提供了一种异构网络中基于阈值的协作基站分簇装置，包括：

非所在基站的干扰信号强度计算模块，用于分别计算出异构网络中的用户终端接收到的每个非所在基站的干扰信号强度，所述非所在基站为异构网络中除了所述用户终端所在的微基站之外的基站；

协作基站强度阈值设定模块，用于设定所述用户终端的协作基站强度阈值；

协作基站簇选取模块，用于将所述每个非所在基站的干扰信号强度与设定的协作基站强度阈值进行比较，当非所在基站的干扰信号强度大于设定的协作基站强度阈值时，则将所述非所在基站归纳于所述用户终端的协作基站簇。

优选地，所述的非所在基站的干扰信号强度计算模块，用于设所述异构网络中有B个小区，每个小区有一个宏基站和L个微基站，第j个小区的宏基站记为B_j，其中j＝1,2...,B，在第j个小区的第I个微基站记为L_ij，每个宏基站有M根发送天线，微基站有Ml根发送天线。设在第j小区的第l个微基站的第i个用户终端为K_ilj；

所述集合I_A中的干扰信号强度I_q的计算公式如下：

I_q＝P_q*||h||²*||w||²

优选地，所述的协作基站强度阈值设定模块，用于设定协作基站强度阈值为SIG_YZ：

优选地，所述的协作基站簇选取模块，用于将所述集合I_A中的每个干扰信号强度I_q依次与所述协作基站强度阈值SIG_YZ进行比较，判断所述干扰信号强度I_q是否大于所述SIG_YZ，如果是，则将所述干扰信号强度I_q对应的非所在基站归纳于所述用户终端的协作基站簇；否则，进行所述集合I_A中的下一个干扰信号强度I_q与所述协作基站强度阈值SIG_YZ之间的比较和判断，直到所述集合I_A中的所有干扰信号强度I_q都与所述协作基站强度阈值SIG_YZ进行了比较和判断。

优选地，所述的装置还包括；

传输速率计算模块，用于将所述用户终端K_ilj的协作基站簇与用户终端K_ilj所处小区的微基站L_lj进行协作，共同为所述用户终端K_ilj传输有用数据，计算出所述用户终端K_ilj的接收信号的传输速率：

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过考虑用户终端接收功率大小和其它基站对该用户终端的平均干扰情况，根据设定的用户终端的干扰信号强度阈值进行协作基站分簇，提出了一种异构网络中的基于设定阈值的用户终端的协作基站分簇方案，并对提出的这种分簇方案进行了仿真验证，结果表明，通过设定功率阈值，本发明实施例的方案可以提高协作小区边缘用户终端的传输速率，并同时验证了，通过协作基站的协作传输，能显著提高系统的传输速率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种异构网络中基于阈值的协作基站分簇方法的处理流程图；

图2为本发明实施例一提供的一种仿真场景中的传输速率比较示意图；

图3为本发明实施例一提供的一种基于阈值分簇法和功率最大分簇法的用户终端速率差值曲线示意图；

图4为本发明实施例二提供的一种异构网络中基于阈值的协作基站分簇装置的具体实现结构图，图中，非所在基站的干扰信号强度计算模块41，协作基站强度阈值设定模块42，协作基站簇选取模块43，传输速率计算模块44。

具体实施方式

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例一

1.系统模型的建立

本发明实施例研究的异构网络场景为：在宏小区中包含多个随机分布的微小区，用户终端随机分布在小区中。现考虑一个异构网络下行系统，系统中有B个小区，每个小区有一个宏基站和L个微基站，第j个小区的宏基站记为B_j，其中j＝1,2...,B，在该小区的第I个微基站记为L_ij，每个宏基站有M根发送天线，每个微基站有Ml根发送天线。在每个小区中有K个用户终端随机分布在小区中，第i个用户终端记为K_i，其中i＝1,2,...K，那么，第j个宏小区中的用户终端可以记为K_ij，该小区的第l个微基站的用户终端可以记为K_ilj，用户终端单天线接收。宏基站的发射功率为P_M，微基站发射功率为P_l。

现考虑处于第j小区的第l个微基站的第i个用户终端K_ilj接收到的信号。基站通过广播向用户终端发送信息，那么用户终端K_ilj接收到的信号为：

上述式(1)中s_ilj表示处在第j个小区的宏基站向用户K_ilj通过广播发送的信息流。s_iml表示处在用户K_ilj非所在的小区的微基站向用户K_ilj通过广播发送的信息流。

H_ilj ^M表示宏基站j向处于第l个微小区用户终端K_ilj传输数据过程中的信道矩阵，H_ilj ^M＝[H₁,...,H_M×1]^T，并且所有宏基站与用户之间K_ilj的信道矩阵的表示：宏基站有M根发送天线，那么通信时到一个用户的信道矩阵应为M行1列的矩阵。宏基站总共有B个，所以，所有宏基站构成的信道矩阵为H_B ^M＝[H₁ ^M×1,...,H_j ^M×1,...,H_B ^M×1]，并且

当宏基站j向用户发送数据时，和该用户K_ilj之间形成的信道矩阵可以如下表示：H_ilj ^M＝[H_j1,...,H_jM]^T，那么，每一项就可以分别表示天线发送信号时，与用户之间形成的信道矩阵。

由此可知，h_ilj ^Ml表示从第j个小区的第l个微基站向用户终端K_ilj传输数据过程中的信道矩阵,h_ilj ^Ml＝[h₁ ^l,...,h_Ml×1 ^l]^T,并且所有微基站与用户K_ilj之间的信道矩阵的表示：微基站有Ml根天线，那么在与用户通信时，形成的信道矩阵维数情况为Ml行1列。微基站个数为B*L,那么构成的信道矩阵为：h_K ^Ml＝[h₁ ^Ml×1,...,h_l ^Ml ^×1,...,h_K ^Ml×1],K＝B*L,对于第j个小区的第l个微基站向用户终端K_ilj传输数据过程中的信道矩阵：可以用下面的矩阵表示微基站l向用户K_ilj发送数据时，与用户形成的信道传输矩阵：h_ilj ^Ml＝[h_l1,...,h_lMl]^T。

基站端发送信号用s表示，其能量期望

式(1)中第一项表示用户终端K_ilj接收到的来自第j个小区中的宏基站发送的信号；

第二项表示用户终端K_ilj接收到的来自第j个小区中的第l个微基站发送的信号；

第三项表示用户终端K_ilj接收到的来自第j个小区的非第l个微小区基站发送来的干扰信号；

第四项表示用户终端K_ilj接收到的来自非第j个小区的宏基站发送来的干扰信号；

第五项表示用户终端K_ilj接收到的来自非第j个小区的非宏基站发送来的干扰信号；

第六项N_ilj表示均值为1，方差α²为的高斯白噪声。

(·)^H表示矩阵共轭转置,(·)^T表示矩阵转置。w_ilj ^M和w_ilj ^Ml表示宏基站和微基站向用户终端传输数据过程中的预编码矩阵，并且

用户终端K_ilj接收端收到的有用信号和干扰、噪声的比值用SINR(SignalInterference Noise Ratio,信噪比)表示:

由于多用户终端联合传输，产生的干扰通常采用ZF(Zero Forcing，迫零)预编码抑制。经过预编码之后，得到用户终端K_ilj的信噪比表达式：

此时可得用户终端K_ilj的数据率，如下表示：

Rate_ilj＝B·log₂(1+SINR_ilj) (4)

由公式(3)和(4)得：

分析香农公式可知，边缘用户终端的传输速率可以通过提高传输带宽或者信噪比来实现，协作基站分簇则是通过协作基站共同向用户终端传输有用信号，提高有用信号的功率，进而提高信噪比来实现提高传输速率。

本发明实施例综合考虑信道传输链路的影响和其它基站发送信号的干扰，提出一种设定阈值的小区簇形成方法,该方法通过计算用户终端接收到不同基站发射来的信号平均值、该所处小区中基站发射来的信号设定阈值，选择符合该阈值的基站进行协作，进而，提高边缘用户终端的传输速率。

本发明实施例提供的一种异构网络中基于阈值的协作基站分簇方法的处理流程如图1所示，包括如下的处理步骤：

步骤S110、根据设定的参数建立小区拓扑结构，初始化数据，建立基站初始集合。

用户终端K_ijl处于微基站L_lj覆盖范围，接收微基站L_lj发送信号，由公式(1)可知，其接收所处微小区的微基站L_lj发送的有用信号为：

P_ilj＝P_l*||h_ilj ^Ml||²*||w_ilj ^Ml||² (6)

根据假设的异构网络模型，宏基站和微基站的总个数：

ZS＝B+B×L

用户终端K_ijl的基站初始集合为：b＝{1,2...,j,...B+B*L}

用户终端K_ijl可以接收微基站L_lj之外基站发送信号，这些基站个数为：

ZS_ij＝B+B×L-1

步骤S120、建立用户终端的干扰信号强度集合I_A，并计算出干扰信号强度集合中的每个非所在基站对应的干扰信号强度I_q。

分别计算出异构网络中的用户终端接收到的每个非所在基站的干扰信号强度，所述非所在基站为异构网络中除了所述用户终端所在的微基站之外的基站。设I表示用户终端K_ijl接收到ZS_fl中每个非所在基站发送的干扰信号强度，根据公式(1)和(4)的信号接收表示式，可得干扰信号强度集合为：

I_A＝{I₁,...,I_B,...,I_T；T＝ZS-1} (7)

ZS_fl中每个基站发送信号，经过基站端预编码后，在传输过程中经历衰减，最后在接收端的接收信号可以用下式表示：

I_q＝P_q*||h||²*||w||² (8)

式(8)中P_q表示ZS_fl中不同类型基站的发送功率，h表示ZS_fl中不同类型基站与用户终端K_ijl之间的信道矩阵，w表示不同基站的预编码矩阵。

根据式(1)可得出不同小区不同基站干扰强度I_q，分别如下：

用户终端K_ilj接收到的来自第j个小区中的宏基站发送的干扰信号强度为:

I_q＝P_M(H_ilj ^M)^H(w_ilj ^M)s_ilj；

用户终端K_ilj接收到的来自第j个小区中的非第l个微小区基站发送来的干扰信号强度为；

用户终端K_ilj接收到的来自非第j个小区的宏基站发送来的干扰信号强度为；

用户终端K_ilj接收到的来自非第j个小区的非宏基站的干扰信号强度为；

步骤S130、根据所有干扰信号强度的平均值和用户终端K_ilj接收到的其所述的微基站的发送信号强度，建立用户终端的协作基站强度阈值。

根据公式(7)和(8)中得到的信号接收值，计算用户终端K_ilj接收到的来自ZS_fl个基站的干扰信号强度平均值为：

设定用户终端K_ilj的接收信号阈值：

上述λ₁,λ₂为设定的权重值，示例性的，λ₁＝1，λ₂＝1。

建立约束条件I_q≥SIG_YZ。

步骤S140、将所述每个非所在基站的干扰信号强度与设定的协作基站强度阈值进行比较，当非所在基站的干扰信号强度大于设定的协作基站强度阈值时，则将所述非所在基站归纳于所述用户终端的协作基站簇。

判断用户终端K_ilj接收到每个非所在基站L_lj的干扰信号强度I_q是否满足约束条件，即判断集合I_A中的每个元素I_q是否大于SIG_YZ。

如果I_q≥SIG_YZ，则将I_q对应的基站q选择出来，存入新集合。即从集合b＝{1,2...,j,...B+B*L}中选择满足条件的基站，存入新集合：

b_mz＝{1,2,...,m},m≤B+B*L-1 (11)

上述集合b_mz即为用户终端的协作基站簇。

如果I_q＜SIG_YZ，则进行所述集合I_A中的下一个干扰信号强度I_q与所述协作基站强度阈值SIG_YZ之间的比较和判断，直到所述集合I_A中的所有干扰信号强度I_q都与所述协作基站强度阈值SIG_YZ进行了比较和判断。

将b_mz与用户终端K_ilj所处小区的微基站L_lj进行协作，共同为用户终端K_ilj传输有用数据，进而形成协作基站簇，

根据式(5)可知，此时用户终端K_ilj的接收信号的传输速率为：

步骤S150、在各个宏基站、微基站的发射功率不变的情况下，将上述用户终端K_ilj的位置、各个宏基站、微基站与所述用户终端K_ilj之间的信道矩阵进行随机改变后，重新进行上述用户终端的协作基站簇b_mz的选取过程，并重新计算用户终端K_ilj的接收信号的传输速率XZ_Rate_ilj，将多次计算得到的传输速率XZ_Rate_ilj进行平均。

本发明实施例中，用户位置是随机产生，信道矩阵也是随机矩阵生成，一次计算后，根据形成的协作簇，计算用户的传输速率。多次循环后，求得平均速率，最终的仿真图是多次循环后得到的平均值。在这个过程中，基站的发送功率是不变化的。

仿真参数和仿真结果

依据本发明实施例建立的异构网络模型和提出的协作基站分簇方法，进行了系统仿真，验证协作基站分簇方法的性能，为此，把微小区中的边缘用户终端传输速率作为性能指标。本发明实施例提供的一种仿真场景为：

假设基站随机分布在以(0，0)为圆心，半径为6km的圆形区域内。宏基站个数为10，形成10个小区，在每个小区中有10个微基站，这些微基站主要分布在小区边缘，用户终端处于其中某个微小区中。仿真参数如表1所示：

表1仿真参数设置

根据设置的仿真场景和仿真参数，通过Malab软件仿真后得到实验结果如图2和图3所示，其中图2为传输速率比较示意图，从仿真图2可以看出，随着信噪比的增加，现有的距离最近法所提方法与本发明实施例所提方法得到的用户终端传输速率都是增加的，但是，本发明实施例所提方法曲线高于现有的距离最近法方法对应的曲线。通过仿真图得出，在信噪比为18dB时，本发明实施例所提方法用户终端的传输速率为4.96bps，现有的距离最近法方法为4.297bps，经计算，本发明实施例所提方法用户终端传输速率有14％的性能提升。仿真图3表示两种方法的用户终端传输速率的差值曲线变化情况，可以得出，两者之间的差距随着信噪比提高不断变大，但是在信噪比为大于25dB时，两者差距变化较平缓。分析公式(10)可知，当信噪比变大时，阈值变大，此时得到的可以满足公式(11)的可以协作基站个数变少，满足公式(11)的基站与用户终端K_ilj所处小区的微基站L_lj协作，共同向用户终端K_ilj发送数据得到的传输速率，与现有的距离最近法提出方法得到的可以协作的基站向用户终端发送的数据接收后的传输速率基本相同，进而造成差值曲线变化变缓。所以，可以得出，当信噪比为10dB到25dB之间变化时，本发明实施例所提方法能获得较好的系统性能。

实施例二

该实施例提供了一种异构网络中基于阈值的协作基站分簇装置，其具体实现结构如图4所示，具体可以包括如下的模块：

非所在基站的干扰信号强度计算模块41，用于分别计算出异构网络中的用户终端接收到的每个非所在基站的干扰信号强度，所述非所在基站为异构网络中除了所述用户终端所在的微基站之外的基站；

协作基站强度阈值设定模块42，用于设定所述用户终端的协作基站强度阈值；

协作基站簇选取模块43，用于将所述每个非所在基站的干扰信号强度与设定的协作基站强度阈值进行比较，当非所在基站的干扰信号强度大于设定的协作基站强度阈值时，则将所述非所在基站归纳于所述用户终端的协作基站簇。

进一步地，所述的非所在基站的干扰信号强度计算模块41，用于设所述异构网络中有B个小区，每个小区有一个宏基站和L个微基站，第j个小区的宏基站记为B_j，其中j＝1,2...,B，在第j个小区的第I个微基站记为L_ij，每个宏基站有M根发送天线，微基站有Ml根发送天线。设在第j小区的第l个微基站的第i个用户终端为K_ilj；

所述集合I_A中的干扰信号强度I_q的计算公式如下：

I_q＝P_q*||h||²*||w||²

进一步地，所述的协作基站强度阈值设定模块42，用于设定协作基站强度阈值为SIG_YZ：

进一步地，所述的协作基站簇选取模块43，用于将所述集合I_A中的每个干扰信号强度I_q依次与所述协作基站强度阈值SIG_YZ进行比较，判断所述干扰信号强度I_q是否大于所述SIG_YZ，如果是，则将所述干扰信号强度I_q对应的非所在基站归纳于所述用户终端的协作基站簇；否则，进行所述集合I_A中的下一个干扰信号强度I_q与所述协作基站强度阈值SIG_YZ之间的比较和判断，直到所述集合I_A中的所有干扰信号强度I_q都与所述协作基站强度阈值SIG_YZ进行了比较和判断。

进一步地，所述的装置还包括；

传输速率计算模块44，用于将所述用户终端K_ilj的协作基站簇与用户终端K_ilj所处小区的微基站进行协作，共同为所述用户终端K_ilj传输有用数据，计算出所述用户终端K_ilj的接收信号的传输速率：

用本发明实施例的装置进行异构网络中基于阈值的协作基站分簇的具体过程与前述方法实施例类似，此处不再赘述。

综上所述，本发明实施例通过考虑用户终端接收功率大小和其它基站对该用户终端的平均干扰情况，根据设定的用户终端的干扰信号强度阈值进行协作基站分簇，提出了一种异构网络中的基于设定阈值的用户终端的协作基站分簇方案，并对提出的这种分簇方案进行了仿真验证，结果表明，通过设定功率阈值，本发明实施例的方案可以提高协作小区边缘用户终端的传输速率，并同时验证了，通过协作基站的协作传输，能显著提高系统的传输速率。

通过仿真，验证了本发明实施例的方法获得的小区边缘用户终端传输速率高于现有的距离最近法中所提方法。相比较静态小区簇的形成，能根据基站的发送功率情况，动态的形成协作小区簇，更具灵活性。计算方法较简便。静态小区簇形成方法一般是根据地理位置或事先约定的某种准则，形成簇规模固定的协作簇，实时性和灵活性不好。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种异构网络中基于阈值的协作基站分簇方法，其特征在于，包括：

将所述每个非所在基站的干扰信号强度与设定的协作基站强度阈值进行比较，当非所在基站的干扰信号强度大于设定的协作基站强度阈值时，则将所述非所在基站归纳于所述用户终端的协作基站簇；

所述的分别计算出异构网络中的用户终端接收到的每个非所在基站的干扰信号强度，包括：

设所述异构网络中有B个小区，每个小区有一个宏基站和L个微基站，第j个小区的宏基站记为B_j，其中j＝1,2...,B，在第j个小区的第i个微基站记为L_ij，每个宏基站有M根发送天线，微基站有Ml根发送天线，设在第j小区的第l个微基站的第i个用户终端K_ilj；

所述集合I_A中的干扰信号强度I_q的计算公式如下：

I_q＝P_q*||h||²*||w||²

所述P_q表示所述I_q对应的非所在基站的发送功率，所述h表示所述I_q对应的非所在基站与用户终端K_ilj之间的信道矩阵，所述w表示所述I_q对应的非所在基站的预编码矩阵，q表示1,2,…,T中的一个；

所述的协作基站强度阈值SIG_YZ为所述集合I_A中的所有干扰信号强度I_q的平均值乘以设定的权重加上所述用户终端K_ilj接收到的其所在的微基站的发送信号强度乘以设定的权重；

<mrow> <msub> <mi>SIG</mi> <mrow> <mi>Y</mi> <mi>Z</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>I</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <mo>...</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>I</mi> <mi>T</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mi>B</mi> <mo>+</mo> <mi>B</mi> <mo>&times;</mo> <mi>L</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </mfrac> <mo>&times;</mo> <msub> <mi>&lambda;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>P</mi> <mi>l</mi> </msub> <mo>*</mo> <mo>|</mo> <mo>|</mo> <msup> <msub> <mi>h</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>l</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mi>M</mi> <mi>l</mi> </mrow> </msup> <mo>|</mo> <msup> <mo>|</mo> <mn>2</mn> </msup> <mo>*</mo> <mo>|</mo> <mo>|</mo> <msup> <msub> <mi>w</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>l</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mi>M</mi> <mi>l</mi> </mrow> </msup> <mo>|</mo> <msup> <mo>|</mo> <mn>2</mn> </msup> <mo>&times;</mo> <msub> <mi>&lambda;</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow>

所述P_l表示用户终端K_ilj所在的微基站l的发送功率，所述h_ilj ^Ml表示用户终端K_ilj所在的微基站l与用户终端K_ilj之间的信道矩阵，所述w_ilj ^Ml表示用户终端K_ilj所在的微基站l的预编码矩阵，所述λ₁、λ₂为设定的权重。

2.根据权利要求1所述的异构网络中基于阈值的协作基站分簇方法，其特征在于，所述的将所述每个非所在基站的干扰信号强度与设定的协作基站强度阈值进行比较，当非所在基站的干扰信号强度大于设定的协作基站强度阈值时，则将所述非所在基站归纳于所述用户终端的协作基站簇，包括；

3.根据权利要求1或2所述的异构网络中基于阈值的协作基站分簇方法，其特征在于，所述的方法还包括；

将所述用户终端K_ilj的协作基站簇与用户终端K_ilj所处小区的微基站进行协作，共同为所述用户终端K_ilj传输有用数据，计算出所述用户终端K_ilj的接收信号的传输速率：

4.一种异构网络中基于阈值的协作基站分簇装置，其特征在于，包括：

协作基站簇选取模块，用于将所述每个非所在基站的干扰信号强度与设定的协作基站强度阈值进行比较，当非所在基站的干扰信号强度大于设定的协作基站强度阈值时，则将所述非所在基站归纳于所述用户终端的协作基站簇；

所述的非所在基站的干扰信号强度计算模块，用于设所述异构网络中有B个小区，每个小区有一个宏基站和L个微基站，第j个小区的宏基站记为B_j，其中j＝1,2...,B，在第j个小区的第i个微基站记为L_ij，每个宏基站有M根发送天线，微基站有Ml根发送天线，设在第j小区的第l个微基站的第i个用户终端K_ilj；

所述集合I_A中的干扰信号强度I_q的计算公式如下：

I_q＝P_q*||h||²*||w||²

所述的协作基站强度阈值设定模块，用于设定协作基站强度阈值为SIG_YZ：

5.根据权利要求4所述的异构网络中基于阈值的协作基站分簇装置，其特征在于；

所述的协作基站簇选取模块，用于将所述集合I_A中的每个干扰信号强度I_q依次与所述协作基站强度阈值SIG_YZ进行比较，判断所述干扰信号强度I_q是否大于所述SIG_YZ，如果是，则将所述干扰信号强度I_q对应的非所在基站归纳于所述用户终端的协作基站簇；否则，进行所述集合I_A中的下一个干扰信号强度I_q与所述协作基站强度阈值SIG_YZ之间的比较和判断，直到所述集合I_A中的所有干扰信号强度I_q都与所述协作基站强度阈值SIG_YZ进行了比较和判断。

6.根据权利要求4或5所述的异构网络中基于阈值的协作基站分簇装置，其特征在于，所述的装置还包括：

传输速率计算模块，将所述用户终端K_ilj的协作基站簇与用户终端K_ilj所处小区的微基站进行协作，共同为所述用户终端K_ilj传输有用数据，计算出所述用户终端K_ilj的接收信号的传输速率：