CN105072647B - 一种基于带内自回传的干扰抑制方法 - Google Patents

一种基于带内自回传的干扰抑制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于带内自回传的干扰抑制方法，特征是在采用带内自回传技术的高密度小基站系统中，通过对自回传资源分配与接入链路预编码的联合设计，实现在接入链路以用户为中心构建小基站协作簇，簇内进行部分协作抑制小基站间的同频干扰，自适应的根据自回传链路速率调整协作簇的大小，在联合设计过程中考虑小基站的回传负载，减小不同小基站自回传资源分配的差异。采用本发明提出的方法能够均衡小基站的回传负载，降低协作开销，提高系统的下行接入链路吞吐量。

Description

一种基于带内自回传的干扰抑制方法
技术领域
本发明属于无线通信干扰抑制方法技术领域，具体涉及采用带内自回传技术的高密度小基站系统的干扰抑制方法。
背景技术
随着移动互联网的高速发展，数据业务的需求呈现爆炸式的增长。《国际电子与电气工程师协会通信摘要》(“What Will 5G Be？”Selected Areas in Communications,IEEEJournal on.,vol.32,no.6,pp.1065-1082,June.2014)指出，小基站的高密度部署是满足5G通信系统提出的无线数据速率提高1000倍目标的主要手段之一。小基站部署密度变高带来了小基站回传网络以及小站间干扰严重等挑战。《IMT-2020(5G)推进组》(“5G无线技术架构白皮书”May.2015)中指出，自回传技术由于采用时分或频分的方式复用现有的无线资源，不需要部署额外的光纤电缆等基础设施或购买新的授权频段用于带外回传数据传输，可以满足高密度小基站对回传网络灵活性与低成本的要求。
经文献检索发现，现有利用多点协作进行干扰抑制方法，主要包括联合传输(Joint Processing,JP)和协作波束成型(Coordinated Beamforming,CB)。《国际电子与电气工程师协会国际通信会议》(“MMSE optimization with per-base-station powerconstraints for network MIMO systems”Communications,2008.ICC'08.IEEEInternational Conference on)基于理想回传，提出了小基站采用完全协作法(Full JP)进行相干联合传输，可以获得最大的协作增益。但是该方法没有考虑带来的回传开销，基于带内自回传，消耗回传链路资源过多，造成可用的接入资源减少。《国际电子与电气工程师协会通信摘要》(“Joint Base Station Clustering and Beamformer Design forPartial Coordinated Transmission in Heterogeneous Networks”Selected Areas inCommunications,IEEE Journal on.,vol.32(6),pp.1065-1082,2014)基于带外有限容量的回传，提出以用户角度为每个用户指定协作基站簇的部分协作传输(Partial JP)方法。但是采用带内自回传技术的高密度小基站系统的无线传输分为回传和接入两个部分。协作簇内的小基站，其接入传输需要满足相干协作传输同时同频的要求，可用的回传资源受到簇内其他小基站的影响，因此不同小基站自回传资源分配的差异，小基站回传负载的不均衡会带来协作开销。上述利用多点协作进行干扰抑制方法只关注接入链路上的协作簇形成与相应的预编码设计，不能根据自回传链路速率调整多点协作程度，分簇不够灵活，不能均衡小基站回传负载，协作开销大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于带内自回传的干扰抑制方法，在采用带内自回传技术的高密度小基站系统中，通过对自回传资源分配与接入链路预编码的联合设计，实现在接入链路以用户为中心构建小基站协作簇，簇内进行部分协作抑制小基站间的同频干扰，自适应的根据自回传链路速率调整协作簇的大小，在联合设计过程中考虑小基站的回传负载，减小不同小基站自回传资源分配的差异性，均衡小基站的回传负载，降低协作开销，提高系统的下行接入链路吞吐量，克服现有方法直接应用到无线自回传场景的基站回传负载的不均衡，协作开销大，不能灵活调整协作程度的弊端。
本发明基于带内自回传的干扰抑制方法，在采用带内自回传技术的高密度小基站系统S8中，系统包含一个宏基站S1和多个无线带内自回传小基站S2以及若干用户S3，所述带内自回传小基站的无线传输链路分为接入链路S5与自回传链路S4两个部分；宏基站作为一个中心处理单元通过专用的光纤回传链路S6从核心网网关S7获取用户的数据并通过自回传链路下发给小基站，小基站通过接入链路将数据发送给用户；
其特征在于：
宏基站收集其到所有小基站的自回传链路信道以及小基站到用户的接入链路信道的信道状态信息，利用虚拟完全协作法，确定自回传资源分配因子的初始搜索区间上界，进而利用区间消去法确定三个自回传资源分配因子搜索值；在确定的资源分配因子搜索值条件下，基于分块坐标下降法，根据接收矢量更新公式、辅助变量更新公式以及利用优化工具求解的考虑小基站回传负载的组稀疏优化问题，通过交替迭代得到组稀疏化的预编码矩阵；利用区间消去法确定最优的自回传资源分配因子和相应的组稀疏化预编码矩阵；宏基站根据上述自回传资源分配与接入链路预编码矩阵的联合设计结果，设置自回传资源分配，并通过自回传链路下发用户数据和组稀疏化的预编码矩阵给小基站；在接入链路，小基站根据稀疏化的预编码构建以用户为中心可控大小的小基站协作簇进行部分协作；
具体操作步骤如下：
第一步，宏基站收集其到所有小基站的自回传链路信道以及小基站到用户的接入链路信道的信道状态信息，利用虚拟完全协作法，即将小基站全部无线时频资源用于接入链路资源传输，所有小基站为系统内的所用用户进行完全协作，利用完全协作方法(FullJP)求得对应最大的协作增益的系统所有用户接入链路和速率RFull-JP，利用资源分配比例因子搜索区间上界公式(1)
确定自回传资源分配因子β的初始搜索区间的上界自回传资源分配因子β指无线自回传小基站自回传链路占用的时频资源与小基站全部时频资源的比例，是通过小基站反馈得到的小站l的回传链路速率；
利用区间消去法，设置搜索区间的下界a＝0，搜索区间的上界区间长度为根据区间消去法初始搜索值设置公式(2)：
设置资源分配因子的三个搜索值β1,β2,βm；
初始化相关参数：初始化每个小站的发射预编码，随机生成预编码，使生成的预编码矢量满足小基站的单基站功率约束；利用用户速率计算公式(3)
求得用户速率Rk，将其作为迭代算法中用户速率的初始化迭代值其中小基站的发射天线数M，用户接受天线数为N，表示基站l到用户k的预编码矢量，为所有小基站到用户k的预编码矢量，为所有小基站用户的集合，为系统内所有小基站的集合；为所有小基站到用户k的信道，通过小基站向宏基站的反馈获得，为将用户k的噪声建模为加性高斯白噪声的均方差；初始化预编码范数近似的权值初始化辅助变量值wk＝1；
第二步，在自回传资源分配比例因子β分别取β1,β2,βm的条件下，利用干扰信道加权和速率与最小化和加权均方误差的等价关系，采用分块坐标下降法，分别更新用户接收矢量，辅助变量以及预编码矢量：
利用最优的用户接收矢量更新公式(4)
，更新每个用户的线性接受矢量；
利用均方差计算公式(5)
计算每个用户的均方差，其中ek表示用户k的均方差；将当前辅助变量值赋值保存为w′k，
利用辅助变量更新公式(6)
wk＝ek -1 (6)
更新辅助变量wk；
利用现有的凸优化工具，根据考虑小基站回传负载的组稀疏优化问题公式(7)，
更新用户的预编码矢量，其中为基站l到用户k的预编码适量的范数的凸近似，而为凸近似权值；基于组稀疏优化，根据组稀疏预编码范数权值更新公式(8)，更新预编码范数近似的权值；
在上述三个更新过程中交替迭代，直到满足迭代终止条件公式(9)
其中γ为迭代终止条件门限；利用用户速率计算公式(3)求得用户速率Rk，将其作为迭代算法中用户速率的初始化迭代值计算系统的下行接入链路和速率根据预编码组的功率将其小于指定门限的预编码组中的元素置为零得到稀疏化的预编码矩阵；
第三步，利用区间消去法确定最优的自回传资源分配因子和相应的稀疏化的预编码矩阵；利用区间消去法，更新自回传资源分配比例因子搜索值并计算搜索区间：
令系统下行接入链路和速率关于资源分配因子比较资源分配因子三个搜索值β1,β2,βm分别对应的系统下行接入链路和速率f(β1),f(β2),f(βm)，
首先比较资源分配因子搜索值β1,βm对应的系统下行接入链路和速率f(β1),f(βm):若f(β1)＜f(βm)，令b＝βm,βm＝β1；
否则，比较资源分配因子搜索值β2,βm对应的系统下行接入链路和速率f(β2),f(βm):若f(β2)＜f(βm)，令a＝βm,βm＝β2；否则，令a＝β1,b＝β2；
更新区间长度L＝b-a，根据设定终止的区间值，若更新后的区间长度L不满足目标终止的区间值要求，则根据更新后的资源分配因子搜索值转至第二步；否则得到最优的自回传资源分配因子和相应的预编码矩阵，输出对应最大的接入链路和速率的自回传资源分配因子βm和相应的稀疏化的预编码矩阵；
第四步，宏基站根据上述自回传资源分配与接入链路预编码矩阵的联合设计结果设置自回传资源分配，下发用户数据和预编码矩阵给小基站；对于预编码矩阵中被置为零的组，用户k的协作基站簇中将不包含基站l，宏基站不下发用户k的数据给小基站l；进而所有收到用户k的数据的小基站以相干联合处理的方式向用户k联合传输数据；小基站通过自回传链路获得宏基站下发的用户数据和相应的预编码矩阵；根据稀疏化的预编码矩阵，小基站构建以用户为中心的可控大小的协作簇进行部分协作。
由于本发明通过联合设计回传链路资源分配与接入链路预编码的方法，在接入链路构建以用户为中心的可变大小的协作簇进行部分协作，同时在联合设计过程中考虑了小基站的回传负载情况，与现有的基于多点协同的干扰抑制的方法只关注接入链路上的协作簇形成与相应的预编码设计相比，能够自适应的根据自回传链路速率调整多点协作程度，减小不同小基站自回传资源分配的差异性，均衡小基站的回传负载，降低协作开销，提高用带内自回传技术的高密度小基站系统的下行接入链路吞吐量，克服现有方法直接应用到无线自回传场景的基站回传负载的不均衡，协作开销大，不能灵活调整协作程度的不足，更适合在5G高密度小基站系统中应用。
附图说明
图1为本发明基于带内自回传的干扰抑制方法所应用的场景示意图；
图2是采取四种不同干扰抑制方法的接入链路和速率对比图；
图3是部分协作方法与本发明所提方法变异系数对比图；
图4是采取四种不同干扰抑制方法的每用户平均协作簇大小对比图。
具体实施方式
实施例1：
下面通过一个具体的实施例对本发明的方法做详细描述；本实施例的应用场景，如图1所示，为一个包含宏基站S1和L个无线带内自回传小基站S2以及若干用户S3组成的高密度小基站系统S8，宏基站利用时域干扰避免策略消除对小基站的干扰；所述无线带内自回传小基站的无线传输分为接入链路S5传输与自回传链路S4传输两个部分，两部分以时分的方式复用小基站的无线时频资源，宏基站通过专用的光纤回传链路S6与核心网网关S7相连，负责从核心网获得的所有用户数据并通过小基站自回传链路下发给小基站；宏基站拥有其到小基站的无线自回传信道的信道状态信息以及通过小基站反馈得到的用户到小基站信道状态信息，其作为中心处理单元负责自回传链路的资源分配以及小基站的下行接入链路以用户为中心的部分协作传输预编码的计算；本实施例为了保证不同小站的公平性，宏基站根据带目标速率约束的最小化发射功率方法设置不同小基站的回传功率分配；其他实施例中宏基站不采用上述保证小基站目标回传速率的最小化发射功率的方法不影响本发明所提方法的应用；此外本实施例中假设用户到基站，小基站与宏基站间的信道均为平坦慢衰落信道，即在所考虑的时间周期内信道不发生变化且没有频率选择性衰落；
本发明基于带内自回传的干扰抑制方法，在上述小基站系统中，宏基站收集其到所有小基站的自回传链路信道以及小基站到用户的接入链路信道的信道状态信息，利用虚拟完全协作法，确定自回传资源分配因子的初始搜索区间上界，进而利用区间消去法确定三个自回传资源分配因子搜索值；在确定的资源分配因子搜索值条件下，基于分块坐标下降法，根据接收矢量更新公式、辅助变量更新公式以及利用优化工具求解的考虑小基站回传负载的组稀疏优化问题，通过交替迭代得到组稀疏化的预编码矩阵；利用区间消去法确定最优的自回传资源分配因子和相应的组稀疏化预编码矩阵；宏基站根据上述自回传资源分配与接入链路预编码矩阵的联合设计结果，设置自回传资源分配，并通过自回传链路下发用户数据和组稀疏化的预编码矩阵给小基站；在接入链路，小基站根据稀疏化的预编码构建以用户为中心可控大小的小基站协作簇进行部分协作；
具体包含以下几个步骤：
第一步宏基站收集信道信息，利用虚拟完全协作法确定资源分配因子的搜索区间上界并设置搜索区间，初始化相关参数，具体实施流程如下：
第1A分步骤：收集信息相应的信道信息，宏基站发送无线自回传链路导频，高密度小基站测量自回传链路的信道状态信息，并收集用户反馈的接入链路信道状态信息，将其反馈给宏基站，宏基站根据小基站反馈的无线自回传信道信息以及其功率限制并依据一定的准则，如最大化和回传速率、保证最低回传速率下的最小化功率消耗等，在小基站间进行回传功率的分配；本实施例为了保证不同小站的公平性，宏基站根据带目标速率约束的最小化发射功率方法设置不同小基站的回传功率分配，小基站l的将其回传链路速率反馈给宏基站；
第1B分步骤：利用虚拟完全协作方法，确定自回传资源分配因子初始搜索区间的上界；即将小基站全部无线时频资源用于接入链路资源传输，不考虑回传开销，所有小基站为系统内的所有用户进行联合传输，利用现有的考虑单基站功率限制的完全协作方法，求得对应最大的协作增益的所用户和速率RFull-JP；利用资源分配比例因子初始搜索区间的上界公式(1)，即
确定自回传资源分配因子β的初始搜索区间的上界自回传资源分配因子β指无线自回传小基站自回传链路占用的时频资源与小基站全部时频资源的比例，是利用第1A分步骤通过小基站反馈得到的小站l的回传链路速率；
第1C分步骤：根据第1B分步骤确定自回传资源分配因子的上界设置搜索区间，根据区间消去法，和设置一维搜索资源分配因子的三个初始值β1,β2,βm；根据资源分配因子满足的特点，设置搜索区间的下界a＝0，搜索区间的上界区间长度为根据区间消去法初始搜索值设置公式(2)，即
β1＝a+L/4
β2＝b-L/4
βm＝a+b/2
设置资源分配因子的三个搜索值β1,β2,βm；
第1D分步骤：初始化相关的参数，具体包括每个小站的发射预编码、迭代算法中用户速率迭代值、预编码2范数近似的权值以及辅助变量值初始化相关的参数，具体包括每个小站的发射预编码、迭代算法中用户速率迭代值、预编码2范数近似的权值以及辅助变量值；首先初始化每个小站的发射预编码，随机生成预编码，使生成的预编码矢量满足小基站的单基站功率约束；利用用户速率计算公式(3)，即
求得用户速率Rk，将其作为迭代算法中用户速率的迭代值其中小基站的发射天线数M，用户接受天线数为N，表示基站l到用户k的预编码矢量，为所有小基站到用户k的虚拟预编码矢量，为所有小基站用户的集合，为系统内所有小基站的集合；为所有小基站到用户k的信道，通过步骤1中的小基站向宏基站的反馈获得，为将用户k的噪声建模为加性高斯白噪声的均方差；初始化预编码2范数近似的权值初始化辅助变量值wk＝1；
第二步，在自回传资源分配比例因子β分别取β1,β2,βm的条件下，利用干扰信道加权和速率与最小化和加权均方误差的等价关系，采用分块坐标下降法，利用接收矢量更新公式、辅助变量更新公式以及可利用优化工具求解的考虑小基站回传负载的组稀疏优化问题，以及利用组稀疏预编码范数权值更新公式，更新相应的预编码适量的取值，进行迭代最终确定组稀疏化的预编码，处理后即为以用户为中心的部分协作预编码，具体实施流程如下：
第2A分步骤：利用干扰信道加权和速率与最小化和加权均方误差的等价关系，采用分块坐标下降法，利用接收矢量更新公式更新每个用户的线性接收矢量；在固定u,w时，利用接收矢量更新公式更新每个用户的线性接收矢量，利用最优的用户接收矢量更新公式(4)，即
更新每个用户的线性接受矢量；
第2B分步骤：利用辅助变量更新公式更新每个用户的辅助变量；首先利用均方差计算公式(5)，即
计算每个用户的均方差，其中ek表示用户k的均方差，uk为第2A分步骤更新的用户接收矢量；将当前辅助变量值保存为w′k，在固定u,v时，利用辅助变量更新公式(6)，即
wk＝ek -1
更新辅助变量wk；
第2C分步骤：利用凸优化工具求解利用加权范数平方近似范数的优化问题，得到接入链路的预编码，根据范数近似权值更新公式更新预编码范数近似的权值；在固定u,w时，利用现有的凸优化工具，根据考虑小基站回传负载的组稀疏优化问题公式(7)，即
更新用户的预编码矢量；其中为基站l到用户k的预编码适量的范数的加权范数平方近似，为范数近似权值；基于组稀疏优化，根据组稀疏预编码范数权值更新公式(8)，即
更新范数近似权值，其中ε为一个小的正数用于保证迭代算法的稳定，这样在上一次迭代中被由于信道条件较差而被分配较小的链路，会被在回传链路约束中赋予更大的权值，在进行迭代过程中，那些无法满足回传链路容量要求的链路分配得到的逐步趋近于零，算法终止时得到的预编码矩阵具有组稀疏化的特征，即某些无法满足回传条件的链路被分配的预编码功率远小于其他链路；
第2D分步骤：在第2A,2B,2C分步骤间循环迭代，直到满足迭代终止条件公式(9)，即
其中γ为迭代终止条件门限；利用用户速率计算公式(3)更新用户速率Rk，将其作为迭代算法中用户速率的初始化迭代值计算系统的下行接入链路和速率根据预编码组的功率将其小于指定门限η的预编码组中的元素置为0得到组稀疏化的预编码矩阵；
第三步，利用区间消去法，更新自回传资源分配因子搜索值并计算搜索区间，根据终止条件判断结束搜索还是跳至步骤二；首先比较三个搜索值的目标函数值大小，更新自回传资源分配因子一维搜索值；具体实施流程为：
令系统下行接入链路和速率关于资源分配因子比较三个资源分配因子搜索值分别对应的系统下行接入链路和速率f(β1),f(β2),f(βm)：
首先比较资源分配因子搜索值β1,βm对应的系统下行接入链路和速率f(β1),f(βm):若f(β1)＜f(βm)，令b＝βm,βm＝β1；
否则，比较资源分配因子搜索值β2,βm对应的系统下行接入链路和速率f(β2),f(βm):若f(β2)＜f(βm)，令a＝βm,βm＝β2；否则，令a＝β1,b＝β2；
更新区间长度L＝b-a，根据设定终止的区间值，若L不满足目标终止的区间值要求，则根据更新的搜索因子转至第二步，否则得到最优的自回传资源分配因子和相应的预编码矩阵，输出对应最大的接入链路和速率的自回传资源分配因子βm和相应的稀疏化的预编码矩阵；
第四步，宏基站上述自回传资源分配与接入链路预编码矩阵的联合设计结果设置自回传资源分配，下发用户数据和预编码矩阵给小基站；对于预编码矩阵中被置为零的组，用户k的协作基站簇中将不包含基站l，宏基站不下发用户k的数据给小基站l；进而所有收到用户k的数据的小基站以相干联合处理的方式向用户k联合传输数据；小基站通过自回传链路获得宏基站下发的用户数据和相应的预编码矩阵；根据稀疏化的预编码矩阵，小基站构建以用户为中心的可控大小的协作簇进行部分协作。
本实施例中的仿真具体设置如下：
本实施例考虑小区内一个宏基站，10个带内自回传小基站，15个用户位置随机分布的下行高密度小基站传输系统，考虑小基站的发射天线数M＝4，用户接受天线数为N＝2；自回传链路与接入链路以时分的方式复用小基站的无线资源；考虑进行对比的小基站目标回传速率分别为0.2RFull-JP、RFull-JP、3RFull-JP以验证所提方法在不同的回传效率的性能；
本实施例中对本发明方法中的相关公式参数的具体设置如下：组稀疏预编码范数权值更新公式(8)中ε＝10-6，迭代终止条件公式(9)中的迭代终止门限γ＝0.1，第2D分步骤中稀疏化矩阵中的预编码范数平方门限η＝10-3；
本实施例中利用仿真将本发明基于带内自回传的干扰抑制方法和现有完全协作方法，现有协作波束成型方法以及现有部分协作方法进行对比，对比的性能指标包括：几种方法的接入链路和速率对比，用于衡量部分协作协作开销的不同基站的资源分配因子的变异系数对比，以及衡量部分协作程度的每用户平均服务的用户数对比；
最终用于对比的结果使用50次信道实现仿真结果的平均值表示，具体的对比结果参照图2，图3和图4；图2是四种不同干扰抑制方法的系统下行接入链路和速率对比图；图3是部分协作方法与所提方法的变异系数对比图；图4是四种不同干扰抑制方法的每用户平均协作簇大小对比图；在图2中，左斜线填充的左侧条柱P4、中间条柱P8、右侧条柱P12分别表示本发明基于带内自回传的干扰抑制方法在三种不同回传速率下的下行接入链路和速率，右斜线填充的左侧条柱P1、中间条柱P5、右侧条柱P9分别表示完全协作方法在三种不同回传速率下的下行接入链路和速率，网点填充的左侧条柱P2、中间条柱P6、右侧条柱P10分别表示协作波束成型方法在三种不同回传速率下的下行接入链路和速率，网格填充的左侧条柱P3、中间条柱P7、右侧条柱P11分别表示部分协作方法在三种不同回传速率的下行接入链路和速率；在图3中，点状填充的左侧条柱Q2、中间条柱Q4、右侧条柱Q6分别表示本发明基于带内自回传的干扰抑制方法在三种不同回传速率的资源分配比例因子的变异系数，右斜线填充的左侧条柱Q1、中间条柱Q3、右侧条柱Q5分别表示表示部分协作方法在三种不同回传速率下的资源分配比例因子的变异系数；在图4中，左斜线填充的左侧条柱T4、中间条柱T8、右侧条柱T12分别表示本发明基于带内自回传的干扰抑制方法在三种不同回传速率下的每用户平均协作簇大小，右斜线填充的左侧条柱T1、中间条柱T5、右侧条柱T9分别表示完全协作方法在三种不同回传速率下的每用户平均协作簇大小，网点填充的左侧条柱T2、中间条柱T6、右侧条柱T10分别表示协作波束成型方法在三种不同回传速率下的每用户平均协作簇大小，网格填充的左侧条柱T3、中间条柱T7、右侧条柱T11分别表示部分协作方法在三种不同回传速率下的每用户平均协作簇大小。
由图2可以看出，较现有三种干扰抑制方法，本发明基于带内自回传的干扰抑制方法在不同的回传速率下均能显著的提高系统的接入链路总吞吐量；其中较完全协作方法方法，接入链路总吞吐量在不同回传速率下至少提升约10％；较协作波束成型方法，接入链路总吞吐量至少提高约20％；较部分协作方法，接入链路总吞吐量至少提高约10％；由图3可以看出，本发明基于带内自回传的干扰抑制方法可以有效的回传链路资源分配因子的变异系数，抑制自回传资源分配的差异性，均衡小基站的回传负载，降低协作开销；较现有部分协作方法，回传链路资源分配因子的变异系数降低约55％；由图4可以看出,较现有三种干扰抑制方法,本发明基于带内自回传的干扰抑制方法可以根据回传速率灵活根据调整协作簇的大小，表明所提方法可以进行以用户为中心的灵活成簇，并可以自适应的根据回传速率调整协作程度。

Claims (1)

1.一种基于带内自回传的干扰抑制方法，在采用带内自回传技术的高密度小基站系统(S8)中，系统包含一个宏基站(S1)和多个无线带内自回传小基站(S2)以及若干用户(S3)，所述带内自回传小基站的无线传输分为接入链路(S5)与自回传链路(S4)两个部分；宏基站作为一个中心处理单元通过专用的光纤回传链路(S6)从核心网网关(S7)获取用户的数据并通过自回传链路下发给小基站，小基站通过接入链路将数据发送给用户；
其特征在于：
宏基站收集其到所有小基站的自回传链路信道以及小基站到用户的接入链路信道的信道状态信息，利用虚拟完全协作法，确定自回传资源分配因子的初始搜索区间上界，进而利用区间消去法确定三个自回传资源分配因子搜索值；在确定的资源分配因子搜索值条件下，基于分块坐标下降法，根据接收矢量更新公式、辅助变量更新公式以及利用优化工具求解的考虑小基站回传负载的组稀疏优化问题，通过交替迭代得到组稀疏化的预编码矩阵；利用区间消去法确定最优的自回传资源分配因子和相应的组稀疏化预编码矩阵；宏基站根据上述区间消去法对自回传的资源分配与接入链路预编码矩阵的联合设计结果，设置自回传资源分配，并通过自回传链路下发用户数据和组稀疏化的预编码矩阵给小基站；在接入链路，小基站根据稀疏化的预编码构建以用户为中心可控大小的小基站协作簇进行部分协作；
具体操作步骤如下：
第一步，宏基站收集其到所有小基站的回传信道以及小基站到用户的接入信道的信道状态信息，利用虚拟完全协作法，将小基站全部无线时频资源用于接入链路资源传输，所有小基站为系统内的所用用户进行完全协作，利用考虑单基站功率限制的完全协作方法求得对应最大的协作增益的系统所有用户接入链路和速率RFull-JP，利用资源分配比例因子搜索区间上界公式
确定自回传资源分配因子β的初始搜索区间的上界自回传资源分配因子β指无线自回传小基站自回传链路占用的时频资源与小基站全部时频资源的比例，是通过小基站反馈得到的小站l的回传链路速率；利用区间消去法，设置搜索区间的下界a＝0，搜索区间的上界区间长度为根据区间消去法初始搜索值设置公式：
设置资源分配因子的三个搜索值β1,β2,βm；
初始化相关参数，随机生成满足小基站的单基站功率约束的初始化预编码矩阵；利用用户速率计算公式
求得用户速率Rk，将其作为迭代算法中用户速率的初始化迭代值其中小基站的发射天线数M，用户接受天线数为N，表示基站l到用户k的预编码矢量，为所有小基站到用户k的预编码矢量，为所有小基站用户的集合，为系统内所有小基站的集合；为所有小基站到用户k的信道，通过小基站向宏基站的反馈获得，为将用户k的噪声建模为加性高斯白噪声的均方差；初始化预编码范数近似的权值初始化辅助变量值wk＝1；
第二步，在自回传资源分配比例因子β分别取β1,β2,βm的条件下，利用干扰信道加权和速率与最小化和加权均方误差的等价关系，采用分块坐标下降法，分别更新用户接收矢量，辅助变量以及预编码矢量：
利用最优的用户接收矢量更新公式
，更新每个用户的线性接受矢量；
利用均方差计算公式
计算每个用户的均方差，其中ek表示用户k的均方差；将当前辅助变量值赋值保存为w′k，
利用辅助变量更新公式
wk＝ek -1 (6)
更新辅助变量wk；
利用现有的凸优化工具，根据考虑小基站回传负载的组稀疏优化问题公式，
更新用户的预编码矢量，其中为基站l到用户k的预编码适量的范数的凸近似，而为凸近似权值；基于组稀疏优化，根据组稀疏预编码范数权值更新公式，更新预编码范数近似的权值；
在上述三个更新过程中交替迭代，直到满足迭代终止条件公式
其中γ为迭代终止条件门限；利用用户速率计算公式求得用户速率Rk，将其作为迭代算法中用户速率的初始化迭代值计算系统的下行接入链路和速率根据预编码组的功率将其小于指定门限的预编码组中的元素置为零得到稀疏化的预编码矩阵；
第三步，利用区间消去法确定最优的自回传资源分配因子和相应的稀疏化的预编码矩阵；利用区间消去法，更新自回传资源分配比例因子搜索值并计算搜索区间：
令系统下行接入链路和速率关于资源分配因子β函数比较资源分配因子三个搜索值β1,β2,βm分别对应的系统下行接入链路和速率f(β1),f(β2),f(βm)，
首先比较资源分配因子搜索值β1,βm对应的系统下行接入链路和速率f(β1),f(βm):若f(β1)＜f(βm)，令b＝βm,βm＝β1；
否则，比较资源分配因子搜索值β2,βm对应的系统下行接入链路和速率f(β2),f(βm):若f(β2)＜f(βm)，令a＝βm,βm＝β2；否则，令a＝β1,b＝β2；
更新区间长度L＝b-a，根据设定终止的区间值，若更新后的区间长度L不满足目标终止的区间值要求，则根据更新后的资源分配因子搜索值转至第二步；否则得到最优的自回传资源分配因子和相应的预编码矩阵，输出对应最大的接入链路和速率的自回传资源分配因子βm和相应的稀疏化的预编码矩阵；
第四步，宏基站根据上述区间消去法对自回传的资源分配与接入链路预编码矩阵的联合设计结果设置回传资源分配，下发用户数据和预编码矩阵给小基站；对于预编码矩阵中被置为零的组，用户k的协作基站簇中将不包含基站l，宏基站不下发用户k的数据给小基站l；进而所有收到用户k的数据的小基站以相干联合处理的方式向用户k联合传输数据；小基站通过自回传链路获得宏基站下发的用户数据和相应的预编码矩阵；根据稀疏化的预编码矩阵，小基站构建以用户为中心的可控大小的协作簇进行部分协作。
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