異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中低功率節(jié)點對用戶的調(diào)度方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明實施例設(shè)及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中低功率節(jié)點對用戶的 調(diào)度方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化eterogeneous化twork，簡稱HN)作為第Ξ代移動通信技術(shù)的關(guān)鍵技 術(shù)手段之一，采用了宏蜂窩、射頻拉遠(yuǎn)W及低功率節(jié)點化OW Power Node,簡稱LPN)在內(nèi)的 混合結(jié)構(gòu)，其中，LPN包括口；[(30-。6113^61]11：〇-。6113、中繼等形式，它不僅可^有效解決蜂窩 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋問題，還能夠提高蜂窩網(wǎng)絡(luò)中頻譜資源的利用率。
[0003] 典型的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)包含宏基站和低功率節(jié)點兩種接入點，一個單天線用戶可W由宏 基站或某一低功率節(jié)點提供服務(wù)，若一個單天線用戶由低功率節(jié)點提供服務(wù)，則該單天線 用戶會受到宏基站或相鄰低功率節(jié)點對其產(chǎn)生的層間干擾。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，低功率節(jié)點服務(wù)的用戶受到宏基站或相鄰低功率節(jié)點對其產(chǎn)生的層 間干擾較大，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中系統(tǒng)吞吐量較小，另外，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中低功率節(jié)點對用戶的調(diào)度方法 無法保證系統(tǒng)性能和公平性之間的平衡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明實施例提供一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中低功率節(jié)點對用戶的調(diào)度方法及裝置，W消除 層間干擾、提高系統(tǒng)吞吐量，W及保證系統(tǒng)性能和公平性之間的平衡。
[0006] 本發(fā)明實施例的一個方面是提供一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中低功率節(jié)點對用戶的調(diào)度方法， 包括：
[0007] 低功率節(jié)點確定其服務(wù)的各個用戶終端的信道信息；
[0008] 所述低功率節(jié)點根據(jù)所述用戶終端的信道信息和用戶終端的位置信息確定預(yù)編 碼矩陣；
[0009] 所述低功率節(jié)點依據(jù)所述用戶終端的信道信息和所述預(yù)編碼矩陣計算所述用戶 終端的最大速率，并依據(jù)所述用戶終端的最大速率確定所述用戶終端的平均吞吐率；
[0010] 所述低功率節(jié)點依據(jù)所述各個用戶終端分別對應(yīng)的最大速率和平均吞吐率確定 出目標(biāo)用戶終端，并將頻譜資源分配給所述目標(biāo)用戶終端，其中，所述目標(biāo)用戶終端的最大 速率與所述目標(biāo)用戶終端的平均吞吐率的比值最大。
[0011] 本發(fā)明實施例的另一個方面是提供一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中低功率節(jié)點對用戶的調(diào)度裝 置，包括：
[0012] 信道信息確定模塊，用于確定低功率節(jié)點服務(wù)的各個用戶終端的信道信息；
[0013] 預(yù)編碼矩陣確定模塊，用于根據(jù)所述用戶終端的信道信息和用戶終端的位置信息 確定預(yù)編碼矩陣；
[0014] 計算模塊，用于依據(jù)所述用戶終端的信道信息和所述預(yù)編碼矩陣計算所述用戶終 端的最大速率，并依據(jù)所述用戶終端的最大速率確定所述用戶終端的平均吞吐率；
[0015] 用戶調(diào)度模塊，用于依據(jù)所述各個用戶終端分別對應(yīng)的最大速率和平均吞吐率確 定出目標(biāo)用戶終端，并將頻譜資源分配給所述目標(biāo)用戶終端，其中，所述目標(biāo)用戶終端的最 大速率與所述目標(biāo)用戶終端的平均吞吐率的比值最大。
[0016] 本發(fā)明實施例提供的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中低功率節(jié)點對用戶的調(diào)度方法及裝置，根據(jù)用戶 終端的信道信息和用戶終端的位置信息確定預(yù)編碼矩陣，該預(yù)編碼矩陣消除了低功率節(jié)點 服務(wù)的用戶受到的宏基站或相鄰低功率節(jié)點對其產(chǎn)生的層間干擾，通過頻譜感知調(diào)整天線 角度，實現(xiàn)了一種新的干擾協(xié)調(diào)技術(shù)，解決了傳統(tǒng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點間干擾太大的問題;依據(jù) 用戶終端的信道信息和預(yù)編碼矩陣計算用戶終端的最大速率，通過用戶終端的最大速率確 定用戶終端的平均吞吐率，提高了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的吞吐量;通過基于比例公平算法的用戶 調(diào)度保證了系統(tǒng)性能和公平性之間的平衡。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明實施例提供的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中低功率節(jié)點對用戶的調(diào)度方法流程圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明實施例提供的低功率節(jié)點的環(huán)形天線示意圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明實施例提供的低功率節(jié)點和宏基站之間的方位幾何關(guān)系示意圖；
[0020] 圖4為本發(fā)明實施例提供的系統(tǒng)吞吐量的對比圖；
[0021] 圖5為本發(fā)明實施例提供的信干噪比的累積分布函數(shù)的對比圖；
[0022] 圖6為本發(fā)明實施例提供的感知角度數(shù)量不同時系統(tǒng)吞吐量的對比圖；
[0023] 圖7為本發(fā)明實施例提供的感知角度數(shù)量不同時用戶平均速度的對比圖；
[0024] 圖8為本發(fā)明實施例提供的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中低功率節(jié)點對用戶的調(diào)度裝置的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0025] 圖1為本發(fā)明實施例提供的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中低功率節(jié)點對用戶的調(diào)度方法流程圖；圖2 為本發(fā)明實施例提供的低功率節(jié)點的環(huán)形天線示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的低功率 節(jié)點和宏基站之間的方位幾何關(guān)系示意圖。本發(fā)明實施例針對低功率節(jié)點服務(wù)的用戶受到 宏基站或相鄰低功率節(jié)點對其產(chǎn)生的層間干擾較大，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中系統(tǒng)吞吐量較小，另外，異 構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中低功率節(jié)點對用戶的調(diào)度方法無法保證系統(tǒng)性能和公平性之間的平衡，提供了異 構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中低功率節(jié)點對用戶的調(diào)度方法，該方法具體步驟如下：
[0026] 步驟S101、低功率節(jié)點確定其服務(wù)的各個用戶終端的信道信息；
[0027] 所述低功率節(jié)點確定其服務(wù)的各個用戶終端的信道信息，包括:所述低功率節(jié)點 獲取宏基站和其他低功率節(jié)點分別對應(yīng)的方位信息和頻譜信息，并依據(jù)所述方位信息和所 述頻譜信息建立頻譜感知模型;所述低功率節(jié)點依據(jù)所述頻譜感知模型獲得所述低功率節(jié) 點最優(yōu)的天線角度;所述低功率節(jié)點依據(jù)所述最優(yōu)的天線角度獲得所述各個用戶終端的信 道信息。
[0028] 本發(fā)明實施例中的低功率節(jié)點采用環(huán)形天線陣列，每個天線配備N個天線振子，為 K個用戶提供服務(wù)。環(huán)形天線陣列的陣列因子表達式為公式(1)
[0029]
(1)
[0030] 如圖2所示，a為環(huán)形天線半徑，r表示該環(huán)形天線的接收信號的入射線，與X軸成Φ 角的虛線與r相對于xy平面對稱，Φ表示水平方向的入射角度，Θ表示垂直方向的入射角度， Φ η是天線振子的角度，βη是天線振子的相位，1 < η含N。
[0031] 如圖3所示為低功率節(jié)點和宏基站之間的方位幾何關(guān)系示意圖，其中，宏基站eNB 位于點0處，點0周圍的Ξ個六邊形區(qū)域為該宏基站的Ξ個扇區(qū)，點01為其中一個扇區(qū)的中 屯、點，r為該扇區(qū)的覆蓋半徑，d為低功率節(jié)點和宏基站之間的距離，1為低功率節(jié)點與點01 之間的距離，δ為宏基站與低功率節(jié)點之間的連線d和低功率節(jié)點與點01之間的連線1的夾 角，ω為低功率節(jié)點到該扇區(qū)的兩條切線間夾角的一半，α為該宏基站與其扇區(qū)中屯、點01之 間的連線和該宏基站與低功率節(jié)點之間連線的夾角。低功率節(jié)點和宏基站之間的方位幾何 關(guān)系滿足公式(2)-(5):
[0036] 其中，ωι與0 2低功率節(jié)點對宏基站覆蓋范圍影響擴展角度的上限與下限。
[0037] 所述低功率節(jié)點依據(jù)所述頻譜感知模型獲得所述低功率節(jié)點最優(yōu)的天線角度，包 括:所述低功率節(jié)點依據(jù)所述頻譜感知模型W及所述低功率節(jié)點和所述宏基站之間的方位 幾何關(guān)系建立單功率節(jié)點干擾模型;所述低功率節(jié)點依據(jù)所述單功率節(jié)點干擾模型確定全 局外部干擾模型;所述低功率節(jié)點針對多種資源分配方式中的每一種資源分配方式選取多 個天線角度中的各個天線角度，確定出最優(yōu)資源分配方式和所述最優(yōu)的天線角度，使得在 所述最優(yōu)資源分配方式下選用所述最優(yōu)的天線角度時，所述全局外部干擾模型對應(yīng)的外部 干擾最小。
[0038] 根據(jù)公式(2)-(5)建立單功率節(jié)點干擾模型，依據(jù)所述單功率節(jié)點干擾模型確定 全局外部干擾模型，全局外部干擾矩陣表示為公式(6):
[0039]
(6)
[0040] 其中，Bg表示宏基站和其他低功率節(jié)點對該低功率節(jié)點造成的干擾矩陣，G表示宏 基站和其他低功率節(jié)點的總個數(shù)，g表示宏基站或其他低功率節(jié)點的標(biāo)識號。針對多種資源 分配方式中的每一種資源分配方式選取多個天線角度中的各個天線角度，確定出最優(yōu)資源 分配方式和所述最優(yōu)的天線角度，使得在所述最優(yōu)資源分配方式下選用所述最優(yōu)的天線角 度時，所述