一種高密集無線網(wǎng)絡(luò)中基于博弈的下行動態(tài)干擾協(xié)調(diào)方法
【專利摘要】一種高密集無線網(wǎng)絡(luò)中基于博弈的下行動態(tài)干擾協(xié)調(diào)方法，將各個遠端射頻單元建模為下行傳輸資源博弈中的參與者，各參與者在參與博弈與競爭過程中，部分遠端射頻單元選擇相互合作來提升其在系統(tǒng)中的地位；各個遠端射頻單元之間因其采用不同的博弈競爭策略，使得所有參與者劃分為不同的聯(lián)盟，聯(lián)盟內(nèi)成員采用包括時分多址、干擾對齊和波束賦形的特定技術(shù)合作方式，并消除聯(lián)盟內(nèi)干擾；但不同聯(lián)盟之間并不合作，故其他聯(lián)盟的遠端射頻單元仍對非聯(lián)盟內(nèi)的遠端射頻單元造成干擾，即該聯(lián)盟模型是劃分形式的聯(lián)盟博弈。本發(fā)明方法極大簡化各參與者的信息交互，且保證用戶服務(wù)質(zhì)量不受影響，消除聯(lián)盟內(nèi)其他成員的干擾，進而提高系統(tǒng)頻譜效率。
【專利說明】一種高密集無線網(wǎng)絡(luò)中基于博弈的下行動態(tài)干擾協(xié)調(diào)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無線通信新技術(shù)，確切地說，涉及一種用于云無線接入網(wǎng)的高密集無線網(wǎng)絡(luò)中基于博弈的下行動態(tài)干擾協(xié)調(diào)方法，屬于無線異構(gòu)通信和無線網(wǎng)絡(luò)的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，移動互聯(lián)網(wǎng)的流量呈爆發(fā)式增長，不管是對網(wǎng)絡(luò)覆蓋、還是對頻譜效率，都提出了新的增長需求。通過改變傳統(tǒng)蜂窩狀的網(wǎng)絡(luò)拓撲，在宏小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)部署小覆蓋、低功耗的異構(gòu)熱點基站(如微微小區(qū)、家庭基站、小小區(qū)等)，都能夠有效提升系統(tǒng)的頻譜效率、改善小區(qū)覆蓋，進而滿足熱點場景下的用戶高速業(yè)務(wù)需求，因此形成了分層異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)。
[0003]然而隨著熱點基站的大量部署，形成高密集無線網(wǎng)絡(luò)，運營商又面臨著新的挑戰(zhàn):其一，大量部署的異構(gòu)站點，使得各個站點間的互干擾成為限制譜效進一步提升的瓶頸；其二，數(shù)目繁多的基站導(dǎo)致運營商的建設(shè)、運維和升級的成本急劇增加；其三，流量需求的潮汐效應(yīng)，導(dǎo)致大部分基站的處理能力沒有得到充分利用，造成資源的浪費。上述原因?qū)е逻\營商收入增長緩慢。為了保持持續(xù)的盈利能力和長期的業(yè)務(wù)增長，運營商亟需一種低成本、綠色的無線服務(wù)提供方式，因此，一種基于云無線接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)已經(jīng)受到越來越多的科技人員的關(guān)注。
[0004]參見圖1，介紹典型的云無線接入網(wǎng)C-RAN (cloud radio access network)的三個組成部分:位于云端的基帶處理池BBU (baseband unit)、部署在遠端的遠端射頻單元RRH (remote radio head)和位于中間的光傳送網(wǎng)?；鶐幚沓赜筛咝阅芴幚砥鳂?gòu)成,通過實時虛擬技術(shù)和強大的處理能力集中處理無線接入端的數(shù)據(jù)信息，并對系統(tǒng)資源進行集中管理。遠端射頻單元用于提供有效覆蓋，但其僅用于收發(fā)無線接入端的無線信號，并不做處理，因此能夠有效降低資產(chǎn)支出CAPEX(Capital Expenditure)和運營成本0PEX(OperatingExpense)ο光傳送網(wǎng)負責(zé)以大容量、低時延鏈路連接遠端射頻單元和基帶處理池。云端的基帶處理池負責(zé)對控制信號執(zhí)行集中處理和劃分系統(tǒng)資源，還采用實時虛擬技術(shù)進行基于負載的自適應(yīng)資源分配，保證了對處理資源的高效利用。
[0005]另一方面，聯(lián)盟博弈是一種研究參與者之間合作問題的有效工具，各參與者通過形成聯(lián)盟的方式增強在系統(tǒng)中的地位，聯(lián)盟內(nèi)的用戶通過合作可以獲得比各用戶單獨行動時的更大收益。因此利用聯(lián)盟博弈建模無線通信網(wǎng)絡(luò)中的合作問題是一種合理的選擇。
[0006]為有效管理高密集無線網(wǎng)絡(luò)中的干擾、提升頻譜效率，研究人員已經(jīng)做了大量研究，并提出了多個干擾協(xié)調(diào)方案。但是，現(xiàn)有的高密集無線網(wǎng)絡(luò)干擾協(xié)調(diào)方案普遍采用分布式實施方法，節(jié)點之間不能進行有效和及時的信息共享，信息的交互時延和處理時延成為限制這些方案實用化的重要瓶頸。另一方面,針對無線網(wǎng)絡(luò)的多點協(xié)作CoMP(CoordinatedMult1-Point)技術(shù)研究還非常不足，如何在高密集無線網(wǎng)絡(luò)站點間進行有效的合作以及確定怎樣的合作機制都有待深入研究。[0007]云無線接入網(wǎng)的特色是集中式處理，尤其在干擾協(xié)調(diào)技術(shù)方面，一方面，協(xié)作式處理技術(shù)可以使用空間信道信息來實現(xiàn)多個不同物理位置上的天線協(xié)作，從而對無線資源執(zhí)行聯(lián)合調(diào)度，有效減少干擾；另一方面，C-RAN中高速光傳送網(wǎng)保證了信息交互和數(shù)據(jù)處理的低時延，避免影響用戶體驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于云無線接入網(wǎng)C-RAN的高密集無線網(wǎng)絡(luò)中基于博弈的下行動態(tài)干擾協(xié)調(diào)方法，該方法中，各遠端射頻單元的信息在基帶處理池端是共享的，極大地簡化了各參與者的信息交互復(fù)雜度；同時，低延遲光傳送網(wǎng)能夠保證用戶服務(wù)質(zhì)量不受影響。集中收集所有遠端射頻單元的信息后，基帶處理池根據(jù)設(shè)定的聯(lián)盟形成條件，可以動態(tài)地將遠端射頻單元劃分為不同的聯(lián)盟，同一聯(lián)盟內(nèi)的射頻單元采取設(shè)定方式進行協(xié)作，消除聯(lián)盟內(nèi)其他成員的干擾，進而提高系統(tǒng)頻譜效率。
[0009]為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種高密集無線網(wǎng)絡(luò)中基于博弈的下行動態(tài)干擾協(xié)調(diào)方法，其特征在于:將一個基帶處理池管理下的各個遠端射頻單元建模為下行傳輸資源博弈中的參與者，各參與者在參與博弈與競爭的過程中，遠端射頻單元RRH會選擇相互合作來提升其在系統(tǒng)中的地位；且因一個基帶處理池管理下的每個遠端射頻單元采用不同的博弈競爭策略，使得所有參與者劃分為不同的聯(lián)盟，聯(lián)盟內(nèi)成員采用包括時分多址、干擾對齊和波束賦形的特定技術(shù)合作方式，并消除聯(lián)盟內(nèi)干擾；但不同聯(lián)盟之間并不合作，故任何其他聯(lián)盟的遠端射頻單元仍對非本聯(lián)盟內(nèi)的遠端射頻單元造成干擾，即該聯(lián)盟模型是劃分形式的聯(lián)盟博弈。
[0010]本發(fā)明異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于博弈的下行動態(tài)干擾協(xié)調(diào)方法的創(chuàng)新優(yōu)點是:
[0011]首次從聯(lián)盟博弈的角度分析網(wǎng)絡(luò)中動態(tài)下行干擾協(xié)調(diào)技術(shù)，尤其針對于C-RAN架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的干擾協(xié)調(diào)技術(shù)，本發(fā)明提供了一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通過合作結(jié)盟的方式進行干擾協(xié)調(diào)的技術(shù)，該方法將高密度無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點建模為博弈的參與者，選擇譜效作為博弈目標，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通過結(jié)盟方式進行合作。本發(fā)明還引入聯(lián)盟博弈模型，并介紹了一種形成聯(lián)盟的具體算法流程。
[0012]本發(fā)明方法的實施例表明:其系統(tǒng)整體性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的非合作情況下的系統(tǒng)整體性能，而且隨著遠端射頻單元數(shù)量的提升，本發(fā)明的性能優(yōu)勢逐漸明顯。因此，本發(fā)明具有很好的推廣應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明應(yīng)用場景=C-RAN架構(gòu)的高密度無線網(wǎng)絡(luò)下行干擾的示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明方法實施例的應(yīng)用場景=C-RAN架構(gòu)的高密度無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)盟及干擾消除情況的示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明C-RAN架構(gòu)的高密集無線網(wǎng)絡(luò)中基于聯(lián)盟博弈的下行動態(tài)干擾協(xié)調(diào)方法操作步驟流程圖。
[0016]圖4為本發(fā)明方法=C-RAN架構(gòu)的高密集無線網(wǎng)絡(luò)中聯(lián)盟內(nèi)時隙資源劃分示意圖。
[0017]圖5為本發(fā)明C-RAN架構(gòu)的高密集無線網(wǎng)絡(luò)中聯(lián)盟形成算法的操作步驟流程圖。
[0018]圖6為本發(fā)明方法實施例與遠端射頻單元在非合作方式下的系統(tǒng)總收益對比圖。[0019]圖7為本發(fā)明方法實施例與遠端射頻單元在非合作方式下的射頻單元平均收益對比圖。
【具體實施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0021]本發(fā)明C-RAN架構(gòu)的高密集無線網(wǎng)絡(luò)中基于博弈的下行動態(tài)干擾協(xié)調(diào)方法，用于抑制各遠端射頻單元間的同頻干擾。該方法是將將一個基帶處理池管理下的各個遠端射頻單元建模為下行傳輸資源博弈中的參與者，各參與者在參與博弈與競爭的過程中，遠端射頻單元會選擇相互合作來提升其在系統(tǒng)中的地位；且因一個基帶處理池管理下的每個遠端射頻單元采用不同的博弈競爭策略，使得所有參與者劃分為不同的聯(lián)盟，聯(lián)盟內(nèi)成員采用包括時分多址、干擾對齊和波束賦形的特定技術(shù)的合作方式來消除聯(lián)盟內(nèi)干擾。但是盡管同一聯(lián)盟內(nèi)成員間采用合作方式，因為不同聯(lián)盟之間并不合作，故任何其他聯(lián)盟的遠端射頻單元仍對非本聯(lián)盟內(nèi)的遠端射頻單元造成干擾。這種外在相關(guān)性決定本發(fā)明的聯(lián)盟模型是劃分形式的聯(lián)盟博弈。即該聯(lián)盟模型是劃分形式的聯(lián)盟博弈。
[0022]本發(fā)明方法采用時分多址技術(shù)的合作方式消除聯(lián)盟內(nèi)干擾時，對每個射頻單元的天線數(shù)量和用戶的天線數(shù)量不作要求，而且在每個時隙聯(lián)盟內(nèi)所有成員的遠端射頻單元能夠同時服務(wù)調(diào)度用戶，通過增加信號副本來增加有用信號，從而提高接收機的信干擾比smR。
[0023]如果采用干擾對齊或波束賦形技術(shù)的合作方式消除聯(lián)盟內(nèi)干擾時，則射頻單元應(yīng)配置多根天線，但接收機的天線數(shù)量沒有要求。在后面的實施例中，以時分多址為例來闡述本發(fā)明的工作原理。
[0024]參見圖2,介紹本發(fā)`明方法一實施例的應(yīng)用場景:在C-RAN架構(gòu)的且在同一個基帶處理池管理下的網(wǎng)絡(luò)中，遠端射頻單元集合^ATHApA2vIA,.,...,Aj中的各個遠端射頻單元都使用相同的資源，式中，自然數(shù)下標i為遠端射頻單元的序號，其最大數(shù)、即遠端射頻單元總數(shù)為N。每個遠端射頻單元能夠同時服務(wù)多個隨機分布的遠端射頻單元RRH的用戶，且每個遠端射頻單元下的每個用戶占用不同子信道，每個子信道在一個遠端射頻單元下只能同時分配給一個用戶使用。
[0025]參見圖3，介紹本發(fā)明方法的三個具體操作步驟:
[0026]步驟1:每個資源分配周期的初始階段，基帶處理池管理下的所有遠端射頻單元均為非合作方式，即每個遠端射頻單元形成只有其自身一個成員的聯(lián)盟。
[0027]步驟2:基帶處理池收集其管理下的所有遠端射頻單元的用戶反饋信息，采取設(shè)定的聯(lián)盟形成算法，將遠端射頻單元劃分為不同的聯(lián)盟(圖2所示為一種可能的聯(lián)盟結(jié)果)0.[0028]本發(fā)明的實施例是以時分多址方式為例闡述聯(lián)盟形成算法。但是，本發(fā)明中的遠端射頻單元結(jié)盟的思想不僅僅局限于時分多址方式，可以使用任何已有的或即將出現(xiàn)的干擾消除技術(shù)。圖4展示了在時隙上進行資源劃分的示意圖。
[0029]為適應(yīng)遠端射頻單元用戶的移動性，遠端射頻單元間的聯(lián)盟劃分方式是周期變化的、即聯(lián)盟結(jié)構(gòu)是周期性改變的。因此，該步驟2中，基帶處理池動態(tài)、周期地執(zhí)行下述操作內(nèi)容:
[0030](21)遠端射頻單元用戶為其服務(wù)的射頻單元反饋該用戶的服務(wù)射頻單元當(dāng)前信道信息和當(dāng)前對該用戶造成干擾的其他射頻單元的信息:其中，該用戶的服務(wù)射頻單元當(dāng)前信道信息包括:該服務(wù)射頻單元在不同資源上的信道增益、用戶在不同資源上的信干噪比SINR (signal to interference and noise ratio)和該服務(wù)射頻單元在不同資源上的發(fā)射功率等。當(dāng)前對該用戶造成干擾的其他射頻單元的信息包括:在不同資源上其他射頻單元與該用戶的信道增益、其他射頻單元在不同資源上的干擾強度、對當(dāng)前用戶造成干擾的其他射頻單元的ID集合等。
[0031](22)基帶處理池集中收集其控制范圍內(nèi)所有用戶反饋信息:遠端射頻單元用戶的反饋信息經(jīng)由低時延光傳送網(wǎng)傳輸至基帶處理池，各個遠端射頻單元對應(yīng)的虛擬處理器共享這些信道信息，以供這些遠端射頻單元之間便于進行協(xié)商合作。
[0032](23)因遠端射頻單元沒有處理功能或處理功能有限，故由基帶處理池獨自集中完成聯(lián)盟形成算法，不需各射頻單元通過傳統(tǒng)基站接口彼此交互，減少處理時延和交換信息的功耗?；鶐幚沓乩霉蚕硇畔⒉⒏鶕?jù)設(shè)定準則(本發(fā)明實施例是defection ordre準貝U)將遠端射頻單元劃分為不同的聯(lián)盟。此外，要說明的是，部分所受干擾強度較低的遠端射頻單元因其不滿足形成聯(lián)盟的準則而不參加任何其他聯(lián)盟，仍然維持只有自身單一成員的聯(lián)盟；也就是形成聯(lián)盟不能為某個或某些遠端射頻單元帶來額外收益時，這些遠端射頻單元就選擇不與其他任何遠端射頻單元合作。
[0033]本發(fā)明方法實施例采用defection order判斷準則是將各個遠端射頻單元劃分于不同聯(lián)盟時，要使輪詢到的遠端射頻單元加入新聯(lián)盟后滿足下述三個條件:
[0034]輪詢到的用戶收益大于其在舊聯(lián)盟中的用戶收益，
[0035]新聯(lián)盟所有用戶總收益大于該聯(lián)盟中所有成員在非合作時的用戶收益之和，
[0036]新聯(lián)盟的平均成員收益大于該新聯(lián)盟在接受該遠端射頻單元前的平均成員收益。其中，聯(lián)盟的所有用戶總收益為所有聯(lián)盟成員結(jié)盟后的用戶收益之和，聯(lián)盟的平均成員收益為聯(lián)盟的所有用戶總收益除以聯(lián)盟成員數(shù)之商。
[0037]該步驟中，基帶處理池執(zhí)行時分多址方式的聯(lián)盟形成算法包括下列操作內(nèi)容:
[0038](a)基帶處理池遍歷輪詢其管理下的每個遠端射頻單元Ai,式中，自然數(shù)下標i為遠端射頻單元序號。
[0039](b)基帶處理池為當(dāng)前輪詢到的遠端射頻單元Ai檢測包括已有的聯(lián)盟架構(gòu)
# =、其中的每個聯(lián)盟Sk和該聯(lián)盟Sk中的各個成員信息，其中#為聯(lián)
盟的集合，自然數(shù)k為聯(lián)盟序號，其最大值、即當(dāng)前聯(lián)盟的總個數(shù)為K ;所述聯(lián)盟中各個成員信息包括:聯(lián)盟各個成員及其在非合作時的各自收益、聯(lián)盟的平均成員收益、各成員到當(dāng)前輪詢到的遠端射頻單元下的用戶信道的增益。
[0040](C)基帶處理池查看當(dāng)前輪詢的聯(lián)盟是否在當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元的歷史記錄變量H(i)中，H⑴為記錄第i個遠端射頻單元已經(jīng)加入遍歷過的聯(lián)盟的集合。
[0041]如果當(dāng)前輪詢的聯(lián)盟已存在于當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元的歷史記錄H(i)中，則不作任何處理，直接開始輪詢下一個聯(lián)盟Sk+1，即返回執(zhí)行驟(c)；
[0042]如果當(dāng)前輪詢的聯(lián)盟不存在當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元的歷史記錄H(i)中，則再檢測和判斷當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元是否滿足加入到當(dāng)前輪詢的聯(lián)盟的條件，即是否滿足defection order 準則。
[0043]此時,若該輪詢的遠端射頻單元不滿足defection order準則,則不作任何處理，直接開始輪詢下一個聯(lián)盟Sk+1，即返回執(zhí)行驟(C)。
[0044]若該輪詢的遠端射頻單元滿足defection order準則，則將輪詢的聯(lián)盟及其為當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元帶來的新收益都存儲于當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元的備選切換集? ;式中，?為當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元所有可能加入的聯(lián)盟的集合。
[0045]在執(zhí)行步驟(C)時，某個遠端射頻單元Ai在某次輪詢時選擇加入到一個聯(lián)盟后，可能會因后續(xù)輪詢時加入其他遠端射頻單元，使得該聯(lián)盟不再給Ai帶來最佳性能時，就選擇離開該聯(lián)盟，從而造成聯(lián)盟系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)周期震蕩而不穩(wěn)定。為此，為每個遠端射頻單元分配一個歷史記錄變量，用于保證不會發(fā)生聯(lián)盟結(jié)構(gòu)的周期性震蕩:每次遠端射頻單元選擇加入某個已有聯(lián)盟后，就將該聯(lián)盟的成員信息都加入到該遠端射頻單元的歷史記錄變量中；當(dāng)該遠端射頻單元繼續(xù)輪詢其他已有聯(lián)盟時，先檢查該輪詢的聯(lián)盟是否歸屬其歷史記錄:對于歸屬于歷史記錄的聯(lián)盟，說明該遠端射頻單元以前加入過該聯(lián)盟、但后來退出了，則直接跳過該聯(lián)盟，輪詢下一個聯(lián)盟；藉此保證每次周期執(zhí)行時能夠達到一個穩(wěn)定的聯(lián)盟結(jié)構(gòu)。
[0046](d)判斷當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元是否還沒有遍歷完已有聯(lián)盟結(jié)構(gòu)，若是，則繼續(xù)遍歷下一個聯(lián)盟，即返回執(zhí)行步驟(C)，直至當(dāng)前輪詢遠端射頻單元已經(jīng)遍歷完成已有的聯(lián)盟結(jié)構(gòu)中所有聯(lián)盟；
[0047](e)檢測和判斷當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元的備選切換集O是否為空，若是，則已有聯(lián)盟結(jié)構(gòu)不作改變，返回執(zhí)行步驟(b)，開始輪詢下一個遠端射頻單元；若否，則基帶處理池將當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元加入到備選切換集?中給其帶來用尸收益和聯(lián)盟平均用戶收益兩者都最大的聯(lián)盟中，同時基帶處理池更新已有的聯(lián)盟結(jié)構(gòu)為義并將該遠端射頻單元選擇加入的兩種收益都最大的聯(lián)盟信息也添加到當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元的歷史記錄H(i)中。
[0048](f)判斷是否已經(jīng)遍歷輪詢了全部遠端射頻單元，若否，則輪詢下一個遠端射頻單元Ai+1，返回執(zhí)行步驟(b);若是，則執(zhí)行后續(xù)步驟(g)。
[0049](g)基帶處理池檢查此次完成遍歷輪詢?nèi)可漕l單元后，當(dāng)前已有的聯(lián)盟結(jié)構(gòu)相對于開始遍歷輪詢前的聯(lián)盟結(jié)構(gòu)是否發(fā)生變化，若是，則說明聯(lián)盟的劃分并未穩(wěn)定，繼續(xù)重新遍歷輪詢所有遠端射頻單元，即返回執(zhí)行步驟(a);若否，則說明聯(lián)盟劃分已經(jīng)達到穩(wěn)定，該算法執(zhí)行完畢。圖2展示了一種可能的聯(lián)盟結(jié)果。
[0050]步驟3:在基帶處理池控制下，每個聯(lián)盟內(nèi)成員采取包括時分多址、干擾對齊和波束賦形的方式消除聯(lián)盟內(nèi)干擾，進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0051]雖然遠端射頻單元結(jié)盟方法能夠使用多種干擾消除技術(shù)，但因聯(lián)盟內(nèi)不同的干擾消除方式?jīng)Q定聯(lián)盟成員收益的不同計算方式，進而影響遠端射頻單元是否加入聯(lián)盟；也就是聯(lián)盟形成算法所形成的聯(lián)盟結(jié)構(gòu)取決于步驟3在聯(lián)盟內(nèi)采用的干擾消除方式。
[0052]最后，基帶處理池周期性地執(zhí)行上述各個步驟，以適應(yīng)遠端射頻單元下用戶的移動性。
[0053]本發(fā)明已經(jīng)進行了多次實施例的仿真實施試驗，以驗證本發(fā)明方法的優(yōu)越性，并將本發(fā)明的仿真準則結(jié)果與傳統(tǒng)非合作的系統(tǒng)性能進行了對比。圖6是本發(fā)明方法與傳統(tǒng)非合作方法在系統(tǒng)整體性能上的對比；圖7是本發(fā)明和傳統(tǒng)非合作方法在射頻單元平均收益上的對比。
[0054]參見圖6所示，使用本發(fā)明方法后，系統(tǒng)整體性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)非合作情況下的系統(tǒng)整體性能，而且隨著遠端射頻單元數(shù)量的提升，本發(fā)明所體現(xiàn)出來的性能優(yōu)勢逐漸明顯。同時，隨著遠端射頻單元數(shù)的增加，系統(tǒng)干擾受限，不管是本發(fā)明方法還是傳統(tǒng)非合作方法，系統(tǒng)整體性能增長趨勢緩慢，但是本發(fā)明始終明顯優(yōu)于傳統(tǒng)非合作方法。
[0055]參見圖7所示，本發(fā)明的射頻單元平均性能優(yōu)于傳統(tǒng)非合作方法。雖然射頻單元數(shù)量增多導(dǎo)致干擾增加和平均性能降低，但是本發(fā)明始終優(yōu)于傳統(tǒng)非合作方法，并且隨著射頻單元數(shù)量的增加，本發(fā)明的性能優(yōu)勢更加明顯。
【權(quán)利要求】
1.一種高密集無線網(wǎng)絡(luò)中基于博弈的下行動態(tài)干擾協(xié)調(diào)方法，其特征在于:將一個基帶處理池管理下的各個遠端射頻單元建模為下行傳輸資源博弈中的參與者，各參與者在參與博弈與競爭的過程中，遠端射頻單元RRH會選擇相互合作來提升其在系統(tǒng)中的地位；且因一個基帶處理池管理下的每個遠端射頻單元采用不同的博弈競爭策略，使得所有參與者劃分為不同的聯(lián)盟，聯(lián)盟內(nèi)成員采用包括時分多址、干擾對齊和波束賦形的特定技術(shù)合作方式，并消除聯(lián)盟內(nèi)干擾；但不同聯(lián)盟之間并不合作，故任何其他聯(lián)盟的遠端射頻單元仍對非本聯(lián)盟內(nèi)的遠端射頻單元造成干擾，即該聯(lián)盟模型是劃分形式的聯(lián)盟博弈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述方法采用時分多址技術(shù)的合作方式消除聯(lián)盟內(nèi)干擾時，對每個射頻單元的天線數(shù)量和用戶的天線數(shù)量不作要求，且在每個時隙聯(lián)盟內(nèi)所有成員的遠端射頻單元能夠同時服務(wù)調(diào)度用戶，通過增加信號副本來增加有用信號，從而提高接收機的信干擾比SINR ;而采用干擾對齊或波束賦形技術(shù)的合作方式消除聯(lián)盟內(nèi)干擾時，則射頻單元應(yīng)配置多根天線，但接收機的天線數(shù)量沒有要求。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述方法應(yīng)用于云無線接入網(wǎng)C-RAN架構(gòu)高密集無線網(wǎng)絡(luò)中，所述一個基帶處理池管理下的遠端射頻單元集合1={442，...，八,.，...,八#}中的各個遠端射頻單元都使用相同的資源，每個遠端射頻單元能夠同時服務(wù)多個隨機分布的遠端射頻單元的用戶設(shè)備，且每個遠端射頻單元下的每個用戶占用不同的子信道，每個子信道在一個遠端射頻單元下只能同時分配給一個用戶使用；式中，自然數(shù)下標i和N分別為遠端射頻單元的序號及其最大數(shù)、即遠端射頻單元的總數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述方法包括下述操作步驟: (1)每個資源分配周期的初始階段，基帶處理池管理下的所有遠端射頻單元均為非合作方式，即每個遠端 射頻單元形成只有其自身一個成員的聯(lián)盟； (2)基帶處理池收集其管理下的所有遠端射頻單元的用戶反饋信息，采取設(shè)定的聯(lián)盟形成算法，將遠端射頻單元劃分為不同的聯(lián)盟； (3)在基帶處理池控制下，每個聯(lián)盟內(nèi)成員采取包括時分多址、干擾對齊和波束賦形的方式消除聯(lián)盟內(nèi)干擾，進行數(shù)據(jù)傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:為適應(yīng)遠端射頻單元用戶的移動性，遠端射頻單元間的聯(lián)盟劃分方式是周期變化的、即聯(lián)盟結(jié)構(gòu)是周期性改變的；故所述步驟(2)中，基帶處理池動態(tài)、周期地執(zhí)行下述操作內(nèi)容: (21)遠端射頻單元用戶為其服務(wù)的射頻單元反饋該用戶的服務(wù)射頻單元當(dāng)前信道信息和當(dāng)前對該用戶造成干擾的其他射頻單元的信息:其中，該用戶的服務(wù)射頻單元當(dāng)前信道信息包括:該服務(wù)射頻單元在不同資源上的信道增益、用戶在不同資源上的信干噪比SINR和該服務(wù)射頻單元在不同資源上的發(fā)射功率；當(dāng)前對該用戶造成干擾的其他射頻單元的信息包括:在不同資源上其他射頻單元與該用戶的信道增益、其他射頻單元在不同資源上的干擾強度、對當(dāng)前用戶造成干擾的其他射頻單元的ID集合； (22)基帶處理池集中收集其控制范圍內(nèi)所有用戶反饋信息:遠端射頻單元用戶的反饋信息經(jīng)由低時延光傳送網(wǎng)傳輸至基帶處理池，各個遠端射頻單元對應(yīng)的虛擬處理器共享這些信道信息，以供這些遠端射頻單元之間便于進行協(xié)商合作； (23)基帶處理池集中完成聯(lián)盟形成算法，不需要各遠端射頻單元通過傳統(tǒng)基站接口彼此交互，減少處理時延和交換信息的功耗:基帶處理池利用共享信息并根據(jù)設(shè)定準則將遠端射頻單元劃分為不同的聯(lián)盟，且部分所受干擾強度較低的遠端射頻單元因其不滿足形成聯(lián)盟的準則而不參加任何其他聯(lián)盟，仍然維持只有自身單一成員的聯(lián)盟；也就是形成聯(lián)盟不能為某個或某些遠端射頻單元帶來額外收益時，這些遠端射頻單元就選擇不與其他任何遠端射頻單元合作。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:雖然遠端射頻單元結(jié)盟方法能夠使用任何干擾消除技術(shù)，但因聯(lián)盟內(nèi)不同的干擾消除方式?jīng)Q定聯(lián)盟成員收益的不同計算方式，進而影響遠端射頻單元是否加入聯(lián)盟；也就是聯(lián)盟形成算法所形成的聯(lián)盟結(jié)構(gòu)取決于步驟(3)在聯(lián)盟內(nèi)采用的干擾消除方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述步驟(23)中，將遠端射頻單元劃分為不同聯(lián)盟的設(shè)定準則是defection order判斷準則:將各個遠端射頻單元劃分于不同聯(lián)盟時，要使輪詢到的遠端射頻單元加入新聯(lián)盟后滿足下述三個條件:使輪詢到的用戶收益大于其在舊聯(lián)盟中的用戶收益，新聯(lián)盟所有用戶總收益大于該聯(lián)盟中所有成員在非合作時的用戶收益之和，以及新聯(lián)盟的平均成員收益大于該新聯(lián)盟在接受該遠端射頻單元前的平均成員收益；其中，聯(lián)盟的所有用戶總收益為所有聯(lián)盟成員結(jié)盟后的用戶收益之和，聯(lián)盟的平均成員收益為聯(lián)盟的所有用戶總收益除以聯(lián)盟成員數(shù)之商。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述步驟(23)中，基帶處理池執(zhí)行時分多址方式的聯(lián)盟形成算法包括下列操作內(nèi)容: (a)基帶處理池遍歷輪詢其管理下的每個遠端射頻單元Ai,式中，自然數(shù)下標i為遠端射頻單元序號； (b)基帶處理池為當(dāng)前輪詢到的遠端射頻單元Ai檢測包括已有的聯(lián)盟架構(gòu) = {U2,...,&，...&}、其中的每個聯(lián)盟Sk和該聯(lián)盟Sk中的各個成員信息，其中，#為聯(lián)盟的集合，自然數(shù)k為聯(lián)盟序號，其最大值、即當(dāng)前聯(lián)盟的總個數(shù)為K ;所述聯(lián)盟中各個成員信息包括:聯(lián)盟各個成員及其·在非合作時的各自收益、聯(lián)盟的平均成員收益、各成員到當(dāng)前輪詢到的遠端射頻單元下的用戶信道的增益； (C)基帶處理池查看當(dāng)前輪詢的聯(lián)盟是否在當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元的歷史記錄變量H⑴中，H⑴為記錄第i個遠端射頻單元已加入遍歷過的聯(lián)盟的集合； 如果當(dāng)前輪詢的聯(lián)盟已存在于當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元的歷史記錄H(i)中，則不作任何處理，直接開始輪詢下一個聯(lián)盟Sk+1，即返回執(zhí)行驟(c)； 如果當(dāng)前輪詢的聯(lián)盟不存在當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元的歷史記錄H(i)中，則再檢測和判斷當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元是否滿足加入到當(dāng)前輪詢的聯(lián)盟的條件，即是否滿足defection order 準則； 此時，若該輪詢的遠端射頻單元不滿足defection order準則,則不作任何處理,直接開始輪詢下一個聯(lián)盟Sk+1，即返回執(zhí)行驟(c)； 若該輪詢的遠端射頻單元滿足defection order準則,則將該輪詢的聯(lián)盟及其為當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元帶來的新收益都存儲于當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元的備選切換集? ;式中，?為當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元所有可能加入的聯(lián)盟集合； (d)判斷當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元是否還沒有遍歷完已有聯(lián)盟結(jié)構(gòu)，若是，則繼續(xù)遍歷下一個聯(lián)盟，即返回執(zhí)行步驟(C)，直至當(dāng)前輪詢遠端射頻單元已經(jīng)遍歷完成已有的聯(lián)盟結(jié)構(gòu)中所有聯(lián)盟；(e)檢測和判斷當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元的備選切換集O是否為空，若是，則已有聯(lián)盟結(jié)構(gòu)不作改變，返回執(zhí)行步驟(b)，開始輪詢下一個遠端射頻單元；若否，則基帶處理池將當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元加入到備選切換集?中給其帶來用戶收益和聯(lián)盟平均用戶收益兩者都最大的聯(lián)盟中，同時基帶處理池更新已有的聯(lián)盟結(jié)構(gòu)為#，并將該遠端射頻單元選擇加入的兩種收益都最大的聯(lián)盟信息也添加到當(dāng)前輪詢的遠端射頻單元的歷史記錄H⑴中； (f)判斷是否已經(jīng)遍歷輪詢了全部遠端射頻單元，若否，則輪詢下一個遠端射頻單元Ai+1，返回執(zhí)行步驟(b);若是，則執(zhí)行后續(xù)步驟(g)； (g)基帶處理池檢查此次完成遍歷輪詢?nèi)可漕l單元后，當(dāng)前已有的聯(lián)盟結(jié)構(gòu)相對于開始遍歷輪詢前的聯(lián)盟結(jié)構(gòu)是否發(fā)生變化，若是，則說明聯(lián)盟的劃分并未穩(wěn)定，繼續(xù)重新遍歷輪詢所有遠端射頻單元，即返回執(zhí)行步驟(a);若否，則說明聯(lián)盟劃分已經(jīng)達到穩(wěn)定，該算法執(zhí)行完畢。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(c)中，某個遠端射頻單元Ai在某次輪詢時選擇加入到一個聯(lián)盟后，可能會因后續(xù)輪詢時加入其他遠端射頻單元，使得該聯(lián)盟不再給Ai帶來最佳性能時，就選擇離開該聯(lián)盟，從而造成聯(lián)盟系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)周期震蕩而不穩(wěn)定；為此，為每個遠端射頻單元分配一個歷史記錄變量，用于保證不會發(fā)生聯(lián)盟結(jié)構(gòu)的周期性震蕩:每次遠端射頻單元選擇加入某個已有聯(lián)盟后，就將該聯(lián)盟的成員信息都加入到該遠端射頻單元的歷史記錄變量中；當(dāng)該遠端射頻單元繼續(xù)輪詢其他已有聯(lián)盟時，先檢查該輪詢的聯(lián)盟是否歸屬其歷史記錄:對于歸屬于歷史記錄的聯(lián)盟，說明該遠端射頻單元以前加入過該聯(lián)盟、但后來退出了，則直接跳過該聯(lián)盟，輪詢下一個聯(lián)盟；藉此保證每次周期執(zhí)行時能夠達到一個穩(wěn)定的聯(lián)`盟結(jié)`構(gòu)。
【文檔編號】H04W52/04GK103826306SQ201410041216
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】彭木根, 孫成丹, 謝信乾, 張碧玲, 李勇, 趙中原 申請人:北京郵電大學(xué)