5G专网与公网上下行通信方法和装置

摘要

本发明实施例公开了一种5G专网与公网上下行通信方法，其特征在于，包括下述步骤：专网基站接收公网基站发送的子载波相同的下行通信的子载波5G信号；根据所述子载波5G信号的信道质量以及预设的资源配置确定信号干扰消除的解码方式；按照信号干扰消除方式对所述子载波5G信号中的干扰叠加信号进行解码。在保障公网用户下行通信速率的同时，提升专网用户的上行通信速率，提升无线频谱利用效率。

权利要求

1.一种5G专网与公网上下行通信方法，其特征在于，包括下述步骤：专网基站接收公网基站发送的子载波相同的下行通信的子载波5G信号；

根据所述子载波5G信号的信道质量以及预设的资源配置确定信号干扰消除的解码方式；

按照信号干扰消除方式对所述子载波5G信号中的干扰叠加信号进行解码；

其中，所述根据所述子载波5G信号的信道质量以及预设的资源配置确定信号干扰消除的解码方式，包括：

通过预设的自适应解码模型对所述子载波5G信号参数以及所述专网的资料配置参数进行计算，得到用于表述信号干扰消除方式的参数；

所述自适应解码模型为公式P1：(P1):

s.t.

其中， 和 分别表示上行和下行子载波分配的状态标记， 和 分别表示在子载波n∈N上专网用户 的发射功率以及公网基站向公网用户 的发射功率，DL

公网基站和专网用户 的最大发射功率限制分别为P 和 hl,n表示公网基站与公网用户 之间在子载波n∈N上的下行信道功率增益，gk,l,n表示专网用户与公网用户 之间在子载波n∈N上的信道功率增益，当信号干扰消除方式为噪声消除方式时，专网用户 的可达速率：当信号干扰消除方式为串行干扰消除方式时，专网基站接收到的所述专网用户的信号速率为：

为公网基站到专网基

站之间在子载波n∈N上的通信链路的速率；

公网基站下行可达速率表示为：其中， 表示在子载波n∈N上公网基站对公网用户 的传输速率，γmin表示最小速率，系数η表示实际的自适应调制编码所产生的信干噪比间隙，σ为噪声功率， 表示公网基站与专网基站在子载波 上的信道功率增益,fk,n表示专网基站与专网用户之间在子载波n∈N上的上行信道功率增益。

2.根据权利要求1所述的5G专网与公网上下行通信方法，其特征在于，专网基站接收公网基站发送的子载波相同的下行通信的子载波5G信号为：其中， 表示来自专网用户的信号， 表示来自公网基站的下行信号干扰， 表示背景噪声；其中， 表示上行子载波分配的状态标记，其中表示子载波 分配给专网用户 用于上行通信传输，否则表示下行子载波分配的状态标记，其中 表示子载波n∈N分配给公网用户用于下行通信传输，否则 表示专网用户 在子载波n∈N上传输的上行信号， 表示公网基站向用户 在子载波n∈N上传输的下行信号。

3.根据权利要求2所述的5G专网与公网上下行通信方法，其特征在于，所述按照信号干扰消除方式对所述子载波5G信号中的干扰叠加信号进行解码包括：当信号干扰消除方式为串行干扰消除方式时，所述专网基站对公网基站的下行信号进行解码，以及对解码后的下行信号进行目标信号解码，得到所述专网基站接收到的所述专网用户 的信号速率为：

其中，当使用串行抗干扰方式时，公网基站和专网基站间共享调制编码方案，且公网基站到专网基站之间在子载波 上的通信链路的速率大于或等于下行传输速率，即，

其中，τn＝1表示采用串行干扰消除方式。

4.根据权利要求3所述的5G专网与公网上下行通信方法，其特征在于，所述按照信号干扰消除方式对所述子载波5G信号中的干扰叠加信号进行解码包括：当信号干扰消除方式为噪声消除方式时，所述专网基站将公网基站的下行信号干扰视为噪声，并对专网用户的信号进行解码，得到专网用户 的可达速率：其中，公网基站通过相同的子载波向公网用户发送信号进行下行通信时，公网用户在子载波 上所接收到的信号为：其中， 表示来自公网基站的信号， 表示接收到的公网用户的干扰信号， 表示来自专网用户的上行通信信号干扰， 是背景噪声，公网基站和专网用户使用高斯信号， 和 是循环对称复高斯随机变量且满足和

DL

其中，公网基站和专网用户 分别受各自的最大发射功率限制P 和 即公网基站下行可达速率表示为：且下行传输速率 需满足：

公网用户的传输速率需满足：

5.一种5G专网与公网上下行通信装置，其特征在于，包括：获取模块，用于专网基站接收公网基站发送的子载波相同的下行通信的子载波5G信号；

处理模块，用于根据所述子载波5G信号的信道质量以及预设的资源配置确定信号干扰消除的解码方式；

执行模块，用于按照信号干扰消除方式对所述子载波5G信号中的干扰叠加信号进行解码；

其中，所述处理模块，还用于通过预设的自适应解码模型对所述子载波5G信号参数以及所述专网的资料配置参数进行计算，得到用于表述信号干扰消除方式的参数；

所述自适应解码模型为公式P1：(P1):

s.t.

其中， 和 分别表示上行和下行子载波分配的状态标记， 和 分别表示在子载波n∈N上专网用户 的发射功率以及公网基站向公网用户 的发射功率，DL

公网基站和专网用户 的最大发射功率限制分别为P 和 hl,n表示公网基站与公网用户 之间在子载波n∈N上的下行信道功率增益，gk,l,n表示专网用户与公网用户 之间在子载波n∈N上的信道功率增益，当信号干扰消除方式为噪声消除方式时，专网用户 的可达速率：当信号干扰消除方式为串行干扰消除方式时，专网基站接收到的所述专网用户的信号速率为：

为公网基站到专网基

站之间在子载波n∈N上的通信链路的速率；

公网基站下行可达速率表示为：其中， 表示在子载波n∈N上公网基站对公网用户 的传输速率，γmin表示最小速率，系数η表示实际的自适应调制编码所产生的信干噪比间隙，σ为噪声功率， 表示公网基站与专网基站在子载波 上的信道功率增益,fk,n表示专网基站与专网用户之间在子载波n∈N上的上行信道功率增益。

6.根据权利要求5所述的5G专网与公网上下行通信装置，其特征在于，专网基站接收公网基站发送的子载波相同的下行通信的子载波5G信号为：其中， 表示来自专网用户的信号， 表示来自公网基站的下行信号干扰， 表示背景噪声；

其中， 表示上行子载波分配的状态标记，其中 表示子载波 分配给专网用户 用于上行通信传输，否则 表示下行子载波分配的状态标记，其中 表示子载波n∈N分配给公网用户 用于下行通信传输，否则表示专网用户 在子载波n∈N上传输的上行信号， 表示公网基站向用户在子载波n∈N上传输的下行信号。

7.根据权利要求6所述的5G专网与公网上下行通信装置，其特征在于，包括：所述执行模块，还用于当信号干扰消除方式为串行干扰消除方式时，所述专网基站对公网基站的下行信号进行解码，以及对解码后的下行信号进行目标信号解码，得到所述专网基站接收到的所述专网用户 的信号速率为：其中，当使用串行抗干扰方式时，公网基站和专网基站间共享调制编码方案，且公网基站到专网基站之间在子载波 上的通信链路的速率大于或等于下行传输速率，即，

其中，τn＝1表示采用串行干扰消除方式。

说明书

5G专网与公网上下行通信方法和装置

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及通信技术领域，尤其是一种5G专网与公网上下行通信方法和装置。

背景技术

[0002] 目前，应用于认知无线电网络中的频谱共享技术，其中的网络包括主系统基站、主系统用户、认知系统基站、认知系统用户四部分组成，认知系统用户通过访问主系统的授权
许可频段共享主系统的频谱来实现通信。这一技术可以通过控制认知用户给主系统造成的
干扰功率水平进行干扰控制，进而提升频谱利用效率与通信性能。

[0003] 但是，主系统与认知系统通常隶属于不同主体相对独立，且主系统无法感知检测认知系统的存在，因此在主系统与认知系统之间无法进行相互协作以帮助认知系统通信性
能的提升，且面临着用户数据安全和隐私等其他问题。此外，频谱共享虽然提高了频谱的利
用效率，但是会带来严重的共道干扰，现有技术提出了基于传输功率控制的干扰水平控制
技术，但是该技术会限制系统的通信性能。

发明内容

[0004] 本发明实施例提供一种5G专网与公网上下行通信方法和装置。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明创造的实施例采用的一个技术方案是：提供一种5G专网与公网上下行通信方法，包括下述步骤：

[0006] 专网基站接收公网基站发送的子载波相同的下行通信的子载波5G信号；

[0007] 根据所述子载波5G信号的信道质量以及预设的资源配置确定信号干扰消除的解码方式；

[0008] 按照信号干扰消除方式对所述子载波5G信号中的干扰叠加信号进行解码。

[0009] 具体地，所述根据所述子载波5G信号的信道质量以及预设的资源配置确定信号干扰消除的解码方式，包括：

[0010] 通过预设的自适应解码模型对所述子载波5G信号参数以及所述专网的资料配置参数进行计算，得到用于表述信号干扰消除方式的参数。

[0011] 具体地，专网基站在子载波上接收的5G信号为：

[0012]

[0013] 其中， 表示来自专网用户的信号， 表示来自公网基站的下行信号干扰， 表示背景噪声；

[0014] 其中， 表示上行子载波分配的状态标记，其中 表示子载波 分配给专网用户 用于上行通信传输，否则 表示下行子载波分配的状
态标记，其中 表示子载波n∈N分配给公网用户 用于下行通信传输，否则
fk,n表示专网基站与专网用户 之间在子载波n∈N上的上行信道功率增
益， 表示公网基站与专网基站在子载波 上的信道功率增益，hl,n表示公网基站与公
网用户 之间在子载波n∈N上的下行信道功率增益，gk,l,n表示专网用户 与
公网用户 之间在子载波n∈N上的信道功率增益， 表示专网用户 在子载
波n∈N上传输的上行信号， 表示公网基站向用户 在子载波n∈N上传输的下行
信号。具体地，当信号干扰消除方式为串行干扰消除方式时，所述专网基站对公网基站的下
行信号进行解码，以及对解码后的下行信号进行目标信号解码，得到所述专网基站接收到
的所述专网用户 的信号速率为：

[0015]

[0016] 其中，σ为噪声功率， 表示专网用户k在子载波上用于上行通信UL的发射功率；

[0017] 其中，当使用串行抗干扰方式时，公网基站和专网基站间共享调制编码方案，且公网基站到专网基站之间在子载波 上的通信链路的速率不小于下行传输速率，

[0018]

[0019] 其中，τn＝1表示采用串行干扰消除方式， 表示在子载波n∈N上公网基站对公网用户 的传输速率， 指代在子载波n∈N上所配对的公网用户 公网
基站到专网基站之间在子载波n∈N上的通信链路的速率为

[0020] 其中，系数η表示实际的自适应调制编码所产生的信干噪比间隙， 和 分别表示在子载波n∈N上专网用户 的发射功率以及公网基站向公网用户 的发
射功率。

[0021] 具体地，根据所述子载波5G信号的强度确定信号干扰消除方式包括：

[0022] 当信号干扰消除方式为噪声消除方式时，所述专网基站将公网基站的下行信号干扰视为噪声，并对专网用户的信号进行解码，得到专网用户 的可达速率：

[0023]

[0024] 其中，公网基站通过相同的子载波向公网用户发送信号进行下行通信时，公网用户 在子载波 上所接收到的信号为：

[0025]

[0026] 其中， 表示来自公网基站的信号， 表示接收到的公网用户的干扰信号， 表示来自专网用户的上行通信信号干扰， 是背景
噪声，公网基站和专网用户使用高斯信号， 和 是循环对称复高斯随机变量且满足
和

[0027] 其中， 和 分别表示在子载波 上专网用户 的发射功率以及公网基站向公网用户 的发射功率，公网基站和专网用户 分别受各自的最大
DL
发射功率限制P 和 即

[0028]

[0029]

[0030] 公网基站下行可达速率表示为：

[0031]

[0032] 且下行传输速率 需满足：

[0033]

[0034] 公网用户的传输速率需满足：

[0035]

[0036] 其中γmin表示最小速率。

[0037] 具体地，所述自适应解码模型为：

[0038] (P1):

[0039]

[0040]

[0041]

[0042]

[0043]

[0044]

[0045]

[0046]

[0047] 为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种5G专网与公网上下行通信装置，包括：

[0048] 获取模块，用于专网基站接收公网基站发送的子载波相同的下行通信的子载波5G信号；

[0049] 处理模块，用于根据所述子载波5G信号的信道质量以及预设的资源配置确定信号干扰消除的解码方式；

[0050] 执行模块，用于按照信号干扰消除方式对所述子载波5G信号中的干扰叠加信号进行解码。

[0051] 具体地，所述处理模块，还用于通过预设的自适应解码模型对所述子载波5G信号参数以及所述专网的资料配置参数进行计算，得到用于表述信号干扰消除方式的参数。

[0052] 专网基站接收公网基站发送的子载波相同的下行通信的子载波5G信号为：

[0053]

[0054] 其中， 表示来自专网用户的信号， 表示来自公网基站的下行信号干扰， 表示背景噪声；

[0055] 其中， 表示上行子载波分配的状态标记，其中 表示子载波 分配给专网用户 用于上行通信传输，否则 表示下行子载波分配的状
态标记，其中 表示子载波n∈N分配给公网用户 用于下行通信传输，否则
fk,n表示专网基站与专网用户 之间在子载波n∈N上的上行信道功率增
益， 表示公网基站与专网基站在子载波 上的信道功率增益，hl,n表示公网基站与公
网用户 之间在子载波n∈N上的下行信道功率增益，gk,l,n表示专网用户 与
公网用户 之间在子载波n∈N上的信道功率增益， 表示专网用户 在子载
波n∈N上传输的上行信号， 表示公网基站向用户 在子载波n∈N上传输的下行
信号。

[0056] 具体地，所述执行模块，还用于当信号干扰消除方式为串行干扰消除方式时，所述专网基站对公网基站的下行信号进行解码，以及对解码后的下行信号进行目标信号解码，得到所述
专网基站接收到的所述专网用户 的信号速率为：

[0057] 其中，σ为噪声功率， 表示专网用户k在子载波上用于上行通信UL的发射功率；

[0058] 其中，当使用串行抗干扰方式时，公网基站和专网基站间共享调制编码方案，且公网基站到专网基站之间在子载波 上的通信链路的速率大于或等于下行传输速率，

[0059] 即，

[0060] 其中，τn＝1表示采用串行干扰消除方式， 表示在子载波n∈N上公网基站对公网用户 的传输速率， 指代在子载波n∈N上所配对的公网用户 公网
基站到专网基站之间在子载波n∈N上的通信链路的速率为

[0061] 其中，系数η表示实际的自适应调制编码所产生的信干噪比间隙， 和 分别表示在子载波n∈N上专网用户 的发射功率以及公网基站向公网用户 的发
射功率。具体地，所述执行模块，还用于当信号干扰消除方式为噪声消除方式时，所述专网
基站将公网基站的下行信号干扰视为噪声，并对专网用户的信号进行解码，得到专网用户
的可达速率：

[0062]

[0063] 其中，公网基站通过相同的子载波向公网用户发送信号进行下行通信时，公网用户 在子载波 上所接收到的信号为：

[0064]

[0065] 其中， 表示来自公网基站的信号， 表示接收到的公网用户的干扰信号， 表示来自专网用户的上行通信信号干扰， 是背景
噪声，公网基站和专网用户使用高斯信号， 和 是循环对称复高斯随机变量且满足

[0066] 和

[0067] 其中， 和 分别表示在子载波 上专网用户 的发射功率以及公网基站向公网用户 的发射功率，公网基站和专网用户 分别受各自的最大
DL
发射功率限制P 和 即

[0068]

[0069]

[0070] 公网基站下行可达速率表示为：

[0071]

[0072] 且下行传输速率： 公网用户的传输速率： 其中γmin表示最小速率。

[0073] 具体地，所述自适应解码模型为：

[0074] (P1):

[0075]

[0076]

[0077]

[0078]

[0079]

[0080]

[0081]

[0082]

[0083] 本发明实施例的有益效果是：专网基站接收端能够自适应地可以根据不同子载波上的信号强度情况来自适应地在串行干扰消除方式以及视干扰为噪声方式之间进行切换，
来对干扰叠加信号进行解码。通过对专网与公网的子载波分配、专网与公网上下行用户调
度、公网基站与专网用户发射功率配置、公网基站下行通信速率/调制编码方案配置、以及
专网基站的解码模式等系统设计变量进行优化配置，在保障公网用户下行通信速率的同
时，提升专网用户的上行通信速率，提升无线频谱利用效率。

附图说明

[0084] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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
本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附
图。

[0085] 图1为本发明实施例提供的一种5G专网与公网上下行通信方法的基本流程示意图；

[0086] 图2为本发明实施例提供的专网用户上行速率随公网用户的最小速率要求变化的关系示意图；

[0087] 图3为本发明实施例提供的专网用户上行速率与专网用户最大发射功率之间的关系示意图；

[0088] 图4为本发明实施例提供的5G专网与公网上下行通信装置基本结构框图。

具体实施方式

[0089] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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、完整地描述。

[0090] 在本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺
序来执行或并行执行，操作的序号如101、102等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号
本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可
以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不
同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。

[0091] 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、完整地描述，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
本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施
例，都属于本发明保护的范围。

[0092] 实施例

[0093] 如图1所示，图1为本发明实施例提供的一种5G专网与公网上下行通信方法的基本流程示意图，其特征在于，包括下述步骤：

[0094] S101、专网基站接收公网基站发送的子载波相同的上行通信的子载波5G信号；

[0095] 本发明实施例中的5G专网与公网上下行通信方法应用于包含专网和公网系统的网络中，其中，公网系统的流量主要由下行通信主导，考虑公网基站为公网用户提供下行通
信服务，专网系统具有很大的上行通信需求，考虑专网基站为专网用户提供上行接入服务。
下行公网系统与上行专网系统共享相同的通信频谱且都采用正交频分多址接入制式分别
进行上行与下行通信，因此，当公网下行通信与专网上行通信利用相同的子载波进行通信
时，公网用户在相同的子载波上接收到来自公网基站信号的同时会接收到相同子载波上来
自专网用户上行通信信号的共道干扰，专网基站在对应的子载波上接收到来自专网用户上
行通信信号的同时会接收到相同子载波上来自专网基站下行通信信号的共道干扰。

[0096] S102、根据子载波5G信号的信道质量以及预设的资源配置确定信号干扰消除的解码方式；

[0097] 为了使整个系统模型更加清晰，本实施例做出以下假设：公网小区中有MDL个公网UL
用户；专网小区内有M 个专网用户；系统用于正交频分多址接入的子载波总数为N。

[0098] 在一个实施例中，专网基站在子载波上接收的5G信号为：

[0099]

[0100] 其中， 表示来自专网用户的信号， 表示来自公网基站的下行信号干扰， 表示背景噪声；

[0101] 其中， 表示上行子载波分配的状态标记，其中 表示子载波 分配给专网用户 用于上行通信传输，否则 表示下行子载波分配的状
态标记，其中 表示子载波n∈N分配给公网用户 用于下行通信传输，否则
fk,n表示专网基站与专网用户 之间在子载波n∈N上的上行信道功率增
益， 表示公网基站与专网基站在子载波 上的信道功率增益，hl,n表示公网基站与公
网用户 之间在子载波n∈N上的下行信道功率增益，gk,l,n表示专网用户 与
公网用户 之间在子载波n∈N上的信道功率增益， 表示专网用户 在子载
波n∈N上传输的上行信号， 表示公网基站向用户 在子载波n∈N上传输的下行
信号。

[0102] 通常地，每个子载波在公网系统与专网系统中最多仅可分配给一个用户，故需要满足如下约束：

[0103]

[0104]

[0105] S103、按照信号干扰消除方式对子载波5G信号中的干扰叠加信号进行解码。

[0106] 当信号干扰消除方式为串行干扰消除方式时，所述专网基站对公网基站的下行信号进行解码，以及对解码后的下行信号进行目标信号解码，得到所述专网基站接收到的所
述专网用户 的信号速率为：

[0107]

[0108] 其中，σ为噪声功率， 表示专网用户k在子载波上用于上行通信UL的发射功率；

[0109] 其中，当使用串行抗干扰方式时，公网基站和专网基站间共享调制编码方案，且公网基站到专网基站之间在子载波 上的通信链路的速率不小于下行传输速率，

[0110]

[0111] 其中，τn＝1表示采用串行干扰消除方式， 表示在子载波n∈N上公网基站对公网用户 的传输速率， 指代在子载波n∈N上所配对的公网用户 公网
基站到专网基站之间在子载波n∈N上的通信链路的速率为

[0112] 其中，系数η表示实际的自适应调制编码所产生的信干噪比间隙， 和 分别表示在子载波n∈N上专网用户 的发射功率以及公网基站向公网用户 的发
射功率。

[0113] 其中，自适应串行干扰消除指的是专网基站作为信息接收端可以根据不同子载波上的信号强度情况来自适应地在串行干扰消除方式以及视干扰为噪声方式之间进行切换，
来对干扰叠加信号进行解码得到对应的上行用户通信速率。串行干扰消除是一种接收机用
来从业务数据(目标信号)传输与若干干扰数据传输冲突的干扰叠加信号中解码出业务数
据(目标信号)传输的技术。具体地，应用串行干扰消除的接收机可以解码(部分地或完全
地)干扰数据信号，并使用解码后的干扰数据信号将业务数据(目标信号)传输从干扰叠加
信号中隔离出来，在干扰数据信号被隔离出来后，业务数据(目标信号)传输便能够被无干
扰地进行解码。假设τn∈{0，1}表示专网基站在子载波 上解码专网用户的解码方式，
其中τn＝1指代使用串行干扰消除方式进行解码，τn＝0则是视干扰为噪声解码方式。

[0114] 在另一个实施例中，为了保证公网基站可以成功解码专网基站的信号，公网基站需要通过基站间回传链路向专网基站共享其调制编码的方案，且公网基站采用自适应传输
速率进行下行传输。因此，从公网基站到专网基站之间在子载波 上的通信链路的可
达速率可以表示为 其中
系数η表示实际的自适应调制编码所产生的信干噪比间隙，在实际通信系统中并非理想的
香农容量。为了让专网基站在子载波 上可以成功使用串行干扰消除方式进行解码，
需要保证基站间的可达速率 不小于对应的下行传输速率。
因此，需要满足如下约束：

[0115]

[0116] 其中，上式不等号左边的τn表示该约束仅当采用串行干扰消除方式时才成立(即τn＝1)，而 指代在子载波 上所配对的公网用户 当专网基站解码并从
干扰叠加信号中去除来自公网基站的下行信号之后，专网基站接收专网用户 的可
达速率表示为：

[0117] 本发明的一个实施例，当信号干扰消除方式为噪声消除方式时，所述专网基站将公网基站的下行信号干扰视为噪声，并对专网用户的信号进行解码，得到专网用户
的可达速率：

[0118]

[0119] 其中，公网基站通过相同的子载波向公网用户发送信号进行下行通信时，公网用户 在子载波 上所接收到的信号为：

[0120]

[0121] 其中， 表示来自公网基站的信号， 表示接收到的公网用户的干扰信号， 表示来自专网用户的上行通信信号干扰， 是背景
噪声，公网基站和专网用户使用高斯信号， 和 是循环对称复高斯随机变量且满足

[0122] 和

[0123] 其中， 和 分别表示在子载波 上专网用户 的发射功率以及公网基站向公网用户 的发射功率，公网基站和专网用户 分别受各自的最大
DL
发射功率限制P 和 即

[0124]

[0125]

[0126] 公网基站下行可达速率表示为：

[0127]

[0128] 且下行传输速率：

[0129] 公网用户的传输速率： 其中γmin表示最小速率。

[0130] 本发明实施例中，当使用视干扰为噪声方式(τn＝0)时，专网基站将公网基站的干扰信号视为噪声直接对专网用户的信号进行解码，因此专网基站接收专网用户 对
应的可达速率表示为： 结合
串行干扰消除和视干扰为噪声两种解码方式，专网用户 在所有子载波上的总上行
速率表示为：

[0131]

[0132] 与此同时，对于公网系统，公网基站通过特定的子载波向小区内公网用户发送信号进行下行通信，公网用户 在子载波 上所接收到的信号为：

[0133]

[0134] 其中，上式等号右边第一项 表示来自公网基站的目标信号，右边第二项 表示接收到的小区内其他用户的干扰信号，右边第三项
表示来自专网用户的上行通信信号干扰， 是背景噪声。假设公网基站
和专网用户使用高斯信号， 和 是循环对称复高斯随机变量且满足 和
其中 和 分别表示在子载波 上专网用户 的发射功率
以及公网基站向公网用户 的发射功率。考虑公网基站和专网用户 分别受各
DL
自的最大发射功率限制P 和 即

[0135]

[0136]

[0137] 公网用户接收来自公网基站信号的同时受到来自专网用户的小区间干扰，为此在每个子载波上都进行专网与公网上下行用户调度，即下行公网用户与上行专网用户相配对
进行传输以实现小区间干扰控制，具体由载波分配标记变量 和 来进行配置。由
于用户设备的性能限制无法实现同基站端所应用的串行干扰消除解码方式，因此公网用户
在子载波 上使用视干扰为噪声方式解码，即下行可达速率表示为：

[0138]

[0139] 为使公网用户 成功解码公网基站的信号，下行传输速率 应该不超过对应链路的可达速率 因此需要满足
其次，为保障公网用户的通信服务质
量，公网用户的传输速率需要满足 其中γmin表示最小速率要求。

[0140] 需要说明的是，通过预设的自适应解码模型对所述子载波5G信号参数以及所述专网的资料配置参数进行计算，得到用于表述信号干扰消除方式的参数。

[0141] 本实施例中，τn∈{0，1}表示专网基站在子载波 上解码专网用户的解码方式，其中τn＝1指代使用串行干扰消除方式进行解码，τn＝0则是视干扰为噪声解码方式。

[0142] 本实施例提出了专网基站可根据子载波信道质量在视干扰为噪声方式和串行干扰消除方式之间选择最佳的解码方式，联合专网与公网的无线资源优化配置，以实现专网
用户上行通信速率最大化的高效实用设计。为此，通过联合优化专网与公网的子载波分配、
专网与公网上下行用户调度、公网基站与专网用户的传输功率分配、公网基站传输速率/调
制编码方案配置、以及专网基站解码方式，从而实现专网用户上行传输速率最大化的数学
模型，即自适应解码模型为：

[0143] (P1):

[0144]

[0145]

[0146]

[0147]

[0148]

[0149]

[0150]

[0151]

[0152] 上述建模的问题(P1)是非凸问题，通过将其转变为凸问题的形式进行求解，并借助交替优化和连续凸近似的方法获得高效的解法。本实施例即采用将该数学模型问题进行
变量解耦成两个子问题分别进行求解，再基于交替优化技术对两个子问题所得到的结果进
行多次迭代，最终可以获得该问题的局部最优解。

[0153] 为了验证上述方案中的技术效果，本发明提供了一个仿真实验的实施例，其中，将公网基站和专网基站位置分别设置为(0，0)和(0，100m)，每个基站的覆盖区域对应于半径
为100m的圆。公网用户和专网用户的位置是在其各自关联的基站覆盖区域内随机生成。无
线信道遵循瑞利衰落，由
其中 和 被建模为独
立均匀分布的循环对称高斯随机变量(均值为0和方差为1)，θ0＝‑60dB对应于在参考距离
Θ0＝10m处的路径损耗， 和 表示从发射机到接收机的相应距离， 是
DL 2
路径损耗指数。公网基站的最大发射功率设置为P ＝40dBm，噪声功率设置为σ＝40dBm，专
UL DL
网用户的最大发射功率设置为 考虑到M ＝M ＝20且N＝100的情
况，且每个子载波的带宽均被归一化。实验结果采用蒙特卡洛方法进行模拟以显示200组随
机生成的参数所实现的平均性能。

[0154] 作为对照，本实施例设计了两个基准方案来与本实施例进行比较，下面进行相应的说明：

[0155] 方案1：专用基站采用串行干扰消除方式对专网用户的上行信息进行解码，其中

[0156] 方案2：专网基站采用视干扰为噪声方式将来自公网基站的干扰信号作为噪声来解码专网用户的上行信息，其中

[0157] 由图2和图3的仿真结果可以看出，仿真1显示了专网用户上行速率随公网用户的最小速率要求变化的关系。能够从上图直观的看出，本实施例所提的自适应非对称串行干
扰消除方案明显优于两个基准方案。仿真2显示了专网用户上行速率与专网用户最大发射
功率之间的关系，其中公网用户最小速率需求设置为4bps/Hz。同样可以观察到，提出的自
适应非对称串行干扰消除方案明显优于基准方案。

[0158] 相较于传统的频谱共享方案，两个网络系统无法实现很好地协作以消除共道干扰的问题，本发明的系统装置可以联合优化配置公网系统与专网系统的无线资源，实现公网
与专网之间的协作，在保障公网系统下行通信质量的同时提升专网系统上行通信速率。由
于工业互联网技术的蓬勃发展和5G通信网络对于上行通信的需求增加，未来会出现大量的
以上行通信为主的专网部署需求，为了提高现有频谱的利用效率并提升网络通信速率，可
采用本发明的自适应非对称串行干扰消除方法和装置进行功能实现。

[0159] 本发明实施例中，专网基站接收端能够自适应地可以根据不同子载波上的信号强度情况来自适应地在串行干扰消除方式以及视干扰为噪声方式之间进行切换，来对干扰叠
加信号进行解码。通过对专网与公网的子载波分配、专网与公网上下行用户调度、公网基站
与专网用户发射功率配置、公网基站下行通信速率/调制编码方案配置、以及专网基站的解
码模式等系统设计变量进行优化配置，在保障公网用户下行通信速率的同时，提升专网用
户的上行通信速率，提升无线频谱利用效率。

[0160] 如图4所示，一种5G专网与公网上下行通信装置，包括：获取模块，用于专网基站接收公网基站发送的子载波相同的下行通信的子载波5G信号；处理模块，用于根据所述子载
波5G信号的信道质量以及预设的资源配置确定信号干扰消除的解码方式；执行模块，用于
按照信号干扰消除方式对所述子载波5G信号中的干扰叠加信号进行解码。

[0161] 本发明实施例中，专网基站接收端能够自适应地可以根据不同子载波上的信号强度情况来自适应地在串行干扰消除方式以及视干扰为噪声方式之间进行切换，来对干扰叠
加信号进行解码。通过对专网与公网的子载波分配、专网与公网上下行用户调度、公网基站
与专网用户发射功率配置、公网基站下行通信速率/调制编码方案配置、以及专网基站的解
码模式等系统设计变量进行优化配置，在保障公网用户下行通信速率的同时，提升专网用
户的上行通信速率，提升无线频谱利用效率。

[0162] 在一个实施例中，所述处理模块，还用于通过预设的自适应解码模型对所述子载波5G信号参数以及所述专网的资料配置参数进行计算，得到用于表述信号干扰消除方式的
参数。

[0163] 在一个实施例中，专网基站接收公网基站发送的子载波相同的上行通信的子载波5G信号为：

[0164]

[0165] 其中， 表示来自专网用户的信号， 表示来自公网基站的下行信号干扰， 表示背景噪声；

[0166] 其中， 表示上行子载波分配的状态标记，其中 表示子载波 分配给专网用户 用于上行通信传输，否则 表示下行子载波分配的状
态标记，其中 表示子载波n∈N分配给公网用户 用于下行通信传输，否则
fk,n表示专网基站与专网用户 之间在子载波n∈N上的上行信道功率增
益， 表示公网基站与专网基站在子载波 上的信道功率增益，hl,n表示公网基站与公
网用户 之间在子载波n∈N上的下行信道功率增益，gk,l,n表示专网用户 与
公网用户 之间在子载波n∈N上的信道功率增益， 表示专网用户 在子载
波n∈N上传输的上行信号， 表示公网基站向用户 在子载波n∈N上传输的下行
信号。

[0167] 在一个实施例中，所述执行模块，还用于当信号干扰消除方式为串行干扰消除方式时，所述专网基站对公网基站的下行信号进行解码，以及对解码后的下行信号进行目标
信号解码，得到所述专网基站接收到的所述专网用户 的信号速率为：

[0168] 其中，σ为噪声功率， 表示专网用户k在子载波上用于上行通信UL的发射功率；

[0169] 其中，当使用串行抗干扰方式时，公网基站和专网基站间共享调制编码方案，且公网基站到专网基站之间在子载波 上的通信链路的速率大于或等于下行传输速率，

[0170] 即，

[0171] 其中，τn＝1表示采用串行干扰消除方式， 表示在子载波n∈N上公网基站对公网用户 的传输速率， 指代在子载波n∈N上所配对的公网用户 公
网基站到专网基站之间在子载波n∈N上的通信链路的速率为

[0172]

[0173] 其中，系数η表示实际的自适应调制编码所产生的信干噪比间隙， 和 分别表示在子载波n∈N上专网用户 的发射功率以及公网基站向公网用户 的发
射功率。

[0174] 在一个实施例中，所述执行模块，还用于当信号干扰消除方式为噪声消除方式时，所述专网基站将公网基站的下行信号干扰视为噪声，并对专网用户的信号进行解码，得到
专网用户 的可达速率：

[0175]

[0176] 其中，公网基站通过相同的子载波向公网用户发送信号进行下行通信时，公网用户 在子载波 上所接收到的信号为：

[0177]

[0178] 其中， 表示来自公网基站的信号， 表示接收到的公网用户的干扰信号， 表示来自专网用户的上行通信信号干扰， 是背景
噪声，公网基站和专网用户使用高斯信号， 和 是循环对称复高斯随机变量且满足

[0179] 和

[0180] 其中， 和 分别表示在子载波 上专网用户 的发射功率以及公网基站向公网用户 的发射功率，公网基站和专网用户 分别受各自的最大
DL
发射功率限制P 和 即

[0181]

[0182]

[0183] 公网基站下行可达速率表示为：

[0184]

[0185] 且下行传输速率： 公网用户的传输速率： 其中γmin表示最小速率。

[0186] 在一个实施例中，所述自适应解码模型为：

[0187] (P1):

[0188]

[0189]

[0190]

[0191]

[0192]

[0193]

[0194]

[0195]

[0196] 应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤
的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一
部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻
执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他
步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

[0197] 以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。