[發明專利]基于圖論的OFDMA無線多跳網資源分配方法

有效

• 申請號: 201310296547.6
• 申請日: 2013-07-13
• 公開（公告）號: CN103369683A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 盧小峰;張海林;曹金金;侯輝;呂龍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04L5/00;H04L27/26
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于通信技術領域，更進一步涉及OFDMA無線多跳系統中的資源分配，可用于向鏈路分配子載波的問題。

背景技術

在OFDMA無線蜂窩通信系統中，由于鏈路數通常小于待傳輸的子載波數，而不同子載波在不同鏈路上的分配會產生一定的速率增益。有限子載波資源的分配方案，對系統的性能有很大的影響。現有的資源分配方法主要有：比例公平方法，匈牙利算法，最大值方法。

西門子（中國）有限公司申請的專利“多載波無線通信系統的子載波分配方法”（專利申請號200510115002，公開號CN1972266A）中，公開了一種多載波無線通信系統中的子載波分配方法，其步驟為：（1）將系統擁有的子載波沿頻率軸劃分為子頻帶，每個子頻帶由沿頻率軸依次排列，并且至少包含一個系統所擁有的子載波。（2）對所述子頻帶上的無線信道沖激響應功率進行測量；（3）系統中的控制節點依據所述無線信道沖激響應功率的測量值為所述系統中的用戶終端分配供其使用的子頻帶。最終分配完成。該方法的不足是：由于控制節點對用戶終端使用的子頻帶上的無線信道沖擊響應功率進行監視，對于業務量比較大的情況下，需要頻繁的分配信道，這種監視很耗費資源，且此情況的資源利用率也有待提高。

文獻[1]Fanglei?Sun,Mingli?You,Jin?Liu,Pinging?Wen,Shaoquan?Wu“Joint?Frequency-spatial?Resource?Allocation?with?Bipartite?Matching?in?OFDM-MIMO?Systerms”(978-1-4244-2517-4/09.2009IEEE)中提出的比例公平方法。比例公平方法其基本思想是利用論文中給出的公式，確定每一種鏈路的比例系數，然后將子載波與鏈路的速率矩陣按照比例系數轉化為方陣，最后利用匈牙利算法進行最終分配，但是其比例系數的確定僅僅局限于矩陣元素大于1的情況，根據文獻[2]Ioannis?G.Fraimis,Stavros?A.Kotsopoulos“QoS-Based?Proportional?Fair?Allocation?Algorithm?for?OFDMA?Wireless?Cellular?Systerms”(IEEE?COMMUNICATIONS?LETTERS,VOL.15,NO.10,OCTOBER2011)]中所提出的確定鏈路速率矩陣的方法，會得到鏈路速率矩陣元素都小于1的情況，此時比例公平方法就不適用，并且由于依據比例系數將矩陣轉化為方陣，增加了矩陣的規模將會使得計算復雜度增大，且資源利用率也不高。

以上算法都是基于單跳系統下的資源分配，沒有考慮多跳系統下的頻率復用和同頻干擾問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提出一種基于圖論的OFDMA無線多跳網資源分配方法，以保證在所有鏈路互不干擾的情況下，重復利用子載波資源，提高資源利用率。

實現本發明的基本思路是：在給每條鏈路分配子載波時，利用圖論著色的方法進行分配，使得鏈路之間不被干擾，且重復利用子載波資源。

為實現上述目的，本發明實現如下：

（1）根據節點和鏈路產生基于OFDMA無線多跳網絡的拓撲圖G(V,E)，根據網絡拓撲圖和業務流，產生業務路由矩陣R，其中，V是圖的頂點集合，E是圖的邊集合，

所述頂點集合V，包括多跳網絡中的1個基站、d個中繼站和m個移動終端，d≥1，m≥1，每個移動終端產生一個有向業務流，每個業務流所需要的最小速率為h_i，1≤i≤m；

所述邊集合E，包括多跳網絡中的l條鏈路，l≥2；

（2）計算每條鏈路所需要的子載波的數目：

2a）根據每個業務流所需要的最小速率h_i和業務路由矩陣R，計算每條鏈路所需要的傳輸速率v_i，1≤i≤l；

2b）利用香農公式計算單載波平均傳輸速率q，用每條鏈路所要求的傳輸速率v_i除以單載波平均傳輸速率q，得出每條鏈路所需要的子載波數目n_i，1≤i≤l；

（3）根據每條鏈路所需要的子載波數目n_i和相鄰鏈路的干擾情況，利用著色理論對鏈路進行子載波預分配設置，以獲得鏈路組合矩陣g：

3a）對s個OFDM的子載波進行編號：c₁、c₂……c_s；