[發明專利]超密集網絡中一種基于非協作博弈的資源分配方法

有效

• 申請號: 201610005454.7
• 申請日: 2016-01-04
• 公開（公告）號: CN105636057B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 朱曉榮;王振;王艷軍;朱洪波;楊龍祥
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W16/10
• 分類號: H04W16/10;H04W16/14;H04W72/04;H04W72/08
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務所 32241
• 代理人: 唐小紅

本發明提出了超密集網絡中一種基于非協作博弈的資源分配方法。分析了超密集異構網絡中雙層網絡，提出了基于感知的共享和正交混合的頻譜分配方法；通過描述基站連接，信道模型和系統容量得出了基站連接、用戶信道和功率分配的多維資源配置模型；提出了一種基于非協作博弈的資源分配方法來解決多維資源配置問題，該算法闡述了非協作博弈模型，引入允許域求解最優功率分配，把基站連接的0?1離散變量松弛化為(0,1)區間的變量，用規范懲罰來判斷分配信道，形成一個基站接入、用戶信道以及功率分配相互迭代的算法。解決了宏蜂窩和微蜂窩之間的跨層及同層干擾和多維無線資源配置問題，在抑制干擾和提高整個系統吞吐量方面具有一定的優越性。

技術領域

本發明設計了一種基于非協作博弈的分布式資源分配算法，應用于超密集異構無線網絡中，屬于信息通信技術領域。

背景技術

隨著互聯網應用的快速發展以及數據業務需求的爆發式增加，無線網絡面臨著巨大的挑戰。超密集異構網絡是應對此挑戰的一個重要解決方案。其主要思想是在傳統蜂窩網的宏蜂窩之外增加大量的廉價小蜂窩，形成一個高密度的網絡。其好處是基站與用戶的距離非常近，因而能支持更多用戶，減少覆蓋盲點，并提供更穩定和更高效的數據傳輸，提高網絡吞吐量。近年來，超密集異構網絡已成為5G通信關鍵技術之一，是國內外移動通信領域研究的熱點問題之一。

在傳統高發射功率的接入節點(宏小區)覆蓋范圍內部部署低功率、低成本的接入節點(微小區、家庭基站)來為用戶提供服務，不僅能減少宏小區的負荷，同時也能提高系統容量，這種多層小區組成的的異構網絡(Heterogeneous NetWork, HetNet)是應對移動流量快速增長的重要手段，在4G系統得到廣泛的應用。不過由于宏小區和微小區的發射功率差異很大，造成跨層干擾管理困難，需要先進的信號處理和頻譜分配技術，來實現實際系統的容量提升。同時，超密集異構無線網絡中無線資源需要合理的管理和配置，才可以讓整個系統達到良好的性能。無線資源主要包括功率控制、移動性管理、負載控制、信道分配、基站連接和信道分配等。同時，無線頻譜資源因為多種無線通信系統并存而日益短缺。由于跨層無線資源分配和家庭基站的接入方式使得異構無線網絡下資源分配出現了新的挑戰，要求對多種無線資源進行聯合優化配置。

因此，本發明提出一種基于非協作博弈的分布式資源分配算法，解決干擾和多維無線資源分配問題。

發明內容

技術問題：本發明的目的是在超密集異構無線網絡中提供一種基于非協作博弈的分布式資源分配算法，有效地解決了超密集異構無線網絡中跨層和同層干擾，多維無線資源優化配置的問題。

技術方案：本發明在超密集異構無線網絡中提出一種基于非協作博弈的分布式資源分配算法，包括以下步驟：

1.宏基站和家庭基站組成的超密集異構無線網絡模型(即根據非協作資源分配博弈模型)

A.宏基站和家庭基站

超密集異構無線接入網絡，該網絡為宏基站(Macro Base Station,MBS)和家庭基站(Femto Base Station,FBS)重疊放置在一個區域。第一層即底層網絡為一個宏蜂窩小區，其中心位置布置一個宏基站為該小區用戶提供服務，宏基站用MBS₀表示,個數為m₀，覆蓋半徑為R_M；第二層網絡為家庭基站，假設一個宏小區基站下有M個FBS,分別表示為{FBS₁,FBS₂,...,FBS_M}每個家庭基站的覆蓋半徑為R_F。

B.宏用戶和家庭基站用戶