[發明專利]基于振蕩器相位正負耦合的OFDMA網絡動態頻譜分配方法

在審

• 申請號: 201710508187.X
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107277820A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 張杰
• 申請（專利權）人: 陜西派瑞智能科技有限公司
• 主分類號: H04W16/10
• 分類號: H04W16/10;H04L27/26
• 代理公司: 西安毅聯專利代理有限公司61225
• 代理人: 文蓉

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域,具體涉及無線通信網絡中利用振蕩器相位同步原理，對OFDMA網絡進行動態頻譜分配的方法。

背景技術

隨著網絡及可靠高數據速率移動通信的技術的迅速發展，促進了物理層技術層的不斷革新。如多輸入多輸出技術(MIMO:Multiple In Multiple out)，正交頻分復用技術(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplex)等。因此，為了提高頻譜效率與系統容量，傳統蜂窩組網方式的演進也一直伴隨著移動通信的發展而不斷革新。

在無線接入系統中，同一個基站要同時對多個用戶提供服務，因此必須對基站內不同用戶的和基站自身發出的信號加以區別，使用戶能識別自己的信號，基站能區分不同用戶的信號。解決這個問題的方法稱為多址技術。常用的多址方式有三種：時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)和碼分多址(CDMA)。

OFDMA多址接入系統將傳輸帶寬劃分成正交的互不重疊的一系列子載波集，將不同的子載波集分配給不同的用戶實現多址。OFDMA系統可動態地把可用帶寬資源分配給需要的用戶，容易實現系統資源的優化利用。在蜂窩網絡中把每個基站的覆蓋范圍認為是正六邊形，(實際上應該是圓形)。所以相鄰的蜂窩存在一片共同的覆蓋區域。如對于一個OFDMA蜂窩網絡，兩個用戶間的干擾會存在小區間的干擾(處于相鄰蜂窩的兩個用戶)。其干擾可計算為：定義k小區中的移動用戶m_k對l小區中的移動用戶m_l的干擾I_kl：

I_kl＝p_ikG_i(l,k)P_l

將所有的干擾關系組成集合：

由此得到干擾圖的鄰接矩陣：

其中當tr(m_l)＝tr(m_k)時，m_k與m_l位于同一個蜂窩內。

在這片區域的移動站同時可以接收到兩個基站的信號。不可以共用相同的頻譜。為了提升信號強度及頻譜使用效率，需要將網絡頻譜進行分開也即頻譜分配處理。

發明內容

本發明的目的在于解決上述提出的問題，利用振蕩器相位同步原理，提出了一種基于振蕩器相位正負耦合的OFDMA網絡動態頻譜分配方法，提高了并行處理能力，可快速有效地得到OFDMA網絡的頻譜分配方案。

本發明方案提出一種基于振蕩器相位正負耦合的OFDMA網絡動態頻譜分配方法，包括以下步驟：

步驟一：繪制網絡拓撲圖，利用OFDMA網絡拓撲結構繪制網絡拓撲圖，其中，OFDMA網絡拓撲結構中用戶對應為網絡拓撲圖中的節點，網絡拓撲圖中每條邊表示一條鏈接；

步驟二：繪制頻譜干擾圖，網絡拓撲圖的每一條邊對應為頻譜干擾圖中的每一個節點，利用干擾條件將網絡拓撲圖鏈接的干擾關系轉化為頻譜干擾圖的干擾關系，將網絡拓撲圖轉化為頻譜干擾圖；

步驟三：對頻譜干擾圖取補圖，并寫出補圖的鄰接矩陣a_ij；

步驟四：求解相位值，第三步驟中補圖中的每個節點與振蕩器一一對應，振蕩器的相位變化值對應節點的相位變化值，通過求解以下方程獲得第i個振蕩器在0～t時刻內的相位值：

其中，i為正整數，為振蕩器i的相位隨時間的變化率，w_i為振蕩器i的固有頻率，K₁為正耦合強度，K₂為負耦合強度，K_max為補圖中所有節點度的最大值，a_ij為補圖的鄰接矩陣中的對應元素，θ_i為振蕩器i的相位；

步驟五：判定相位同步，將振蕩器在t時刻的相位值θ_1t,θ_2t…θ_Nt兩兩進行比較，若相位θ_it與相位θ_jt滿足關系式T＜cos(θ_it-θ_jt)，則判定振蕩器i與振蕩器j相位同步，否則，判定振蕩器i與振蕩器j相位不同步，其中，T(0＜T＜1)為閾值常數；