[發明專利]一種異構網絡中的干擾管理和資源分配方法

有效

• 申請號: 201710700197.3
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN107517464B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 張海波;欒秋季;朱江;劉開鍵
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W16/06
• 分類號: H04W16/06;H04W16/14;H04W52/24;H04W52/26
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 寸南華

1.一種用于異構網絡中的資源分配方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟101：采用分離頻譜與共享頻譜共存的混合頻譜分配，包括；

考慮一個OFDMA雙層異構網絡，其中，F個SC BS分布在宏小區的覆蓋范圍內，表示SC BS的集合，相鄰的幾個SC BS組成一個簇，在實際場景中，位于同一建筑中的SC BS視為同一簇，對于某個簇中SC BS i所服務的小小區用戶SC UE u，如果其接收到的來自SC BS i的信號強度與來自宏基站MBS的信號強度的比值小于一個設定的閾值I，則可以認為SC BS i與MBS互為干擾；若一個簇中超過一半的SC BSs都與MBS互為干擾，則定義此簇為類簇，設定表示此類簇的集合,表示簇n中SC BS的集合，表示SC BS i所服務的用戶的集合；否則將此簇定為類簇，設定表示此類簇的集合，表示SC BS j所服務的用戶的集合；設定系統帶寬為B，并將其分成K個子信道，每個子信道的帶寬為Δf，其中表示子信道的集合；設定類簇與MBS分離頻譜，則類簇可用的子信道為而類簇與MBS共享頻譜，則類簇可用的子信道為

步驟102：采用自適應分配法實現宏小區Macrocell與小小區Small cell間的頻譜分配，包括：

根據MBS和類簇SC BSs各自的資源需求自適應地進行頻譜分配，設定和分別表示分配給MBS和類簇SC BSs的子信道個數，其具體分配公式分別為：和其中，R_m表示SC UE m為了滿足自身通信性能必須滿足的速率，是簇n中所有SC BSs的總速率需求，其中R_i表示SC BS i的速率需求，為系統子信道總數，進行頻譜分離分配后，MBS可利用個子信道，類簇可利用個子信道，類簇可利用整個頻帶，即可使用個子信道；

步驟103：采用對偶分解法求解目標規劃問題，包括：

步驟101中類簇資源分配問題是一個非凸的整數規劃問題，為求解該規劃函數，對該規劃問題中約束條件C6進行松弛，把離散變量a_i,u,k轉換為連續的實變量，即a_i,u,k∈[0,1]，并利用拉格朗日對偶分解法求解該規劃問題，則構建拉格朗日方程：

其中，為增益干擾比，F個SC BS分布在宏小區的覆蓋范圍內，表示SC BS的集合，表示子信道k上從SC BS i到SC UEu的信道增益，表示在子信道k上從SC BS f到SC UE u的信道增益，表示上SC BS f在子信道k上的發射功率，表示在子信道k上從SC BS i到SC UE u的信道增益，σ²表示高斯白噪聲；表示在子信道k上由除簇d外的其他SC BS對用戶u造成的最大干擾門限；R_u表示SCUE u為了維持自身的通信性能必須滿足的速率；P_i,max表示SC BS i的最大發射功率；a_i,u,k為分配指針，當子信道k被分配給SC BS i與用戶u之間的鏈路時，a_i,u,k＝1，否則a_i,u,k＝0；α_k，β_i,u，δ_i,u和ε_i,k分別是與約束條件C1，C2，C3和C5相對應的拉格朗日乘子；

首先將上述拉格朗日方程對求解偏導并對其進行變換，則得到如下關系式：

其中，[X]⁺＝max{0,X}，則該關系式為一個多級注水的功率分配形式，功率大小受同層信道增益和增益干擾比的影響，利用注水法求出每個子信道上的傳輸功率；

其次將上述拉格朗日方程對a_i,u,k求解偏導，得到如下關系式：進而對SC BSi而言，當Y_i,u,k最大時，將子信道k分配給SC UE u，即：

同時，對上述拉格朗日乘子α_k，β_i,u，δ_i,u和ε_i,k采用次梯度法來更新，具體更新關系式如下：

其中，由于已給出子信道分配方法，則無需更新拉格朗日乘子ε_i,k；和表示第t次迭代的步長，其中，t∈(1,…,T)，T是最大迭代次數，且每次迭代步長應滿足如下條件：

步驟104：采用最優資源分配算法對每個簇內的小小區基站進行信道和功率分配；

步驟105：采用次優資源分配算法對每個簇內的小小區基站進行信道和功率分配。