[發(fā)明專利]兩層異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中基于用戶中斷概率的魯棒資源分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711002186.4
• 申請(qǐng)日: 2017-10-24
• 公開（公告）號(hào): CN107567055B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐勇軍;胡圓;舒凡一;李國(guó)權(quán)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W28/02
• 分類號(hào): H04W28/02;H04B17/391;H04L5/00
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所 50123
• 代理人: 康海燕

本發(fā)明公開了一種兩層異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中基于用戶中斷概率的魯棒資源分配方法。本發(fā)明在保障飛蜂窩用戶和宏蜂窩用戶的QoS的同時(shí)，解決了聯(lián)合優(yōu)化干擾中斷概率約束和數(shù)據(jù)速率中斷概率約束條件的優(yōu)化問題，通過控制飛蜂窩用戶的發(fā)射功率，最大化飛蜂窩用戶的總傳輸速率。為了克服信道不確定性對(duì)通信系統(tǒng)傳輸?shù)挠绊懀隰敯魞?yōu)化和不確定參數(shù)統(tǒng)計(jì)模型，將原隨機(jī)約束和混合整數(shù)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成可解的凸優(yōu)化問題。本發(fā)明相比傳統(tǒng)的資源分配算法，考慮不完美信道信息狀態(tài)下的魯棒資源分配問題，本方法具有收斂性好、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好的保護(hù)飛蜂窩和宏蜂窩用戶的服務(wù)質(zhì)量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低用戶的中斷概率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中的資源分配技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種兩層異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中基于用戶中斷概率的魯棒資源分配方法。

背景技術(shù)

近年來，將毫微微小區(qū)嵌入到宏蜂窩小區(qū)中的技術(shù)能夠很好地增強(qiáng)傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍、改善系統(tǒng)容量并且滿足室內(nèi)無線環(huán)境下的高數(shù)據(jù)速率要求。但是在異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)部署多種類型基站，不可避免的會(huì)出現(xiàn)不同基站覆蓋區(qū)域重疊的現(xiàn)象，從而引起跨層干擾和層內(nèi)干擾管理問題。因此，實(shí)現(xiàn)兩層異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)之間的資源共享是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。有效的資源分配算法被認(rèn)為是解決這個(gè)問題的重要途徑之一。

然而，傳統(tǒng)的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)資源分配算法，僅在完美信道狀態(tài)信息(perfect CSI)下考慮飛蜂窩小區(qū)和宏蜂窩小區(qū)之間的干擾管理問題。不僅忽略了飛蜂窩用戶的服務(wù)質(zhì)量要求，如滿足最小傳輸數(shù)據(jù)速率，也忽略了信道不確定性對(duì)系統(tǒng)性能的影響。在實(shí)際的通信場(chǎng)景中，由于復(fù)雜、時(shí)變的無線電環(huán)境和信道估計(jì)誤差等因素的原因，總是假設(shè)獲得完美的信道狀態(tài)信息是不可行的。不完美信道狀態(tài)信息可能會(huì)導(dǎo)致資源分配算法性能下降，因此，異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的魯棒資源分配算法為實(shí)現(xiàn)多層網(wǎng)絡(luò)資源共享、資源分配算法的實(shí)際工程應(yīng)用提出了新的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于能夠在信道不確定性條件下，保證宏蜂窩用戶和飛蜂窩用戶的QoS,降低了用戶的中斷概率，并且實(shí)現(xiàn)算法的收斂性。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種兩層異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中基于用戶中斷概率的魯棒資源分配方法，該方法包括以下步驟：

S1：初始化系統(tǒng)參數(shù)；所述系統(tǒng)參數(shù)包括飛蜂窩用戶數(shù)M、系統(tǒng)帶寬、子載波個(gè)數(shù)K、信道增益、中斷概率閾值、干擾溫度值、每個(gè)用戶的最小速率請(qǐng)求及最大發(fā)射功率值。

S2：迭代初始化。設(shè)定迭代次數(shù)，獲取信道信息，子載波分配。

S3：判斷子載波分配因子是否只分配給一個(gè)用戶，若是則進(jìn)入S4。否則，返回S2。

S4：計(jì)算飛蜂窩用戶的最優(yōu)發(fā)射功率，并更新飛蜂窩用戶的發(fā)射功率限制因子λ_m(t+1)、服務(wù)質(zhì)量保護(hù)因子μ_m(t+1)和干擾功率控制因子υ(t+1)。

S5：保障飛蜂窩用戶的QoS。判斷飛蜂窩用戶的數(shù)據(jù)速率是否大于等于最小速率約束。若是，則進(jìn)入S6。否則，進(jìn)入S7。

S6：保障宏蜂窩用戶的QoS，計(jì)算所有飛蜂窩用戶對(duì)宏蜂窩用戶的干擾功率，并判斷是否小于等于干擾功率門限值，若滿足，則進(jìn)入S7。否則，進(jìn)入S8。

S7：判斷飛蜂窩用戶在所有子載波上的發(fā)射功率總和是否小于等于最大發(fā)射功率。若是，則進(jìn)入S8。否則，飛蜂窩用戶的最優(yōu)發(fā)射功率取最大發(fā)射功率并進(jìn)入下一次迭代，返回S4。

S8：判斷當(dāng)前迭代次數(shù)是否大于最大迭代次數(shù)，若是，則結(jié)束，得出飛蜂窩用戶的飛蜂窩用戶的最優(yōu)發(fā)射功率。否則，進(jìn)入下一次迭代，返回S4。

具體的，所述S3具體為：根據(jù)公式判斷子載波分配因子是否只分配給一個(gè)用戶，其中，m∈[1,M]，k∈[1,K]，ρ_m,k為子載波分配因子，C_m代表飛蜂窩用戶m的子載波集。