[發明專利]異構網中基于一對多匹配的資源分配方法

有效

• 申請號: 201810505000.5
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108848562B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 袁泉;趙瑞雪;郭暉;董昊;羅菊
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學;重慶信科設計有限公司
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W72/08;H04W72/10;H04W4/70;H04W4/02
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

1.異構網中基于一對多匹配的資源分配方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、復用用戶獲取其他復用用戶的位置信息，并利用位置信息構建所述復用用戶與其他復用用戶之間的沖突集；為復用用戶構建與其他復用用戶之間的沖突集，在匹配過程中，沖突集中的用戶不能與復用用戶k匹配相同的子信道；沖突集的公式為：

Ω_k＝{i}；

s.t.

i∈K；

其中，Ω_k表示復用用戶k在約束條件i∈K且成立時，對于復用用戶i的集合；δ表示復用用戶的同層干擾閾值；和分別表示復用用戶k和復用用戶i的發射功率，表示復用用戶k的發射端到接收端的信道增益，表示復用用戶i的發射端到復用用戶k的接收端的信道增益；

S2、利用速率最大化準則計算各個復用用戶的效用函數，求解出復用用戶對子信道的第一偏好列表；步驟S2中效用函數的計算公式為：

其中，U_k(n,μ)表示復用用戶k匹配子信道n的效用函數，μ表示匹配結果；B表示子信道帶寬，表示復用用戶k在子信道n上的信干噪比；表示復用用戶k的發射功率；P_M表示宏蜂窩用戶m的發射功率；表示復用用戶i的發射功率；表示復用用戶k的發射端到其接收端的信道增益；表示宏蜂窩用戶m到復用用戶k的接收端的信道增益；表示復用用戶i的發射端到復用用戶k接收端的信道增益；為資源復用因子，表示子信道n與復用用戶i之間的分配關系，即表示子信道n分配給復用用戶i，表示子信道n不分配給復用用戶i；σ²表示加性高斯白噪聲功率；

S3、利用干擾最小化準則計算所有復用用戶在子信道上對宏蜂窩用戶產生的干擾，求解出子信道對復用用戶的第二偏好列表；步驟S3中復用用戶在子信道上對宏蜂窩用戶產生的干擾的計算公式為：

其中，表示復用用戶k在子信道n上對宏蜂窩用戶造成的干擾；表示復用用戶k的發射功率，表示復用用戶k的發射端到復用用戶m的接收端的信道增益；

S4、在保證宏蜂窩用戶正常通信的情況下，以復用用戶與其沖突集中的復用用戶不被分配到同一子信道的前提下；采用一對多匹配方法，即一個子信道可以被多個復用用戶同時復用，根據第一偏好列表和第二偏好列表，為復用用戶分配子信道；

復用用戶從步驟S2中求解出的第一偏好列表中選出第一個子信道作為該復用用戶的首選信道，并向該子信道發送復用申請；該子信道接收到復用用戶的復用申請后，將所有申請的復用用戶加入候選復用用戶集C_n，子信道根據當前的干擾余量以及第二偏好列表對候選復用用戶集中的每一個復用用戶做出信道決策，若該復用用戶未被分配第一個子信道，則復用用戶從第一偏好列表中選擇下一個子信道發送復用申請，直到被分配子信道；

遍歷所有的復用用戶，將計算出的效用函數U_k(n,μ)和對應的復用用戶k組成第一效用函數對(U_k(n,μ),k)，對第一效用函數對(U_k(n,μ),k)按照U_k(n,μ)從大到小排序，得到復用用戶k對子信道的第一偏好列表P_k；

遍歷所有的子信道，將計算出的和對應的子信道n組成第一干擾對對第一干擾對按照從小到大排序，并按照排序先后為復用用戶設定優先級順序；得到子信道n的第二偏好列表P_n；

所述子信道根據當前的干擾余量以及第二偏好列表對候選復用用戶集中的每一個復用用戶做出信道決策，具體過程如下：

S41、子信道n按照其第二偏好列表中的復用用戶優先級順序，依次為候選復用用戶集C_n中的用戶分配子信道，直到候選復用用戶k在子信道n上對宏蜂窩用戶造成的干擾剛好小于或等于干擾余量確認第t次匹配時子信道n的匹配情況μ(n)^(t)；

S42、對μ(n)^(t)中已分配子信道n的復用用戶，判斷其沖突集中的復用用戶是否也被分配了子信道n，若否，則跳至下一步，否則判斷復用用戶的優先級是否大于其沖突集中被分配子信道n的復用用戶，若是，則在μ(n)^(t)中刪除其沖突集中被分配子信道n的復用用戶，否則從μ(n)^(t)刪除復用用戶k；

S43、遍歷所有的子信道，循環執行步驟S41～S42，得到第t次匹配時各個子信道的匹配情況μ^(t)；

S44、判斷t次匹配時各個子信道的匹配情況μ^(t)與第t-1次匹配時各個子信道的匹配情況μ^(t-1)的結果是否相同，若相同，則匹配結束，根據當前匹配情況μ^(t)為復用用戶分配信道；否則，返回步驟S43；

其中，所述子信道n的干擾余量的計算公式為：

其中，表示子信道n上可容忍的最大干擾閾值，μ(n)表示已經分配了子信道n的復用用戶。