基于图论的多小区两层网络的频谱分配方法

摘要

本发明公开了一种基于图论的多小区两层网络的频谱分配方法，该方法基于LTE中多小区场景下，宏基站与家庭基站共存，两者共享频谱的平台，先通过遗传算法求得图的最大独立集，给宏用户分配频谱，得出宏用户占用的资源块比例。考虑到不同资源块上宏基站和小尺度衰落对家庭用户产生的影响，建立了多张干扰图并提出了较好的方案动态分配频谱。该方法减小了跨层干扰和同层干扰，能够满足宏用户的服务质量要求，增加了系统的总吞吐量并实现了边缘家庭用户吞吐量和家庭用户总吞吐量的折中。

主权项

一种基于图论的多小区两层网络的频谱分配方法，其特征在于，该方法基于宏基站与家庭基站共存，两者共享频谱的平台，具体包括以下步骤：步骤1、对宏用户和家庭用户所占频谱的比例进行合理分配，先对所有小区的宏用户建立干扰图G_M＝(V_M,E_M)，其中M代表这是宏用户之间的干扰图，V_M为点集，代表宏用户；E_M为边集，代表宏基站与宏用户之间的干扰；根据每个点的接收功率和干扰功率，通过逐步建立边来去除对这个点最大的干扰，使得它的接收信干噪比大于要求的门限值，最后根据干扰图对宏用户进行频谱分配，分配方法如下：步骤1‑1：初始化：M为每个宏小区包含的宏用户数，n为还未分到独立团中的宏用户个数，初始值为19*M，G为由n个点构成的图；步骤1‑2：求G的补图通过遗传算法‑EA/G算法对补图求最大独立团；步骤1‑3：将独立团中的点从点集V_M中去掉，更新n，G；步骤1‑4：重复步骤1‑2和步骤1‑3，直至V_M为空，形成的最大独立团的数目就是图G的色数；步骤1‑5：分别对各个最大独立团求得对应的图G的最大独立集，同一最大独立集中的用户分同样的资源块，每个宏用户分1个资源块，得出满足宏用户信干噪比门限值的最少的资源块数，完成分配；步骤2、家庭用户频谱分配，建立家庭基站之间的干扰图，家庭基站网络的干扰图为带权图G_F＝(V_F,E_F,W_F)，其中F代表这是家庭基站之间的干扰图，V_F为点集，代表家庭基站；E_F为边集，代表家庭基站与家庭用户之间的干扰，是有向的；W_F为边的权重，表征两点之间的干扰大小，例如有向边1→2的权重I_1→2为点1对2的干扰，I_thr2为点2满足信干噪比的干扰门限值，权重值越大，表明1对2点的干扰越大；若两点不使用相同频谱时，相互的干扰为0，两点之间的实际权重为0；当某个点受到所有点对它的实际权重之和<＝1时，能满足信干噪比门限值要求；每个家庭基站对应一个颜色列表，每种颜色代表一个可使用的资源块；每个家庭基站的初始颜色列表都为所有的颜色，为保证边缘宏用户的质量要求，对每个宏用户计算来自其他宏基站和家庭基站的干扰，若干扰大于门限，逐步去除对最大的来自家庭基站的干扰，同时家庭基站颜色列表中删除此宏用户使用的资源块对应的颜色，直至受到的总干扰低于要求的干扰门限值，然后建立多张干扰图动态分配频谱；最后将资源块分配给家庭用户，具体方法如下：步骤2‑1：对每个家庭用户进行资源块优先级排序，干扰小的排在前面；步骤2‑2：初始化：资源块i＝1，代表颜色1；可着颜色1且还未着任何颜色，即可使用此资源块且还未分配任何资源块，为家庭用户集A，可着颜色1且已着色，即可使用此资源块且已分配其它资源块，为家庭用户集B，共享资源块i的为家庭用户集Mi；步骤2‑3：若A为空，则转步骤2‑4，否则，选在集合A的各个家庭用户中此资源块优先级最高的家庭用户加入家庭用户集Mi；若有多个家庭用户，则选对可着此色的所有家庭用户干扰最小的加入Mi，更新A，B，转步骤2‑4；步骤2‑4：若B为空，此次分配结束，若i<R，R为资源块总数,i＝i+1，返回步骤2‑2；否则，从集合B中选可着此色且对集合Mi中的各家庭用户干扰最小的家庭用户j，若家庭用户j加入后，Mi中每个家庭用户实际总权重<＝1且家庭用户j的实际总权重<＝1，加入家庭用户j，否则从集合B中删去家庭用户j，重复步骤2‑4。