能够保障用户公平性的MIMO异构网络资源分配方法

摘要

能够保障用户公平性的MIMO异构网络资源分配方法，涉及一种无线网络资源分配方法，它是为了解决在异构MIMO系统中多用户情况下，难以保障用户通信质量和全局用户公平性双重优化的问题。其方法：进行家庭基站分簇，并保证簇内无相互干扰；在用户通信发起阶段，各基站通过信令获取基站下用户的信道信息；总控制中心首先根据用户的信道条件和历史通信吞吐量进行用户调度优先级排序，并选取排序前k个用户；总控制中心通过本发明改进的多目标遗传算法对选取的k个用户最优化分配频率资源，并对基站发射能量最优化进行设置，分配后系统总吞吐量为TH_k；比较选取用户数k在总基站数≤k≤总用户数的所有情况下TH_k的大小，选取最优的k，进而实现频率资源和能量的分配。

主权项

能够保障用户公平性的MIMO异构网络资源分配方法，其特征是：它由以下方式实现：在MIMO异构网络下，将若干个相邻家庭基站链接到家庭基站控制中心，将各宏基站和家庭基站控制中心链接到总控制中心；总控制中心用于实现用户调度、资源分配和功率控制；步骤一、在用户通信发起阶段，各基站通过信令获取基站下用户的信道信息；各个宏基站将连接到该宏基站的用户的信道信息发送到总控制中心；若干个相邻家庭基站组成簇，簇内各个家庭基站用户信道信息汇报到家庭基站分簇控制中心，然后家庭基站控制中心将各用户信道信息汇报给总控制中心；步骤二、总控制中心首先进行用户调度优先级排序，并选取排序前k个用户；其中：用户调度优先级排序的原则是：在网络初始阶段，采用用户的信噪比来对用户进行排序，信噪比高的优先级高；在开始通信后，在每个时隙开始时以用户的历史累计吞吐量来排序，吞吐量低的优先级高；步骤三、总控制中心通过多目标优化函数对步骤二中选取的k个用户分配频率资源，并对基站发射能量进行分配，使得基站选择k个用户时达到最优解，分配后系统总吞吐量为TH_k；所述多目标优化函数为：$\begin{array}{cc}\underset{P,\Gamma }{\max }& \underset{j}{\Sigma }\underset{i}{\Sigma }\underset{n}{\Sigma }{\Gamma }_{i,j}^n\log \left(c_j^i\left(n\right)\right)+\underset{l}{\Sigma }\underset{i}{\Sigma }\underset{n}{\Sigma }{\Gamma }_{i,l}^n\log \left(c_l^i\left(n\right)\right)\end{array}$其中，i代表第i个用户，j代表第j个宏基站，l代表第l个家庭基站，n代表子信道；和是信道分配知识信息，如果宏基站j下，用户i使用了子信道n，那么如果没用子信道n，那么为宏基站j下第i个用户在子信道n中的最大传输速度；为家庭基站f下第i个用户在子信道n中的最大传输速度；P是能量分配；Γ是频率分配；步骤四、比较总基站数≤k≤总用户数的所有情况下，TH_k的大小，选择：$k=\underset{k}{\arg }\max \left({\mathrm{TH}}_k\right)$作为用户选择结果，进行频率资源和能量的分配；以后的每一时刻再重新进行步骤二到步骤三作为实时的功率分配和频率分配的方法。