异构无线网络中基于用户速率需求的频谱资源分配方法

摘要

本发明公开了一种异构无线网络中基于用户速率需求的频谱资源分配方法，主要解决现有算法在LTE异构网络的频谱资源分配的时候，网络的吞吐量和公平性较低的问题。其实现方法是：在确定每个家庭基站的相邻家庭基站后，确定宏基站和每个家庭基站需求频谱资源块的数目；然后，根据家庭基站需求频谱资源块的数目给家庭基站分配颜色并确定家庭基站总共需求的频谱资源块的数目；接着，给宏基站和家庭基站动态分配频谱资源块；更新家庭用户的信干噪比，重新计算家庭基站需求的频谱资源块的数目并重新分配，经过多次循环，使系统性能达到最优。本发明提高了网络的吞吐量并保证了系统的公平性，可用于LTE下宏基站和家庭基站下行链路的频谱分配。

主权项

1.一种异构无线网络中基于用户速率需求的频谱资源分配方法，包括如下步骤：（1）根据家庭基站以及家庭用户的位置信息确定每个家庭基站的相邻家庭基站；（2）根据宏用户的速率需求确定宏基站所需要的频谱资源块的数目N^Ma；（3）初始化循环次数j＝0；（4）根据家庭用户的速率需求确定每个家庭基站所需要的频谱资源块的数目，家庭基站k所需求的频谱资源块的数目为（5）根据每个家庭基站所需求的频谱资源块的数目给家庭基站分配颜色：（5a）初始化颜色集合Cl＝{1}，用一个非零自然数表示一个颜色，初始化家庭基站k获得的颜色集合Cl_k为空集，k∈{1,2,…,D}，D为家庭基站的总数目，初始化循环次数y＝0；（5b）判断循环次数y与各个家庭基站需求的频谱资源块数目的最大值的关系，如果则执行步骤（5f），否则，初始化未被选择的家庭基站集合Fs为所有的家庭基站组成的集合；（5c）判断未被选择的家庭基站集合Fs是否为空集，如果Fs为空集，则令循环次数y＝y+1，并返回到步骤（5b），否则，从Fs中选择饱和度最大的家庭基站为候选家庭基站f；（5d）判断候选家庭基站f获得的颜色数|Cl_f|与候选家庭基站f需求的频谱资源块的数目的关系，如果将候选家庭基站f从Fs中移除，返回到步骤（5c）；否则，找出候选家庭基站f的可用颜色集合Cl_av；（5e）判断候选家庭基站f的可用颜色集合Cl_av是否为空集，如果Cl_av不为空，则从Cl_av中找出最小的一个颜色分配给候选家庭基站f的颜色集合Cl_f，并将候选家庭基站f从未被选择的家庭基站集合Fs中移除，返回到步骤（5c），否则，给颜色集合Cl增加一个新的颜色，并将新的颜色分配给候选家庭基站f的颜色集合Cl_f，并将候选家庭基站f从未被选择的家庭基站集合Fs中移除，返回到步骤（5c）；（5f）在分配完成后，统计每个颜色的使用次数；（6）根据宏基站和家庭基站需求的频谱资源块的数目，以及各个家庭基站分配颜色的情况，动态分配频谱资源：（6a）将频谱资源块数目N^Ma跟家庭基站总共需求的频谱资源块数目N^F求和N^Ma+N^F并与频谱资源块的数目N比较，N^F为家庭基站总共需求的频谱资源块的数目，如果N≥N^Ma+N^F，表明频谱资源充足，执行步骤（6b）；如果N＜N^Ma+N^F，表明频谱资源不足，执行步骤（6e）；（6b）从N个系统总共的频谱资源块中取出N^Ma个频谱资源块分配给宏基站；（6c）将步骤（5f）中统计的颜色使用次数进行降幂排列，依次给每个颜色分配一个未被分配的频谱资源块，直到所有的频谱资源块分配完毕；（6d）根据上述每个颜色分配的频谱资源块，按照每个家庭基站获得的颜色给家庭基站分配相应的频谱资源块，分配结束；（6e）从N个系统总共的频谱资源块中取出个频谱资源块分配给宏基站，取出个频谱资源块作为预留频谱资源块，其中，0＜α＜1；（6f）将步骤（5f）中统计的颜色使用次数进行降幂排列，依次给每个颜色分配一个未被分配的频谱资源块，并将频谱资源块分配给获得该颜色的家庭基站，直到将剩余的N-N^Ma个频谱资源块分配完毕；（6g）判断未分配频谱资源块的颜色数X与的关系，如果则将个频谱资源块依次分配给未被分配频谱资源块的颜色，并分配给获得该颜色的家庭基站；如果从个频谱资源块中取出X个频谱资源块依次分配给未被分配频谱资源块的颜色，并分配给获得该颜色的家庭基站，将剩余的个频谱资源块分配给宏基站；（7）根据频谱资源块的分配情况，重新计算出每个家庭用户的信干噪比，令循环次数j自增1；（8）将循环次数j与设定的最多可重复执行的次数J比较，并将家庭用户信干噪比的均差与设定的家庭用户信干噪比的均差最大可接受的门限ε比较，δ_k,i表示家庭基站k下的第i个家庭用户第j-1次和j循环的信干噪比之差，如果j＝J或者则输出频谱资源的分配结果，否则，返回到步骤（4）。