OFDMA毫微微小区双层网络基于分组的资源分配方法组成比例

本发明专利技术公开一种OFDMA毫微微小区双层网络基于分组的资源分配方法，包括用改良的匈牙利算法对宏用户MUEs执行子信道分配；根据宏用户功率分配的优化目标和约束条件，采用经典的注水算法计算出每个子信道上的传输功率；以避免干扰MUEs为前提，根据毫微微基站FBSs间的干扰情况建立干扰列表并对FBSs进行分组，根据每组中毫微微用户FUEs的速率需求对FBSs进行子信道分配；对毫微微基站进行功率分配；本发明专利技术能够在保证宏小区用户服务质量需求的前提下，最小化毫微微用户间的干扰，有效缓解了跨层干扰和同层干扰，提高了频谱利用率，更保证了FUEs和MUEs的服务质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及无线通信
，特别设及正交频分多址((Orthogonal Frequency Division Multiple Access，0抑ΜΑ)毫微微小区双层网络基于分组的资源分配方法及装 置。
技术介绍
在过去的几十年，蜂窝移动通信系统经历了重大的技术变革，它从提供简单语音 业务的第一代(the lstGeneration，lG)移动通信系统，历经W提供低速数据和语音业务的 第二代（the 2"化eneration，2G)移动通信系统和提供高速数据业务的第Ξ代（the 3叫Generation, 3G)移动通信系统，发展至目前能够提供高达百兆速率的长期演进化ong Term Evolution，LTE)和LTE-A化TE-Advanced)网络，日新月异的飞速发展反映出人们对高 速率和多样化业务需求的日益增长。 然而，W上传统的蜂窝通信系统容易受到电磁干扰、用户终端移动性、接收环境复 杂、带宽和功率受限W及小区边缘承受干扰大等众多因素的影响，所W其传输速率和通信 质量并不能满足用户需求。因此，未来蜂窝网络的发展趋势是为用户提供更好的服务，保证 用户的服务质量和高效传输。研究表明60% W上的语音服务和90% W上的数据服务发生在 室内和热点地区。因此，如何提供良好的室内覆盖和满意的服务质量，特别是针对用户高速 数据业务，是运营商面临的挑战和机遇。 为应对数据业务的多样化W及用户高速率的业务需求，通过在传统宏蜂窝覆盖范 围内引入毫微微小区（femtocell)形成异构双层网络，已是目前解决室内移动通信覆盖和 满意的有效举措。毫微微小区作为短距离、低功率、低成本的家庭小区，由用户部署通过 D化或光纤连接到核屯、网，其不仅可W为用户提供更好的室内体验，还能够卸载宏小区网络 流量，W及增加网络覆盖范围。然而由于毫微微小区网络非规划、随机接入W及与宏小区共 享频谱等特性，将会导致其与宏小区之间的跨层干扰问题W及与使用相同信道的其他毫微 微小区之间的同层干扰问题，因此如何减小上述两种干扰，是需要亟待研究和解决的问题。 目前相关文献已经提出了一些用于减小跨层干扰和同层干扰的方法，其中集中式 干扰管理方案采用部分频率复用和功率控制是抑制双层femtocell网络中干扰的有效手 段。另外，有人提出一种基于分组的干扰管理方案，具体方法为:将分组方法分为组内正交 分组和组间正交分组，组内正交分组方法将干扰严重的毫微微小区分在相同组，相同组中 的毫微微小区使用不同的子信道，不同组可W复用相同的子信道。相反，组间正交分组方法 是将没有干扰或干扰很小的毫微微小区分在相同组，相同组中的毫微微小区可W复用相同 的子信道，不同组分配不同的子信道。 专利技术人发现，在现有技术中，集中式干扰管理方案随着毫微微小区数量的增加，其 计算复杂度也会急剧增加，使得该方法难W在毫微微小区密集部署的场景中应用；同时，基 于分组的干扰管理方案中组内正交分组方法是从每个毫微微小区自身出发进行分组，难W 找到全局较优的分组方案。同时，运种分组方案得到的各个组中的毫微微小区数目很不均 衡，使得一部分毫微微用户F肥s不能分配到足够多的子信道，从而难W保证F肥s的QoS。
技术实现思路
针对W上现有技术的不足，本专利技术讨论了 0FDMA毫微微小区双层网络的资源分配 问题，提出一种基于分组的资源分配算法，可W有效抑制跨层干扰和同层干扰。 -种用于0FDMA毫微微小区双层网络基于分组的资源分配方法，包括W下步骤： 步骤101:利用改良的匈牙利算法对宏用户MUE执行子信道分配； 步骤102:根据宏用户功率分配的优化目标和约束条件，采用经典的注水算法计算 出每个子信道上的传输功率； 步骤103: W避免干扰Μ肥S为前提，根据毫微微基站FBSs间的干扰情况建立干扰列 表并对FBSs进行分组，根据每组中毫微微用户即防的速率需求对FBSs进行子信道分配； 步骤104:对毫微微基站进行功率分配。 优选地，所述步骤101利用改良的匈牙利算法对宏用户执行子信道分配包括:利用 改进的匈牙利算法，根据所有需要分配子信道的宏用户的信道增益，构建第一次迭代所需 的效益矩降其中Μ为宏用户总数，K为子信道总数;若1(<1，添加 M-K个虚 拟子信道，将效益矩阵变换成CMXM，使CMXM各行各列中都出现0元素，进行试分配，W寻求满 足下述目标函数公式的最优解： 其中：表示为每个宏用户仅能分配一个子信道;若Κ>Μ时， 采取上述同样的方法，直到所有宏用户满足数据速率需求或没有待分配的子信道为止。 优选地，所述步骤102根据宏用户功率分配的优化目标和约束条件，采用经典的注 水算法计算出每个子信道上的传输功率包括：引入拉格朗日公式， 其中，U是拉格朗日乘子，为常数：是子信道k上的增益干扰 比，其中m在子信道分配时已确定；PtDt为总的发射功率；对上述拉格朗日公式计算偏导 进(片"）/句V=(U居！l，2，...，的得到K个等式并进行转换：pk= +，其中，[Φr = max (0，φ}，η = Β/(υ In 2)为注水线，并利用经典注水法快速求出每个子信道上的传输功率； B为子信道的带宽。 优选地，步骤103中所述根据毫微微基站FBSs间的干扰情况对毫微微基站进行分 组包括:采用动态的组间正交分组方法，将干扰小的毫微微基站分在相同组，将干扰大的毫 微微基站分在不同组，相同组中的毫微微基站之间干扰很小，可W复用相同的子信道W提 高频谱利用率，不同组中的毫微微基站之间干扰较大，每组使用正交的子信道W消除组间 干扰;利用图论中的着色原理进行分组，将干扰表中的F个毫微微基站分到L个组，使得相同 组中的毫微微基站间的干扰总和最小，w此得到最优的分组方案。 优选地，步骤103中所述建立干扰列表进一步包括:根据同组中毫微微基站干扰总 和最小公式来确定干扰列表；=Φ (1，gex)，eh,v = 0化，veci似及ViiE {0,1}，其中，Wij和eh,v分别为干扰系数矩阵W和潜 在干扰矩阵E中的元素，C读示第1组中FBSs的集合，vii是着色矩阵V=(Vii)FXL里面的一个 元素，vii=l表示FBS i着第1种颜色，同样也表示FBS i分到第1组；当FBS i不着第1种颜色， 也即FBS i不分到第1组时，vii = 0。 优选地，所述步骤104对毫微微基站进行功率分配包括:根据迭代公式确定功率分 配值： 其中，和分别是FBS j的最小信干噪比SINR需求和最大信干噪比SINR需 求，SINRj表示第j个FBS的信干噪比;pj(t)为FBS j在第一次迭代时的发射功率，Δρ为发射 功率的调整粒度 本专利技术的有益效果在于:本专利技术针对0FDMA毫微微小区双层网络中的资源分配问 题，在保证宏小区用户QoS的前提下，采用基于分组的资源分配算法来实现有效抑制跨层干 扰和同层干扰的目的，不仅能提高频谱利用率，更能保证F肥S和Μ肥S的QoS需求。【附图说明】 图1本专利技术0FDMA毫微微小区双层网络基于分组的资源分配方法优选实施例流程 图； 图2本专利技术0FDMA毫微微小区双层网络中MUEs资源分配方法模块示例图； 图3本专利技术0FDMA毫微微小区双层网络基于分组的资源分配方法中用于M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于OFDMA毫微微小区双层网络基于分组的资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤101：利用改良的匈牙利算法对宏用户MUEs执行子信道分配；步骤102：根据宏用户功率分配的优化目标和约束条件，采用经典的注水算法计算出每个子信道上的传输功率；步骤103：以避免干扰MUEs为前提，根据毫微微基站FBSs间的干扰情况建立干扰列表并对FBSs进行分组，根据每组中毫微微用户FUEs的速率需求对FBSs进行子信道分配；步骤104：对毫微微基站进行功率分配。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘开健，彭星萤，张春艳，张海波，邹剑，陈善学，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85