[发明专利]一种超密集异构网络中的用户连接和虚拟资源分配方法

说明书

本发明公开了一种以最大化所有服务提供商的效益和为目标的用户连接和虚拟资源分配方法；该方法首先基于该效益函数，定义用户和服务提供商的效益；然后利用拉格朗日对偶得到混合业务场景下最优资源分配的充要条件；接着利用一种低复杂度的方法迭代求解资源分配的结果，最后结合资源分配的结果；本发明根据贪心策略设计用户连接方案，对于新用户到达的情况，在保持原有用户连接不变的情况下，新用户根据局部信息选择最佳的基站进行连接；得益于拉格朗日对偶和启发式的思想，该方法能够降低迭代次数和计算复杂度，快速找到资源分配方案。

技术领域

本发明属于移动通信中的无线资源管理技术领域，具体涉及无线通信系统中一种基于效益函数的超密集异构网络下用户连接和虚拟资源分配方法。

背景技术

无线网络虚拟化(Wireless Network Virtualization,WNV)通过将一个物理网络抽象成多个虚拟网络，使得多个运营商或用户组能够共享同一物理网络的资源，并能在虚拟网络之间满足一定的隔离性。由于能够降低运营商的基础设施建设费用和网络运营费用、降低运营商的准入门槛，并且有利于加速无线技术的研究和部署进程，无线网络虚拟化是下一代无线网络中的关键技术之一。由于无线资源有限并且稀缺，以及无线用户需求和信道状态的频繁变化，资源分配是超密集虚拟化网络中一个影响网络性能的关键因素。

实际的业务场景中存在QoS(Quality of Service，服务质量)业务和BE(BestEffort，尽力服务)业务混合的情况，资源分配过程中要对这种情况加以考虑。并且，与传统无线网络不同，超密集异构网络中基站的部署更加密集，不同层的基站(宏站、小站)的覆盖范围以及发射功率不同，有效的用户连接方法能够提高网络性能。

在传统的无线网络中，一种简单却非常有效的方法是用户连接最大信干噪比(max-SINR,maximum signal to interference plus noise ratio)的基站。但是对于超密集网络，由于不同层的基站之间发射功率有很大的差距，如果依然采用最大信干噪比连接策略，会造成很大一部分用户同时接入到发射功率较大、信号较好的基站，从而导致这些基站的拥塞。但是资源比较丰富的基站却处于空闲状态，造成了资源的浪费，网络整体性能下降。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明目的在于提供一种以最大化所有服务提供商的效益和为目标的用户连接和虚拟资源分配方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：首先，基于该效益函数，定义用户和服务提供商的效益；然后利用拉格朗日对偶得到混合业务场景下最优资源分配的充要条件；接着利用一种低复杂度的方法迭代求解资源分配的结果；最后结合资源分配的结果。

本发明根据贪心策略设计用户连接方案，对于新用户到达的情况，在保持原有用户连接不变的情况下，新用户根据局部信息选择最佳的基站进行连接；得益于拉格朗日对偶和启发式的思想，该方法能够降低迭代次数和计算复杂度，快速找到资源分配方案。

其具体的操作步骤如下：第一步：采集网络信息，初始化参数：采集网络中的服务提供商数目N、宏站数目M、小站数目ρ及用户数目K；BE业务用户服务质量需求为0，QoS用户服务质量需求为最小速率需求R_k-min；初始化所有用户的连接状态为未连接，初始化所有用户分得的资源为0；

第二步：在资源分配时刻，采集用户信息，通过常用的信道估计方法，得到用户的路径损耗，阴影衰弱，天线增益等信息。通过这些信息，计算用户的SINR(Signal toInterference plus Noise Ratio)：