[发明专利]一种OFDM两层网络中基于极大团的簇优化资源分配方法

说明书

本发明公开了一种OFDM两层网络中基于极大团的簇优化资源分配方法。在OFDM两层网络中，在下行链路的场景下，宏基站与家庭基站频谱资源共享，一个家庭基站服务两个家庭用户。本发明首先保证宏用户的服务质量，并给宏用户优先分配子载波，在此基础上，建立基于图论的家庭基站到家庭用户各下行链路之间的干扰模型。然后，在建立的模型的基础上，采用Bron‑Kerbosch算法求取所有的极大团，根据得到的极大团求取簇。最后根据求得的簇来分配子载波。本发明提出的基于图论的动态资源分配方法有效的增加了系统的吞吐量，并降低了算法复杂度。

技术领域

本发明公开了一种OFDM两层网络中基于极大团的簇优化资源分配方法，属于无线通信的技术领域。

背景技术

在过去的五年内，移动数据流量增长了18倍。2016年底，全球移动数据流量达到每月7.2艾字节。在2016年，移动网络承载的业务量远远超过了蜂窝网，其中移动数据的60％是基于Wi-Fi或家庭基站实现的。对于运营商来说，提供高速率的链接以及大覆盖范围的网络是一项重要的议题。然而，由于容量的受限以及通过墙时的信号衰弱，传统的宏蜂窝系统已不能满足日益增加的速率需求和保证室内网络的高连通度，家庭基站能有效的弥补宏基站的不足而引起了人们的广泛关注。

家庭基站因为用户的需要而状态会随时开关，这种“即插即用”的机制会对家庭基站拓扑网络造成一定的动态性和不可预测性，因此动态的分配频谱在家庭基站网络拓扑上有其必要性。本发明利用图论对家庭基站的物理模型进行简化，将家庭基站简化为模型中的点，将家庭基站间的相互干扰简化成模型中点与点之间的边，将子带分配问题简化为着色问题，图论的应用在实际生活中有其实用操作性。

本发明通过对极大团枚举算法的研究，引入一个低复杂度的Bron-Kerbosch算法，并在求得的极大团的基础上对簇进行求取。已知簇内的点与点之间没有边，因此在OFDM环境中，同一子载波可以被分配给同一簇内的所有家庭基站。本发明对非资源冲突区域进行资源分配，每一个簇都是一个非资源冲突区域，因此每个簇中的点的个数越多，频谱利用率越高。本发明首先对极大团的枚举，转而对簇进行求取，这种做法不仅可以降低复杂度，更可以大大的提高了频谱利用率。

本发明是在OFDM的下行链路的场景下运行。OFDM把可用频带分成一系列正交的子信道，每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各个子载波并行传输。OFDM系统有着优越的性能，其优点主要在于频谱利用率较高。OFDM系统中，子载波是相互正交的，之间没有保护间隔且频谱重叠，因此可以节省频谱资源，提高频带的利用率，也就是提高系统的吞吐量。

在两层网络模型中，频谱资源的分配模式分为宏基站和家庭基站不共用频谱、部分共用和共用频谱三类。在频谱资源越来越稀缺的今天，完全不共用频谱是不现实和不经济的。在本发明中，宏基站和家庭基站是共享频谱资源的，因此宏基站用户和家庭基站用户同时需要面临两个干扰：跨层干扰和同层干扰。在宏基站和家庭基站共享频谱资源的同时，如何提高家庭基站的平均吞吐量和系统的吞吐量，与此同时还需降低方法的复杂度。因此，本发明优先保证宏用户的服务质量，在此基础上，考虑宏基站和其他家庭基站对家庭用户的干扰，基于图论来分配所有频谱，大大提高系统吞吐量。

发明内容

技术问题：本发明针对以往簇求取算法中资源利用效率不高和极大团枚举算法中算法复杂度较高的情况，提供一一种OFDM两层网络中基于极大团的簇优化资源分配方法。

技术方案：1.一种OFDM两层网络中基于极大团的簇优化资源分配方法，该方法包括以下步骤：