[发明专利]基于振荡器相位正负耦合的OFDMA网络动态频谱分配方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域,具体涉及无线通信网络中利用振荡器相位同步原理，对OFDMA网络进行动态频谱分配的方法。

背景技术

随着网络及可靠高数据速率移动通信的技术的迅速发展，促进了物理层技术层的不断革新。如多输入多输出技术(MIMO:Multiple In Multiple out)，正交频分复用技术(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplex)等。因此，为了提高频谱效率与系统容量，传统蜂窝组网方式的演进也一直伴随着移动通信的发展而不断革新。

在无线接入系统中，同一个基站要同时对多个用户提供服务，因此必须对基站内不同用户的和基站自身发出的信号加以区别，使用户能识别自己的信号，基站能区分不同用户的信号。解决这个问题的方法称为多址技术。常用的多址方式有三种：时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和码分多址(CDMA)。

OFDMA多址接入系统将传输带宽划分成正交的互不重叠的一系列子载波集，将不同的子载波集分配给不同的用户实现多址。OFDMA系统可动态地把可用带宽资源分配给需要的用户，容易实现系统资源的优化利用。在蜂窝网络中把每个基站的覆盖范围认为是正六边形，(实际上应该是圆形)。所以相邻的蜂窝存在一片共同的覆盖区域。如对于一个OFDMA蜂窝网络，两个用户间的干扰会存在小区间的干扰(处于相邻蜂窝的两个用户)。其干扰可计算为：定义k小区中的移动用户m_k对l小区中的移动用户m_l的干扰I_kl：

I_kl＝p_ikG_i(l,k)P_l

将所有的干扰关系组成集合：

由此得到干扰图的邻接矩阵：

其中当tr(m_l)＝tr(m_k)时，m_k与m_l位于同一个蜂窝内。

在这片区域的移动站同时可以接收到两个基站的信号。不可以共用相同的频谱。为了提升信号强度及频谱使用效率，需要将网络频谱进行分开也即频谱分配处理。

发明内容

本发明的目的在于解决上述提出的问题，利用振荡器相位同步原理，提出了一种基于振荡器相位正负耦合的OFDMA网络动态频谱分配方法，提高了并行处理能力，可快速有效地得到OFDMA网络的频谱分配方案。

本发明方案提出一种基于振荡器相位正负耦合的OFDMA网络动态频谱分配方法，包括以下步骤：

步骤一：绘制网络拓扑图，利用OFDMA网络拓扑结构绘制网络拓扑图，其中，OFDMA网络拓扑结构中用户对应为网络拓扑图中的节点，网络拓扑图中每条边表示一条链接；

步骤二：绘制频谱干扰图，网络拓扑图的每一条边对应为频谱干扰图中的每一个节点，利用干扰条件将网络拓扑图链接的干扰关系转化为频谱干扰图的干扰关系，将网络拓扑图转化为频谱干扰图；

步骤三：对频谱干扰图取补图，并写出补图的邻接矩阵a_ij；

步骤四：求解相位值，第三步骤中补图中的每个节点与振荡器一一对应，振荡器的相位变化值对应节点的相位变化值，通过求解以下方程获得第i个振荡器在0～t时刻内的相位值：

其中，i为正整数，为振荡器i的相位随时间的变化率，w_i为振荡器i的固有频率，K₁为正耦合强度，K₂为负耦合强度，K_max为补图中所有节点度的最大值，a_ij为补图的邻接矩阵中的对应元素，θ_i为振荡器i的相位；

步骤五：判定相位同步，将振荡器在t时刻的相位值θ_1t,θ_2t…θ_Nt两两进行比较，若相位θ_it与相位θ_jt满足关系式T＜cos(θ_it-θ_jt)，则判定振荡器i与振荡器j相位同步，否则，判定振荡器i与振荡器j相位不同步，其中，T(0＜T＜1)为阈值常数；