[发明专利]基于动态分簇的超密集网络无线资源分配方法

权利要求书

1.基于动态分簇的超密集网络无线资源分配方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤一、基站动态分簇：根据基站的分布密度确定簇中心点和簇的数目，采用改进型K均值聚类方法对网络中随机分布的基站进行分簇；

具体为：

1.1：计算网络中各个基站的密度指标：其中，D_f为第f个基站的密度指标，r_f为第f个基站的邻域半径，sc_f为第f个基站的坐标，sc_b为第b个基站的坐标，F为网络中的基站总数；

1.2：将密度指标值最大的基站记为其密度指标记为则定为第j个簇中心点，并更新除簇中心点外其余基站的密度指标为则

1.3：判断是否成立，若成立则得到分簇数目为L＝j，并跳到步骤1.4；若不成立则回到步骤1.2，其中，为第j个簇中心点确定后更新后的基站密度指标的最大值，为第1个簇中心点的密度指标值，δ为影响因子；

1.4：根据步骤1.3得到的分簇数目L和簇中心点集合记每个簇中心点的坐标值为μ_j，即通过以下迭代形成分簇：

①计算当c^(f)＝j时，则第f个基站所在的分簇为C_j，并计算准则函数

②根据步骤①中的分簇结果，更新每个簇中心点的坐标值，即其中，|C_j|表示第j个簇中基站的个数；同时根据新的簇中心点坐标值计算新的准则函数若E_new＝E_old则输出分簇结果，完成分簇操作；否则，令返回步骤①重新进行分簇，其中，E_old表示旧的准则函数；

步骤二、资源块分配：根据步骤一中的分簇结果，采用基于比例公平的资源块分配方法进行资源块分配，将虚拟资源池中的所有基站的资源块分配给所有用户，并且依照多点协同传输的分配要求对边缘用户进行处理，从而完成资源分配。

2.根据权利要求1所述的基于动态分簇的超密集网络无线资源分配方法，其特征在于，所述超密集网络中为密集分布的LTE小基站，其中，基站空间分布模型为在二维平面中的独立均匀泊松点过程，所有基站采用OFDMA接入方式。

3.根据权利要求1所述的基于动态分簇的超密集网络无线资源分配方法，其特征在于，步骤二具体为：

2.1：初始化：设置每个用户使用的资源块集合为空集，即中心用户和速率R_ac＝0，边缘用户和速率R_ae＝0；

2.2：将步骤一中所分的基站簇按照其关联用户集合CU_j的数目|CU_j|降序排列，得到重新排序后的基站簇集合为{C'₁,C'₂,...,C'_L}，其中，CU_j为第j个基站簇C_j的关联用户集合；

2.3：对重新排序后的基站簇集合中的第j个基站簇C'_j的关联用户依次进行首轮资源块分配，具体步骤如下：

寻找此刻信道状态最优的用户u、基站m和基站资源块l，即满足条件其中，表示第j个基站簇的第m个基站将资源块l分配给用户u时的信道状态信息，表示第j个基站簇的第k个基站将资源块n分配给用户p时的信道状态信息，N_j,k表示第j个基站簇的第k个基站所能分配的资源块的集合，K_j表示第j个基站簇的基站总数；

①若此时用户u∈U_c，其中，U_c表示中心用户集合，则将第j个基站簇的第m个基站的资源块l分配给用户u，即Ω_u＝Ω_u∪{(j,m,l)}，并令N_j,m＝N_j,m-{l}，其中，表示第j个基站簇的第k个基站与用户u的连接关系，N_j,m表示第j个基站簇的第m个基站所能分配的资源块的集合；同时，令其中，n表示每个基站的资源块数目，B为系统资源块的带宽，表示第j个基站簇的第k个基站在资源块n上的发射功率，表示用户i与第j个基站簇的第k个基站在资源块n上的信道增益，表示第l个基站簇的第m个基站在资源块n上的发射功率，表示用户i与第l个基站簇的第m个基站在资源块n上的信道增益，σ²表示加性高斯白噪声的功率；

②若此时用户u∈U_e，其中，U_e表示边缘用户集合，则确定协作基站p，使其满足将第j个基站簇的第m个基站的资源块l和第p个基站的资源块l一起分配给用户u，即Ω_u＝Ω_u∪{(j,m,l),(j,p,l)}，并令N_j,m＝N_j,m-{l}，N_j,p＝N_j,p-{l}，同时，令其中，表示第j个基站簇的第m个基站与用户i的连接关系；

重复进行步骤2.3，直到第j个簇中所有关联用户都进行过一次资源分配后，进入步骤2.4；

2.4：若所有基站的资源块都分配完，则得到资源块分配结果；若则分为以下两种情况继续对剩余资源块进行分配后，得到资源块分配结果：

①当时，则寻找用户u，使其满足确定用户u以后，寻找基站m和基站资源块l，使其满足令Ω_u＝Ω_u∪{(j,m,l)}，N_j,m＝N_j,m-{l}，令其中，为中心用户与边缘用户速率比例公平参数；表示用户u与第j个基站簇的第k个基站在资源块n上的信道增益，表示用户r与第j个基站簇的第k个基站在资源块n上的信道增益；

②若则寻找用户u，使其满足确定用户u以后，寻找基站m和基站资源块l，使其满足并寻找协同基站p，使其满足令Ω_u＝Ω_u∪{(j,m,l),(j,p,l)}，N_j,m＝N_j,m-{l}，N_j,p＝N_j,p-{l}，并令s_j,k表示第j个基站簇的第k个基站，BS_u表示用户u的关联基站集合。