[发明专利]基于能效的异构网络鲁棒资源分配和时长混合优化方法

权利要求书

1.一种基于能效的异构网络鲁棒资源分配和时长混合优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：初始化系统参数，所述系统参数包括宏蜂窝用户数M、飞蜂窝用户数F、可用子载波数目N、信道增益、飞蜂窝网络总电路功耗值P_c^total、飞蜂窝用户最大发射功率值P_i^max、子载波最大发射功率值跨层干扰温度值I_th和中断概率阈值∈；初始化子载波分配状态集合表示在此定义的子载波分配状态集合，设定迭代次数T^max，迭代初始化；

S2：获取信道信息；利用次优分配方案进行子载波的分配，并更新子载波分配状态集合；

S3：判断所有子载波是否都分配给了飞蜂窝用户，若是则进入S4；否则，返回S2；

S4：得到系统最优传输时长、飞蜂窝用户最优功率、飞蜂窝网络最优能效，并更新飞蜂窝用户发射功率限制因子子载波发射功率控制因子和宏蜂窝服务质量保护因子λ^q(t)；

S5：判断飞蜂窝用户在所有子载波上的发射功率总和是否小于等于最大发射功率；若是，则进入S6；否则，进入S7；

S6：利用伯恩斯坦近似法来获得凸优化问题，计算所有飞蜂窝用户对宏蜂窝宏基站的干扰功率，并判断是否小于等于干扰功率门限值；若是，则进入S7；否则，进入S8；

S7：判断子载波发射功率是否小于等于子载波最大发射功率；若是，则进入S8；否则，取最优发射功率为子载波最大发射功率并进入下一次迭代；

S8：判断当前迭代次数是否大于最大迭代次数，若是，则结束，否则，进入下一次迭代，返回S4；

所述步骤S2利用次优分配方案进行子载波的分配，并更新子载波分配状态集合，具体包括：

获取信道信息，根据对子载波进行分配，i′表示对应子载波所分配给的用户i′，辅助变量其中，是每一帧内子载波上没有宏蜂窝用户存在的数据传输时间，p_n代表每个子载波上被分配的初始功率，C_i,n是从第i个飞蜂窝用户到飞蜂窝认知接入节点在第n个子载波上的等效信道增益，代表第n个子载波空闲且飞蜂窝接入点做出正确判断的概率，代表初始传输时间，τ代表认知异构网络感知时间，P_c^total是飞蜂窝网络总电路功耗值，N_total是OFDM系统总子载波数；在每一次子载波分配后，根据

对子载波分配状态集合进行更新；

所述步骤S4系统得到最优传输时长具体包括：

所述系统局部最优传输时长根据计算，其中，α是宏蜂窝用户的空闲率参数，w(t-1)为辅助变量，表示为全局最优传输时长根据计算，其中，[x]⁺＝max{0,x}，代表传输时长上限值；

在S4中，所述飞蜂窝用户最优传输功率根据

计算，其中，是每一帧内子载波上没有宏蜂窝用户存在的最优数据传输时间；φ(t-1)为辅助变量，可表示为其中，χ为丁克尔巴赫法非负转换因子，ω_i,n为使用伯恩斯坦法后近似干扰链路增益；

所述步骤S4中，飞蜂窝网络最优能效根据计算，其中，r_i,n(t)是第i个飞蜂窝用户在第n个子载波上的信干噪比，可表示为其中，h_i,n是第i个飞蜂窝用户到飞蜂窝接入点在子载波n上的直接信道增益，p_w,n是第w个宏蜂窝用户在子载波n上的传输功率，h_w,n是第w个宏蜂窝用户到飞蜂窝接入点在子载波n上的直接信道增益，σ²表示加性高斯白噪声；表示飞蜂窝用户最优传输功率，T是每一帧的总时长，即T＝τ+T_d，其中τ为每一帧内飞蜂窝用户感知时间，T_d为每一帧内飞蜂窝用户数据传输时间；

在步骤S4中，所述飞蜂窝用户发射功率限制因子子载波发射功率控制因子和宏蜂窝服务质量保护因子λ^q(t)的更新表达式如下：

其中，b^o、b^p和b^q为和λ^q(t)相应的更新步长；P_i^max表示第i个飞蜂窝用户允许发射的最大功率、表示第n个子载波上允许发射的最大功率、I_th表示宏基站接收机的跨层干扰温度阈值；

所述步骤S6具体为：通过公式判断是否飞蜂窝用户对宏基站的干扰功率小于等于干扰功率门限值；其中，ω_i,n为使用伯恩斯坦法后近似干扰链路增益，表示为其中，辅助变量b_i,n与a_i,n分别为干扰链路增益G_i,n分布取值上下界；∈为中断概率阈值；辅助变量其中，辅助变量和σ_n为伯恩斯坦近似参量。