[发明专利]一种云无线接入异构网架构下的动态频率复用方法

摘要

本发明公开了一种云无线接入异构网架构下的动态频率复用方法，所述云无线接入异构网包括宏远端射频头、微远端射频头、基站资源池和高速交换结构，特征是采取将异构网与云无线接入网结构相结合，采用基于图染色的频率资源分配方法以及基于图染色的频率资源分配调节方法，从而能够确保异构网中相邻近的同层或不同层的两个小区不使用同一段频率以避免同频干扰，并根据各小区中随时间变化的频谱资源需求量，动态地实现并调整频谱资源的分配以适应小区内不断变化的用户数量。本发明适用于全频带的正交频分复用系统，能够有效地提高频谱资源的利用率，增加每个小区的吞吐量。

主权项

一种云无线接入异构网下的动态频率复用方法，适用于全频带的正交频分复用系统；采用基于图染色的频率资源分配方式根据各宏微小区的用户业务需求对系统中的宏小区和微小区中的用户进行频率资源分配；采用基于图染色的频率资源分配调节方式，在各小区用户业务需求发生变化时对已有的频谱资源的分配结果进行调节；其特征在于所述基于图染色的频率资源分配方式具体包括以下步骤：第一步：基站资源池中的中央管理调度模块收集各小区不同区域在当前时刻的频谱资源需求情况，再根据已知的系统覆盖下小区间的位置关系生成小区间干扰拓扑结构图；该拓扑结构图由节点和连接两个节点的边所构成，每个节点表示一个宏小区或一个微小区；通过所设定的距离门限值来判断任意两个微远端射频头所覆盖的小区间是否可以复用同一段频率：当两个微远端射频头间的距离大于时，则所覆盖的小区可以复用同一段频率，否则不能；设微远端射频头和宏远端射频头之间的距离门限为当一个微远端射频头和一个宏远端射频头间的距离大于时，则它们所分别覆盖的小区可以复用同一段频率，否则不能；在小区间干扰拓扑结构图中，代表不能复用同一段频率的两个小区的两个节点之间用边相连接；每个节点k都有一个对应的负载值ek，表示该小区的频谱资源需求量的大小，即所需的资源块的个数，这个值在构图时即等于节点k所对应的远端射频头所覆盖下小区的负载rk；这里序号k用于标识不同的节点，包括宏节点和微节点；同时为每个节点k定义已用颜色向量和可用颜色向量其中，表示节点k已经被染为颜色ci，反之表示节点k可以但是还未被染上颜色ci，反之在染色过程中，每对一个节点进行染色，都要对图中所有节点的已用颜色向量和可用颜色向量进行更新；第二步：选取同种负载值最高的节点k*作为起始节点开始对整个图中的所有节点进行染色；若不止一个节点的负载值同为最高，则优先选取度数最大的节点；若还不止一个，则在度数最大的节点中任意选取一个；所述节点的度数指的是与节点相连接的边的个数；中央管理调度模块生成颜色c1来对节点k*进行染色；这里每种颜色ci也有一个对应的负载值l(ci)，表示该颜色所对应的频谱资源量，即资源块的个数，用颜色负载值向量l＝[l(c1),l(c2),...]来表示现有所有颜色的负载值；这里颜色c1的负载值即等于节点k*的负载值；第三步：将与已染色节点相邻的所有未染色节点构成一个目标节点集合K；如果此时已染色节点没有相邻的未染色节点，则从整个图中找出负载值最大的节点t来构成目标节点集合K；第四步：从目标节点集合K中选取负载值最大的节点作为目标节点，再为目标节点选取其可用的目标颜色；若则中央管理调度模块需要生成一种新的颜色来对目标节点进行染色，新颜色的负载值就等于目标节点的负载值；若则表示可从图中选取已有颜色来对目标节点进行染色；优先选取满足条件且已染节点数最少的节点的颜色作为目标颜色；针对目标颜色负载值与目标节点的负载值之间的不同关系，分为以下三种情况进行处理；第一种情况：当目标结点的负载值et大于目标颜色的负载值则对目标结点采用部分染色的方式，将节点部分染色为目标颜色染色后节点仍留在目标结点集合K中，但目标结点节点的负载值更新为染色前自身负载值与目标颜色负载值的差值等待进行下一次染色；第二种情况：当目标结点的负载值et等于目标颜色的负载值则将目标结点完全染色为目标颜色然后将目标结点从目标结点集合K中去除；第三种情况：当目标结点的负载值et小于目标颜色的负载值在当前图中已有颜色数为nc的情况下，则从目标颜色中分裂出一种新的颜色该颜色的负载值为目标颜色负载值与目标结点负载值的差值同时目标颜色的负载值更新为目标节点的负载值et；然后将目标节点t染色为目标颜色后，从目标节点集合K中去除；重复该步骤直到集合K为空集；第五步：重复第三步和第四步，直到图中所有的节点均被染过颜色；计算所有颜色的负载值之和若则定义因子将所有颜色的负载值乘以该因子，更新为即减少每种颜色所对应的资源块的个数；若则不对每种颜色的负载值进行调整；第六步：检查系统中是否仍有节点可继续被染色：对任一节点k，若有则其仍可以被染上其他现有的颜色；中央管理调度模块通过计算得出每种颜色ci被使用的次数b(ci)；任一种颜色被使用的次数即表示该颜色所对应的频谱段所需要被复用的次数；同一段频谱被多复用一次即增加一个基带处理单元；则每种颜色被使用的次数中，最大值b*＝max{b(c1),b(c2),...}即表示系统为满足云无线接入网中所有小区用户的业务需求所需要的总的基带处理单元数量；对图中所有的节点进行遍历，对于任一目标节点t，检查其可用颜色向量，若存在颜色的使用次数小于网络中所有用户总的基带处理单元需求量且满足条件则该颜色可以被使用；若同时存在多个可用颜色，则优先选择负载值与目标节点t的负载值最接近的颜色作为目标颜色；染色后，更新所有节点的可用颜色向量，再对下一个节点进行检查，直到所有节点均被遍历过；第七步：中央管理调度模块根据基于图染色方法所得到的异构云无线接入网中各层小区的频谱资源分配结果，生成每个小区的远端射频头和资源池志宏基带处理单元的对应连接关系；每个远端射频头接受一个基带处理单元提供的频谱资源，被分配到相同频谱的多个远端射频头必须被连接在不同的基带处理单元上。