[发明专利]一种基于多信道启发式分簇的异构蜂窝网络资源分配方法

摘要

本发明公开了一种基于多信道启发式分簇的异构蜂窝网络资源分配方法，在分簇过程中，该方法允许一个家庭基站加入多个簇中并与宏用户进行联合信道分配，使家庭基站获得多个信道，然后为两层网络中家庭基站在各信道上的发射功率建立非合作博弈模型，定义的效用函数不仅考虑到该家庭用户的效用，还考虑了对家庭用户和宏用户的干扰。步骤如下：首先为家庭基站网络建立有向干扰图，并根据多信道启发式分簇算法将家庭基站加入多个簇中，之后为宏用户分配信道并与簇相匹配，共用信道；然后建立家庭基站各信道的发射功率的博弈，通过多次迭代后获得均衡时的最优功率集合，家庭基站根据集合调整发射功率。

主权项

1.一种基于多信道启发式分簇的异构蜂窝网络资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：1)联合信道分配1.1)定义家庭基站集合{V}＝{v₁,v₂,......,v_F}，{v_i}代表家庭基站i，家庭基站的数目为F，宏用户数与信道数相等，均为M，家庭基站的初始发射功率相同，每个家庭基站发射功率为P_i，家庭基站i分配的信道为T_i个；1.2)计算家庭基站i受到家庭基站j的干扰权重其中是家庭基站j对家庭基站i用户干扰信号的信道增益，为家庭基站i对本基站用户有用信号的信道增益，δ是权重的门限，小于这个门限视为两个家庭基站之间没有干扰，通过公式求出家庭基站i所受干扰权重之和，形成干扰权重集合{W}＝{w₁,w₂,......,w_F}；1.3)将家庭基站按干扰权重w_i降序排列，形成家庭基站排序后的新集合{V'}；1.4)根据信道数M将家庭基站划分成簇{C_n}_n∈M：1.4.1依次从家庭基站集合{V'}中取出一个家庭基站i加入簇C_n，簇C_n会对家庭基站i产生干扰的家庭基站数为{v′_i}为簇C_n中对家庭基站i产生干扰的基站集合，簇C_n增加的权重之和为从所有的簇中选取W_iⁿ最小的前T_i个簇将家庭基站加入，从家庭基站集合{V'}中删去该家庭基站；1.4.2重复步骤1.4.1直至家庭基站集合{V'}为空，则家庭基站分簇完成；1.5)家庭基站与宏用户联合信道分配：1.5.1宏用户数目为M，宏用户集合为{M_u}，其中u为宏用户的序号，将宏用户按照距离宏基站从近到远的顺序排列，得到新宏用户集合{M_u'}，u'为排序后宏用户的序号，并按照顺序依次为宏用户分配一个信道；1.5.2按照顺序从宏用户集合{M_u'}中取出一个宏用户m，计算它受到簇C_n的干扰与噪声之和为家庭基站i到宏用户m干扰信号的信道增益，从簇集合{C_n}中选择一个使得IN_n最小的簇C_n'将宏用户m与该簇相匹配，簇内的家庭基站与宏用户使用同一信道，将该家庭基站簇和宏用户从家庭基站簇集合{C_n}和宏用户集合{M_u'}中删去；1.5.3重复步骤1.5.2直至家庭基站簇集合{C_n}和宏用户集合{M_u'}都为空，联合信道分配完成；2)分配家庭基站各信道发射功率2.1)初始化：设ε＝10^‑5，time＝0，家庭基站各信道的发射功率为{P_i,t}^(time)＝{Pmax/T_i}，其中Pmax为家庭基站最大发射功率，T_i为家庭基站i使用的信道数；2.2)计算家庭基站各信道发射功率其中B为信道带宽，k是惩罚项的系数，为家庭基站i对宏用户m干扰信号的信道增益，为家庭基站i对其他使用信道t的家庭用户的干扰信号信道增益之和，是家庭基站i在信道t上的信干噪比，计算公式为C_n是使用信道t的家庭基站簇，为簇C_n中其他家庭基站在信道t上对家庭基站i用户的干扰之和，P_m是宏基站总发射功率，M为宏用户数，为宏基站到家庭基站i的用户的干扰信号信道增益，是宏基站造成的干扰，N0是系统的噪声功率谱密度，B为信道带宽，N0*B是信道上的噪声；每个信道上发射功率有限制，为0＜P_i,t≤Pmax/T_i，Pmax是家庭基站最大的发射功率，每个信道上的最大功率为家庭基站总发射功率与用户数之商；2.3)执行步骤2.2后，检查各家庭基站每个信道上的功率与上一次的功率是否满足ε为迭代门限；如果不满足，令time＝time+1，算法跳到步骤2.2继续执行；如果满足，则博弈结束；最终获得家庭基站各信道发射功率集合家庭基站据此调整发射功率。