[发明专利]基于图论的OFDMA两层网络的频谱分配方法

摘要

本发明公开了基于图论的OFDMA两层网络的频谱分配方法。在该两层OFDMA网络中，在下行链路场景下，宏基站与家庭基站共享频谱资源，本发明首先给宏基站用户分配频谱资源并保证宏基站用户满足一定的服务质量的要求。然后，在家庭基站用户满足一定的服务质量的前提下，基于图论建立模型简化实际问题。在图论的模型的基础上，通过加边、最大势搜索方法(MCS)计算出团的权重和团度，最后，用传统图论着色的方法结合团的权重和团度来最大化资源分配的效率。本发明提出的基于图论的动态资源分配方法有效的增加了系统的吞吐量，并实现了家庭用户的公平性的提高。

主权项

基于图论的OFDMA两层网络的频谱分配方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建模：获取瞬时信道信息，基于图论建模G＝(V,E)，基于图论建立家庭基站的模型G＝(V,E)，V为图论中的点，代表家庭基站用户节点；E为图论中的边，代表用户之间的干扰，家庭基站的用户FUEi收集本家庭基站的信道瞬时信息，包括家庭基站Fi到FUEi的发射功率Pf以及瞬时信道增益gi,i；其他所有家庭基站F的信道瞬时信息，其中包括其他家庭基站F到家庭基站用户节点FUEi的信道的发射功率Pf以及瞬时信道增益gj,i,其中j∈F，系统中的加性高斯白噪声N0，求得目的节点FUEi的瞬时的信干燥比为使家庭基站用户FUEi满足SINRi＞SINRth，SINRth为信干燥比的下限，通常为一个给定的常数；将对FUEi造成最大干扰的家庭基站加入集合Ii，并使得Ii中的家庭基站与FUEi之间的边的值为1，即直至满足条件；2)初始化：子带总数为R，所有用户的已被分配子带的集合为M；3)加边：得到弦图G'＝(V,E')；求弦图，即将图三角化，在模型G＝(V,E)的基础上加边得到：G'＝(V,E∪F)，其中F就是所加的边；根据定理：uv是弦图中的边，当且仅当uv∈E或者原图G中存在有路径u,x1,x2,...,xk,v使得α(xi)＜min{α(u),α(v)}，1≤i≤k，求得F，继而得到弦图G'＝(V,E∪F)＝(V,E')；4)通过最大势方法(MCS)，在弦图G'＝(V,E')的基础上，求得弦图内所有极大团的集合为K；5)根据公式公式公式以及公式(pv,qv):pv＝maxv:v∈KwK,求得每个极大团的权重wK和每个点的团度(pv,qv)，其中代表vk到v的信道增益，代表vk对v的干扰，Iv代表点v所受的最大干扰；6)更新：每个极大团的可以分配的子带的集合为N＝R∩M；7)若K为空，此次分配结束；否则，根据每个极大团的权重wK，优先选出权重最小的极大团k内的点进行优先分配，若同时存在有多个极大团的权重相同，优先选择已被分配子带数目最少的极大团k；8)赋值：i＝1，每次给选出的极大团k内点分配子带时，令i＝1，在k的可着的颜色集Nk里遍历分配子带，其中Nk是第k个极大团里的可分配信道集；9)若i＞|Nk|，则转步骤10)；否则，根据团度(pv,qv)对极大团k内的所有的点进行排序，优先选择团度最小的点v进行排序，若有多个点团度最小，则选择已被分配子带数目最少的点v，并将Nk(i)分配的分配给选出的v，其中|Nk|是第k个极大团里的可分配信道集的个数，Nk(i)是第k个极大团里的可分配子带集里的第i个子带；接着：i＝i+1。重复步骤9)；10)更新：令k中所有的点为集合A，k中点的相邻点为集合B，则A和B内各点之间边为零，即Ev∈A,v∈B＝0,Ev∈B,v∈A＝0；并使团k中所有的点已被分配的颜色为集合Mk，则已分配的子带的集合为M＝M∪Mk；转步骤3)。