一種蜂窩異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是蜂窩異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源分配技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一 種蜂窩異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展，新一代通信智能終端的廣泛應(yīng)用W及豐富多樣數(shù) 據(jù)業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)，用戶(hù)業(yè)務(wù)需求對(duì)傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 通過(guò)在傳統(tǒng)宏蜂窩覆蓋范圍內(nèi)，引入其他通信方式，如微微基站、家庭基站和中繼站等，從 而可W有效解決盲區(qū)覆蓋問(wèn)題，減輕宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，在提升用戶(hù)業(yè)務(wù)性能的同時(shí)可有 效降低運(yùn)營(yíng)成本。
[0003] 在宏基站與家庭基站異構(gòu)融合的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中，由于家庭基站非確定規(guī)劃、隨機(jī)接 入W及與宏基站共享頻譜等特性，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、用戶(hù)之間干擾較為嚴(yán)重，用戶(hù)傳 輸性能?chē)?yán)重受限，因此如何實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭基站和宏基站用戶(hù)的高效資源分配，W提高網(wǎng)絡(luò)頻 譜資源利用率及系統(tǒng)容量是亟待解決的問(wèn)題。
[0004] 目前已有研究考慮蜂窩異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源分配方案，如提出一種異構(gòu)雙層網(wǎng)絡(luò)中下行 鏈路功率分配方法，家庭基站W(wǎng)最大化其小區(qū)容量為目標(biāo)，而宏基站則在保證鏈路最低信 干噪比要求下W提高自身能量效率為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)家庭基站及宏基站聯(lián)合功率優(yōu)化，W及網(wǎng) 絡(luò)綜合性能提升;也有研究提出了一種蜂窩異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合功率和子信道分配方法，在滿(mǎn)足 用戶(hù)干擾口限和速率需求的前提下，優(yōu)化子信道及功率分配W實(shí)現(xiàn)家庭基站吞吐量最大 化。
[000引 W上研究通過(guò)建模特定網(wǎng)絡(luò)性能函數(shù)，基于優(yōu)化理論確定對(duì)應(yīng)性能函數(shù)最優(yōu)的資 源分配策略，但現(xiàn)有研究未綜合考慮各異構(gòu)接入網(wǎng)絡(luò)特性、網(wǎng)絡(luò)之間存在競(jìng)爭(zhēng)及合作關(guān)系 及用戶(hù)業(yè)務(wù)需求等問(wèn)題，難W實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)綜合性能優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種蜂窩異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，該方法針對(duì) 包含一個(gè)宏基站(MBS)和多個(gè)家庭基站（FBSs)的蜂窩異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，MBS在滿(mǎn)足宏蜂窩用戶(hù) (MUE)最小傳輸速率需求下，可劃分其頻譜，與各FBS共享頻譜，而各FBSs之間無(wú)法共享頻譜 的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，如何實(shí)現(xiàn)FBSs頻譜及傳輸功率分配問(wèn)題，提出兩階段資源分配算法，具體為基 于破產(chǎn)博弈進(jìn)行MBS與FBSs共享頻譜傳輸速率分配，繼而基于FBS效用函數(shù)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)帶寬及 功率局部?jī)?yōu)化分配，重復(fù)上述步驟，直至算法收斂。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0008] -種蜂窩異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，該方法包括W下步驟：
[0009] 步驟一：基于用戶(hù)業(yè)務(wù)需求確定初始帶寬分配策略，記b= [bi，b2, . . .，bN]，其中 么 = B ; 扛1
[0010]步驟二：確定MBS與第i個(gè)FBS，記為FBSi，共享頻譜部分最大傳輸速率，記為 r = [CT，C?，…，側(cè)；
[0011] 步驟S:建模破產(chǎn)博弈模型，確定MBS及FBS分配速率^ =[姆，礎(chǔ)，…，JC
[0012] 步驟四：基于F B S效用函數(shù)優(yōu)化確定局部帶寬及功率分配策略，記 6*=. 城，和片=if,.馬,巧；
[0013] 步驟五:重復(fù)上述步驟，直到算法收斂，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)合帶寬及功率優(yōu)化分配。
[0014] 進(jìn)一步，在步驟一中，若滿(mǎn)足FBSi最低速率需求為巧fs FBSi最大發(fā)送功率P/ax，貝。
確定FBSi的初始帶寬為 其中^ =公，Pi為FBSi發(fā)送功率，Pm為MBS i=l 發(fā)送功率，hi為FBSi到F肥i信道增益，gm, i為MBS到FBSi信道增益，O2為傳輸信道噪聲功率，記 FBSs初始帶寬分配向量為b = [bi，b2,...，bN]。
[001引進(jìn)一步，在步驟二中，基于初始帶寬分配策略b=[bi，b2, . . .，bN]，確定MBS與FBSi 共享頻譜部分最大傳輸速率為
，其中，hm為MB巧IjMUE信道增益，令 MBS最大速率分配向量為'護(hù)=防，嗯，…妨
[0016] 進(jìn)一步，在步驟S中，給定FBSi共享頻譜部分的MBS最大傳輸速率分配量/Cr ,MBS 傳輸速率需滿(mǎn)足M肥最低QoS需求，即XiC >皆。，基于爲(wèi)^巧：7及E成=瑞…限定條件， i~l I-=I 建模MBS各頻段速率劃分問(wèn)題為破產(chǎn)博弈模型，采用夏普利值劃分原則確定與FBSi共享頻 譜的MBS傳輸速率義d
[0017] 進(jìn)一步，構(gòu)造聯(lián)盟子集S，建模特征函數(shù)>'(別=maxf 0,巧:"I為聯(lián)盟子集S所分配的 V 觸 J 傳輸速率，定義與邱巧享頻譜的MBS傳輸速率分配量為也咕…，皆]=[巧(叫，仍機(jī)..化-0')]' 其中，載的即為W特征函數(shù)V(S)為參數(shù)的與FBSi共享頻譜的MBS所分配傳輸速率，調(diào)用公 式
計(jì)算MBS速率分配鳥(niǎo)，其中I S I表示集合S 中的元素?cái)?shù)目，V (S) -V (S- {i})表示FBSi對(duì)聯(lián)盟成員的貢獻(xiàn)，
表示FBSi對(duì)聯(lián) 盟成員貢獻(xiàn)的權(quán)值。
[0018] 進(jìn)一步，基于FBSi共享頻譜的MBS速率分配
其中g(shù)i,m為 FBSi到MUE的信道增益，可確定Pi和bi的關(guān)系。
[0019]進(jìn)一步，在步驟四中，建模FBSi的效用函數(shù)為：
;在滿(mǎn)足
條件下確定局部?jī)?yōu)化MBS帶寬分配及FBS功率分配策略，記(/，, = ?弓-"WX&，重復(fù)上述步 驟，直到滿(mǎn)足收斂條件，實(shí)現(xiàn)帶寬及功率分配方案。
[0021] 本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明所述方法可W有效保障異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)宏用戶(hù)及家 庭基站用戶(hù)QoS需求，實(shí)現(xiàn)頻譜資源共享，提高頻譜利用率和網(wǎng)絡(luò)綜合性能。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行 說(shuō)明：
[0023] 圖1為蜂窩異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景示意圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明所述方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0026] 圖1為異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景圖，如圖所示，存在一個(gè)MBS與多個(gè)FBSs融合共存的網(wǎng)絡(luò) 中，假設(shè)MBS與多個(gè)FBSs共享頻譜資源，建立兩階段資源分配算法實(shí)現(xiàn)FBSs聯(lián)合頻譜分配及 功率分配策略，具體為基于破產(chǎn)博弈進(jìn)行MBS與FBS共享頻譜傳輸速率分配，繼而基于FBS效 用函數(shù)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)帶寬及功率分配。
[0027] 圖2為本發(fā)明所述方法的流程示意圖，本方法包括W下步驟:步驟一:基于用戶(hù)業(yè) 務(wù)需求確定初始帶寬分配策略，記b=[bi，b2, ...，bN];步驟二：確定MBS與FBSi共享頻譜部 分最大傳輸速率，記V^ = [>C：^，iC^...，巧;'：^>步驟S:建模破產(chǎn)博弈模型，確定分配速率 9? = [乂,，成，…，妨];步驟四：基于FBS效用函數(shù)優(yōu)化確定局部帶寬及功率分配，記