Femtocell双层网络中基于分簇的资源分配方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106231610A(43)申请公布日2016.12.14(21)申请号201610871361.2(22)申请日2016.09.30(71)申请人重庆邮电大学地址400065重庆市南岸区南山街道崇文路2号(72)发明人刘开健张春艳邹剑张海波朱江(74)专利代理机构北京一格知识产权代理事务所(普通合伙)11316代理人滑春生(51)Int.Cl.H04W16/20(2009.01)H04W40/02(2009.01)H04W72/04(2009.01)权利要求书3页说明书10页附图6页(54)发明名称Femtocell双层网络中基于分簇的资源分配方法(57)摘要本发明涉及毫微微小区Femtocell双层网络中基于分簇的资源分配方法，包括利用三轮子信道分配算法为宏用户MUEs分配子信道；根据功率分配的规划目标和约束条件，采用经典注水算法为MUEs分配功率；采用改进的遗传模拟退火算法GASA为毫微微小区分簇；根据毫微微用户FUEs的速率需求，采用启发式算法为FUEs分配子信道；并利用KKT条件对FUEs进行功率分配。本发明在保证MUEs正常通信的前提下，最小化FUEs间的干扰，提高了频谱利用率，保证了FUEs和MUEs的服务质量。CN106231610ACN106231610A权利要求书1/3页1.一种用于Femtocell双层网络基于分簇的资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤101：利用三轮子信道分配算法对宏用户MUEs执行子信道分配；步骤102：根据宏用户功率分配的规划目标和约束条件，采用经典注水算法为MUEs分配功率；步骤103：采用改进的遗传模拟退火算法GASA为毫微微小区分簇；步骤104：根据毫微微用户FUEs的速率需求，采用启发式算法为FUEs分配子信道；步骤105：利用卡罗需-库恩-塔克KKT条件对毫微微用户FUEs进行功率分配。2.根据权利要求1所述的基于分簇的资源分配方法，其特征在于，所述步骤101利用三轮子信道分配算法对宏用户MUEs执行子信道分配包括：引用香农公式建模宏用户m数据速率的更新公式为其中，M为宏用户总数，K为子信道总数，为宏用户m在子信道k上的信干噪比，Δf为信道带宽；进而考虑宏用户的数据速率请求，在满足宏用户速率区间的前提下为宏用户分配子信道。3.根据权利要求2所述的基于分簇的资源分配方法，其特征在于，所述在满足宏用户速率区间的前提下为宏用户分配子信道，包括：步骤101A：遍历所有子信道，找出使宏用户m能获得最大信道增益的子信道k，并将子信道k分配给宏用户m，若得到的宏用户m的速率满足其最低速率需求，则宏用户m不再参加信道分配,进而如果所有计算得到的宏用户数据速率均满足最低速率需求，则退出循环；步骤101B：如果子信道有剩余，则重复进行步骤101A，宏用户速率判断条件变为判断计算得到的相应宏用户的速率是否满足其最高速率需求；步骤101C：如果子信道仍有剩余，重复进行步骤101A，不再进行宏用户数据速率判断。4.根据权利要求1所述的基于分簇的资源分配方法，其特征在，所述步骤102根据宏用户功率分配的规划目标和约束条件，采用经典注水算法为MUEs分配功率包括：以最大化系统容量为优化目标，最大总功率为约束条件，构建MUEs的功率分配目标函数：且满足约束条件：采用注水算法为宏用户分配功率，得到其中，η＝Δf/ζln2为注水线；是子信道k上的增益干扰比，表示宏基站到宏用户m在子信道k上的的信道增益，表示毫微微基站FBSj到宏用户m在子信道k上的的信道增益；表示毫微微基站FBSj在子信道k上的发射功率；σ2为噪声功率；ζ是拉格朗日乘子，为常数；为宏基站在子信道k上的发射功率，为总的发射功率，Δf为信道带宽，M为宏用户总数，K为子信道总数。2CN106231610A权利要求书2/3页5.根据权利要求1所述的基于分簇的资源分配方法，其特征在于，所述步骤103采用改进的遗传模拟退火算法GASA为毫微微小区分簇包括：以同簇中的毫微微基站FBSs间的干扰总和最小作为目标函数，建模优化方程：且满足约束条件：Cg∩Cn＝Φ(g,n∈χ,g≠n)以及xin∈{0,1}；其中，χ＝{1,…,NA}表示簇的集合，F和NA分别表示毫微微基站FBSs的数量和簇的数量；wij是FBSi和FBSj间的干扰权值；xin是FBSs的分簇指示矩阵，当xin＝1时，表示将FBSi分到第n个簇，当xin＝0时，即表示FBSi不分到第n个簇；Cn表示第n个簇中FBSs的集合，Cg表示第g个簇中FBSs的集合，为系统中总的FBSs的集合，进而采用遗传模拟退火算法解决此分簇问题。6.根据权利要求5所述的基于分簇的资源分配方法，其特征在于，所述步骤104根据毫微微用户