一种两层非均匀拓扑结构异构网络下的网络资源分配方法组成比例

本发明专利技术提出一种两层非均匀拓扑结构异构网络下的网络资源分配方法，目标模型构建为所有用户速率的对数累加和并将目标模型所要解决的问题拆分为三个子问题依次求解：首先，初始化其他的参数，求解当前情况下的用户连接及频率资源分配；第二，当用户连接及频率资源分配情况确定以后，求解当前最优的ABS比率配置；第三，求解每个Macro基站在ABS时隙的发射功率；设置终止条件，循环执行步骤一到步骤三，当满足终止条件时停止循环。该方法可以提高系统的总用户速率并且保证了用户之间的公平性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及移动通信领域，尤其是一种两层非均匀拓扑结构异构网络下的网络资源分配方法，该方法是在两层非均匀拓扑结构异构网络接入层中，在保证用户公平性的条件下最大化系统的总吞吐量，完成系统的功率及资源分配。
技术介绍
如今移动通信发展迅速，移动智能终端的普及和各种实时媒体业务的广泛应用，宽带无线网络中通信量以指数速率增长，从而对于更高覆盖率、更快数据速率业务的需求也更强。由于频谱资源是有限的，所以有效的方法是提高频谱利用率，LTE-Advanced提出一些尺寸更小的基站，这种基站一般功率比较低，而且布置于用户密度比较大的热点区域用于拉近用户与基站间的距离，从而提高用户吞吐量。这种在宏蜂窝网络中叠加低功率节点的网络构架被称为异构网络(HeterogneousNetworks，HetNets)。低功率基站的应用带来了新的机遇，同样也带来了新的难题。低功率基站的部署会造成小区间交叠区域增加，由于为了最大化频谱利用率采用同频组网方式，区域交叠意味着小区间的干扰加剧。为了应对小区间的干扰，增强型小区间干扰协调(enhancedInter-CellInterferenceCoordination，eICIC)是LTE-A中引入的一种干扰协调技术，通过时域上的资源分配，配合用户连接技术，可以将部分用户分流到小站上改善资源分配，并且改善小站用户的信道条件，从而提高系统的整体性能。时域资源分配即Macro基站在一些ABS(AlmostBlankSubframe)子帧低功率通信，因此低功率的基站可以使用干扰较小的ABS子帧通信，达到了干扰协调的目的。<br>因此，在LTE-A作为下一代移动通信系统的主要研究背景下，怎样协调干扰做功率和资源分配提高系统总吞吐量，具有很高的研究价值和意义。
技术实现思路
专利技术目的：为解决上述技术问题，本专利技术提出一种两层非均匀拓扑结构异构网络下的网络资源分配方法，该方法可以提高系统的总用户速率并且保证了用户之间的公平性。技术方案：为实现上述技术效果，本专利技术采用的技术方案为：一种两层非均匀拓扑结构异构网络下的网络资源分配方法，包括：步骤1：以保证用户速率公平性为前提，建立系统用户总速率最大化问题模型，将目标问题转换为拆分为三个子问题，分别为P1：用户连接和频谱资源分配，P2：时域资源分配，P3：Macro基站在ABS时隙的发送功率设置；步骤2：依次对三个子问题进行求解，求解步骤包括：(1)将两层非均匀拓扑结构异构网络中的Macro基站在ABS时隙的功率及ABS比率初始化为恒定的参数；并求出在ABS时隙的功率及ABS比率初始化的情况下，两层非均匀拓扑结构异构网络中用户的连接状态和基站频域资源分配；(2)在用户连接及基站频域资源分配情况确定以后，求解当前网络中最优的ABS比率配置；(3)在ABS比率确定的情况下，计算所有Macro基站在ABS时隙的发射功率；(4)循环执行步骤(1)至(3)，并根据用户需求设置终止条件，当满足终止条件时停止循环。具体的，所述步骤(1)中对子问题P1的求解步骤包括：2-1将两层非均匀拓扑结构异构网络中的Macro基站在ABS时隙的功率及ABS比率初始化为0；2-2将两层非均匀拓扑结构异构网络中的每个Macro基站和Pico基站分别等价为两个独立的虚拟基站；定义BABS和BnABS分别表示ABS时隙调度的基站和非ABS时隙调度的基站；定义ABS比率为连接ABS时隙调度的基站的用户个数与两层非均匀拓扑结构异构网络中总用户个数的比值；两层非均匀拓扑结构异构网络中每个用户获得的频域资源分配如下：其中，yub表示用户u连接基站b时获得的归一化带宽，Kb表示当前连接策略下基站b下的总用户个数，b∈BnABS，BABS表示非ABS和ABS时隙调度的基站，β表示ABS比率；2-3设用户u连接基站b时获得传输速率为：Rub＝yubBlog(1+SINRub)(2)其中，B表示两层非均匀拓扑结构异构网络系统的总带宽，SINRub表示用户u连接基站b时的信噪比。2-4定义变量xub表示用户连接问题，当xub＝1时表示用户u连接基站b，当xub＝0时表示没有接入基站b；采用分布式算法求解用户连接问题，算法分别在用户端和基站端执行，包括步骤：1)计算Kb，并将Kb广播给两层非均匀拓扑结构异构网络中的所有基站；2)根据用户返回的传输速率Rub及Kb，计算xub：在用户端和基站端重复执行以上步骤，当用户连接变量集合{xub本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两层非均匀拓扑结构异构网络下的网络资源分配方法，适用于两层异构网络，其特征在于包括：步骤1：以保证用户速率公平性为前提，建立系统用户总速率最大化问题模型，将目标问题转换为拆分为三个子问题，分别为P1：用户连接和频谱资源分配，P2：时域资源分配，P3：Macro基站在ABS时隙的发送功率设置；步骤2：依次对三个子问题进行求解，求解步骤包括：(1)将两层非均匀拓扑结构异构网络中的Macro基站在ABS时隙的功率及ABS比率初始化为恒定的参数；并求出在ABS时隙的功率及ABS比率初始化的情况下，两层非均匀拓扑结构异构网络中用户的连接状态和基站频域资源分配；(2)在用户连接及基站频域资源分配情况确定以后，求解当前网络中最优的ABS比率配置；(3)在ABS比率确定的情况下，计算所有Macro基站在ABS时隙的发射功率；(4)循环执行步骤(1)至(3)，并根据用户需求设置终止条件，当满足终止条件时停止循环。

【技术特征摘要】
1.一种两层非均匀拓扑结构异构网络下的网络资源分配方法，适用于两层异构网络，其特征在于包括：
步骤1：以保证用户速率公平性为前提，建立系统用户总速率最大化问题模型，将目标问题转换为拆分为三个子问题，分别为P1：用户连接和频谱资源分配，P2：时域资源分配，P3：Macro基站在ABS时隙的发送功率设置；
步骤2：依次对三个子问题进行求解，求解步骤包括：
(1)将两层非均匀拓扑结构异构网络中的Macro基站在ABS时隙的功率及ABS比率初始化为恒定的参数；并求出在ABS时隙的功率及ABS比率初始化的情况下，两层非均匀拓扑结构异构网络中用户的连接状态和基站频域资源分配；
(2)在用户连接及基站频域资源分配情况确定以后，求解当前网络中最优的ABS比率配置；
(3)在ABS比率确定的情况下，计算所有Macro基站在ABS时隙的发射功率；
(4)循环执行步骤(1)至(3)，并根据用户需求设置终止条件，当满足终止条件时停止循环。
2.根据权利要求1所述的一种两层非均匀拓扑结构异构网络下的网络资源分配方法，其特征在于，所述步骤(1)中对子问题P1的求解步骤包括：
2-1将两层非均匀拓扑结构异构网络中的Macro基站在ABS时隙的功率及ABS比率初始化为0；
2-...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘楠，邹尚璋，潘志文，尤肖虎，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32