[发明专利]一种动态家庭基站网络的频谱分配方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种频谱分配方法，具体涉及一种动态家庭基站网络的频谱分配方法。

背景技术

第三代合作伙伴计划(3GPP，The 3rd Generation Partnership Project)提出的LTE(Long Term Evolution，长期演进)和LTE-A(LTE-Advanced)系统是GSM和UMTS蜂窝无线系统的演进技术，可以提供更高的频谱效率和更小的网络时延，从而更有效率地使用频谱资源。传统的蜂窝网络通过宏小区基站(Macro Base Station，MBS)向用户提供服务，但随着业务需求的变化，新一代无线通信系统中增加了新的网络形式，如微小区(Microcell)、微微小区(Picocell)和飞小区(Femtocell)等等，相应地增加了新的网络接入点(可称为网络节点)为不同的业务需求提供服务并为局部区域提供良好的覆盖，比如飞蜂窝中的家庭基站(Femto，Femtocell Access Point，HeNB等等)。

这些新型的网络节点与宏蜂窝网络共存，可以解决局部区域的覆盖问题并提高数据速率。同一个网络中的网络节点共享一段频谱资源，每个网络节点可以使用一定数量的频谱资源集合，如资源块(Resource Block，RB)、子带(Sub-channel)、分量载波(Component Carrier，CC)等，但由于缺乏集中控制设备，不能像传统的蜂窝网络一样进行网络规划，某些网络节点(比如家庭基站)通过自组织地形式存在，从而引起不同网络节点传输链路间的干扰及频谱使用效率的低下；同时由于用户开关这些设备，网络的拓扑结构动态变化，网络中已有的节点必须要能适应这种变化，因此这种动态网络的频谱分配是一个需要重点研究的问题。

目前已有学者对动态网络的分布式频谱分配算法进行了研究，提出了多种基于博弈论的方法。如一种基于非合作博弈的资源分配算法，每个网络节点可以根据相应的效用函数自主地获得频谱资源，效用函数可以根据不同的优化目标自主设定，如资源数目、吞吐量等；但是这些非合作博弈方法需要一定的迭代才能达到均衡，而且与基于协作的算法相比仍然有一定性能上的差距。同样有学者提出了一种基于协作式联盟博弈(Coalition Game)的资源分配算法，新加入网络的节点通过发送联盟构造请求(Coalition Formation Requests，CFR)，请求原有节点释放频谱资源供其使用，其中新加入的节点决定了它自己及已存在的邻居节点的资源分配，这样网络节点间的平等性不能保持。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种动态家庭基站网络的频谱分配方法，该方法可以保证家庭基站间的频谱分配公平性。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种动态家庭基站网络的频谱分配方法。

一种动态家庭基站网络的频谱分配方法，其特征在于，所述动态家庭基站网络的频谱分配方法包括：

a)构建频谱分配的图论模型：将动态家庭基站网络抽象成干扰图，其中，每个家庭基站均抽象映射成干扰图中的一个顶点，两个家庭基站间存在的冲突或干扰抽象映射成两个顶点间的边；

b)每个家庭基站均建立一个利益相关表，所述利益相关表包括与该家庭基站不能使用相同频谱资源单元的家庭基站的信息；一个利益相关表中所包含的家庭基站在干扰图中映射的顶点与建立该利益相关表的家庭基站映射的顶点间有边相连；每个家庭基站根据利益相关表获得的信息计算自身在干扰图中的最大的极大团标记值；每个家庭基站均将自身建立或更新的利益相关表以及自身的最大的极大团标记值发送给家庭基站网络中的其他家庭基站；

c)每个家庭基站周期性地侦听网络状态，若家庭基站n正在使用的频谱资源单元的数量A_n小于下界值K_n，则家庭基站n选择更多的频谱资源单元，直到占有K_n个频谱资源单元为止；其中M表示动态家庭基站网络使用的频谱资源单元总数，Q_n表示家庭基站n的最大的极大团标记值，表示向下取整；