[发明专利]基于相关聚类的无线资源分配方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及无线蜂窝通信系统领域中的无线资源分配方法。本发明可应用在无线蜂窝通信系统中，对无线链路和子载波资源进行分配，使得子载波能够提供最大的链路速率，同时保证链路之间的公平性。

背景技术

在无线蜂窝通信系统中，由于链路数通常小于待传输的子载波数，而不同子载波在不同链路上的分配会产生一定的速率差距。有限子载波资源的分配方案，对系统的性能有很大的影响。现有的资源分配方法主要有：比例公平方法，匈牙利算法，最大值方法。

西门子(中国)有限公司申请的专利“多载波无线通信系统的子载波分配方法”(专利申请号200510115002，公开号CN1972266A)中，公开了一种多载波无线通信系统中的子载波分配方法，其步骤为：(1)将系统拥有的子载波沿频率轴划分为子频带，每个子频带由沿频率轴依次排列，并且至少包含一个系统所拥有的子载波。(2)对所述子频带上的无线信道冲激响应功率进行测量；(3)系统中的控制节点依据所述无线信道冲激响应功率的测量值为所述系统中的用户终端分配供其使用的子频带。最终分配完成。该方法的不足是：由于控制节点对用户终端使用的子频带上的无线信道冲击响应功率进行监视，对于业务量比较大的情况下，需要频繁的分配信道，这种监视很耗费资源。

文献[1]Fanglei Sun，Mingli You，Jin Liu，Pinging Wen，Shaoquan Wu“Joint Frequency-spatial Resource Allocation with Bipartite Matching in OFDM-MIMO Systerms”(978-1-4244-2517-4/09.2009IEEE)中提出的比例公平方法。比例公平方法其基本思想是利用论文中给出的公式，确定每一种链路的比例系数，然后将子载波与链路的速率矩阵按照比例系数转化为方阵，最后利用匈牙利算法进行最终分配，但是其比例系数的确定仅仅局限于矩阵元素大于1的情况，根据文献[2]Ioannis G.Fraimis，Stavros A.Kotsopoulos“QoS-Based Proportional Fair Allocation Algorithm for OFDMA Wireless Cellular Systerms”(IEEE COMMUNICATIONS LETTERS，VOL.15，NO.10，OCTOBER2011)]中所提出的确定链路速率矩阵的方法，会得到链路速率矩阵元素都小于1的情况，此时比例公平方法就不适用，并且由于依据比例系数将矩阵转化为方阵，增加了矩阵的规模将会使得计算复杂度增大。

发明内容

本发明在于克服上述现有技术存在的不足，提出一种基于相关聚类的无线资源分配方法。本发明将图论知识引入到无线蜂窝通信系统的资源分配问题中，提出了资源聚类的概念，对于某些具有一定相似度的资源进行聚类，分给相同的用户，在一定程度上减小了计算的复杂度。

本发明实现的基本思路是：利用子载波对于链路之间的速率关系，合理的表达出相互子载波之间的相关性，利用最大相关性准则进行子载波之间的聚类，分配给相同的链路，实现子载波资源对于链路的分配。

为实现上述目的，本发明实现如下：

(1)获得链路增益矩阵

采用信道模型获得链路增益矩阵，获得的链路增益矩阵的列数大于行数；

(2)获得链路速率矩阵

采用链路速率公式，将增益矩阵转化为链路速率矩阵；

(3)获得相关系数矩阵

采用相关系数公式，依次计算出所有子载波之间的相关系数，组成相关系数矩阵；

(4)找出最小相关系数

从相关系数矩阵中找出所有相关系数对应元素的最小相关系数；

(5)更新待分配资源矩阵

将最小相关系数在相关系数矩阵中的行数和列数所对应的两个子载波，添加到待分配的资源矩阵中；

(6)计算相关距离

利用相关距离公式，分别计算出没有进入待分配资源矩阵中的子载波和待分配资源矩阵中所有子载波的相关距离；

(7)更新待分配资源矩阵

7a)从步骤(6)计算出的没有进入待分配资源矩阵中的子载波的相关距离中找出相关距离最小的子载波，将该子载波添加到待分配资源矩阵中，对待分配资源矩阵进行更新；

7b)对于更新后的待分配资源矩阵，利用相关距离公式，计算出没有进入待分配资源矩阵中的子载波和更新后待分配资源矩阵中所有子载波的相关距离；