[发明专利]一种基于能量效率的家庭基站双层网络的资源优化方法

权利要求书

1.一种基于能量效率的家庭基站双层网络的资源优化方法，其特征在于该方法包括以下步骤： 

首先进行子信道分配，子信道分配算法步骤： 

步骤1：根据接入先后顺序，将家庭基站接入用户进行排列编号1-M_b号。 

步骤2：将所有属于基站b的子信道进行编号，并把所有可用的子信道组成可用子信道集合S，将k初始化为1号。 

步骤3:考虑给第K号用户分配一个子信道，根据K号用户周围的干扰情况，将对于该用户最好的一个子信道n^*分配给用户K。 

步骤4：从可用子信道集S中去掉已经被分配的子信道n^*，用户号K递增1。如果S中还有可用子信道没有分配，就回到步骤3，否则子信道分配完毕。 

在子信道已经分配好的情况下，接下来用超模博弈论原理来继续进行功率分配算法步骤如下： 

步骤1：将基站b的每一个可用子信道功率初始化为一个可以计算出的较小的值，记p_n为分配第n个可用子信道的初始功率。迭代的次数初始化t=1，最大迭代次数为T。 

步骤2：开始进行第t代功率调整，初始化子信道标记n=1。 

步骤3：检测来自其他基站的共信道的干扰，调整子信道n的功率，找到目前使该子信道的能量效用函数最大的功率，并将分配功率p_n更新为该功率，如果p_n超过该子信道可分配的最大功率p_max，则p_n分配为p_max。 

步骤4：子信道n号自增1;如果n大于N，进行步骤5,否则跳转到步骤3，进行该次迭代的n+1号子信道分配功率的调整。 

步骤5：迭代次数t自增1；如果t大于T，则结束功率分配，各子信道当前的分配功率p_n即为最终的功率分配结果，否则跳转到步骤2，开始第t+1轮功率调整。 

2.根据权利要求1所述的一种基于能量效率的家庭基站双层网络的资源优化方法，其特征在于: 

整个无线资源优化方法，分为两步，先对每个接入用户轮流进行子信道分配，在子信道已经分配好的情况下再进行功率的分配，其中第一步用一种次优化算法实现，第二步用基于超模博弈的最优化算法实现。 

3.根据权利要求1所述的一种基于能量效率的家庭基站双层网络的资源优化方法，其特征还在于: 

所述子信道分配算法步骤1中，根据接入先后顺序将用户进行编号的具体目的是为了设置优先级，以便在进行子信道分配时，优先把质量好的子信道分配给先接入的用户，保证公平性。 

4.根据权利要求1所述的一种基于能量效率的家庭基站双层网络的资源优化方法，其特征还在于： 

所述子信道分配算法步骤2和步骤3中，确定对于用户K的最好可分配子信道的方法为：计算可分配子信道集S中所有子信道对于用户K的能量效用函数值，选择效用函数最大的那个子信道n^*即是最优子信道。其中能量效用函数综合考虑了频带利用率和能量消耗，并且在效用函数中还引入了静态电路功率的消耗。 

5.根据权利要求1所述的一种基于能量效率的家庭基站双层网络的资源优化方法，其特征还在于: 

所述子信道分配算法步骤4中，每次对某个用户只分配一个子信道，而且这个子信道在可用子信道集S中对于该用户是最好的，分配掉之后，该子信道便不能再分给其他用户，所以在可分配子信道集S中必须去掉这个子信道。对M_b个用户轮流分配之后，每个用户至少能分配一个子信道，但任何两个用户之间分配的子信道个数要么相等，要么相差1个，不会再有第三种情况。 

6.根据权利要求1所述的一种基于能量效率的家庭基站双层网络的资源优化方法，其特征还在于: 

功率分配算法步骤3中，每次对子信道的功率进行调整都是在其它子信道发送功率不变的前提下进行的。 

7.根据权利要求1所述的一种基于能量效率的家庭基站双层网络的资源优化方法，其特征在于: 

所述功率分配算法步骤3中，每个信道可分配最大功率p_max，是根据某个用户的最大分配功率以及该用户占用子信道的个数来确定的，两者相除即可得到p_max。 

8.根据权利要求1所述的一种基于能量效率的家庭基站双层网络的资源优化方法，其特征还在于: 

所述功率分配算法步骤4和步骤5中，跳转的目的是为实现每个子信道轮流对功率进行调整，当第T轮调整完毕后，调整结束，功率分配完成。T是一个根据经验设定的值，一般能保证T轮调整后，继续调整功率后能量效率几乎不会再提高。 

9.根据权利要求1所述的一种基于能量效率的家庭基站双层网络的资源优化方法，其特征还在于: 

以上的无线资源分配过程都是在家庭基站中独立运行的，因此是一种分布式的资源分配算法，家庭基站在完成子信道分配和功率分配之后，通知用户终端用分配好的子信道和相应的功率来发送信号。