[发明专利]一种蜂窝异构网络下的无线回传资源调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种蜂窝异构网络下的无线回传资源调度方法。

背景技术

随着无线数据业务的快速增长，小基站由于能够有效地提高网络的容量与覆盖，已经得到了越来越多的关注。小基站的利用，打破了常规的网络拓扑结构，使蜂窝移动用户有了高速的用户体验。不同于传统的宏蜂窝基站，小基站体积小，价格低廉，功耗低，一般部署在家庭室内或小的商业机构中，为用户提供无线服务。小基站可以有效地为宏蜂窝基站卸载流量，并为室内用户提供更好的服务质量，而且发射功率偏低，因此能够有效提高整体网络的容量和覆盖范围。

与中继节点类似，小基站的传输也可以分为接入和回传两个阶段。在接入阶段，为提高频谱效率，异构网络中的宏蜂窝基站和小基站以频谱共享的方式共用同一频谱资源进行传输。网络中存在着较强跨层干扰和同层干扰。因此，干扰控制成为提高性能增益的一个重要的考虑因素。当前，大部分关于蜂窝异构网络资源分配的文献主要关注于接入阶段的资源分配。在文献“Interference mitigation using uplink power control for two-tier femtocell networks”中提出了通过功率控制策略来缓解干扰和优化性能。在文献“OFDMA femtocells:a roadmap on interference avoidance”中研究了采用正交频分多址的小基站用户避免干扰的策略。在文献“Price-based resource allocation for spectrum-sharing femtocell networks:a stackelberg game approach”中研究了用斯塔克尔伯格博弈模型来解决小基站网络中的功率控制和节能的资源分配问题。

但是，回传阶段的资源分配问题往往被忽略，鲜有文献联合考虑接入及回传两个阶段的资源分配问题。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种蜂窝异构网络下的无线回传资源调度方法，能够实现蜂窝异构网络在接入阶段的干扰控制和回传阶段的无线回传频谱分配的联合优化，宏蜂窝基站在干扰可控的基础上为小基站分配无线回传资源。

（二）技术方案

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种蜂窝异构网络下的无线回传资源调度方法，蜂窝异构网络包括若干个小基站和一个宏基站，该方法包括：

每个小基站收集信道状态信息，设定其接入阶段的初始发射功率，并上报给宏基站；

宏基站根据所有小基站上报的信道状态信息及初始发射功率设定最大干扰容限；

宏基站建立斯塔克尔伯格博弈模型，分别确认宏基站的效用函数和每个小基站的效用函数；

宏基站根据最大干扰容限和其效用函数确定总回传带宽；

每个小基站根据其效用函数，通过回传支付选择算法确定最优支付策略，从而确定为获得回传带宽所支付的费用；

宏基站根据每个小基站的支付费用为其分配回传带宽；

每个小基站根据回传阶段获得的回传带宽确定接入阶段的发射功率并发送给宏基站，宏基站根据其调整最大干扰容限。

其中，宏基站设定最大干扰容限Q，要求满足：其中，p_n表示第n个小基站在接入阶段的发射功率，g_n表示第n个小基站到宏基站用户之间的信道增益。

其中，第n个小基站获得回传带宽w_n为：其中c_n为第n个小基站所支付的回传频谱费用，W为总回传带宽。

其中，所述回传支付选择算法具体包括：

第一步：置t=0并初始化所有SBSs的回传频谱费用，设置精度ε>0；

第二步：置t=t+1，通过下面的公式计算

其中，表示第n个小基站在时间t的回传频谱费用，W表示总的回传带宽，a_n为单位吞吐量给第n个小基站效用贡献的收益，表示回传阶段的单位带宽传输速率；

第三步：如果|C(t)-C(t-1)|<ε，结束算法，否则重复第二步。

（三）有益效果

本发明至少有如下有益效果：

本发明提供的方法基于无线回传链路的蜂窝异构网络模型，不仅考虑了回传阶段的无线回传带宽分配，还考虑到网络在接入阶段的干扰控制，通过建立斯塔克尔伯格模型，实现宏基站和小基站的通信质量和资源利用率的联合优化。