[发明专利]一种超密集小蜂窝网络中基于模拟退火算法频谱分配方法

说明书

本发明公开了一种超密集小蜂窝网络中基于模拟退火算法频谱分配方法，利用小蜂窝用户之间的干扰关系创建干扰矩阵，再根据干扰矩阵创建干扰关系无向图，并根据模拟退火算法求解干扰图中最大团，去掉已经构成团的点，再次寻找最大团，直到无团就停止算法。将频谱按照团的数量和非团用户数量之和分割成子带，最后对用户进行频谱分配，本方法能显著降低频谱分割，增加频谱利用率，提升整个网络的吞吐量。

技术领域

本发明涉及异构网络中干扰缓和技术，尤其涉及一种超密集小蜂窝网络中基于模拟退火算法的频谱分配方法。

背景技术

移动互联网的爆发式增长将导致在未来十年移动数据通信被预测需要提高1000倍以上。

随着数据通信的增长，它也被预期这近50亿的设备将在2020年进行连接。考虑到空中接口频谱效率(SE)几近其物理极限和新谱获取变得越来越困难，进一步要求长期演进系统(LTE)提升1000倍的容量是一个非常具有挑战性的任务。

为了应对这一挑战，在宏蜂窝覆盖范围内部署超密集小蜂窝来补充现有的移动通信基础设施提供了一个有前途的方法，以进一步增加频谱效率，使得基站与用户之间距离更近从而消耗更低。资源管理一直是热点话题在无线网络中由于无线资源的有限性。

此外，研究已经证明在频谱分配在OFDMA-网络中是一个NP-hard问题。这就意味着网络中任何一个因素改变都会影响资源分配策略，尤其是在超密集小蜂窝中的部署。在已有的传统频谱分配技术中，利用正交频分多址技术，有效的缓和干扰，但是造成了频谱的巨大浪费，在频谱资源几近匮乏的时代，显然这种技术不足以满足人们的需要。

在超密集小蜂窝在时间和地理位置的剧烈的流量波动起伏，传统方式使得在网路流量需求低的地区频谱有效性差，需求高地区拥堵，图论作为频谱分配的有效方式被提出。运用图论中涂色问题对超密集蜂窝网络进行资源分配，有效的提升了系统性能和网络整体吞吐量。然而，他们都是以蜂窝为分配单元进行资源分配，大大降低了频谱利用率。

目前提出了以蜂窝用户之间干扰关系为基础建立干扰图，应用图论中涂色理论并加以改进来分配资源，然而它并没有考虑用户流量特性，这会使得频谱分配不恰当而造成频谱过剩或不足的情况。以上分析可知，已有的频谱分配技术的缺点：1.在传统蜂窝网络中使用传统分配技术，尚可对频谱进行有效分配，然而随着信息时代的突飞猛进，人们对容量的要求成千倍提升，超密集小蜂窝网络的诞生，对频谱进行分配问题有着更高的要求，传统方式不能满足。2.在超密集小蜂窝网络中，动态变化的流量特性，要求网络结构随之变化，图色算法虽然可以在超密集小蜂窝网络中应用，但是无法根据流量特性对频谱进行合适的分配。

发明内容

本发明目的在于提供一种频谱效率高、可动态更新干扰矩阵的超密集小蜂窝网络中基于模拟退火算法频谱分配方法。

为实现上述目的，本发明所述方法步骤如下：

步骤1，在超密集小蜂窝网络中相互覆盖的蜂窝里的用户中，用户计算信噪比与信噪比阈值之间的大小关系，确定出干扰用户，构建干扰矩阵；

步骤2，根据干扰矩阵，构建用户之间干扰关系图G(V,E)，每个顶点代表一个用户，无干扰的用户之间连线，构建无向图；其中，V代表图中顶点集合，E代表连接点的边集合；

步骤3，设置初始值——设置最低温度T₀，最高温度T_s，下降参数α，输入当前超密集小蜂窝网络中用户的干扰关系矩阵A_G(a_k,l)，计算目标函数F(G,σ)，初始化排列σ(i)＝i,i＝1,2...,n；

其中，σ代表循环下降参数；a_k,l为矩阵中第k行第l列元素；