[发明专利]一种异构网络中的干扰管理和资源分配方法

权利要求书

1.一种用于异构网络中的资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤101：采用分离频谱与共享频谱共存的混合频谱分配，包括；

考虑一个OFDMA双层异构网络，其中，F个SC BS分布在宏小区的覆盖范围内，表示SC BS的集合，相邻的几个SC BS组成一个簇，在实际场景中，位于同一建筑中的SC BS视为同一簇，对于某个簇中SC BS i所服务的小小区用户SC UE u，如果其接收到的来自SC BS i的信号强度与来自宏基站MBS的信号强度的比值小于一个设定的阈值I，则可以认为SC BS i与MBS互为干扰；若一个簇中超过一半的SC BSs都与MBS互为干扰，则定义此簇为类簇，设定表示此类簇的集合,表示簇n中SC BS的集合，表示SC BS i所服务的用户的集合；否则将此簇定为类簇，设定表示此类簇的集合，表示SC BS j所服务的用户的集合；设定系统带宽为B，并将其分成K个子信道，每个子信道的带宽为Δf，其中表示子信道的集合；设定类簇与MBS分离频谱，则类簇可用的子信道为而类簇与MBS共享频谱，则类簇可用的子信道为

步骤102：采用自适应分配法实现宏小区Macrocell与小小区Small cell间的频谱分配，包括：

根据MBS和类簇SC BSs各自的资源需求自适应地进行频谱分配，设定和分别表示分配给MBS和类簇SC BSs的子信道个数，其具体分配公式分别为：和其中，R_m表示SC UE m为了满足自身通信性能必须满足的速率，是簇n中所有SC BSs的总速率需求，其中R_i表示SC BS i的速率需求，为系统子信道总数，进行频谱分离分配后，MBS可利用个子信道，类簇可利用个子信道，类簇可利用整个频带，即可使用个子信道；

步骤103：采用对偶分解法求解目标规划问题，包括：

步骤101中类簇资源分配问题是一个非凸的整数规划问题，为求解该规划函数，对该规划问题中约束条件C6进行松弛，把离散变量a_i,u,k转换为连续的实变量，即a_i,u,k∈[0,1]，并利用拉格朗日对偶分解法求解该规划问题，则构建拉格朗日方程：

其中，为增益干扰比，F个SC BS分布在宏小区的覆盖范围内，表示SC BS的集合，表示子信道k上从SC BS i到SC UEu的信道增益，表示在子信道k上从SC BS f到SC UE u的信道增益，表示上SC BS f在子信道k上的发射功率，表示在子信道k上从SC BS i到SC UE u的信道增益，σ²表示高斯白噪声；表示在子信道k上由除簇d外的其他SC BS对用户u造成的最大干扰门限；R_u表示SCUE u为了维持自身的通信性能必须满足的速率；P_i,max表示SC BS i的最大发射功率；a_i,u,k为分配指针，当子信道k被分配给SC BS i与用户u之间的链路时，a_i,u,k＝1，否则a_i,u,k＝0；α_k，β_i,u，δ_i,u和ε_i,k分别是与约束条件C1，C2，C3和C5相对应的拉格朗日乘子；

首先将上述拉格朗日方程对求解偏导并对其进行变换，则得到如下关系式：

其中，[X]⁺＝max{0,X}，则该关系式为一个多级注水的功率分配形式，功率大小受同层信道增益和增益干扰比的影响，利用注水法求出每个子信道上的传输功率；

其次将上述拉格朗日方程对a_i,u,k求解偏导，得到如下关系式：进而对SC BSi而言，当Y_i,u,k最大时，将子信道k分配给SC UE u，即：

同时，对上述拉格朗日乘子α_k，β_i,u，δ_i,u和ε_i,k采用次梯度法来更新，具体更新关系式如下：

其中，由于已给出子信道分配方法，则无需更新拉格朗日乘子ε_i,k；和表示第t次迭代的步长，其中，t∈(1,…,T)，T是最大迭代次数，且每次迭代步长应满足如下条件：

步骤104：采用最优资源分配算法对每个簇内的小小区基站进行信道和功率分配；

步骤105：采用次优资源分配算法对每个簇内的小小区基站进行信道和功率分配。