[发明专利]一种全双工超密集网络中的无线资源管理方法

权利要求书

1.一种全双工超密集网络中的无线资源管理方法，其特征在于，包括步骤：

S101、获取待管理资源网络的小小区数目、子信道数目，构建容量计算模型，建立资源管理优化模型；

S102、在所述网络的小小区之间分配子信道，每个子信道可以被多个小小区使用，子信道的分配以最大化小小区总容量为目标，分配的限制条件为每个小小区的最小容量需求；

S103、对所述每个小小区所用子信道上的功率进行控制，功率控制以最大化小小区总容量为目标，控制的限制条件包括对宏小区的干扰限制和每个小小区的容量需求；

S104、将所述每个小小区分配得到的子信道在链路间进行分配，子信道的分配以最大化小小区容量为目标，每个子信道只能由一条链路使用，每条链路分配一个或多个子信道。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述网络的小小区之间分配子信道的步骤具体包括：

1)假设每个子信道被所有小小区使用，计算每个小区在每个子信道上的速率计算其它小区由于小区m使用子信道n引入的小区间干扰带来的速率损失总和将子信道n分配给满足的小区m，将m列入子信道n的可用小区集合

2)用m'表示子信道n的可用小区集合之外的任一小区，假设每个子信道被可用小区和可用小区集合之外的任一小区m'使用，计算小区m'在子信道n上的速率计算中所有的小区由于小区m'使用子信道n引入的小区间干扰带来的速率损失总和将子信道n分配给满足的小区m'，将m'加入子信道n的可用小区集合

3)搜索未达到容量需求的小区，假设小区m的容量未达到需求，用γ_m表示步骤1)、2)中分配给小区m的子信道集合，计算小区m在子信道集合γ_m之外的每个子信道上的速率计算小区m使用子信道n引入的小区间干扰带来的其它小区的速率损失总和计算差值将差值最小的子信道分配给小区m；

4)重复步骤3)，直至所有小区的容量都达到需求。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述每个小小区所用子信道上的功率进行控制的步骤具体包括：

1)将功率变量转换为变量按照注水原理思想设定

2)在和的最大限制条件下进行调整，如果超过最大限制则设为最大限；

3)在小区容量需求限制条件下调整用ψ_m表示在S102中分配给小区m的子信道集合，如果小区m不满足容量需求，在可用子信道集合ψ_m中选取优化目标函数中或系数最大的子信道n^*，增加或直至满足容量需求；

4)根据与之间的关系式计算

上述步骤1)～4)中所述的参数的定义及相互关系如下：

在确定每个小区在所用子信道上的功率过程中，首先按照小区的上下行速率需求比例确定上下行功率比例α_m,n，然后采用变量替代的方法对功率值进行求解；

采用统计分析的方法表示每个小区给其它小区以及自身带来的干扰，用小区间干扰增益和自干扰增益的均值来表示：

其中，表示小区m在子信道n上对其它小区的上行和下行干扰系数，a_m,n为子信道在小区间的分配变量，a_m,n＝1表示子信道n分配给小区m，a_m,n＝0表示子信道n未分配给小区m，h_m,m',n表示小区m在子信道n上对小区m'的干扰增益，h_m,n为小区m在子信道n上信道增益的统计值，g_m,n为小区m在子信道n上自干扰增益的统计值，M表示小区数目；

优化目标函数变换为：

其中，N表示系统的子信道数目，σ_m,n'²表示小区m在子信道n上受到的宏基站的干扰与高斯白噪声之和；

采用变量替代方法，将优化目标中的部分表达式用表示，

其中p_m',n表示小区m'在子信道n上的功率，表示小区m'在子信道n上对其它小区的上行和下行干扰系数，表达式分别为

优化目标函数变为：

优化限制条件为：

C1：

C2：

C3:

C4:

C5:

C6:

C7:

C8:

C9:

C10：

其中分别表示小区m在子信道n上的上行和下行功率限制，σ²表示高斯白噪声功率，表示宏小区在子信道n上受到的干扰限制，表示小区m的上行和下行容量需求；

p_m,n可表示为或两表达式分别由上行系统变量和下行系统变量计算p_m,n，具有同等意义，可采用任意一个计算；

相应的，可由以下表达式求出：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述每个小小区分配得到的子信道在链路间进行分配的步骤具体包括：

1)依次将每个子信道分配给信道增益最大的链路；

2)搜集未分配子信道的链路，组成集合L_idl，搜集分配多条子信道的链路，将其使用的子信道组成集合S_rem，计算S_rem中每个子信道在L_idl中每个链路上的速率计算与子信道n原有速率的差值V_n,l，寻找差值最小的子信道n^*和链路l^*，将子信道n^*分配给链路l^*，同时更新L_idl和S_rem；

3)重复步骤2)，直至所有链路都分配到子信道。