[发明专利]异构网络中基于弦图着色的联合干扰对齐与资源分配方法

说明书

本发明提出了一种异构网络中基于弦图着色的联合干扰对齐与资源分配方法，旨在充分考虑网络中子信道资源的差异化需求，设计干扰对齐簇的选取及资源分配方案，提升用户满意率。实现步骤为：根据用户的子信道数目需求和资源冲突关系，构造冲突图；基于最大势搜索算法构造弦化冲突图；对每一个干扰对齐簇，构造转化冲突图；使用最大加权子图算法计算弦化冲突图以及转化冲突图的满意用户数，选取干扰对齐簇；使用最大势算法得到弦化冲突图的完美消除序列，并基于完美消除序列为每个链路分配子信道；本发明比现有技术的适用场景更广，复杂度更低，用户满意率更高。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及无线通信技术领域中的一种异构网络中基于弦图的联合干扰对齐与资源分配方法。本发明可以用于异构网络中多个微基站-微用户对组成的多输入多输出MIMO(multiple input multiple output)干扰信道IC(Interference channel)中，通过设计基于弦图着色的联合干扰对齐与子信道分配方案，提升用户满意率。

背景技术

干扰对齐技术基本思想是将整个接收信号空间分成两个低维度的正交子空间，在每个接收机处将来自其他发射机的干扰信号压缩到一个低维度子空间中，通过有用信号在与干扰所在低维度子空间相垂直的另一个低维度子空间中的投影来恢复有用信号。干扰对齐最显著的优势在于允许多对收发设备无干扰地共享一个资源(时隙或者频率)，因此显著提高了资源利用率。然而干扰对齐的可行性受限于进行干扰对齐的用户数目、每个发射机向其目的接收机发送的数据流的数目以及每个发射机和接收机安装的天线数。当进行干扰对齐的用户数超过可行性条件所允许的最大用户数时，每个用户无法将受到的干扰全部对齐至低维度子空间中。资源分配也是一种干扰管理的重要方法，其通过给用户分配正交的资源，比如时隙资源、频率资源、功率资源等，以实现用户无干扰传输。但是由于网络中用户数目爆炸式的增长以及可用资源数有限，使得仅使用资源分配难以有效地进行干扰管理。

M Zhou，H Li，J Li和K Wang在其发表的论文“Average effective degrees offreedom(AEDoF)maximization with interference alignment in small cellnetworks”(Wireless Network，2018,24(3):981-991.)中提出一种异构网络中基于最大化平均有效自由度的联合干扰对齐和资源分配方法。该方法的具体步骤为：第一步：针对异构网络中用户子信道数目需求相同的场景构建目标函数；第二步，构建干扰图；第三步：将干扰图通过加边进行弦化；第四步：使用最大势算法枚举干扰图中的所有极大团；第五步：利用多级局部成簇算法进行干扰对齐簇的选取；第六步：为所有干扰对齐簇和未分簇的独立小小区使用最小着色算法进行子信道分配。该方法虽然能在异构网络中实现联合干扰对齐和资源分配实现干扰消除。但是，该方法存在的不足之处是，该方法所构建的干扰图无法刻画用户子信道需求的差异性以及资源冲突关系，不能适用于用户子信道需求各异的复杂场景。

上海交通大学在其申请的专利文献“异构网络中能量有效的资源分配和干扰对齐联合方法”(申请号：201610185741.0，申请公布号：CN 107241799 A)中公开了一种异构网络中能量有效的联合资源分配和干扰对齐方法。该方法的具体步骤为:第一步：设置异构网络中通信系统的参数；第二步：基于宏蜂窝用户的速率需求、飞蜂窝用户的信号强度、飞蜂窝用户的干扰强度、飞蜂窝基站的调度约束、功率约束条件构造异构网络中资源分配和干扰对齐联合优化问题；第三步：进行飞蜂窝调度和干扰对齐算法设计；第四步：使用迭代算法进行功率分配。该方法存在的不足之处是，所使用的迭代算法复杂度高，求解时间长，用户满意率低。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的缺陷，提出了一种异构网络中基于弦图着色的联合干扰对齐与资源分配方法，旨在解决现有技术不能适用于用户子信道需求各异的复杂场景，算法复杂度高，求解时间随着网络规模指数增加且用户满意率低的问题。