[发明专利]一种面向超密集组网的动态资源分配方法

说明书

本发明公开了一种面向超密集组网的动态资源分配方法,包括以下步骤：S1.构建包含N个小区的超密集组网模型，每一个小区配备一个基站；S2.对N个小区进行分簇，部署在同一个簇中的基站相互协作，被看作一个具有多个天线的虚拟基站实体，将部分小区间干扰问题转化为簇内干扰；S3.确定上行传输方案、下行传输方案和收益函数；S4.构建基于系统吞吐量的优化问题；S5.基于邻传播算法被用来确定集簇中心节点；S6.基于分布式强化学习进行动态网络资源分配。本发明通过各个小区的分组、功率分配和发送参数的设计，能够有效地协调多小区的传输，提升网络性能，并使网络吞吐量最大化。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种面向超密集组网的动态资源分配方法。

背景技术

超密集组网作为5G通信的关键技术之一，毫无疑问将在未来5G时代得到发展。超密集组网中，各个接入点之间的物理距离大大缩短，可以显著降低接入点与移动用户的发射功率，无线覆盖也充分挖掘了频率复用的潜力。同时，全双工技术使收发机在同一个频谱内同时发送和接收数据，在时间和频率维度上最大限度地提高了数据传输密度，降低了保护间隔的能量成本。

近年来，研究人员将超密集组网与全双工技术相结合，通过在空间、时间和频率维度上充分利用无线资源，提高网络吞吐量，降低系统的能量消耗。在全双工超密集组网中，各个节点配备低功率发射器，因此全双工系统中存在的自干扰消除可以很容易地被消去到一个足够低的水平。此外，采用全双工技术的超密集组网可以获得来自两者的双重性能增益。然而，由于超密集组网中大量小区的不规则分布，系统中的干扰也尤其严重。此外，全双工节点仍然存在残余自干扰，全双工超密集组网系环境中的干扰更加复杂。因此，有必要针对全双工超密集组网设计一种无线资源管理方法来保证用户服务质量。文献中研究了具有一个宏小区和多个小区的两层超密集网络，提出了一种联合频谱和功率管理方案，该方案在给定用户服务质量和跨层干扰约束下，最大限度提高全双工超密集网络的总吞吐量。基于相同的模型，文献考虑了全双工超密集组网中联合用户接入、子信道分配和功率控制问题，进一步提出了以用户为中心的传输方案下全双工超密集组网中联合容量最大化和功率最小化问题。上述集中控制式的工作需要所有节点的状态信息，并且只关注静态的无线环境。而在实际的动态无线环境中，收集大型网络中所有节点的瞬时信息是无法做到的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种面向超密集组网的动态资源分配方法，通过各个小区的分组、功率分配和发送参数的设计，能够有效地协调多小区的传输，提升网络性能，并使网络吞吐量最大化。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种面向超密集组网的动态资源分配方法，包括以下步骤：

S1.构建包含N个小区的超密集组网模型，每一个小区配备一个基站；

构建的超密集组网模型包括：

考虑固定区域内随机部署N个小区的超密集网络，每一个小区配备一个基站，以及与之对应的一对上下行用户；系统中所有收发机配备一个天线，每个基站通过全双工或半双工模式与用户通信，且所有节点工作在一个频带上。

S2.对N个小区进行分簇，部署在同一个簇中的基站相互协作，被看作一个具有多个天线的虚拟基站实体，将部分小区间干扰问题转化为簇内干扰；

对N个小区的分簇结果为：

设分簇结构表示N个小区被划分成K个簇，Ω表示所有的可行分簇结构集合；每一个簇1≤K≤N,包含一个或多个小区；二进制变量表示第n个小区选择第k个簇，否则每一个基站最多只能加入一个簇，因此

S3.确定上行传输方案、下行传输方案和收益函数；

所述的上行传输方案包括：

设第n个小区选择分簇小区内的上行用户发送功率为的信号到具有个接收天线的实体虚拟基站；将每个簇内的上行传输建模为一个多用户单输入多输出信道，则第k个簇内的虚拟基站群接收信号为：