[发明专利]一种异构无线网络的分布式资源分配方法

摘要

本发明公开了一种异构无线网络通信系统的分布式资源分配方法，特征是针对未来通信中具有普遍意义的多无线接入技术系统，在保证下行通信网络总效用下进行的分布式资源分配，将资源分配过程统一处理，通过对偶分解理论和凸优化理论，等效化为每个接入点单独处理的分布式的资源分配方法。由于本发明方法中的接入点根据用户的速率需求进行自适应资源分配，通过引入资源、速率调整因子，经过若干次迭代，可以保证收敛，因此可以优化系统的总效用。本发明提出的资源分配方法易于在现有通信架构上实现，且能够在优化系统总效用的同时保证用户的速率需求。

主权项

1.一种异构无线网络的分布式资源分配方法，设在总用户数为M、有N种无线接入技术共存的异构网络系统中，每种无线接入技术在系统中仅有一个接入点；其特征在于各无线接入点、各用户分别根据输入参数和信道参数执行如下操作：在各无线接入点依次执行以下具体操作步骤：第一步：对于每个无线接入点n＝1,...,N，以λ_n(i)表示无线接入点n的资源调整因子，初始化无线接入点n在迭代轮次i＝0的资源调整因子λ_n(0)为非负数；各无线接入点根据用户反馈的信道状态信息、广播信息更新已存储的信息：对于所有的无线接入点n＝1,...,N和用户m＝1,...，M，更新用户m到无线接入点n由小尺度衰落产生的信道增益h_mn，更新用户m到无线接入点n之间的路径损耗l_mn，更新存储的各用户最大速率调整因子v_m(i)和最小速率调整因子μ_m(i)，最大速率调整因子v_m(i)和最小速率调整因子μ_m(i)是由各用户广播的；第二步：根据各无线接入点n的资源调整因子λ_n(i)，各用户的最大速率调整因子v_m(i)和最小速率调整因子μ_m(i)，和无线接入点n到用户m由小尺度衰落产生的信道增益h_mn，无线接入点n到用户m之间的路径损耗l_mn，根据下行速率计算公式rnm=1λn/θ‾nm+(vm-μm)]]>计算各用户可以从各无线接入点得到的下行速率；式中中间变量其中SINR_nm为无线接入点n到用户m的信干噪比，f(SINR_nm)表示时分/频分系统中每个时间或频率时隙，无线接入点n与用户m间的链路速率，且f(SINR)是非负、非减的信干噪比-速率映射曲线，该f(SINR_nm)是通过实测得到的与无线接入点的编码和传输技术有关的表格或者曲线；C是通过实测得到的与系统带宽和调制方式有关的码分多址系统的容量参数；D是码分多址系统误比特率；ρ是干扰调节因子；P_n是码分多址系统无线接入点n发送功率；信噪比间隙Γ是正交频分多址系统目标误比特率BER的函数，Γ＝-ln(5BER)/1.5；N₀为系统中的单边带噪声功率谱密度，h_nm和l_nm分别为无线接入点n到用户m由小尺度衰落产生的信道增益和路径损耗；第三步：更新迭代轮次i＝i+1，并采用下面的接入点资源调整因子更新公式λn(i+1)=[λn(i)-δλ(i)(Ωn-Σm=1Mrnm(i)θ‾nm)]+,]]>更新无线接入点资源调整因子，其中Ω_n表示无线接入点n的最大资源约束：带宽或者功率资源，δ_λ(i)为资源调整因子迭代步长；第四步：根据第二步和第三步中的各用户可以从各无线接入点得到的下行速率计算公式的计算结果，判断是否收敛：如果不收敛，则返回第二步；如果收敛，进入第五步；第五步：输出第二步计算的资源分配方案；在各用户依次执行以下具体操作步骤：先与无线接入点同步初始化迭代轮次为i＝0，v_m(i)和μ_m(i)分别为用户m的最大速率调整因子和最小速率调整因子，且初始化各用户在迭代轮次i＝0的最大速率调整因子v_m(0)和最小速率调整因子μ_m(0)为非负数；再与无线接入点同步更新迭代轮次i＝i+1，并采用下面的用户速率调整因子更新公式vm(i+1)=[vm(i)-δv(i)(Rmmax-Σn=1Nrnm(i))]+]]>μm(i+1)=[μm(i)-δμ(i)(Σn=1Nrnm(i)-Rmmin)]+]]>更新用户速率调整因子，其中和分别表示用户m的最小、最大速率需求，δ_ν(i)和δ_μ(i)分别为最大速率调整因子迭代步长和最小速率调整因子迭代步长；然后各用户将速率调整因子广播给无线接入点。