一種基于雙層干擾圖著色分配信道資源的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于雙層干擾圖著色分配信道資源的方法，涉及移動通信技術(shù)。設(shè)蜂窩終端間使用正交信道資源，短距離終端復(fù)用蜂窩終端信道資源，包括：a、將所有鏈路抽象成圖中頂點(diǎn)；b、根據(jù)頂點(diǎn)類型分層，根據(jù)通信質(zhì)量要求建立帶權(quán)有向雙層干擾圖；c、基于建立的有向帶權(quán)雙層干擾圖，結(jié)合系統(tǒng)排隊(duì)等待概率、終端服務(wù)等級將帶權(quán)有向雙層干擾圖轉(zhuǎn)換為帶權(quán)無向雙層干擾圖；d、基于帶權(quán)無向雙層干擾圖進(jìn)行分層著色分配信道資源。本發(fā)明在信道資源充足時能充分利用信道資源，信道資源不足時，在滿足通信質(zhì)量前提下，能較好地優(yōu)先滿足服務(wù)等級較高的終端的資源請求，保證終端的通信質(zhì)量。由于分層著色中第一層根據(jù)服務(wù)等級分配資源，從而使復(fù)雜度降低。
【專利說明】一種基于雙層干擾圖著色分配信道資源的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動通信【技術(shù)領(lǐng)域】，是在提高頻譜利用率和滿足終端通信質(zhì)量情況下的資源分配方法，尤其在信道資源不足時的信道資源分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對通信的要求越來越高。分層異構(gòu)網(wǎng)通過引入短距離通信和協(xié)作通信，減輕了基站的負(fù)載，還提高了用戶的服務(wù)質(zhì)量。由于短距離通信終端會和復(fù)用相同信道資源的蜂窩終端間產(chǎn)生相互的干擾，考慮到頻譜利用率和數(shù)據(jù)碰撞的情況，所有終端不能同時既是發(fā)端又是收端，因此系統(tǒng)中的每個終端在每個資源分配時刻要么是接收端，要么是發(fā)送端。
[0003]然而分層異構(gòu)網(wǎng)中存在大量鏈路，對信道資源的需求量大。在當(dāng)前頻譜資源稀缺的狀態(tài)下，廣播、電視和通信等領(lǐng)域?qū)︻l譜需求的飛速增長使頻譜資源越來越匱乏。頻譜復(fù)用成為解決頻譜資源利用率低的一種常用方法，但是同時也帶來了嚴(yán)重的同頻干擾。因此如何在保證終端通信要求和高頻譜利用率的前提下，合理分配資源顯得非常重要。
[0004]目前的資源分配方法有多種，包括基于用戶QoS (Quality of Service,服務(wù)質(zhì)量)分配頻譜資源，基于能量效率分配頻譜資源，基于干擾抑制分配頻譜資源等等。圖論在資源分配中的應(yīng)用也非常廣泛。其主要包括最優(yōu)匹配、圖著色等。在基于用戶通信質(zhì)量，即SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio,信干噪比)要求分配資源中，圖著色是一種常用的方法?，F(xiàn)有的圖著色資源分配研究中，首先將系統(tǒng)中所有終端抽象成平面圖中的頂點(diǎn)，所有頂點(diǎn)都在同一層，不能較好地表征不同頂點(diǎn)的著色優(yōu)先級，其次根據(jù)終端間干擾情況及通信質(zhì)量要求建立相應(yīng)的干擾圖，然后每次從未著色頂點(diǎn)中選擇飽和度最大頂點(diǎn)開始著色，直到所有頂點(diǎn)都被著色為止。這種方法在建立干擾圖的時候只考慮了頂點(diǎn)間的干擾，只有頂點(diǎn)間干擾會影響通信質(zhì)量時才建立邊。傳統(tǒng)的圖著色方法在所有頂點(diǎn)都被著色后，顏色有剩余時會造成浪費(fèi)，從而造成頻譜資源浪費(fèi)；在可用顏色不足以滿足所有頂點(diǎn)被著色時，不但不能保證服務(wù)等級高的頂點(diǎn)優(yōu)先著色，而且為了滿足所有頂點(diǎn)都被著色而不得不采用對自己干擾較小的顏色著色，這樣的著色分配結(jié)果會導(dǎo)致用戶間嚴(yán)重的干擾，使得通信質(zhì)量下降。
[0005]通信質(zhì)量是保證終端能較好通信的前提，保證用戶的通信質(zhì)量顯得非常重要。同時，系統(tǒng)中不同的終端由于其服務(wù)等級的不同，獲得資源的概率也不同，尤其在資源不足的情況下，考慮其服務(wù)等級和引入排隊(duì)理論來分配信道資源，將保證通信質(zhì)量，同時可以保證服務(wù)等級高的終端分配到信道資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提出了一種基于雙層干擾圖著色分配信道資源的方法，引入排隊(duì)理論和服務(wù)等級，提高頻譜利用率，能滿足終端通信質(zhì)量，提高終端的平均獲得速率。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種基于雙層干擾圖著色分配信道資源的方法，應(yīng)用于蜂窩鏈路和短距離鏈路的混合網(wǎng)中，其中蜂窩終端間使用正交信道資源，短距離終端復(fù)用蜂窩終端信道資源，包括以下處理步驟:
[0008]A.將請求信道資源終端的所有鏈路抽象成圖中頂點(diǎn)；
[0009]B.根據(jù)請求信道資源終端的類型將頂點(diǎn)分層，并根據(jù)不同層次SINR閾值要求建立帶權(quán)有向雙層干擾圖G’ ；
[0010]C.基于步驟B建立的帶權(quán)有向雙層干擾圖G’，根據(jù)系統(tǒng)需排隊(duì)等待的概率Ptl、終端服務(wù)的等級將帶權(quán)有向雙層干擾圖G’轉(zhuǎn)換為帶權(quán)無向雙層干擾圖G ；
[0011]D.基于步驟C建立的帶權(quán)無向雙層干擾圖G進(jìn)行著色分配信道資源。
[0012]為了更好地實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，所述步驟B中，根據(jù)請求信道資源終端的類型分層，并根據(jù)不同層次SINR閾值要求，假設(shè)所有鏈路使用相同信道資源，建立帶權(quán)有向雙層干擾圖G’，包括如下步驟:
[0013]B1.根據(jù)請求信道資源終端的類型，將抽象成的頂點(diǎn)分層，蜂窩鏈路抽象成的頂點(diǎn)放至圖的第一層，組成第一層頂點(diǎn)集合VI，并從I到Ivil編號，短距離鏈路抽象成的頂點(diǎn)放至圖的第二層，形成第二層頂點(diǎn)集合V2，并從I到|V2|編號，V1、V2—起形成圖中頂點(diǎn)集合V，其中1.1表示集合中的頂點(diǎn)個數(shù)。
[0014]B2.預(yù)設(shè)第一層頂點(diǎn)SINR閾值為Y thl,第二層頂點(diǎn)SINR閾值為Y th2,中斷概率為

P.eth, Ythl>Yth2，分別計算每層每個頂點(diǎn)的SINR值SINRi,
【權(quán)利要求】
1.一種基于雙層干擾圖著色分配信道資源的方法，其特征在于:包括以下處理步驟: A.將請求信道資源終端的所有鏈路抽象成圖中頂點(diǎn)； B.根據(jù)請求信道資源終端的類型將頂點(diǎn)分層，并根據(jù)不同層次SINR閾值要求建立帶權(quán)有向雙層干擾圖G’ ； C.基于步驟B建立的帶權(quán)有向雙層干擾圖G’，根據(jù)系統(tǒng)需排隊(duì)等待的概率Ptl、終端服務(wù)的等級將帶權(quán)有向雙層干擾圖G’轉(zhuǎn)換為帶權(quán)無向雙層干擾圖G ； D.基于步驟C建立的帶權(quán)無向雙層干擾圖G進(jìn)行著色分配信道資源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于雙層干擾圖著色分配信道資源的方法，其特征在于:所述方法應(yīng)用于分層異構(gòu)網(wǎng)中，其中蜂窩終端間使用正交信道資源，短距離終端復(fù)用蜂窩終端信道資源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于雙層干擾圖著色分配信道資源的方法，其特征在于:所述步驟B中，根據(jù)請求信道資源終端的類型分層，并根據(jù)不同層次SINR閾值要求，假設(shè)所有鏈路使用相同信道資源，建立帶權(quán)有向雙層干擾圖G’，包括如下步驟: B1.根據(jù)請求信道資源終端的類型，將抽象成的頂點(diǎn)分層，蜂窩鏈路抽象成的頂點(diǎn)放至圖的第一層，組成第一層頂點(diǎn)集合VI，并從I到Ivil編號，短距離鏈路抽象成的頂點(diǎn)放至圖的第二層，形成第二層頂點(diǎn)集合V2，并從I到|V2|編號，V1、V2—起形成圖中頂點(diǎn)集合V，其中1.1表示集合中的頂點(diǎn)個數(shù)； B2.預(yù)設(shè)第一層頂點(diǎn)SINR閾值為Y thl,第二層頂點(diǎn)SINR閾值為Y th2,中斷概率為ε th,Y thl> Y th2，分別計算每層每個頂點(diǎn)的SINR值SINRi,
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于雙層干擾圖著色分配信道資源的方法，其特征在于:所述步驟C包括，根據(jù)愛爾蘭C公式計算系統(tǒng)需要排隊(duì)等待的概率Ptl,根據(jù)各層各個請求信道資源終端的服務(wù)等級GoSi得到每個頂點(diǎn)i獲得資源的概率記為Pi,
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于雙層干擾圖著色分配信道資源的方法，其特征在于:所述對帶權(quán)無向雙層干擾圖G進(jìn)行著色分配信道資源包括如下步驟: Dl.對于第一層頂點(diǎn)，按照第一層頂點(diǎn)的服務(wù)等級從高到低著色，如果顏色不夠，則剩余頂點(diǎn)等待下一個著色時刻； D2.對于第二層頂點(diǎn)，計算每個頂點(diǎn)i的飽和度DiQ = I, 2...|V2|)，
【文檔編號】H04W72/08GK103987119SQ201410234091
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】張祖凡, 陳美鈴 申請人:重慶郵電大學(xué)