[发明专利]两层异构无线网络中基于用户中断概率的鲁棒资源分配方法

说明书

本发明公开了一种两层异构无线网络中基于用户中断概率的鲁棒资源分配方法。本发明在保障飞蜂窝用户和宏蜂窝用户的QoS的同时，解决了联合优化干扰中断概率约束和数据速率中断概率约束条件的优化问题，通过控制飞蜂窝用户的发射功率，最大化飞蜂窝用户的总传输速率。为了克服信道不确定性对通信系统传输的影响，基于鲁棒优化和不确定参数统计模型，将原随机约束和混合整数优化问题转化成可解的凸优化问题。本发明相比传统的资源分配算法，考虑不完美信道信息状态下的鲁棒资源分配问题，本方法具有收敛性好、鲁棒性强等优点，能够很好的保护飞蜂窝和宏蜂窝用户的服务质量，提高系统的稳定性，降低用户的中断概率。

技术领域

本发明涉及异构无线网络中的资源分配技术领域，具体涉及一种两层异构无线网络中基于用户中断概率的鲁棒资源分配方法。

背景技术

近年来，将毫微微小区嵌入到宏蜂窝小区中的技术能够很好地增强传统蜂窝网络的覆盖范围、改善系统容量并且满足室内无线环境下的高数据速率要求。但是在异构无线网络中同时部署多种类型基站，不可避免的会出现不同基站覆盖区域重叠的现象，从而引起跨层干扰和层内干扰管理问题。因此，实现两层异构无线网络之间的资源共享是一个巨大的挑战。有效的资源分配算法被认为是解决这个问题的重要途径之一。

然而，传统的异构无线网络资源分配算法，仅在完美信道状态信息(perfect CSI)下考虑飞蜂窝小区和宏蜂窝小区之间的干扰管理问题。不仅忽略了飞蜂窝用户的服务质量要求，如满足最小传输数据速率，也忽略了信道不确定性对系统性能的影响。在实际的通信场景中，由于复杂、时变的无线电环境和信道估计误差等因素的原因，总是假设获得完美的信道状态信息是不可行的。不完美信道状态信息可能会导致资源分配算法性能下降，因此，异构无线网络的鲁棒资源分配算法为实现多层网络资源共享、资源分配算法的实际工程应用提出了新的挑战。

发明内容

本发明的目的在于能够在信道不确定性条件下，保证宏蜂窝用户和飞蜂窝用户的QoS,降低了用户的中断概率，并且实现算法的收敛性。

本发明采用的技术方案如下：

一种两层异构无线网络中基于用户中断概率的鲁棒资源分配方法，该方法包括以下步骤：

S1：初始化系统参数；所述系统参数包括飞蜂窝用户数M、系统带宽、子载波个数K、信道增益、中断概率阈值、干扰温度值、每个用户的最小速率请求及最大发射功率值。

S2：迭代初始化。设定迭代次数，获取信道信息，子载波分配。

S3：判断子载波分配因子是否只分配给一个用户，若是则进入S4。否则，返回S2。

S4：计算飞蜂窝用户的最优发射功率，并更新飞蜂窝用户的发射功率限制因子λ_m(t+1)、服务质量保护因子μ_m(t+1)和干扰功率控制因子υ(t+1)。

S5：保障飞蜂窝用户的QoS。判断飞蜂窝用户的数据速率是否大于等于最小速率约束。若是，则进入S6。否则，进入S7。

S6：保障宏蜂窝用户的QoS，计算所有飞蜂窝用户对宏蜂窝用户的干扰功率，并判断是否小于等于干扰功率门限值，若满足，则进入S7。否则，进入S8。

S7：判断飞蜂窝用户在所有子载波上的发射功率总和是否小于等于最大发射功率。若是，则进入S8。否则，飞蜂窝用户的最优发射功率取最大发射功率并进入下一次迭代，返回S4。

S8：判断当前迭代次数是否大于最大迭代次数，若是，则结束，得出飞蜂窝用户的飞蜂窝用户的最优发射功率。否则，进入下一次迭代，返回S4。

具体的，所述S3具体为：根据公式判断子载波分配因子是否只分配给一个用户，其中，m∈[1,M]，k∈[1,K]，ρ_m,k为子载波分配因子，C_m代表飞蜂窝用户m的子载波集。