[发明专利]异构网络中混合多址接入的资源管理方法

摘要

本发明公开了一种异构网络中混合多址接入的资源管理方法，主要解决现有技术频谱资源利用率不高，网络接入用户数少，网络功耗严重的问题。其实现方案是：1.基站构建干扰图，计算边权；2.计算干扰图所有顶点的属性{α，β，θ}；3.比较干扰图中所有顶点的第一属性因子α，比较α最大的顶点集合中的所有顶点的第二属性因子β；4.为β最大的顶点分配该顶点最期望得到的资源θ，即该顶点的第三属性因子，并从干扰图中去掉β最大的顶点；5.重复3‑4直到干扰图顶点集合为空，完成资源分配；6.迭代优化蜂窝用户和D2D用户的发射功率，完成功率分配。本发明相比传统资源管理方法，具有系统用户容量大，频谱效率高，系统功耗小等优点，可用于蜂窝与D2D异构网络。

主权项

1.异构网络中混合多址接入的资源管理方法，具体步骤如下：(1)为蜂窝用户分配稀疏码分多址接入机制SCMA码本,并为D2D用户分配正交频分复用多址接入机制OFDMA子载波：(1a)根据发送用户的类型，接收发送数据：蜂窝用户发送数据，由基站接收该发送数据，D2D用户发送数据，由该D2D用户对应的接收端接收该发送数据；(1b)初始化K≥4，2≤L<K，M≥0,N≥0，其中K表示总子载波数目，L表示每个码本所占子载波数目，J表示总的码本数目，d_f表示占用同一子载波的码本数，M表示总的蜂窝用户数目，N表示总的D2D用户数目，P_C表示蜂窝用户的发送功率，P_D表示D2D用户发送端的发送功率；(1c)根据基站获取用户的链路增益，构建干扰图G＝(V,E)：(1c1)将每一个蜂窝用户或者D2D用户表示为一个顶点，所有的蜂窝用户和D2D用户组成干扰图G的顶点集合V；(1c2)由干扰图G中的所有顶点两两连线构成干扰图G的边集合E；(1c3)基站获取顶点集合V中所有顶点之间的信道增益；(1c4)按照如下等式得到第i个顶点V_i和第j个顶点V_j之间的边权其中，表示第i个顶点V_i使用资源x与第j个顶点V_j使用资源y的互干扰，按如下方式计算：其中，表示第i个顶点V_i使用资源x对第j个顶点V_j使用资源y的干扰，表示第j个顶点V_j使用资源y对第i个顶点V_i使用资源x的干扰；资源x有不同的含义，如果顶点i蜂窝用户，x则是SCMA码本资源，如果顶点是D2D用户，x则是OFDMA子载波；资源y的定义与x相同，即如果顶点j蜂窝用户，y则是SCMA码本资源，如果顶点j是D2D用户，y则是OFDMA子载波；(1c5)由步骤(1c1)‑(1c4)得到干扰图G＝(V,E)的拓扑结构；其中,V表示干扰图G中的顶点集合，由所有的蜂窝和D2D用户组成；E表示干扰图G中的边集合，边集合E中每条边都有一个边权W表示这条边所连接的两个顶点之间潜在的互干扰矩阵；(1d)计算任一顶点i的属性{α，β，θ}，其中，β表示最大信噪比，即某顶点在其最小干扰值α所对应的资源上的最大信噪比值；θ表示最期望得到的资源，即某顶点的最大信噪比β所对应的资源；α表示最小干扰值，即某顶点i与其它顶点j的互干扰的求和在所有资源上的最小值，其中资源y是顶点j的所占用的资源，资源x是顶点i的所占用的资源，如果顶点j是蜂窝用户，y则是SCMA码本资源，如果顶点j是D2D用户，y则是OFDMA子载波；如果顶点i是蜂窝用户，对应的是SCMA码本资源，如果顶点i是D2D用户，对应的是OFDMA子载波；(1e)比较顶点集合V中所有顶点的α值，获取α最小的顶点集合V^*，比较该顶点集合V^*中所有顶点的β值，得到β值最大的顶点V^**,并为该最大的顶点V^**分配其最期望得到的资源θ(V^**)，如果V^**是蜂窝用户，则θ(V^**)表示SCMA码本，如果V^**是D2D用户，则θ(V^**)表示OFDMA子载波；(1f)从顶点集合V中去掉β值最大的顶点V^**；(1g)重复执行步骤(1d)‑(1f)，直至顶点集合V为空集；(2)采用迭代功率控制方法优化蜂窝用户和D2D用户的发射功率：(2a)初始化用户的服务质量要求QoS，即初始化t＞0，ε＞0，其中表示蜂窝用户速率约束，表示D2D用户速率约束，表示蜂窝用户的最大发射功率，表示D2D用户的最大发射功率，t表示迭代次数，ε表示功率迭代门限；(2b)根据D2D用户D_n的发射功率求蜂窝用户C_m的发射功率其中，σ₀表示噪声功率谱密度；B₀表示子载波带宽；表示蜂窝用户C_m是否占用SCMA码本j，若蜂窝用户C_m占用SCMA码本j，则否则，表示D2D用户D_n是否占用OFDMA子载波k，若D2D用户D_n占用OFDMA子载波k，则否则，表示蜂窝用户C_m到基站在OFDMA子载波k上的信道增益；表示D2D用户D_n发射端到基站在OFDMA子载波k上的信道增益；表示D2D用户D_n的发射功率；f_j,k表示SCMA码本j与OFDMA子载波k的对应关系，若SCMA码本j占用OFDMA子载波k，则f_j,k＝1，否则，f_j,k＝0；(2c)根据蜂窝用户C_m的发射功率求D2D用户D_n的发射功率其中，σ₀表示噪声功率谱密度；B₀表示子载波带宽；表示蜂窝用户C_m是否占用SCMA码本j，若蜂窝用户C_m占用SCMA码本j，则否则，表示D2D用户D_n是否占用OFDMA子载波k，若D2D用户D_n占用OFDMA子载波k，则否则，表示蜂窝用户C_m到D2D用户D_n的接收端在OFDMA子载波k上的信道增益；表示D2D用户D_n发射端到其接收端在OFDMA子载波k上的信道增益；表示蜂窝用户C_m的发射功率；f_j,k表示SCMA码本j与OFDMA子载波k的对应关系，若SCMA码本j占用OFDMA子载波k，则f_j,k＝1，否则，f_j,k＝0；(2d)判断蜂窝和D2D用户的发射功率是否满足如下条件：若满足，则结束循环，得到蜂窝和D2D用户的最优发射功率；否则，令t＝t+1，重复执行步骤(2b)‑(2c)。