[0058] 本发明一种无线通信网的动态频率分配方法，包括3个阶段：
[0059] 阶段1.频率分配问题形式化建模阶段。
[0060] 步骤A.无线通信网络的频率分配问题建模，并将二元约束和一元约束集分别转 换成符号ADD表示即代数决策图符号表示。
[0061] 步骤A1.将无线通信网络抽象成图，每个子网对应图一个顶点Vi(i= 1，2. ..，n)， 该约束图的顶点集为V={VpV2, . . .，Vn}，无线通信网络结点之间的关系抽象为图的边E= { %，V」）|Vi，V」GV}，构建一个约束图G= (V，E);
[0062] 步骤A2.图的顶点集V和加权约束满足问题的变量集X= {Xl，x2, . . .，xn}相对应； 对于每个变量，在给定的频率使用范围内，检测和筛选出所有可用的频率，设定d个可用频 率为l，2，...，d，用值域Di= {l，...，d}表示，其中i=l，2，...，n;
[0063] 步骤A3.加权约束满足问题的约束关系为图的E，将无线通信网络中的频率分配 约束关系刻画成约束代价的形式。
[0064] 步骤A4.无线频率分配问题就转化成求解加权约束满足问题最优解。
[0065] 步骤A5.将约束集ADD符号表示，二元约束符号表示为BC(X，Y，V，W)，一元约束集 的符号表示为UC(X，V)。
[0066] 阶段2.无线通信网络频率分配求解阶段。
[0067] 步骤B.设计变量选取规则，构建变量序JT，并引入分解变量定义，标记分解变量。
[0068] 步骤B1.首先从变量集X中选择变量后向度为0或1的变量X，若不存在这样的变 量X，则选择后向度最大的变量x ;标记后向度大于1的变量x为分解变量；
[0069] 步骤B2.将变量x从变量集X中删除，提出与变量x有关的约束存储在变量信息 结构variable中，并从约束集C中删除约束范围内包含有变量x的所有约束，其计算公式 如下：
[0070] variable[x] ?be(X，Y，V，W) =S(X)八（BC(X，Y，V，W)+BC(Y，X，W，V))
[0071] BC(X,Y,V,ff) =BC(X,Y,V,ff) -(S(X)+S(Y))ABC(X,Y,V,ff)
[0072] 其中S(X)为变量x的符号ADD表示；
[0073] 步骤B3.若变量集X不为空，则转步骤B1 ;否则，结束变量序的构建过程，选取变 量的顺序为由改进MCV方法所构建的变量序JT。
[0074] 步骤C.利用分解变量，设计分解规则，分解频率分配问题得到Qf = {P" P2,…，PJ。
[0075] 步骤Cl.若分解变量个数为零，则子问题分解结果为原问题。
[0076] 步骤C2.依次取出分解变量，每个分解变量对应一个子问题，变量集为变量序JT 中，在该分解变量之后的所有变量，也包含与变量集中变量有约束关系且后向度为1的变 量；
[0077] 步骤C3.每个变量的值域和原问题的值域相同；
[0078] 步骤C4.约束集为变量集之间的约束关系；
[0079] 步骤C5?子问题分解结果为QF= {P丨，P2，…，PJ。
[0080] 步骤D.依次对子问题进行求解，在子问题求解中，非分解变量采用桶消元算法求 解，分解变量采用深度优先算法求解。
[0081] 步骤D1.依次选取子问题Pi，选择顺序是从PjljP1;
[0082] 步骤D2.计算上界ubi;其计算公式为：
【主权项】
1. 一种无线通信网的动态频率分配方法，其特征是，包括如下步骤： 步骤A.将无线通信网络的频率分配问题建模，并将二元约束和一元约束集分别转换 成代数决策图符号表示； 步骤B.设定变量选取规则，构建变量序，并引入分解变量定义，标记分解变量； 步骤C.利用分解变量，设计分解规则，分解频率分配问题得到子问题分解结果； 步骤D.依次对子问题进行求解，在子问题求解中，非分解变量采用桶消元算法求解， 分解变量采用深度优先算法求解； 步骤E.若无线通信网络中有新加入节点，则将新加入节点和原无线通信网络组成新 的子问题，并利用步骤D对新子问题进行求解。
2. 根据权利要求1所述的一种无线通信网的动态频率分配方法，其特征是，所述步骤A 具体包括如下步骤： 步骤A1.将无线通信网络抽象成约束图；即无线通信网络的每个节点抽象为约束图的 顶点，无线通信网络的2个节点之间的关系抽象为约束图的边，由此构建一个约束图； 步骤A2.将约束图的顶点集作为加权约束满足问题的变量集，并对于变量集中的每个 变量，在给定的频率使用范围内，检测和筛选出所有可用的频率，同时将每个变量的可用频 率用值域进行表示； 步骤A3.让约束图的边作为加权约束满足问题的约束集，并将无线通信网络中的频率 分配约束关系刻画成约束代价的形式； 步骤A4.将加权约束满足问题的约束集用代数决策图符号表示。
3. 根据权利要求1所述的一种无线通信网的动态频率分配方法，其特征是，所述步骤B 具体包括如下步骤： 步骤B1.设定变量选取规则，并从变量集中选出满足该变量选取规则的变量；若该变 量的后向度大于1，将其标记为分解变量； 步骤B2.将选出的变量从变量集中删除，并从约束集中提出与该变量有关的所有约束 关系存储在变量信息结构中，W此构建变量序，同时从约束集中删除约束范围内包含该变 量的所有约束关系； 步骤B3.若变量集不为空，则转至步骤B1 ;否则，结束变量序的构建过程。
4. 根据权利要求3所述的一种无线通信网的动态频率分配方法，其特征是，所述步骤 B1中设定的变量选取规则是；从变量集中选择变量后向度为0或1的变量，若不存在该样 的变量，则选择变量后向度最大的变量。
5. 根据权利要求1所述的一种无线通信网的动态频率分配方法，其特征是，所述步骤C 具体包括如下步骤： 步骤C1.若分解变量的个数为零，则子问题分解结果为原问题； 步骤C2.若分解变量的个数不为零，则依次取出分解变量，每个分解变量对应一个子 问题； 首先，构建子问题的变量集，即先从变量序中选择在该分解变量及其该分解变量之后 的所有变量放入到子问题的变量集，再从变量序中选择与上述所得的子问题的变量集中已 有变量有约束关系且后向度为1的变量放入到子问题的变量集； 然后，让每个子问题的变量集的每个变量的值域与原问题的值域相同； 最后，让子问题的约束集为该子问题的变量集中变量之间的约束关系。
6. 根据权利要求1所述的一种无线通信网的动态频率分配方法，其特征是，所述步骤D 具体包括如下步骤： 步骤D1.依次选取每个分解变量的子问题； 步骤D2.计算子问题的上界； 步骤D3.采用桶消元算法求解子问题中的非分解变量； 步骤D4.采用深度优先分支定界算法求解子问题中的分解变量， 步骤D5.重复步骤D3和步骤D4,直到子问题求解结束，并存储最优解。
7. 根据权利要求6所述的一种无线通信网的动态频率分配方法，其特征是，所述步骤 D1中子问题的选取顺序按分解变量的排序反向进行，即最先选取最后一个分解变量的子问 题，最后选取第一个分解变量的子问题。
8. 基于权利要求1所述方法的一种无线通信网的动态频率分配系统，主要由形式化建 模模块，无线通信网络频率分配模块和动态频率分配模块构成； 形式化建模模块，输入是无线通信网络的频率分配问题；其包括形式化为图表示单元、 频率资源过滤单元、约束转换单元和约束的代数决策图符号表示单元； 形式化为图表示单元，用于将无线通信网络抽象为约束图结构； 频率资源过滤单元，将给定的分配频率范围过滤和检测，形式化为值域形式； 约束转换单元，将无线通信网络中相互关联节点之间的频率约束转换成约束代价的形 式； 代数决策图符号表示单元，将无线通信网络中的二元约束和一元约束都代数决策图符 号表不； 无线通信网络频率分配模块，用于对无线通信网络频率分配问题求解最优频率分配方 案；其包括构建变量序单元、子问题划分单元和子问题求解单元； 构建变量序单元，构建变量序，并标记分解变量； 子问题分解单元，根据变量序及分解变量，将无线通信网络的频率分配问题分解成子 问题方案； 子问题求解单元，用于依次对子问题分解方案中子问题求解； 动态频率分配模块，将新加入节点和原无线通信频率分配问题组成新的频率分配问 题，用子问题求解模块行进求解。
【专利摘要】本发明公开了一种无线通信网的动态频率分配方法，将无线通信网络频率分配问题形式化为图表示、检测和筛选可用频率、通信网络频率约束符号ADD表示、构建变量序π和标记分解变量、分解频率分配问题为子问题集、依次对子问题集中子问题求解、求解上界、对非分解变量用桶消元算法求解、对分解变量采用深度优先分支定界算法求解、若存在新加入通信网络节点，构建成新子问题、对子问题进行求解；通过利用ADD的高紧凑表示和以集合方式处理多组数据的方式处理约束，提高频率分配问题求解效率。本发明能够在较高的算法效率下，完成对无线通信网络的频率分配问题，同时还能适应动态自主网络的频率分配。
【IPC分类】H04W16-10
【公开号】CN104540140
【申请号】CN201510011677
【发明人】徐周波, 杨新亮, 古天龙, 常亮, 宁黎华
【申请人】桂林电子科技大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月9日