一种基于双层干扰图着色分配信道资源的方法
【专利摘要】本发明公开一种基于双层干扰图着色分配信道资源的方法，涉及移动通信技术。设蜂窝终端间使用正交信道资源，短距离终端复用蜂窝终端信道资源，包括：a、将所有链路抽象成图中顶点；b、根据顶点类型分层，根据通信质量要求建立带权有向双层干扰图；c、基于建立的有向带权双层干扰图，结合系统排队等待概率、终端服务等级将带权有向双层干扰图转换为带权无向双层干扰图；d、基于带权无向双层干扰图进行分层着色分配信道资源。本发明在信道资源充足时能充分利用信道资源，信道资源不足时，在满足通信质量前提下，能较好地优先满足服务等级较高的终端的资源请求，保证终端的通信质量。由于分层着色中第一层根据服务等级分配资源，从而使复杂度降低。
【专利说明】一种基于双层干扰图着色分配信道资源的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通信【技术领域】，是在提高频谱利用率和满足终端通信质量情况下的资源分配方法，尤其在信道资源不足时的信道资源分配方法。
【背景技术】
[0002]随着通信技术的不断发展，人们对通信的要求越来越高。分层异构网通过引入短距离通信和协作通信，减轻了基站的负载，还提高了用户的服务质量。由于短距离通信终端会和复用相同信道资源的蜂窝终端间产生相互的干扰，考虑到频谱利用率和数据碰撞的情况，所有终端不能同时既是发端又是收端，因此系统中的每个终端在每个资源分配时刻要么是接收端，要么是发送端。
[0003]然而分层异构网中存在大量链路，对信道资源的需求量大。在当前频谱资源稀缺的状态下，广播、电视和通信等领域对频谱需求的飞速增长使频谱资源越来越匮乏。频谱复用成为解决频谱资源利用率低的一种常用方法，但是同时也带来了严重的同频干扰。因此如何在保证终端通信要求和高频谱利用率的前提下，合理分配资源显得非常重要。
[0004]目前的资源分配方法有多种，包括基于用户QoS (Quality of Service,服务质量)分配频谱资源，基于能量效率分配频谱资源，基于干扰抑制分配频谱资源等等。图论在资源分配中的应用也非常广泛。其主要包括最优匹配、图着色等。在基于用户通信质量，即SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio,信干噪比)要求分配资源中，图着色是一种常用的方法。现有的图着色资源分配研究中，首先将系统中所有终端抽象成平面图中的顶点，所有顶点都在同一层，不能较好地表征不同顶点的着色优先级，其次根据终端间干扰情况及通信质量要求建立相应的干扰图，然后每次从未着色顶点中选择饱和度最大顶点开始着色，直到所有顶点都被着色为止。这种方法在建立干扰图的时候只考虑了顶点间的干扰，只有顶点间干扰会影响通信质量时才建立边。传统的图着色方法在所有顶点都被着色后，颜色有剩余时会造成浪费，从而造成频谱资源浪费；在可用颜色不足以满足所有顶点被着色时，不但不能保证服务等级高的顶点优先着色，而且为了满足所有顶点都被着色而不得不采用对自己干扰较小的颜色着色，这样的着色分配结果会导致用户间严重的干扰，使得通信质量下降。
[0005]通信质量是保证终端能较好通信的前提，保证用户的通信质量显得非常重要。同时，系统中不同的终端由于其服务等级的不同，获得资源的概率也不同，尤其在资源不足的情况下，考虑其服务等级和引入排队理论来分配信道资源，将保证通信质量，同时可以保证服务等级高的终端分配到信道资源。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明提出了一种基于双层干扰图着色分配信道资源的方法，引入排队理论和服务等级，提高频谱利用率，能满足终端通信质量，提高终端的平均获得速率。
[0007]本发明采用的技术方案是:一种基于双层干扰图着色分配信道资源的方法，应用于蜂窝链路和短距离链路的混合网中，其中蜂窝终端间使用正交信道资源，短距离终端复用蜂窝终端信道资源，包括以下处理步骤:
[0008]A.将请求信道资源终端的所有链路抽象成图中顶点；
[0009]B.根据请求信道资源终端的类型将顶点分层，并根据不同层次SINR阈值要求建立带权有向双层干扰图G’ ；
[0010]C.基于步骤B建立的带权有向双层干扰图G’，根据系统需排队等待的概率Ptl、终端服务的等级将带权有向双层干扰图G’转换为带权无向双层干扰图G ；
[0011]D.基于步骤C建立的带权无向双层干扰图G进行着色分配信道资源。
[0012]为了更好地实施本发明的技术方案，所述步骤B中，根据请求信道资源终端的类型分层，并根据不同层次SINR阈值要求，假设所有链路使用相同信道资源，建立带权有向双层干扰图G’，包括如下步骤:
[0013]B1.根据请求信道资源终端的类型，将抽象成的顶点分层，蜂窝链路抽象成的顶点放至图的第一层，组成第一层顶点集合VI，并从I到Ivil编号，短距离链路抽象成的顶点放至图的第二层，形成第二层顶点集合V2，并从I到|V2|编号，V1、V2—起形成图中顶点集合V，其中1.1表示集合中的顶点个数。
[0014]B2.预设第一层顶点SINR阈值为Y thl,第二层顶点SINR阈值为Y th2,中断概率为
P.eth, Ythl>Yth2，分别计算每层每个顶点的SINR值SINRi,
【权利要求】
1.一种基于双层干扰图着色分配信道资源的方法，其特征在于:包括以下处理步骤: A.将请求信道资源终端的所有链路抽象成图中顶点； B.根据请求信道资源终端的类型将顶点分层，并根据不同层次SINR阈值要求建立带权有向双层干扰图G’ ； C.基于步骤B建立的带权有向双层干扰图G’，根据系统需排队等待的概率Ptl、终端服务的等级将带权有向双层干扰图G’转换为带权无向双层干扰图G ； D.基于步骤C建立的带权无向双层干扰图G进行着色分配信道资源。
2.根据权利要求1所述一种基于双层干扰图着色分配信道资源的方法，其特征在于:所述方法应用于分层异构网中，其中蜂窝终端间使用正交信道资源，短距离终端复用蜂窝终端信道资源。
3.根据权利要求1所述一种基于双层干扰图着色分配信道资源的方法，其特征在于:所述步骤B中，根据请求信道资源终端的类型分层，并根据不同层次SINR阈值要求，假设所有链路使用相同信道资源，建立带权有向双层干扰图G’，包括如下步骤: B1.根据请求信道资源终端的类型，将抽象成的顶点分层，蜂窝链路抽象成的顶点放至图的第一层，组成第一层顶点集合VI，并从I到Ivil编号，短距离链路抽象成的顶点放至图的第二层，形成第二层顶点集合V2，并从I到|V2|编号，V1、V2—起形成图中顶点集合V，其中1.1表示集合中的顶点个数； B2.预设第一层顶点SINR阈值为Y thl,第二层顶点SINR阈值为Y th2,中断概率为ε th,Y thl> Y th2，分别计算每层每个顶点的SINR值SINRi,
4.根据权利要求1所述一种基于双层干扰图着色分配信道资源的方法，其特征在于:所述步骤C包括，根据爱尔兰C公式计算系统需要排队等待的概率Ptl,根据各层各个请求信道资源终端的服务等级GoSi得到每个顶点i获得资源的概率记为Pi,
5.根据权利要求1所述一种基于双层干扰图着色分配信道资源的方法，其特征在于:所述对带权无向双层干扰图G进行着色分配信道资源包括如下步骤: Dl.对于第一层顶点，按照第一层顶点的服务等级从高到低着色，如果颜色不够，则剩余顶点等待下一个着色时刻； D2.对于第二层顶点，计算每个顶点i的饱和度DiQ = I, 2...|V2|)，
【文档编号】H04W72/08GK103987119SQ201410234091
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】张祖凡, 陈美铃 申请人:重庆邮电大学