一种超密集网络中基于图着色的频域资源分配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及异构网络干扰协调技术领域，具体涉及一种超密集网络中基于图着色的频域资源分配方法。
【背景技术】
[0002]近几年来，随着智能手机和其它新兴移动用户设备(User Equipment, UE)的普及和流行，移动数据业务使用量每年都在成倍的增长。据估计，在未来十年内，移动数据业务将会扩大到目前的1000倍，无线通信网将面临一个更大的挑战。为了满足用户日益增长的业务需求，LTE-A(LTE-Advanced)应运而生。
[0003]一个大幅提升无线网络容量的方法就是提升频谱效率。LTE-A异构网络技术就是基于此想法产生的，其基本思想是在宏站覆盖范围下的室内、热点或盲区等区域内部署低功率节点(Low Power Node，LPN，又称小站)，从而缩短用户和站点间的距离，使得用户可以获得更高的信干噪比，大幅提升用户吞吐量。常见的低功率节点包括:毫微微基站，微微基站以及中继站，所覆盖区域可统称为小小区(Small Cell)。不同于宏站，低功率节点部署的数目和位置可以非常灵活，同时成本相对于宏站较低，可以实现对室内场景的深度覆盖和对室外场景的补热补盲，从而缓解宏站流量压力。低功率节点和宏站一般使用相同频域带宽，这导致异构网络中不仅存在同层干扰，还存在跨层干扰。相较于传统宏基站网络来说，此时无线网络干扰场景发生了变化，干扰问题更加复杂。尤其因为宏基站的功率比低功率节点大得多，所以宏基站对小小区的用户，尤其是边缘用户，产生强干扰。
[0004]2Ol2 年 6 月，XPP 启动了小站增强场景(Small Cell Enhancement, SCE)的研宄工作，并于2012年底确定了 SCE场景的技术需求和部署要求，定义了小站增强场景。相比于LTE-A中的HetNet场景，SCE场景下小站部署更加密集，并且引入簇(Cluster)的概念，用来模拟热点区域的小站部署情况。由于小站在簇内部署密集，使得小站之间距离更近，小站之间的干扰不可忽视，干扰情况更为复杂。同时，在SCE场景2、3中，不存在宏站与小站之间的干扰，所以此时同层小站之间的干扰就是需要特别关注的一个问题。
[0005]传统蜂窝网络中宏站之间常用的干扰协调方式是静态频率复用，包括了FFR(Fract1nal Frequency Reuse)和 SFR(Soft Frequency Reuse)等。但由于小站覆盖范围小且随机部署，无法精准区分出小区中心与边缘，所以FFR和SFR等静态频率复用方法并不能适应于小站密集部署场景。因此，在小站密集部署场景中通常考虑动态频率复用，即小站使用的子频带会随着干扰关系变化而改变。
[0006]传统图着色Brelaz算法的详细步骤如下所示:
[0007]I)初始时，颜色池只有一种颜色，从度最大顶点开始；
[0008]2)从颜色池中选择第一个可用颜色为所选顶点着色；如果颜色池中的颜色皆不可用，则新增一种颜色到颜色池中，并用此颜色为该顶点着色；
[0009]3)更新图中各顶点的饱和度；
[0010]4)选择未着色顶点中，饱和度最大的作为下一个待着色顶点；若有多个顶点的饱和度相同，选择其中度最大的。若仍有多个顶点的度相同，随机选择一个；
[0011]5)回到第2步，直到所有顶点都已着色。
[0012]算法开始时，颜色池只有一种颜色。顶点的度是指与该顶点邻接的顶点数量，即与该顶点有边相连的顶点数量。原算法中顶点的饱和度定义为该顶点的所有邻接顶点所用到的颜色数目。因为Brelaz算法每个顶点只着一种颜色，对于未着色顶点，此定义的修改不会对着色顺序产生影响。此外，如果一种颜色与某个未着色顶点的所有邻接顶点的颜色都不同，则称这种颜色对该顶点是可用的。
[0013]传统图着色Brelaz算法的缺点在于每个顶点只着一种颜色，并不能很好地复用资源。
[0014]动态频率复用的方案中基于图着色的算法是一个重要分支，这类方案主要研宄两部分内容:干扰关系图的构建和基于图着色的资源分配算法。干扰关系图构建主要需要研宄的是顶点连线的准则。基于图着色的资源分配算法主要是对干扰关系图着色，保证存在连线的顶点间使用不同的颜色，这里每个颜色都代表一个子频带。一般传统的图着色算法，只为每个顶点着一种颜色，并没有很好地提升资源利用率。因此，如何改进图着色算法以提高资源利用率是值得进一步研宄的方向。
【发明内容】
[0015]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种超密集网络中基于图着色的频域资源分配方法，通过新的图着色算法，减小小站之间的干扰，提高系统的性能解决了现有技术的不足。
[0016]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:一种超密集网络中基于图着色的频域资源分配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0017]I)每个用户根据接收到的参考信号接收功率信息，计算出每两个相邻小站与服务小站的参考信号接收功率差值，与门限值Rth比较，确定出干扰小站，将干扰小站的测试结果上报网络侧；
[0018]所述门限值Rth为用户的服务小站参考信号接收功率与干扰小站参考信号接收功率差值门限；
[0019]2)网络侧根据步骤I)中用户上报的干扰小站的测试结果信息和每个小站所服务的用户信息之间构建干扰关系图；所述干扰关系图包括表示用户的若干顶点；所述顶点之间可相连，顶点间的相连实现小站内的干扰避免和小站间的干扰抑；
[0020]定义干扰关系图中任意两顶点为顶点a和顶点b ;所述顶点a和顶点b之间相连需满足以下任意一个条件:
[0021]条件I)用户a和用户b是被同一个小站服务的用户；
[0022]条件2)用户a是用户b的干扰小站中的服务用户；
[0023]条件3)用户b是用户a的干扰小站中的服务用户；
[0024]完成顶点间相连以完成干扰关系图；
[0025]3)网络侧利用图着色算法为干扰关系图着色，并根据每个顶点着色结果为用户分配子频带；其中，将干扰关系图中顶点饱和度定义为该顶点自身以及所有邻接顶点所用到的颜色数目之和；
[0026]4)小站根据网络侧的着色结果将用户调度在步骤3)分配的子频带上。
[0027]进一步的，所述步骤3)具体包括以下步骤:
[0028]3.1)执行Brelaz算法为干扰关系图进行第一遍着色，确定每个顶点的饱和度以及颜色池的总颜色数；
[0029]3.2)在所有顶点中找出未饱和的顶点集合作为需要再次被着色的顶点集合
^ ncolor，
[0030]若集合为空，则算法结束；反之，进入下一步；
[0031]3.3)选择(^。―中饱和度最大的顶点作为下一个待着色顶点；
[0032]若有多个顶点的饱和度相同，选择其中度最大的；若仍有多个顶点的度相同，随机选择一个；
[0033]3.4)对于所选顶点，其可用颜色中，选择令效用函数f(s，c)最小的颜色给s着色；
[0034]若存在相同最小值，则选择序号最小的颜色；若无可用颜色，则跳过这一步；
[0035]3.5)更新干扰关系图中各顶点的饱和度，并将步骤3.4)中着色的顶点从Φ.?Μ移除；
[0036]3.6)返回并重复步骤3.3)，直到Φ_1(?为空。
[0037]有益效果:本发明提供的分配方法具有如下优点:
[0038]I)在构建干扰关系图时，用顶点表示一个用户。这与用顶点表示小站相比，更能细致准确地反映干扰环境；
[0039]2)本发明为用户判定干扰小站时是基于用户收集到的RSRP信息，简单可操作，不会增加用户侧的复杂度；
[0040]3)本发明提供的图着色算法相比于Brelaz算法，进一步提升了资源利用率，能提高系统总吞吐量；
[0041]4)本发明提供的图着色算法在饱和复用资源的同时兼顾了用户公平性，能提高边缘吞吐量。
【附图说明】
[0042]图1为干扰关系图
[0043]图2为用户连线示意图
[0044]图3为本发明提供的图着色算法着色结果图
【具体实施方式】
[0045]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0046]一种超密集网络中基于图着色的频域资源分配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0047]I)每个用户根据接收到的参考信号接收功率信息，计算出每两个相邻小站与服务小站的参考信号接收功率差值，与门限值Rth比较，确定出干扰小站，将干扰小站的测试结果上报网络侧；
[0048]所述门限值Rth为用户的服务小站参考信号接收功率与干扰小站参考信号接收功率差值门限；
[0049]2)网络侧根据步骤I)中用户上报的干扰小站的测试结果信息和每个小站所服务的用户信息之间构建干扰关系图；所述干扰关系图包括表示用户的若干顶点；所述顶点之间可相连，顶点间的相连实现小站内的干扰避免和小站间的干扰抑；
[0050]定义干扰关系图中任意两顶点为顶点a和顶点b ;所述顶点a和顶点b之间相连需满足以下任意一个条件:
[0051]条件I)用户a和用户b是被同一个小站服务的用户；
[0052]条件2)用户a是用户b的干扰小站中的服务用户；
[0053]条件3)用户b是用户a的干扰小站中的服务用户；
[0054]完成顶点间相连以完成干扰关系图；
[0055]3)网络侧利用图着色算法为干扰关系图着色，并根据每个顶点着色结果为用户分配子频带；其中，将干扰关系图中顶点饱和度定义为该顶点自身以及所有邻接顶点所用到的颜色数目之和；
[0056]具体步骤:
[0057]3.1)执行Brelaz算法为干扰关系图进行第一遍着色，确定每个顶点的饱和度以及颜色池的总颜色数；
[0058]3.2)在所有顶点中找出未饱和的顶点集合作为需要再次被着色的顶点集合
^ ncolor，
[0059]若集合为空，则算法结束；反之，进入下一步；
[0060]3.3)选择饱和度最大的顶点作为下一个待着色顶点；
[0061]若有多个顶点的饱和度相同，选择其中度最大的；若仍有多个顶点的度相同，随机选择一个；