專利名稱：一種多小區(qū)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無線資源分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信領(lǐng)域，特別涉及一種多小區(qū)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無線資源分配方法。
背景技術(shù)：
在多小區(qū)移動(dòng)通信系統(tǒng)中，由于互相干擾，相鄰小區(qū)不能重復(fù)使用同一無線資源。假設(shè)系統(tǒng)中包含有N個(gè)小區(qū)，對(duì)于給定無線資源，以Xi = I或O代表第i個(gè)小區(qū)可以或禁止使用該無線資源，則該無線資源的最優(yōu)分配問題可以模型化為具有下列形式的二進(jìn)制整數(shù)規(guī)劃問題max W1X1+. . . +WiXi+. . . +wNxN
s. t. Xi+Xk 彡 1，k e Ni (公式 I)Xi e {O, I}, I ^ i ^ N其中Wi是第i個(gè)小區(qū)的權(quán)重，Ni是小區(qū)i的相鄰小區(qū)集合。其中，權(quán)重的選擇有很多種方法，例如可以正比例于小區(qū)中的用戶個(gè)數(shù)，或者正比例于小區(qū)的總吞吐率要求，等
坐寸ο在現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，由于采用了扁平化結(jié)構(gòu)，無線資源分配過程具有分布式的特點(diǎn)，即系統(tǒng)中沒有一個(gè)能掌握全局信息的中央控制實(shí)體，因此需要一種能分布式求解二進(jìn)制整數(shù)規(guī)劃的方法。目前在移動(dòng)通信領(lǐng)域的文獻(xiàn)中，尚缺少能有效求解如公式I中所示的二進(jìn)制規(guī)劃的分布式方法。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為了解決在多小區(qū)移動(dòng)通信系統(tǒng)中分布式求解無線資源分配的問題，本發(fā)明提供一種多小區(qū)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無線資源分配方法。技術(shù)方案本發(fā)明提供一種多小區(qū)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無線資源分配方法，利用循環(huán)迭代的方法獲得多個(gè)小區(qū)分布式無線資源分配，具體有以下步驟步驟I :每個(gè)小區(qū)產(chǎn)生初始化消息，初始化的消息HIi中包含有兩個(gè)消息元素，分別為Xi = I和Xi = O,即HIi = (Xi=I, Xi = 0}，其中,IIii為第i個(gè)小區(qū)產(chǎn)生的消息,是不同取值的消息元素的集合，Xi為與第i小區(qū)的初始消息變量，Xi只能取值為O或1，Xi=O表示第i個(gè)小區(qū)禁止使用無線資源，Xi = I表示第i個(gè)小區(qū)可以使用無線資源，i = 1，···，Ν，Ν為小區(qū)總數(shù)。步驟2 :每個(gè)小區(qū)接收所有相鄰小區(qū)j的消息Iiij = {(xk=aj, k, t,Xk e Vj), I ^ t ^ Tj}，其中j e Ni，Ni是小區(qū)i的相鄰小區(qū)集合，Vj是與消息Hij關(guān)聯(lián)的變量集合，Tj是消息n^_中的消息元素的總數(shù)，Xk為第k個(gè)小區(qū)的消息變量，t是相鄰小區(qū)j中第t個(gè)消息元素中第k個(gè)小區(qū)相關(guān)聯(lián)的變量的取值，k=l,…，N，aJjk,t的取值為O或I。步驟3 :每個(gè)小區(qū)將接收到的相鄰小區(qū)的消息合并，其方法為在收到的所有消息IHj (j e Ni)中，從相鄰的小區(qū)中分別選擇一個(gè)消息元素(xk = aJjkjt, xk e Vj)，如果不存在小區(qū)i的相鄰小區(qū)g與h,在相應(yīng)的兩個(gè)消息元素(xu = ag,u,p, xu e Vg)與(xv = ahj Vj q,Xv e Vh)中，有變量\使得ag,s,p Φ ah,s,q，就可以就把這些消息元素合并為一個(gè)消息元素(xk = aj,k, t, xk e Vj, j e Ni),合并后得到的所有消息元素組成新的消息λ/,相應(yīng)的變量集合為所有消息的變量集合 ' 的合并，其中，Vg、Vh分別是相鄰小區(qū)g和h的消息中關(guān)聯(lián)的變量集合，xu>xv分別為相鄰小區(qū)g和h中的消息變量，xs為當(dāng)u等于V時(shí)的消息變量，P和q表示選擇的消息元素；當(dāng)每個(gè)小區(qū)再將消息#/,1與消息Ixi = I1Xi = 0}按照相同的規(guī)則合并，得到消息相應(yīng)的變量集合I 為集合與集合IxJ的合并。步驟4 :每個(gè)小區(qū)對(duì)步驟3中合并得到的消息W進(jìn)行兩次判斷和處理，其中，第一次判斷處理的方法為對(duì)消息中的每個(gè)消息元素，用與變量Xi相關(guān)的所有約束條件進(jìn)行檢驗(yàn)，刪除不符合約束條件的消息元素，得到消息V;第二次判斷處理的方法為在消息^中，如果有兩個(gè)不同的消息元素(Xj = aj,t, Λ；,€ V；)與(Xj=BjVt € F/)，使得對(duì)于小區(qū)i的所有相鄰小區(qū)j有a」,t = O且ai>t = O以及a」,s = O且a。= I,就把其中滿足ai>t = O的消息元素刪除，而把滿足ai>s = I的元素保留，得到消息麵^其中&為相鄰小區(qū)j的消息變量，ay和ap分別表示為在第t和s個(gè)消息元素中相鄰小區(qū)j的消息變量的取值。 步驟5 :每個(gè)小區(qū)將步驟4得到的消息思/發(fā)送給所有相鄰小區(qū)j，然后推斷自己的取值，其方法為如果本輪得到的消息￥與上一輪得到的消息不相同，則不進(jìn)行推斷；如果相同，每個(gè)小區(qū)將消息^中的每個(gè)消息元素帶入目標(biāo)效益函數(shù)W1X1+... +WNXN中進(jìn)行計(jì)算，取數(shù)值最大的一個(gè)為每個(gè)小區(qū)的無線資源分配情況，其中，Wi是第i個(gè)小區(qū)的權(quán)重；最后，從步驟2開始新一輪的計(jì)算。因?yàn)樵诙嘈^(qū)移動(dòng)通信系統(tǒng)中，由于互相干擾，相鄰小區(qū)不能重復(fù)使用同一無線資源，所以步驟4的約束條件為Xi+\ ( 1，其中j是小區(qū)i的相鄰小區(qū)。有益效果本發(fā)明的多小區(qū)移動(dòng)通信系統(tǒng)中無線資源分配方法，對(duì)于整個(gè)多小區(qū)系統(tǒng)來說，可以使得系統(tǒng)的目標(biāo)效益函數(shù)取值達(dá)到最優(yōu)；對(duì)于每個(gè)小區(qū)來說，只需要與相鄰小區(qū)交換信息，不需要某個(gè)中央控制單元進(jìn)行協(xié)調(diào)。


圖I是本發(fā)明的工作流程圖；圖2是本發(fā)明涉及的7個(gè)小區(qū)通信系統(tǒng)圖。
具體實(shí)施例方式下面以7個(gè)小區(qū)為例，給出具體實(shí)施方式
，以幫助理解本發(fā)明的內(nèi)容。如圖2所示，所有相鄰小區(qū)之間都存在通信鏈路。在該7個(gè)小區(qū)通信系統(tǒng)中，考慮模型化為下列二進(jìn)制整數(shù)規(guī)劃的無線資源分配問題max 3x1+4x2+5x3+5x4+6x5+4x6+4x7s. t. χ±+χ±±1 < 1，I < i < 7(公式 2)Xi=O or I, I ^ i ^ 7其中3x44x3+5x3+5x4+6x5+4x6+4x7為目標(biāo)效益函數(shù)，每個(gè)變量Xi與Xj是相鄰的。本發(fā)明所提供方法主要是每個(gè)小區(qū)不斷地從所有的相鄰小區(qū)接收消息，同時(shí)也不斷地向所有的相鄰小區(qū)發(fā)送消息，并在消息交換過程推斷Xi應(yīng)該取值為O還是I。
下面的操作過程以小區(qū)I為例。步驟I :初始化消息。所謂由小區(qū)i產(chǎn)生的消息，就是指包括Xi在內(nèi)的部分或全部消息變量的取值的集合，用Hli表示。在初始時(shí)，由于小區(qū)i未接收到任何相鄰變量的消息，所以只能產(chǎn)生消息Hii=Kxi=O), (Xi=I)I。在步驟I中，每個(gè)小區(qū)將產(chǎn)生如表I中所示的初始消息。表I
權(quán)利要求
1.一種多小區(qū)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無線資源分配方法，其特征在于用循環(huán)迭代的方法獲得多個(gè)小區(qū)分布式無線資源分配，有以下步驟 步驟I :每個(gè)小區(qū)產(chǎn)生初始化消息，初始化的消息Hli中包含有兩個(gè)消息元素，分別為Xi=I和Xi = O, BP Hli = Ixi = 1，Xi=Oh其中，Hli為第i個(gè)小區(qū)產(chǎn)生的消息，是不同取值的消息元素的集合，Xi為與第i小區(qū)的初始消息變量，Xi只能取值為O或1，Xi=O表示第i個(gè)小區(qū)禁止使用無線資源，Xi = I表示第i個(gè)小區(qū)可以使用無線資源，i = 1，…，N, N為小區(qū)總數(shù)； 步驟2 :姆個(gè)小區(qū)接收所有相鄰小區(qū)j的消息Hij = {(xk=aj,k,t, xk e Vj), I ^ t ^ TjI，其中j e Ni, Ni是小區(qū)i的相鄰小區(qū)集合，Vj是與消息n^_關(guān)聯(lián)的變量集合，Tj是消息Hij中的消息元素的總數(shù)，xk為第k個(gè)小區(qū)的消息變量，a^t是相鄰小區(qū)j中第t個(gè)消息元素中第k個(gè)小區(qū)相關(guān)聯(lián)的變量的取值，k=l,…，N，aJjkjt的取值為O或I ; 步驟3 :每個(gè)小區(qū)將接收到的相鄰小區(qū)的消息合并，其方法為在收到的所有消息Hlj(j e Ni)中，從相鄰的小區(qū)中分別選擇ー個(gè)消息元素(xk=a^t，xk e ')，如果不存在小區(qū)i的相鄰小區(qū)g與h,在相應(yīng)的兩個(gè)消息元素(xu = ag,u,p, xu e Vg)與(xv = ahjVjQ, xv e Vh)中，有變量Xs使得ag,s,p幸ah,s,q，就可以就把這些消息元素合并為ー個(gè)消息元素xk e Vj, j e Ni),合并后得到的所有消息元素組成新的消息相應(yīng)的變量集合F/為所有消息的變量集合 ' 的合并，其中，\、Vh分別是相鄰小區(qū)g和h的消息中關(guān)聯(lián)的變量集合，Xu、Xv分別為相鄰小區(qū)g和h中的消息變量，Xs為當(dāng)u等于V時(shí)的消息變量，P和q表示選擇的消息元素；當(dāng)每個(gè)小區(qū)再將消息 /與消息Ixi = I1Xi = 0}按照相同的規(guī)則合并，得到消息〃/Λ相應(yīng)的變量集合ば為集合片與集合IxJ的合并； 步驟4 :每個(gè)小區(qū)對(duì)步驟3中合并得到的消息‘進(jìn)行兩次判斷和處理，其中，第一次判斷處理的方法為對(duì)消息‘中的每個(gè)消息元素，用與變量Xi相關(guān)的所有約束條件進(jìn)行檢驗(yàn)，刪除不符合約束條件的消息元素，得到消息》Λ第二次判斷處理的方法為在消息‘中，如果有兩個(gè)不同的消息元素h = aj,t,A；；e V)與(Xfajis，ル€ )，使得對(duì)于小區(qū)i的所有相鄰小區(qū)j有aj,t = O且ai>t = O以及aj,s = O且= I,就把其中滿足ai>t = O的消息元素刪除，而把滿足= I的元素保留，得到消息‘其中為相鄰小區(qū)j的消息變量，aムt和ap分別表示為在第t和s個(gè)消息元素中相鄰小區(qū)j的消息變量的取值； 步驟5:每個(gè)小區(qū)將步驟4得到的消息發(fā)送給所有相鄰小區(qū)j，然后推斷自己的取值，其方法為如果本輪得到的消息‘與上一輪得到的消息‘不相同，則不進(jìn)行推斷；如果相同，每個(gè)小區(qū)將消息W中的每個(gè)消息元素帶入目標(biāo)效益函數(shù)W1X1+. . . +WiXi+. . . +WnXn中進(jìn)行計(jì)算，取數(shù)值最大的一個(gè)為每個(gè)小區(qū)的無線資源分配情況，其中，Wi是第i個(gè)小區(qū)的權(quán)重；最后，從步驟2開始新ー輪的計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種多小區(qū)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無線資源分配方法，其特征在于所述步驟4中的約束條件為Xi+\_彡1，其中小區(qū)i與j是相鄰的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多小區(qū)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無線資源分配方法，該方法是每個(gè)小區(qū)產(chǎn)生初始消息；在每次迭代過程中，根據(jù)接收到的相鄰小區(qū)的消息，進(jìn)行兩次合并處理、第一次可行性判斷處理、以及第二次最優(yōu)性判斷處理，從而生成新消息并發(fā)送給相鄰小區(qū)的方法；每個(gè)小區(qū)經(jīng)過第二次判斷處理后得到的消息，如果與上一輪經(jīng)過第二次判斷處理后得到的消息完全相同，則進(jìn)行推斷處理的方法。本發(fā)明提供的多小區(qū)移動(dòng)通信系統(tǒng)中無線資源分配方法，對(duì)于整個(gè)多小區(qū)系統(tǒng)來說，可以使得系統(tǒng)的效益函數(shù)取值達(dá)到最優(yōu)；對(duì)于每個(gè)小區(qū)來說，只需要與相鄰小區(qū)交換信息，不需要某個(gè)中央控制單元進(jìn)行協(xié)調(diào)。
文檔編號(hào)H04W72/04GK102833864SQ20121035203
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者張?jiān)? 王黎明, 高西奇, 尤肖虎 申請(qǐng)人:東南大學(xué)