本公開實施例涉及資源分配，尤其涉及一種多跳接入回傳一體化網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法。

背景技術(shù)：

1、3gpp組織在r16中提出了接入回傳一體化網(wǎng)絡(luò)(iab，integrated?access?andbackhaul)，其目的在于利用無線回傳替代傳統(tǒng)光線回傳，以降低運營商基站部署成本以及提高基站部署的靈活性。在iab網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點分為iab-node與iab-donor兩種，iab-donor通過光纖連接到5g核心網(wǎng)，并為iab-node提供無線回傳。在多跳iab網(wǎng)絡(luò)中，iab-node可以直接連接到iab-donor或通過其他iab-node中繼連接到iab-donor，因此整個網(wǎng)絡(luò)呈生成樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，考慮到有限的傳輸資源，需要為每個iab-node分配合適的資源。在資源分配過程中，首先需要通過子信道分配解決節(jié)點的半雙工約束以及接收端沖突；其次，為了在提高資源利用效率的同時抑制不相鄰鏈路之間的跨層干擾，需要對節(jié)點進(jìn)行功率控制；此外，由于多跳iab網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的匯聚可能會導(dǎo)致傳輸能力較低的瓶頸鏈路進(jìn)而造成擁塞，因此為提高資源利用效率，還應(yīng)考慮多跳傳輸中瓶頸鏈路對傳輸能力的限制，減少資源的浪費。

2、相關(guān)技術(shù)中，通過控制鏈路的激活狀態(tài)實現(xiàn)多跳iab網(wǎng)絡(luò)中的時隙資源分配，這種分配方式不但靈活度低，而且僅能夠避免相鄰鏈路之間的沖突，無法建模不相鄰鏈路之間的同頻干擾。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本技術(shù)提供一種多跳接入回傳一體化網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在分配方式靈活度低，無法建模不相鄰鏈路之間的同頻干擾的問題。

2、根據(jù)本公開實施例，提供一種多跳接入回傳一體化網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，該方法包括：

3、構(gòu)建多跳iab網(wǎng)絡(luò)模型；

4、基于所述多跳iab網(wǎng)絡(luò)模型得到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?、資源模型、信道容量模型和吞吐量模型；

5、根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ汀⑺鲑Y源模型、所述信道容量模型和所述吞吐量模型構(gòu)建子信道分配與功率控制的聯(lián)合優(yōu)化問題模型；

6、將所述子信道分配與功率控制的聯(lián)合優(yōu)化問題模型解耦為固定發(fā)射功率下的子信道分配問題子模型和子信道占用固定下的功率控制問題子模型；

7、求解所述固定發(fā)射功率下的子信道分配問題子模型和所述子信道占用固定下的功率控制問題子模型，以得到最優(yōu)的資源分配結(jié)果。

8、進(jìn)一步的，所述多跳iab網(wǎng)絡(luò)模型包括：

9、iab基站組；

10、其中，所述iab基站組包括一個iab-donor節(jié)點和若干個iab-node節(jié)點，所有所述iab基站組為n＝{n1,n2,...,ni,...,nn}，ni為第i個iab節(jié)點，第一個節(jié)點n1表示iab-donor節(jié)點，其余均為iab-node節(jié)點。

11、進(jìn)一步的，所述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ椭邪ǎ?/p>

12、每個所述iab-node節(jié)點選擇一個父節(jié)點后接入網(wǎng)絡(luò)，其中，所述父節(jié)點為任一所述iab節(jié)點ni，選擇所述iab節(jié)點ni接入網(wǎng)絡(luò)的均為所述iab節(jié)點ni的子節(jié)點nc，所述iab節(jié)點ni的所有子節(jié)點集合為所述iab節(jié)點ni到所述iab-donor節(jié)點多跳傳輸路徑上的節(jié)點集合為

13、進(jìn)一步的，所述資源模型中包括：

14、回傳頻域資源被劃分為多個正交子信道c＝{c1,c2,...ci}；

15、所述iab節(jié)點內(nèi)部的半雙工約束，所述父節(jié)點與任意所述子節(jié)點使用不同的子信道進(jìn)行傳輸；

16、同一所述父節(jié)點與下屬的所有所述子節(jié)點使用不同的子信道進(jìn)行傳輸；

17、在子信道上行傳輸數(shù)據(jù)的過程中，利用二進(jìn)制矩陣x|n|×|c|標(biāo)記子信道分配狀態(tài)，元素xi,j＝1表示所述iab基站ni使用了子信道ci進(jìn)行傳輸。

18、進(jìn)一步的，所述信道容量模型中包括：

19、所述iab節(jié)點ni與其父節(jié)點之間的回傳鏈路信道容量為第一回傳鏈路信道容量

20、所述第一回傳鏈路信道容量的表達(dá)式為：

21、

22、其中，w為子信道帶寬pi,j為iab節(jié)點ni在子信道cj上的發(fā)射功率，gi,j為iab節(jié)點ni與其父節(jié)點在子信道cj上的路損，n0為接收端噪聲，ii,j為iab節(jié)點ni的父節(jié)點在子信道cj上收到的干擾，ii,j的表達(dá)式為：

23、

24、其中，g'k,j為干擾節(jié)點nk與ni的父節(jié)點之間的路損；

25、所述iab節(jié)點ni與所述iab-donor節(jié)點的回傳鏈路信道容量為第二回傳鏈路信道容量

26、所述第二回傳鏈路信道容量的表達(dá)式為：

27、

28、其中，p為傳輸路徑節(jié)點集合中的節(jié)點。

29、進(jìn)一步的，所述吞吐量模型中包括：

30、每個所述iab節(jié)點的吞吐量為ri，吞吐量ri的表達(dá)式為：

31、

32、其中，為iab節(jié)點ni的傳輸需求，由兩部分組成：

33、

34、其中，rc為子節(jié)點的吞吐量，為iab節(jié)點ni的子節(jié)點的吞吐量之和，為iab節(jié)點ni覆蓋范圍內(nèi)所有用戶所產(chǎn)生的傳輸需求；

35、

36、其中，ia為接入網(wǎng)用戶到達(dá)強度，ai為ni覆蓋面積。

37、進(jìn)一步的，該方法還包括：

38、在所述iab節(jié)點位置確定的情況下，以所述iab節(jié)點的位置為生成元，利用維諾圖將平面分割為多個多邊形，每個所述iab節(jié)點對應(yīng)的多邊形面積作基站覆蓋范圍，ai為對應(yīng)的多邊形面積。

39、進(jìn)一步的，求解所述固定發(fā)射功率下的子信道分配問題子模型和所述子信道占用固定下的功率控制問題子模型，以得到最優(yōu)的資源分配結(jié)果的步驟中，包括：

40、固定各個所述子節(jié)點的發(fā)射功率，對所述子信道分配問題子模型進(jìn)行求解，以得到子信道分配結(jié)果；

41、基于所述子信道分配結(jié)果，對所述功率控制問題子模型進(jìn)行求解，以得到發(fā)射功率分配結(jié)果；

42、將所述功率分配結(jié)果帶回所述功率控制問題子模型進(jìn)行迭代，直至得到所述最優(yōu)的資源分配結(jié)果。

43、進(jìn)一步的，固定各個所述子節(jié)點的發(fā)射功率，對所述子信道分配問題子模型進(jìn)行求解，以得到子信道分配結(jié)果的步驟中，包括：

44、將非凸約束xi,j∈{0,1}由二進(jìn)制變量松弛處理為連續(xù)變量xi,j∈[0,1]，并通過添加約束使xi,j的最終值取到0或1，則所述子信道分配問題子模型為：

45、

46、其中，xc,j為集合中任意的子節(jié)點nc是否占用子信道cj的標(biāo)識；

47、利用懲罰項將約束整合進(jìn)目標(biāo)函數(shù)：

48、

49、其中，μ為懲罰系數(shù)；

50、將所述子信道分配問題子模型轉(zhuǎn)化為兩凸函數(shù)之差，對第二項進(jìn)行泰勒展開后可將目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化問題模型：

51、

52、其中，為子信道分配問題子模型中凸函數(shù)之差的第二項，為第t論迭代中g(shù)t(x)的泰勒展開，且：

53、

54、利用cvx求解器使用內(nèi)點法對所述凸優(yōu)化問題模型進(jìn)行迭代求解，以得到所述子信道分配結(jié)果。

55、進(jìn)一步的，基于所述子信道分配結(jié)果，對所述功率控制問題子模型進(jìn)行求解，以得到發(fā)射功率分配結(jié)果的步驟中，包括：

56、基于所述子信道分配結(jié)果，固定所述子信道分配矩陣x|n|×|c|、噪聲和信道增益，所述功率控制問題子模型的表達(dá)式為：

57、

58、引入輔助變量，利用二次變換處理所述第一回傳鏈路信道容量中功率的分式項，以將所述功率控制問題子模型轉(zhuǎn)換為多比分式規(guī)劃問題模型，

59、對所述多比分式規(guī)劃問題模型進(jìn)行迭代求解，以得到所述發(fā)射功率分配結(jié)果；

60、其中，所述第一回傳鏈路信道容量計算公式被改寫為：

61、

62、式中，ai,j＝pi,jgi,j，bi,j＝ii,j+n0，

63、本公開的實施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

64、本公開的實施例中，通過上述多跳接入回傳一體化網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，首先，利用維諾圖進(jìn)行覆蓋劃分，可以在網(wǎng)絡(luò)初始化前估算各個節(jié)點接入網(wǎng)業(yè)務(wù)流量，其計算復(fù)雜度低，并且性能等效于在節(jié)點較多場景下以最大信噪比方式進(jìn)行用戶關(guān)聯(lián)。其次，考慮了瓶頸鏈路，能夠有效避免數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)積壓在個別節(jié)點產(chǎn)生擁塞，同時能夠促進(jìn)優(yōu)化算法給瓶頸鏈路分配更多的資源，以實現(xiàn)更高的整體網(wǎng)絡(luò)吞吐量。然后，還考慮通過實際傳輸需求衡量吞吐量以提高資源分配效率，避免出現(xiàn)部分節(jié)點占用資源實現(xiàn)了較大的傳輸容量但無傳輸需求的情況。最后，利用二次變換處理信道容量公式中關(guān)于功率的分式項可以處理多節(jié)點和吞吐量最大化的優(yōu)化問題。