基于小區(qū)內(nèi)協(xié)同多點(diǎn)傳輸?shù)漠悩?gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)資源分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于小區(qū)內(nèi)協(xié)同多點(diǎn)傳輸?shù)漠悩?gòu)中 繼網(wǎng)絡(luò)資源分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)作為四代長期演進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)之一，準(zhǔn)許在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)混合使用宏 基站和微基站并提供不同的接入能力和容量/覆蓋需求。微基站包括微微小區(qū)基站，毫微 微蜂窩基站和中繼節(jié)點(diǎn)。微基站既可W通過有線回程鏈路接入網(wǎng)絡(luò)也可W通過無線回程鏈 路接入網(wǎng)絡(luò)并使用低傳輸功率覆蓋較小的區(qū)域?？紤]到宏基站較高的傳輸功率，如果沒有 合理的移動(dòng)結(jié)合，干擾管理和無線資源管理方案，微基站由于其覆蓋較小利用率將十分低 下而且和微基站相連的用戶終端將受到強(qiáng)烈的干擾，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的好處也將被破壞。更重要 的是，對異構(gòu)同頻帶信號(hào)傳輸中繼節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)而言，當(dāng)分配用戶終端給中繼節(jié)點(diǎn)微型小區(qū)W 及進(jìn)行資源分配的時(shí)候，需要仔細(xì)考慮無線回程鏈路上的資源消耗。
[0003] 基于分布區(qū)擴(kuò)大移動(dòng)結(jié)合方案W及在宏基站與微基站之間采用完整的頻分復(fù)用， 在異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)中可W采用基于下行鏈路傳輸?shù)恼活l分多址無線資源管理方案。中繼節(jié) 點(diǎn)在宏基站小區(qū)上創(chuàng)造更小的中繼節(jié)點(diǎn)小區(qū)并且它們都有著完整的無線資源管理能力。用 戶終端既可W和宏基站相連也可W和中繼節(jié)點(diǎn)相連。基于分布區(qū)擴(kuò)大的移動(dòng)結(jié)合使得在中 繼節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展范圍中的用戶終端受到來自相鄰大功率基站的強(qiáng)干擾。鑒于此，采用小區(qū)內(nèi)協(xié) 同多點(diǎn)傳輸能夠改善送些用戶終端的信號(hào)接收質(zhì)量。在不利的情況下，基站就可W協(xié)助中 繼在中介節(jié)點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)服務(wù)用戶終端。由于中繼節(jié)點(diǎn)服務(wù)的用戶終端上的數(shù)據(jù)信息對 基站和中繼節(jié)點(diǎn)都可用，因此小區(qū)內(nèi)協(xié)同多點(diǎn)不會(huì)產(chǎn)生額外的回程數(shù)據(jù)交換花費(fèi)來支持合 作，并能避免中繼網(wǎng)絡(luò)中宏觀層和微觀層的干擾。
[0004] 專利1(基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理方法，南京郵電大學(xué)，公開號(hào) CN102238631A，申請?zhí)朇N201110236029. 6,申請日2011. 08. 17)公開了一種基于強(qiáng)化學(xué)習(xí) 的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理方法，針對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的多種業(yè)務(wù)需求和多樣呼叫類型，將強(qiáng)化學(xué)習(xí) 用于異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的資源管理中，將不同的呼叫類型區(qū)分對待，賦予不同的處理優(yōu)先級(jí)， 對不同的業(yè)務(wù)類型采取不同的資源分配策略，給出了基于負(fù)載的帶寬自適應(yīng)均衡因子 和基于帶寬的利潤函數(shù)，并將二者聯(lián)合作為回報(bào)函數(shù)，在盡量滿足各種業(yè)務(wù)帶寬需求的 情況下實(shí)現(xiàn)了不同網(wǎng)絡(luò)之間的負(fù)載均衡和同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的自適應(yīng)帶寬分配，提高了資源利 用率。專利2 (-種蜂窩系統(tǒng)基站輔助的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，公開號(hào) CN102946642A，申請?zhí)朇N201210505090. 0,申請日2012. 11. 30)公開了一種基站輔助的異 構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源分配方法。在蜂窩和自組網(wǎng)組成的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，基站根據(jù)資源調(diào)度表，定期廣 播各扇區(qū)可用于自組網(wǎng)的資源。各終端用戶根據(jù)可用資源優(yōu)先選擇通過自組網(wǎng)方式通信， 采用AODV協(xié)議建立多跳路由，并在路由建立完成后，參與通信的各節(jié)點(diǎn)分別告知基站該 鏈路所占用的資源。待本次通信結(jié)束后，參與通信的各節(jié)點(diǎn)告知基站通信已結(jié)束，釋放相 應(yīng)資源。但是上述兩種方法均沒有考慮異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)總的比例公平吞吐量，送樣不能保證 用戶間的公平性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種高效、可靠的基于小區(qū)內(nèi)協(xié)同多 點(diǎn)傳輸?shù)漠悩?gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，W最大化異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)總的比例公平吞吐量，并保 障用戶終端的服務(wù)質(zhì)量與公平性。
[0006] 一種基于小區(qū)內(nèi)協(xié)同多點(diǎn)傳輸?shù)漠悩?gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，包括W下步驟：
[0007] 步驟1，異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)收集異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用的帶寬資源，包括系統(tǒng)總帶 寬為NMHz,系統(tǒng)總帶寬中的每一個(gè)頻率資源塊為MkHz,其中Ne [10, 20] ,Me [180,300];
[0008] 步驟2,異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)收集用戶終端的資源使用申請，包括用戶終端所需的頻 率資源塊數(shù)；
[0009] 步驟3,異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用和聲搜索算對法異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)中的頻率資源進(jìn)行 分配：
[0010] 步驟3. 1，系統(tǒng)初始化和聲搜索算法的參數(shù)；
[0011] 步驟3. 2,系統(tǒng)產(chǎn)生和聲搜索算法的新解；
[0012] 步驟3. 3,確定新解的目標(biāo)函數(shù)值，更新和聲記憶庫中的解向量；
[0013] 步驟3. 4,確定和聲記憶庫內(nèi)吞吐量最大的解、W及該吞吐量最大的解相應(yīng)的吞吐 量值；
[0014] 步驟3. 5,重復(fù)步驟3. 2~3. 4Ng次，輸出最大和聲解向量，Ng表示和聲搜索算法的 最大迭代次數(shù)。
[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下優(yōu)點(diǎn)；（1)異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中基于和聲搜索 算法進(jìn)行頻率資源分配，滿足異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最優(yōu)資源分配要求；（2)充分挖掘了異構(gòu) 中繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中可用的頻率資源，保障了異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)總的比例公平吞吐量最大化與用戶 間的公平；（3)為高效利用異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)中的頻率資源提供技術(shù)支持。
[0016] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明基于小區(qū)內(nèi)協(xié)同多點(diǎn)傳輸?shù)漠悩?gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)資源分配方法的流程圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)的頻率資源分配示意圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明基于和聲搜索算法的資源分配方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 結(jié)合圖1，一種基于小區(qū)內(nèi)協(xié)同多點(diǎn)傳輸?shù)漠悩?gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，包括W下 步驟：
[0021] 步驟1，異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)收集異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用的帶寬資源，包括系統(tǒng)總帶 寬為N MHz,系統(tǒng)總帶寬中的每一個(gè)頻率資源塊為M曲Z，其中Ne [10, 20]，Me [180,300]。
[0022] 步驟2,結(jié)合圖2,異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)收集用戶終端的資源使用申請，資源使用申 請為用戶終端所需的頻率資源塊數(shù)。
[0023] 步驟3,結(jié)合圖3,異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用和聲搜索算對法異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)中的頻率 資源進(jìn)行分配。步驟3的詳細(xì)過程如下：
[0024] 步驟3. 1，系統(tǒng)初始化和聲搜索算法的參數(shù)，參數(shù)包括：
[00巧]初始化的參數(shù)包括；樂器的個(gè)數(shù)和聲記憶庫可保存的和聲個(gè)數(shù)Np、和聲記憶 庫保留概率記憶庫擾動(dòng)概率PpAK、和聲搜索算法解的范圍[rimiwllmj W及和聲搜索 算法的最大迭代次數(shù)Ng,并且令迭代次數(shù)序號(hào)gen = 1 ;其中噸E巧，4]、Np E [50, 60]、 Phmcr E [0. 9, 0. 95]、Ppar E [0. 1，0. 15]和 Ng E [500, 600];
[0026] 初始化的參數(shù)還包括：滑動(dòng)平均時(shí)間窗口大小T。、低功率中繼節(jié)點(diǎn)總數(shù)Nf、表示總 小區(qū)數(shù)目的N。、用戶終端總數(shù)N。、基站傳輸功率Pb、中繼節(jié)點(diǎn)傳輸功率Pf、加性高斯白噪聲方 差N。、總頻率分成的資源塊數(shù)F、第i個(gè)小區(qū)中第k個(gè)用戶終端和基站之間關(guān)聯(lián)狀態(tài)XkAi, XkAi需要滿足公式（1)，第i個(gè)小區(qū)中第k個(gè)用戶終端和第j個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)狀態(tài) u需要滿足公式（2)和公式（3)，時(shí)刻t第i個(gè)小區(qū)中第k個(gè)用戶終端和第j個(gè)中 繼節(jié)點(diǎn)是否使用了協(xié)同多點(diǎn)均芙（0,均吏.(〇需要滿足公式（4)，信道在時(shí)刻t獲得第m 個(gè)基站和第k個(gè)用戶終端之間第f個(gè)資源塊、信道在時(shí)刻t獲得第i個(gè)小區(qū)第J 個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)和第k個(gè)用戶終端之間第f個(gè)資源塊信道在時(shí)刻t獲得第i個(gè)小區(qū)第 j個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)和第k個(gè)用戶終端之間第f個(gè)資源塊且使用了協(xié)同多點(diǎn)佑;.,（/)、時(shí)刻t在第 f個(gè)資源塊上第i個(gè)小區(qū)中第j個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)第k個(gè)用戶終端數(shù)據(jù)接收速率巧,.(/)，采用公 式（5)確定時(shí)刻t在第f個(gè)資源塊上第i個(gè)小區(qū)中第j個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)第k個(gè)用戶終 端使用了協(xié)同多點(diǎn)的數(shù)據(jù)接收速率及[,;,(《):，采用公式（6)確定巧無（/);
[0027] 1如果第個(gè)用戶終端和第/個(gè)基站相關(guān)聯(lián) ^^*'0';'-^ 其他 （口
[0028]
[1如果第&個(gè)用戶終端與小區(qū)巧的中繼節(jié)馬/相關(guān)聯(lián) 而其他 巧
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