CN102932796A - 一种异构无线网络中基于覆盖频率的动态频谱分配方法 - Google Patents

Abstract

一种异构无线网络中基于覆盖频率的动态频谱分配方法，其特征在于：其包括总的频谱效益最大化及干扰控制，所述干扰控制基于覆盖概率门限，且所述干扰控制模型为：p_n，m(A)≥β_n (1)基于所述干扰控制模型，建模基于覆盖概率的动态频谱分配问题为：s.t.if a_nm=1,then (2)基于覆盖概率的干扰控制模型同时考虑了用户的信干噪比和基站的覆盖性能要求，从保证基站的覆盖概率要求的目的出发，达到保证小区内用户业务质量要求的目的；基于覆盖概率的动态频谱分配算法CP-DSA能够提高总频谱效益，有效控制基站之间的干扰，在实际阴影衰落信道条件下，满足用户的信干比SIR要求。

Description

一种异构无线网络中基于覆盖频率的动态频谱分配方法

【技术领域】

本发明涉及一种异构无线网络中基于覆盖频率的动态频谱分配方法。

【背景技术】

随着无线通信技术和无线业务的飞速发展，多种接入网共存的异构无线网络成为无线通信网络的发展趋势，其频谱需求也迅猛增长，而固定频谱分配政策将可用频段分配给特定的无线技术，留给新系统和新技术的频段很少，频谱资源短缺的状况日益严重。另一方面，部分已分配频段的利用率很低。这些现状迫切需要一种有效的动态频谱分配方法。

在动态频谱分配研究中，干扰控制技术非常重要。Subramanian AP，Al-Ayyoub M,Gupta H,et al.Near-Optimal Dynamic SpectrumAllocation in Cellular Networks[C].IEEE DySPAN 2008.Chicago,2008:1-11一文提出基于干扰图的干扰控制模型，该干扰控制模型仅考虑基站对之间的干扰，忽略了累积干扰的危害，简化了干扰约束条件，因此基于该干扰控制模型的动态频谱分配算法获得优化的频谱分配结果，但不能保证用户的信干噪比性能。Im S,Kang Y，Kim W，et al.Dynamic Spectrum Allocation with Efficient SINR-Based InterferenceManagement[C].IEEE Vehicular Technology Conference(VTC).SanFrancisco,2011:1-5一文提出逐步进行的动态频谱分配算法，每一步既考虑基站的频谱效益又保证满足用户信干噪比要求，但它假设位于小区边缘的用户同时受到其它基站的最大干扰，事实上用户不可能位于同时距离其他BS最近的位置，而且小区内不同位置用户的信干噪比并不相同，所以该动态频谱分配算法由于干扰约束条件过紧而获得保守的分配结果。另外这些动态频谱分配算法在分析干扰时都只考虑了信道传播的路径损耗，没有考虑实际信道的衰落特性，这将导致分配结果在实际信道环境中不能保证用户的信干噪比性能。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种利用率高、抗干扰能力强的一种异构无线网络中基于覆盖频率的动态频谱分配方法，其包括总的频谱效益最大化及干扰控制，所述干扰控制基于覆盖概率门限，且所述干扰控制模型为：

p_n,m(A)≥β_n                                        (1)

其中p_nm(A)为第n个基站在信道m上对小区内用户业务的覆盖概率，β_n为运营商计划第n个基站向用户提供的覆盖概率要求；

基于所述干扰控制模型，建模基于覆盖概率的动态频谱分配问题为：

$A^{*}=\arg \max {\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{\Σ}}_{m=1}^M{r}_{\mathrm{nm}}{a}_{\mathrm{nm}}$

s.t.if a_nm=1,then                                    (2)

${\mathrm{\Σ}}_{t=1}^{T_n}\underset{(x,y)\∈{\mathrm{cell}}_n}{\∫\∫}{\mathrm{\χ}}_t{\mathrm{\ω}}_n(x,y)P({\mathrm{SIR}}_{(x,y),n,m}\left(A^{*}\right)\≥{\mathrm{\Γ}}_n^t)\mathrm{dxdy}\≥{\mathrm{\β}}_n\∀n,m$

其中A为频谱分配矩阵，a_nm＝1表示第n个基站获到第m个信道，r_nm为第n个基站获得信道m时的回报，χ_t(t＝1,2，...,T_n)为不同类型业务的用户所占的比例，ω_n(x，y)为第n个基站所覆盖的小区(cell_n)内用户分布概率密度函数，SIR为用户接收端解调模块前的信干比。

在上述技术方案的基础上，所述干扰控制模型还包括，

假设用户接收端的热噪声忽略不计，该用户的信干比SIR为

${\mathrm{SIR}}_{(x,y),n,m}\left(A\right)=\frac{S_{(x,y),n,m}}{I_{(x,y),n,m}^{\mathrm{intra}-\mathrm{RAN}}\left(A\right)+I_{(x,y),n,m}^{\mathrm{inter}-\mathrm{RAN}}\left(A\right)}---\left(3\right)$

其中S_{(x，y)，n，m}为用户接收到的有用信号，

为在相同接入网内，小区间的相互干扰，

为在不同接入网间，小区间的相互干扰；

1)当考虑到受无线信道阴影衰落的影响时，用户实际接收的信干比SIR会发生随机变化，则该用户被覆盖的概率为其信干比SIR达到预设门限的概率，即

$p_{(x,y),n,m}^t\left(A\right)=P({\mathrm{SIR}}_{(x,y),n,m}\left(A\right)\≥{\mathrm{\Γ}}_n^t)---\left(4\right)$

其中SIR为用户接收端解调模块前的信干比，

为第t类业务所需的SIR门限，cell_n为第n个基站所覆盖的小区；

假设第n个基站所覆盖的小区内用户分布概率密度函数为ω_n(x，y)，共有T_n种业务的用户，不同类型业务的用户所占的比例为χ_t(t＝1,2，...,T_n)，即

$\underset{(x,y)\∈{\mathrm{cell}}_n}{\∫\∫}{\mathrm{\ω}}_n(x,y)\mathrm{dxdy}=1,$ ${\mathrm{\Σ}}_{t=1}^{T_n}{\mathrm{\χ}}_t=1---\left(5\right)$

则第n个基站在信道m上对小区内用户业务的覆盖概率为

$p_{n,m}\left(A\right)={\mathrm{\Σ}}_{t=1}^{T_n}\underset{(x,y)\∈{\mathrm{cell}}_n}{\∫\∫}{\mathrm{\χ}}_t{\mathrm{\ω}}_n(x,y)p_{(x,y),n,m}^t\left(A\right)\mathrm{dxdy}---\left(6\right)$

在上述技术方案的基础上，假设在由K种接入网组成的异构无线网络场景中，M个信道分配给N个提出频谱需求的基站；第n个基站属于第k个接入网，该基站分得第m个信道，位于小区内(x，y)处请求业务类型为t的用户在信道m上与第n个基站建立链路，该用户接收到的有用信号S_{(x，y)，n，m}为

$S_{(x,y),n,m}={\mathrm{\η}}_{(x,y),n,m}{P}_n^k{d}_{(x,y),n}^{-\mathrm{\α}}{L}_{(x,y),n}---\left(7\right)$

其中η_{(x，y)，n，m}为功率分配因子，表示第n个基站分配给位于(x,y)处用户的功率与总功率之比，

为(x，y)到第n个基站的距离，α为路径损耗指数，L_(x，y)，n为(x,y)到第n个基站链路的阴影衰落因子；

在相同接入网内，小区间的相互干扰为

$I_{(x,y),n,m}^{\mathrm{intra}-\mathrm{RAN}}\left(A\right)=o_n^{\mathrm{intra}-\mathrm{RAN}}{\mathrm{\Σ}}_{l=k,i=1,i\≠n}^N{a}_{\mathrm{im}}{P}_i^l{d}_{(x,y),i}^{-\mathrm{\α}}{L}_{(x,y),i}---\left(8\right)$

其中

为该用户对来自相同接入网小区的干扰抑制因子，a_im为第i个基站分得第m个信道，表示属于第l个接入网的第i个基站的发射功率；

在不同接入网间，小区间的相互干扰为

$I_{(x,y),n,m}^{\mathrm{intra}-\mathrm{RAN}}\left(A\right)=o_n^{\mathrm{intra}-\mathrm{RAN}}{\mathrm{\Σ}}_{l\≠k,i=1}^N{P}_i^l{d}_{(x,y),i}^{-\mathrm{\α}}\left({\mathrm{\Σ}}_{j=1}^M{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{mj}}{a}_{\mathrm{ij}}\right)L_{(x,y),i}---\left(9\right)$

其中

为该用户对来自不同接入网小区的干扰抑制因子，δ_mj＝1为信道m与信道j有重叠部分。

在上述技术方案的基础上，分配矩阵A^*的求解方法为，

1)寻找频谱效益矩阵R中的最大值，得到其对应的基站和信道，即(n^*,m^*)=argmax(r_nm)；

2)将信道m*分配给

即A^*(n^*,m^*)=1；

3)判断当前频谱分配矩阵A^*是否满足式(2)中的约束条件；

如果满足，说明步骤2)的分配成功，则与

存在重叠覆盖的其他基站失去获得相同信道或者重叠信道的机会，即更新频谱效益矩阵

$r_{\mathrm{ij}}=0(i\∈\{i:e_{n*i}=1\},$ $j\∈=\{j:{\mathrm{\δ}}_{m*j}=1\});$

如果不满足，说明步骤2)的分配不成功，则收回该分配，即A^*(n^*,m^*)=0；

4)去除频谱效益矩阵R中和信道m*对应项，即

5)判断是否存在还没有分配的基站和信道，即判断R是否存在正数，如果存在，则转步骤1)，否则算法结束。

与现有技术相比，本发明基于覆盖概率的干扰控制模型同时考虑了用户的信干噪比和基站的覆盖性能要求，从保证基站的覆盖概率要求的目的出发，达到保证小区内用户业务质量要求的目的；基于覆盖概率的动态频谱分配算法CP-DSA能够提高总频谱效益，有效控制基站之间的干扰，在实际阴影衰落信道条件下，满足用户的信干比SIR要求。

【附图说明】

图1为本发明HWN中DSA系统模型；

图2为本发明CP-DSA算法流程图；

图3为本发明DSA信息交互过程；

图4为本发明信道传播模型和用户分布对算法性能的影响；

图5为本发明所有用户SIR的CDF图。

【具体实施方式】

参照上述附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

参见图1，异构无线网络(HWN)场景及动态频谱分配DSA系统模型，其中多种无线网络共存，通过共享核心网组成HWN。核心网的网络重构管理模块(Network Reconfiguration Manager,NRM)负责管理HWN的频谱资源，根据小区业务负载的变化而周期性地动态分配频谱给各个小区基站。同时，NRM需要控制BS之间的干扰，保证BS对小区用户业务的覆盖。

假设用户接收端的热噪声忽略不计，该用户的信干比SIR为

${\mathrm{SIR}}_{(x,y),n,m}\left(A\right)=\frac{S_{(x,y),n,m}}{I_{(x,y),n,m}^{\mathrm{intra}-\mathrm{RAN}}\left(A\right)+I_{(x,y),n,m}^{\mathrm{intra}-\mathrm{RAN}}\left(A\right)}---\left(3\right)$

其中S_{(x，y)，n，m}为用户接收到的有用信号，为在相同接入网内，小区间的相互干扰，

为在不同接入网间，小区间的相互干扰。

考虑到受无线信道阴影衰落的影响，用户实际接收的信干比SIR会发生随机变化，则该用户被覆盖的概率为其信干比SIR达到预设门限的概率，即

$p_{(x,y),n,m}^t\left(A\right)=P({\mathrm{SIR}}_{(x,y),n,m}\left(A\right)\≥{\mathrm{\Γ}}_n^t)---\left(4\right)$

其中SIR为用户接收端解调模块前的信干比，

为第t类业务所需的SIR门限，cell_n为第n个基站所覆盖的小区。

假设第n个基站所覆盖的小区内用户分布概率密度函数为ω_n(x，y)，共有T_n种业务的用户，不同类型业务的用户所占的比例为χ_t(t＝1,2，...,T_n)，即

$\underset{(x,y)\∈{\mathrm{cell}}_n}{\∫\∫}{\mathrm{\ω}}_n(x,y)\mathrm{dxdy}=1,$ ${\mathrm{\Σ}}_{t=1}^{T_n}{\mathrm{\χ}}_t=1---\left(5\right)$

则第n个基站在信道m上对小区内用户业务的覆盖概率为

$p_{n,m}\left(A\right)={\mathrm{\Σ}}_{t=1}^{T_n}\underset{(x,y)\∈{\mathrm{cell}}_n}{\∫\∫}{\mathrm{\χ}}_t{\mathrm{\ω}}_n(x,y)p_{(x,y),n,m}^t\left(A\right)\mathrm{dxdy}---\left(6\right)$

考虑到基站BS需要为用户提供较高的覆盖概率，于是基于覆盖概率的干扰控制模型可建模为：

p_n,m(A)≥β_n                                        (1)

其中p_nm(A)为第n个基站在信道m上对小区内用户业务的覆盖概率，β_n为运营商计划第n个基站向用户提供的覆盖概率要求。

假设在由K种接入网组成的异构无线网络场景中，M个信道分配给N个提出频谱需求的基站；第n个基站属于第k个接入网，该基站分得第m个信道，位于小区内(x，y)处请求业务类型为t的用户在信道m上与第n个基站建立链路，该用户接收到的有用信号S_{(x，y)，n，m}为

$S_{(x,y),n,m}={\mathrm{\η}}_{(x,y),n,m}{P}_n^k{d}_{(x,y),n}^{-\mathrm{\α}}{L}_{(x,y),n}---\left(7\right)$

其中η_{(x，y)，n，m}为功率分配因子，表示第n个基站分配给位于(x,y)处用户的功率与总功率之比，

为(x，y)到第n个基站的距离，α为路径损耗指数，L_(x，y)n为(x,y)到第n个基站链路的阴影衰落因子；

在相同接入网内，小区间的相互干扰为

$I_{(x,y),n,m}^{\mathrm{intra}-\mathrm{RAN}}\left(A\right)=o_n^{\mathrm{intra}-\mathrm{RAN}}{\mathrm{\Σ}}_{l=k,i=1,i\≠n}^N{a}_{\mathrm{im}}{P}_i^l{d}_{(x,y),i}^{-\mathrm{\α}}{L}_{(x,y),i}---\left(8\right)$

其中

为该用户对来自相同接入网小区的干扰抑制因子，a_im为第i个基站分得第m个信道，

表示属于第l个接入网的第i个基站的发射功率；

在不同接入网间，小区间的相互干扰为

$I_{(x,y),n,m}^{\mathrm{intra}-\mathrm{RAN}}\left(A\right)=o_n^{\mathrm{intra}-\mathrm{RAN}}{\mathrm{\Σ}}_{l\≠k,i=1}^N{P}_i^l{d}_{(x,y),i}^{-\mathrm{\α}}\left({\mathrm{\Σ}}_{j=1}^M{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{mj}}{a}_{\mathrm{ij}}\right)L_{(x,y),i}---\left(9\right)$

其中

为该用户对来自不同接入网小区的干扰抑制因子，δ_mj＝1为信道m与信道j有重叠部分。

参见图3，假设分配周期为τ，则频谱分配在{0,τ,2τ，...}时刻进行。每个周期开始时，首先基站向网络重构管理模块提出频谱需求，同时提供频谱效益信息，用频谱效益矩阵R＝(r_nm)_N×M表示，其中频谱效益r_nm为第n个基站获得信道m时的回报；然后网络重构管理模块根据基站的相关信息执行动态频谱分配算法，得到分配结果，用频谱分配矩阵A＝(a_nm)_N×M表示，其中a_nm＝1表示第n个基站获到信道m。

基于本发明中已构建的干扰控制模型，建模基于覆盖概率的动态频谱分配问题为：

$A^{*}=\arg \max {\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{\Σ}}_{m=1}^M{r}_{\mathrm{nm}}{a}_{\mathrm{nm}}$

s.t.if a_nm=1,then                                    (2)

${\mathrm{\Σ}}_{t=1}^{T_n}\underset{(x,y)\∈{\mathrm{crll}}_n}{\∫\∫}{\mathrm{\χ}}_t{\mathrm{\ω}}_n(x,y)P({\mathrm{SIR}}_{(x,y),n,m}\left(A^{*}\right)\≥{\mathrm{\Γ}}_n^t)\mathrm{dxdy}\≥{\mathrm{\β}}_n\∀n,m$

其中χ_t(t＝1,2，...,T_n)为不同类型业务的用户所占的比例，ω_n(x,y)为第n个基站所覆盖的小区(cell_n)内用户分布概率密度函数，SIR为用户接收端解调模块前的信干比。

考虑到分配矩阵A^*求解较为复杂，提出了一种基于贪婪思想的CP-DSA算法来求解分配矩阵A^*，其详细步骤如下：

1)寻找频谱效益矩阵R中的最大值，得到其对应的基站和信道，即(n^*,m^*)=argmax(r_nm)；

2)将信道m*分配给即A^*(n^*,m^*)=1；

3)判断当前频谱分配矩阵A*是否满足式(2)中的约束条件；

如果满足，说明步骤2)的分配成功，则与

存在重叠覆盖的其他基站失去获得相同信道或者重叠信道的机会，即更新频谱效益矩阵

$r_{\mathrm{ij}}=0(i\∈\{i:e_{n*i}=1\},$ $j\∈\{j:{\mathrm{\δ}}_{m*j}=1\});$

如果不满足，说明步骤2)的分配不成功，则收回该分配，即A^*(n^*,m^*)=0；

4)去除频谱效益矩阵R中

和信道m*对应项，即

5)判断是否存在还没有分配的基站和信道，即判断R是否存在正数，如果存在，则转步骤1)，否则算法结束。

最后网络重构管理模块将分配结果通知基站，基站通过重配置在分得的信道上工作。在周期结束时，所有基站将本周期获得的频谱使用权归还给网络重构管理模块，网络重构管理模块进行下个周期的频谱分配。

仿真条件

假设基站随机布置在10km*10km的正方形区域内，其数量从5个增加到30个、50个、100个。基站发射功率

小区半径R_n=500m，网格大小Δ_g=40m*40m，覆盖概率门限β_n=99%。假设每个基站提供语音业务，则第t类业务所需的SIR门限T_n=1，不同类型业务的用户所占的比例χ_t=1。每个基站随机选择CDMA2000、WCDMA或LTE中的一种无线接入技术(Radio Access Technology,RAT)，对应不同的RAT其他参数如表1所示。

表1不同RAT的相关参数

在仿真中考虑简单的功率平均分配原则，故用户功率分配因子为信道用户容量的倒数。对CDMA2000和WCDMA而言，用户接收端对接收信号进行解扩，具有抗干扰特性，因此其干扰抑制因子为扩频因子的倒数。对LTE而言，OFDMA中的每个子信道相互正交，每个小区内每个子信道只分配给一个用户，则用户接收到其他LTE小区的干扰为相同子信道的干扰，而对来自CDMA2000或WCDMA小区的干扰没有抑制作用。假设待分配的频谱资源频宽为50MHz，BS的频谱效益r_nm为表1中对应频谱效益范围内的一个随机数，不同无线接入技术的频谱效益范围正比于其信道带宽。另外路径损耗指数为α=3.5，阴影衰落标准差为σ_shadow=6dB，则信道阴影衰落因子的对数标准差为σ_g＝0.1ln10σ_shadow。

仿真结果分析

下面对本发明所提的基于覆盖概率的动态频谱分配算法（CP-DSA）和基于小区边缘用户信干比的动态频谱分配算法(BSIR-DSA)的性能进行比较分析。

实验1信道传播模型和用户分布对算法性能的影响。如图3所示，阴影衰落信道的传播条件较为恶劣，为了保证用户信干比，动态频谱分配算法需减少复用相同频段的基站，因此在阴影衰落信道条件下，两种算法获得的网络效益都低于只考虑信道传播路径损耗时对应获得的网络效益。当存在100个基站时，BSIR-DSA只考虑最坏位置的用户信干比SIR，其为补偿信道阴影衰落而损失的网络效益为4.21dB，而CP-DSA综合考虑小区内不同位置的用户信干比SIR，故网络效益损失较少，另外当用户集中于基站附近时，信道传播环境较优，其网络效益损失逐渐减小，当用户服从均匀分布或集中程度为R_n/2和R_n/3的中心分布时，CP-DSA的网络效益损失分别为2.96dB，2.35dB和1.89dB。

信道阴影衰落具有随机性，不同用户信号的衰落不一致，CP-DSA更容易获得多用户分集带来的好处，因此在阴影衰落信道条件下，不同用户分布对CP-DSA性能的影响较明显，同时CP-DSA相比于BSIR-DSA获得更大的网络效益增益。当存在100个BS，用户服从均匀分布或集中程度为R_n/2和R_n/3的中心分布时，此网络效益增益分别为44.83%，69.28%，103.11%。

实验2不同算法的用户信干比SIR性能。图5为所有小区内用户信干比SIR的累积分布图(cumulative distribution function，CDF)。如果在算法设计时只考虑信道传播路径损耗，则在实际信道条件下用户的SIR将偏低，最低SIR为-21.6dB，且12%用户的SIR低于5dB，不能满足基站BS对用户业务的覆盖要求。如果将信道阴影衰落特性考虑在内，CP-DSA和BSIR-DSA均可以在实际信道条件下满足用户SIR和基站BS覆盖要求。BSIR-DSA获得的SIR性能优于CP-DSA的SIR，因为BSIR-DSA的干扰约束条件过紧而使频谱资源没有充分分配和复用。采用CP-DSA算法时，用户最低SIR为-6.3dB，只有0.4%用户的SIR低于5dB。

Claims (4)

1.一种异构无线网络中基于覆盖频率的动态频谱分配方法，其特征在于：其包括总的频谱效益最大化及干扰控制，所述干扰控制基于覆盖概率门限，且所述干扰控制模型为：

p_n,m(A)≥β_n                                 (1)

其中p_nm(A)为第n个基站在信道m上对小区内用户业务的覆盖概率，β_n为运营商计划第n个基站向用户提供的覆盖概率要求；

基于所述干扰控制模型，建模基于覆盖概率的动态频谱分配问题为：

$A^{*}=\arg \max {\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{\Σ}}_{m=1}^M{r}_{\mathrm{nm}}{a}_{\mathrm{nm}}$

s.t.if a_nm=1,then                            (2)

${\mathrm{\Σ}}_{t=1}^{T_n}\underset{(x,y)\∈{\mathrm{cell}}_n}{\∫\∫}{\mathrm{\χ}}_t{\mathrm{\ω}}_n(x,y)P({\mathrm{SIR}}_{(x,y),n,m}\left(A^{*}\right)\≥{\mathrm{\Γ}}_n^t)\mathrm{dxdy}\≥{\mathrm{\β}}_n\∀n,m$

其中A为频谱分配矩阵，a_nm＝1表示第n个基站获到第m个信道，r_nm为第n个基站获得信道m时的回报，χ_t(t＝1,2，...,T_n)为不同类型业务的用户所占的比例，cell_n为第n个基站所覆盖的小区，ω_n(x，y)为第n个基站所覆盖的小区内用户分布概率密度函数，SIR为用户接收端解调模块前的信干比。

2.如权利要求1所述的一种异构无线网络中基于覆盖频率的动态频谱分配方法，其特征在于：所述干扰控制模型还包括，

假设用户接收端的热噪声忽略不计，该用户的信干比SIR为

${\mathrm{SIR}}_{(x,y),n,m}\left(A\right)=\frac{S_{(x,y),n,m}}{I_{(x,y),n,m}^{\mathrm{intra}-\mathrm{RAN}}\left(A\right)+I_{(x,y),n,m}^{\mathrm{inter}-\mathrm{RAN}}\left(A\right)}---\left(3\right)$

其中S_{(x，y)，n，m}为用户接收到的有用信号，为在相同接入网内，小区间的相互干扰，

为在不同接入网间，小区间的相互干扰；

1)当考虑到受无线信道阴影衰落的影响时，用户实际接收的信干比SIR会发生随机变化，则该用户被覆盖的概率为其信干比SIR达到预设门限的概率，即

$p_{(x,y),n,m}^t\left(A\right)=P({\mathrm{SIR}}_{(x,y),n,m}\left(A\right)\≥{\mathrm{\Γ}}_n^t)---\left(4\right)$

其中SIR为用户接收端解调模块前的信干比，

为第t类业务所需的SIR门限；

假设第n个基站所覆盖的小区内用户分布概率密度函数为ω_n(x，y)，共有T_n种业务的用户，不同类型业务的用户所占的比例为χ_t(t＝1,2，...,T_n)，即

$\underset{(x,y)\∈{\mathrm{cell}}_n}{\∫\∫}{\mathrm{\ω}}_n(x,y)\mathrm{dxdy}=1,$ ${\mathrm{\Σ}}_{t=1}^{T_n}{\mathrm{\χ}}_t=1---\left(5\right)$

则第n个基站在信道m上对小区内用户业务的覆盖概率为

$p_{n,m}\left(A\right)={\mathrm{\Σ}}_{t=1}^{T_n}\underset{(x,y)\∈{\mathrm{cell}}_n}{\∫\∫}{\mathrm{\χ}}_t{\mathrm{\ω}}_n(x,y)p_{(x,y),n,m}^t\left(A\right)\mathrm{dxdy}---\left(6\right)$

3.如权利要求1所述的一种异构无线网络中基于覆盖频率的动态频谱分配方法，其特征在于：假设在由K种接入网组成的异构无线网络场景中，M个信道分配给N个提出频谱需求的基站；第n个基站属于第k个接入网，该基站分得第m个信道，位于小区内(x，y)处请求业务类型为t的用户在信道m上与第n个基站建立链路，该用户接收到的有用信号S_(x，y)n，m为

$S_{(x,y),n,m}={\mathrm{\η}}_{(x,y),n,m}{P}_n^k{d}_{(x,y),n}^{-\mathrm{\α}}{L}_{(x,y),n}---\left(7\right)$

其中η_{(x，y)，n，m}为功率分配因子，表示第n个基站分配给位于(x,y)处用户的功率与总功率之比，

为(x，y)到第n个基站的距离，α为路径损耗指数，L_(x，y)n为(x,y)到第n个基站链路的阴影衰落因子；

在相同接入网内，小区间的相互干扰为

$I_{(x,y),n,m}^{\mathrm{intra}-\mathrm{RAN}}\left(A\right)=o_n^{\mathrm{intra}-\mathrm{RAN}}{\mathrm{\Σ}}_{l=k,i=1,i\≠n}^N{a}_{\mathrm{im}}{P}_i^l{d}_{(x,y),i}^{-\mathrm{\α}}{L}_{(x,y),i}---\left(8\right)$

其中

为该用户对来自相同接入网小区的干扰抑制因子，a_im为第i个基站分得第m个信道，表示属于第l个接入网的第i个基站的发射功率；

在不同接入网间，小区间的相互干扰为

$I_{(x,y),n,m}^{\mathrm{intra}-\mathrm{RAN}}\left(A\right)=o_n^{\mathrm{inter}-\mathrm{RAN}}{\mathrm{\Σ}}_{l\≠k,i=1}^N{P}_i^l{d}_{(x,y),i}^{-\mathrm{\α}}\left({\mathrm{\Σ}}_{j=1}^M{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{mj}}{a}_{\mathrm{ij}}\right)L_{(x,y),i}---\left(9\right)$

其中

为该用户对来自不同接入网小区的干扰抑制因子，δ_mj＝1为信道m与信道j有重叠部分。

4.如权利要求1所述的一种异构无线网络中基于覆盖频率的动态频谱分配方法，其特征在于：分配矩阵A^*的求解方法为，

1)寻找频谱效益矩阵R中的最大值，得到其对应的基站和信道，即(n^*,m^*)=argmax(r_nm)；

2)将信道m*分配给

即A^*(n^*,m^*)=1；

3)判断当前频谱分配矩阵A^*是否满足式(2)中的约束条件；

如果满足，说明步骤2)的分配成功，则与存在重叠覆盖的其他基站失去获得相同信道或者重叠信道的机会，即更新频谱效益矩阵

$r_{\mathrm{ij}}=0(i\∈\{i:e_{n*i}=1\},$ $j\∈\{j:{\mathrm{\δ}}_{m*j}=1\});$

如果不满足，说明步骤2)的分配不成功，则收回该分配，即A^*(n^*,m^*)=0；

4)去除频谱效益矩阵R中

和信道m*对应项，即

5)判断是否存在还没有分配的基站和信道，即判断R是否存在正数，如果存在，则转步骤1)，若不存在，否则算法结束。

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