CN103313252A - 一种动态家庭基站网络的频谱分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动态家庭基站网络的频谱分配方法，该方法采用基于图论的频谱分配模型，将家庭基站网络抽象成干扰图，家庭基站建立利益相关表来表示是否可以与其他家庭基站共享频谱，通过获取来自其他家庭基站的利益相关表来计算一个公平系数，并确定使用频谱资源数的下界值；同时每个家庭基站也会把与公平系数相关的一个值发送出去，这样可以根据得到的信息计算可获取资源数的上界值以便有效地竞争空闲资源。通过本发明所述方法，家庭基站可以自主地选择频谱资源，充分有效的实现频谱资源分配的公平性和全局网络的公平性，提高了系统吞吐量和边缘用户吞吐量。

Description

一种动态家庭基站网络的频谱分配方法

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种频谱分配方法，具体涉及一种动态家庭基站网络的频谱分配方法。

背景技术

第三代合作伙伴计划(3GPP，The 3rd Generation Partnership Project)提出的LTE(Long TermEvolution，长期演进)和LTE-A(LTE-Advanced)系统是GSM和UMTS蜂窝无线系统的演进技术，可以提供更高的频谱效率和更小的网络时延，从而更有效率地使用频谱资源。传统的蜂窝网络通过宏小区基站(Macro Base Station，MBS)向用户提供服务，但随着业务需求的变化，新一代无线通信系统中增加了新的网络形式，如微小区(Microcell)、微微小区(Picocell)和飞小区(Femtocell)等等，相应地增加了新的网络接入点(可称为网络节点)为不同的业务需求提供服务并为局部区域提供良好的覆盖，比如飞蜂窝中的家庭基站(Femto，Femtocell Access Point，HeNB等等)。

这些新型的网络节点与宏蜂窝网络共存，可以解决局部区域的覆盖问题并提高数据速率。同一个网络中的网络节点共享一段频谱资源，每个网络节点可以使用一定数量的频谱资源集合，如资源块(Resource Block，RB)、子带(Sub-channel)、分量载波(Component Carrier，CC)等，但由于缺乏集中控制设备，不能像传统的蜂窝网络一样进行网络规划，某些网络节点(比如家庭基站)通过自组织地形式存在，从而引起不同网络节点传输链路间的干扰及频谱使用效率的低下；同时由于用户开关这些设备，网络的拓扑结构动态变化，网络中已有的节点必须要能适应这种变化，因此这种动态网络的频谱分配是一个需要重点研究的问题。

目前已有学者对动态网络的分布式频谱分配算法进行了研究，提出了多种基于博弈论的方法。如一种基于非合作博弈的资源分配算法，每个网络节点可以根据相应的效用函数自主地获得频谱资源，效用函数可以根据不同的优化目标自主设定，如资源数目、吞吐量等；但是这些非合作博弈方法需要一定的迭代才能达到均衡，而且与基于协作的算法相比仍然有一定性能上的差距。同样有学者提出了一种基于协作式联盟博弈(Coalition Game)的资源分配算法，新加入网络的节点通过发送联盟构造请求(Coalition Formation Requests，CFR)，请求原有节点释放频谱资源供其使用，其中新加入的节点决定了它自己及已存在的邻居节点的资源分配，这样网络节点间的平等性不能保持。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种动态家庭基站网络的频谱分配方法，该方法可以保证家庭基站间的频谱分配公平性。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种动态家庭基站网络的频谱分配方法。

一种动态家庭基站网络的频谱分配方法，其特征在于，所述动态家庭基站网络的频谱分配方法包括：

a)构建频谱分配的图论模型：将动态家庭基站网络抽象成干扰图，其中，每个家庭基站均抽象映射成干扰图中的一个顶点，两个家庭基站间存在的冲突或干扰抽象映射成两个顶点间的边；

b)每个家庭基站均建立一个利益相关表，所述利益相关表包括与该家庭基站不能使用相同频谱资源单元的家庭基站的信息；一个利益相关表中所包含的家庭基站在干扰图中映射的顶点与建立该利益相关表的家庭基站映射的顶点间有边相连；每个家庭基站根据利益相关表获得的信息计算自身在干扰图中的最大的极大团标记值；每个家庭基站均将自身建立或更新的利益相关表以及自身的最大的极大团标记值发送给家庭基站网络中的其他家庭基站；

c)每个家庭基站周期性地侦听网络状态，若家庭基站n正在使用的频谱资源单元的数量A_n小于下界值K_n，则家庭基站n选择更多的频谱资源单元，直到占有K_n个频谱资源单元为止；其中

M表示动态家庭基站网络使用的频谱资源单元总数，Q_n表示家庭基站n的最大的极大团标记值，

表示向下取整；

若A_n≥K_n，且家庭基站n被利益相关的家庭基站竞争的频谱资源单元的数量E_n等于零，则家庭基站n以预设概率竞争剩余的K′_n-K_n个频谱资源单元，直到没有空闲的频谱资源单元为止；其中，

表示家庭基站n使用频谱资源单元的个数的上界值，

C_i表示家庭基站n抽象成的顶点V_n所属的第i个极大团，顶点V_k表示C_i中除了顶点V_n之外的顶点，n≤N，N表示家庭基站网络中家庭基站的总数，I表示顶点V_n所属的极大团的总数；

表示向上取整；

若A_n＞K_n，且E_n＞0，则家庭基站n释放被竞争的频谱资源单元；

若A_n＝K_n，且E_n＞0，则家庭基站n首先释放被竞争的频谱资源单元，并选择K′_n-K_n个频谱资源单元中未被竞争的频谱资源单元。

作为本发明的一种优选方案，所述预设概率的获取方式为：令

表示家庭基站n所属的极大团中顶点数最大的团，则预设概率值为

$p_n=\frac{1}{Q_n-\left|\right|\{k/k\≠n.k\∈C_{I_n},Q_k>Q_n\}\left|\right|}.$

作为本发明的另一种优选方案，所述频谱资源单元为资源块、子带、分量载波、资源块的集合、子带的集合、或分量载波的集合。

作为本发明的再一种优选方案，当家庭基站网络的拓扑结构是一个有奇数个顶点的环状时，即N为奇数时，家庭基站需要对冲突计数，记为N_c；若N_c超过预设门限值，则减小K_n，使K_n＝K_n-Δ，其中Δ是调整差值，设为

并重置N_c。

作为本发明的再一种优选方案，所述网络中的家庭基站部分或全部被宏基站、或/和微基站、或/和微微基站、或/和其他基础设施节点替代。

如上所述，本发明所述的动态家庭基站网络的频谱分配方法，具有以下有益效果：

1)通过本发明所述的分布式频谱分配方法，每个家庭基站可以根据自己的公平系数决定频谱分配，并且保证家庭基站间的公平性。

2)为了保证公平性和充分利用频谱资源，只有初始或更新的利益相关表和极大团标记会发送给其他家庭基站，因此信令开销是很小的，在可接受的范围内。

3)本发明所述方法可以有效地在非协调的家庭基站网络中应用和扩展，并不受网络拓扑结构的约束。

附图说明

图1为抽象成干扰图的家庭基站网络结构极大团示意图。

图2为抽象成干扰图的家庭基站网络结构极大团标记示意图。

图3为本发明所述的动态家庭基站网络的频谱分配方法的流程示意图。

图4为实施例三所述的家庭基站网络的拓扑结构是一个有奇数个顶点的环状的场景示意图。

图5a为场景一中加入新家庭基站前频谱资源占用示意图。

图5b为场景一中加入新家庭基站后频谱资源占用示意图。

图6a为场景二中加入新家庭基站前频谱资源占用示意图。

图6b为场景二中加入新家庭基站前频谱资源占用示意图。

图7a为场景三中加入新家庭基站前频谱资源占用示意图。

图7b为场景三中加入新家庭基站前频谱资源占用示意图。

图8a为场景四中加入新家庭基站前频谱资源占用示意图。

图8b为场景四中加入新家庭基站前频谱资源占用示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例一

本实施例提供一种动态家庭基站网络的频谱分配方法，所述动态家庭基站网络的频谱分配方法包括以下内容：

参见图1，将家庭基站网络抽象成干扰图G＝(V，E)，其中，V＝{1，...，n}是图G的顶点集，

是图G的边集；每一个顶点代表一个家庭基站，两个顶点间的边表示两个家庭基站间存在冲突或干扰；n表示顶点的个数，n为正整数，V_n表示第n个顶点，V_n同时也表示家庭基站n；

图G的团就是一个两两之间有边的顶点集合；如果一个团不被其他任何一团所包含，则称该团为图G的极大团C＝{1，...，I}，I表示极大团的个数，I为正整数，C_i表示第i个极大团，1≤i≤I；

参见图2，V_n∈C_i表示顶点V_n在极大团C_i内，用q_ni表示包含顶点V_n的极大团C_i的顶点数目，则顶点V_n的极大团标记值为Q_n＝maxq_ni；

c_nk表示顶点V_n与顶点V_k的干扰关系；c_nk＝1表示家庭基站n和家庭基站k不能使用相同的频谱资源单元；c_nk＝0表示家庭基站n和家庭基站k能使用相同的频谱资源单元；

每个家庭基站均建立一个利益相关表，所述利益相关表包括与该家庭基站不能使用相同频谱资源单元的家庭基站的信息；一个利益相关表中所包含的家庭基站在干扰图中映射的顶点与建立该利益相关表的家庭基站映射的顶点间有边相连；每个家庭基站根据利益相关表获得的信息计算自身的极大团标记值Q_n；每个家庭基站均将自身建立或更新的利益相关表以及自身的极大团标记值Q_n发送给家庭基站网络中的其他家庭基站；

设家庭基站网络由N个家庭基站组成，网络使用的频谱资源单元总数为M个，那么家庭基站n使用频谱资源的个数的下界值为

表示向下取整；家庭基站n使用频谱资源的个数的上界值为

表示向上取整；其中

n≤N；所述频谱资源单元的表现形式可以有很多种，如资源块、子带、分量载波或分量载波的集合等不同表现形式，但本发明所述频谱资源单元的保护范围不限于上述列举出的几种表现形式。

令a_nm表示家庭基站n使用第m个频谱资源单元，m≤M；a_nm＝0表示家庭基站n不使用第m个频谱资源单元；a_nm＝1家庭基站n使用第m个频谱资源单元；

令d_nm表示经过一个资源分配时隙后a_nm是否从0变成1，d_nm＝1表示a_nm从0变成1；d_nm＝0表示a_nm仍然为0；

令 $e_{\mathrm{nm}}=\left\{\begin{array}{ccc}1& \mathrm{if}& \underset{k=1,k\≠n}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{nm}}{d}_{\mathrm{km}}{c}_{\mathrm{nk}}>0\\ 0& \mathrm{if}& \underset{k=1,k\≠n}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{nm}}{d}_{\mathrm{km}}{c}_{\mathrm{nk}}=0\end{array}\right.,$

表示家庭基站n正在使用的频谱资源单元的数量，

表示被利益相关的家庭基站竞争的频谱资源单元的数量；

参见图3，每个家庭基站周期性地侦听网络状态，根据侦听结果的不同执行不同的指令，如：

若A_n＜K_n，则家庭基站n选择更多的频谱资源单元，直到占有K_n个频谱资源单元为止。

若A_n≥K_n，且E_n＝0，则家庭基站n以预设概率竞争剩余的K′_n-K_n个频谱资源单元，直到没有空闲的频谱资源单元为止；所述预设概率的获取方式可以有多种，现列举一种方式为：令

表示家庭基站n所属的极大团中顶点数最大的团，则预设概率值为

本发明所述的预设概率的获取方式不限于本发明所列举的一种方式，还可以根据实际情况采用其他设置方式。

若A_n＞K_n，且E_n＞0，则家庭基站n释放被竞争的频谱资源单元。

若A_n＝K_n，且E_n＞0，则家庭基站n首先释放被竞争的频谱资源单元，并选择K′_n-K_n个频谱资源单元中未被竞争的频谱资源单元。

所述网络中的家庭基站部分或全部被宏基站、或/和微基站、或/和其他基础设施节点替代。也就是说，本发明所述的频谱分配方法不仅可适用于家庭基站构成的网络，也适用于宏基站、微基站、微微基站等各种基站或者其他基础设施节点构成多节点动态网络。即本发明所述的频谱分配方法的保护范围不局限于家庭基站网络，其能够用于任意多节点网络中。

本发明中，每个家庭基站建立一个利益相关表来表示与其他家庭基站的关系，该家庭基站与利益相关表中的家庭基站对频谱资源的共享是敏感的，比如他们不能使用相同的频谱资源。当利益相关表被建立或更新时，会被发送出去，这样每个家庭基站都可以知道两层邻居关系，据此家庭基站n可以知道自己至少可以使用多少数量的资源而不会给邻居带来额外的干扰，本发明将这个下界定义为一个公平系数K_n。同时家庭基站n也会将极大团标记Q_n发送给其他家庭基站，这样家庭基站n可以根据得到的信息计算可获取资源数的上界K’_n，以有效地竞争空闲资源。每个家庭基站可以根据定义的公平系数自主地选择频谱资源，同时通过竞争空闲的频谱以充分利用资源并达到全局的公平性。每个家庭基站还可以根据具体的场景按照相应的频谱分配规则选择资源，具体规则如下：

若家庭基站n获得的资源数少于K_n，则贪婪地选择频谱资源直到获得的资源数达到K_n。

若家庭基站n获得的资源数达到K_n且没有与利益相关方共享资源，则以概率p_n选择没有被利益相关方使用的空闲资源，直到所有资源被使用。

若家庭基站n获得的资源数超过K_n且使用的某个资源被利益相关方竞争，则释放那个被竞争的资源。

若家庭基站n获得的资源数不超过K_n且使用的某个资源被利益相关方竞争，则首先释放被竞争的资源，然后选择其他资源。这种竞争可能会不断地传递，直到到达网络的边界为止。

本发明所述的动态家庭基站网络的频谱分配方法通过相互间的信息交互，实现家庭基站在自主选择频谱资源的同时考虑网络的公平性，并保证充分地利用频谱资源。

从上述技术方案可以看出，本发明有以下优点：

1)通过本发明所述的分布式频谱分配方法，每个家庭基站可以根据自己的公平系数决定频谱分配，并且保证家庭基站间的公平性。

2)为了保证公平性和充分利用频谱资源，只有初始或更新的利益相关表和极大团标记会发送给其他家庭基站，因此信令开销是很小的，在可接受的范围内。

3)本发明所述方法可以有效地在非协调的家庭基站网络中应用和扩展，并不受网络拓扑结构的约束。

实施例二

本实施例将频谱资源单元确定为分量载波，并以分量载波为例描述动态家庭基站网络的频谱分配方法的具体实现过程，包括以下内容：

首先构建基于图论的频谱分配模型：

家庭基站网络可以抽象成干扰图，图中的每一个顶点(Vertex)代表一个家庭基站，两个顶点间的边表示相应两个家庭基站间存在冲突或干扰。实际系统中，这种冲突或干扰关系可以通过用户设备(User Equipment，UE)或家庭基站测量干扰或路损的大小来获得。一般地，如果两个顶点由一条边相连，则这两个家庭基站不能同时使用相同的频谱资源。为了方便起见，本实施例分量载波用英文简写CC代替，并用3GPP术语HeNB代替家庭基站。

对于给定的图G＝(V，E)，其中，V＝{1，...，n}是图G的顶点集，

是图G的边集。图G的团(Clique)就是一个两两之间有边的顶点集合。如果一个团不被其他任何一团所包含，即它不是其他任一团的真子集，则称该团为图G的极大团(Maximal Clique)。一个顶点可以属于多个极大团，如图1所示，顶点4既属于顶点3和顶点4组成极大团，也属于顶点4、顶点5和顶点6组成的极大团。用V_n∈C_i表示顶点V_n在极大团C_i内，用q_ni表示包含顶点V_n的极大团C_i的顶点数目，则可以给予顶点V_n一个值为Q_n＝max q_ni，称为极大团标记(Maximal Clique Label)，如图2所示。

用c_nk表示顶点V_n与顶点V_k的干扰关系，即c_nk表示HeNB n和HeNB k的干扰关系：

其中c_nk＝1表示HeNB n和HeNB k不能使用相同的频谱资源，显然地，满足c_nk＝c_knоc_nk＝1表示家庭基站n和家庭基站k不能使用相同的频谱资源单元；c_nk＝0表示家庭基站n和家庭基站k能使用相同的频谱资源单元。

根据上述信息，每个HeNB可以建立一个表，我们称之为利益相关表，如表1所示。当利益相关表被建立或更新时，将被发送给其他家庭基站。由于该利益相关表信息的交互，HeNBn可以获得两层的干扰关系，并计算Q_n值。利益相关表可以以一种小区列表的形式存在，类似于3GPP中定义的邻居信息(Neighbour Information)，但两者之间有本质区别。在3GPP的规范中，邻居信息是基站(eNB)通过X2接口发送给相邻基站的信息，包括其所服务的小区的指示，如ECGI、PCI等，这样目标基站收到来自多个相邻基站发送的邻居信息之后，可以知道自己的邻居列表；不同地，利益相关表中包含的是与该家庭基站不能使用相同频谱资源单元的家庭基站的信息，目标基站收到该信息之后，可以知道邻居的邻居信息，我们称之为两层邻居，HeNB n可以根据两层邻居信息计算Q_n值。

表1：图2所示网络的利益相关表(Stakeholder List)例表

	Stakeholder List
		HeNB1	HeNB3
HeNB2	HeNB3
		HeNB3	HeNB1，HeNB2，HeNB4
HeNB4	HeNB3，HeNB5，HeNB6
		HeNB5	HeNB4，HeNB6
…	…

假设网络由N个家庭基站组成，并可以使用M个分量载波(CC)，那么HeNBn至少可以使用

个CC以保证一个极大团中的HeNB可以获得几乎相同数量的CC，同时一个极大团获得的CC总数不会超过M个，因为该极大团中的某些HeNB可能还属于更大的极大团，这样有可能某些CC并没有被该极大团中的HeNB占用，我们称之为空闲的频谱资源(free CC)，该空闲的频谱资源可以被竞争使用；其中

表示取整运算。

为了更有效地利用频谱资源，每个HeNB会将Q_n值发送出去。这样可以用

表示如果其他HeNB使用的CC数量是允许数量的下界值，即HeNBk使用

个CC；令

则HeNBn可以使用的CC数量的上界值为

表示四舍五入运算。

令a_nm表示HeNBn使用CCm，CCm表示第m个CC，其中m小于等于M，定义如下：

a_nm＝0表示家庭基站n不使用第m个CC；a_nm＝1家庭基站n使用第m个CC。

令d_nm表示经过一个资源分配时隙后a_nm是否从0变成1，即HeNBn知道哪些邻居在竞争CCm，其表达式如式(3)所示。若HeNB n中的d_km＝1(k≠n)，则表示HeNB k与HeNBn竞争CCm，产生冲突(Conflict)。当HeNB n需要重选CC时，首先选择那些没有被与HeNBn竞争资源的邻居使用的CC，如果不存在这样的CC，才会重选被竞争邻居使用的CC，但不会选择被邻居竞争的CC，以避免乒乓效应的产生。

令 $e_{\mathrm{nm}}=\left\{\begin{array}{ccc}1& \mathrm{if}& \underset{k=1,k\≠n}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{nm}}{d}_{\mathrm{km}}{c}_{\mathrm{nk}}>0\\ 0& \mathrm{if}& \underset{k=1,k\≠n}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{nm}}{d}_{\mathrm{km}}{c}_{\mathrm{nk}}=0\end{array}\right.,$

表示家庭基站n正在使用的频谱资源单元的数量，

表示被利益相关的家庭基站竞争的频谱资源单元的数量。这样就有4种频谱分配的场景，如表2所示：

表2：频谱分配场景

Cases	An	En
			1	＜Kn	-
2	≥Kn	＝0
			3	＞Kn	＞0

4

＝Kn

＞0

频谱分配的流程图如图3所示，每个HeNB周期性地侦听网络状态，并根据既定的规则做出下一步的行动，详细的频谱分配规则如下：

场景1：由于HeNBn使用的CC数量少于可占有的下界，即A_n＜K_n，因此家庭基站n会贪婪地选择更多的CC，直到占有K_n个CC为止。

如图5a所示，HeNB1，HeNB2和HeNB3已经存在网络中处于激活状态，网络可以使用6个CC。当HeNB4进入网络，根据和利益相关方的信息交互计算Q₄，图5a中Q₄＝2，意味着K₄＝3。此时HeNB4面临的是场景1所示的情况，它会选择3个可行的CC，比如CC1、CC2和CC3。此时网络状态由图5a变成了图5b。

场景2：A_n≥K_n，且E_n＝0，这种场景下，HeNBn和自身的利益有关方没有任何冲突。若K′_n≥K_n，则HeNBn会以概率p_n竞争剩余的K′_n-K_n个CC，直到没有空闲CC为止。令

表示HeNBn所属的极大团中顶点数最大的团，则概率值可以由

$p_n=\frac{1}{Q_n-\left|\right|\{k/k\≠n.k\∈C_{I_n},Q_k>Q_n\}\left|\right|}$ 计算得到。

如图6a，HeNB4面临着场景2所示的情况，通过计算得到K_n＝3和K′_n＝4，并发现CC4并没有被邻居HeNB3使用，因此HeNB4以概率p₄＝1选择CC4。此时网络状态由图6a变成了图6b。

场景3：如果由其他HeNB引起冲突(即E_n＞0)且A_n＞K_n，则HeNB n释放被竞争的CC。

如图7a所示，HeNB2进入网络并根据场景1的准则选择了3个CC，比如CC1、CC2和CC3，则HeNB1面临场景3所述的情况。HeNB1发现自己所占有的CC数量超过了K₅＝3，因此它释放了3个被HeNB2竞争的CC。此时网络状态由图7a变成了图7b。

场景4：如果由其他HeNB引起冲突(即E_n＞0)且A_n＝K_n，则HeNB n首先释放被竞争的CC，并选择其他未被竞争的CC。

如图8a所示，HeNB5进入网络，并选择3个CC，比如CC4、CC5和CC6。随后的过程中HeNB3和HeNB4会相继面临场景4所述的情况，HeNB3释放被HeNB5竞争的CC并选择其他CC；类似的，当HeNB4面临HeNB5竞争的时候，它会释放被竞争的CC并选择其他CC。此时网络状态由图8a变成了图8b。

实施例三

本实施例提供一种动态家庭基站网络的频谱分配方法，其与实施例二的区别在于：家庭基站网络的拓扑结构是一个有奇数个顶点的环状，即N为奇数时，此种情况下可能会出现循环冲突的情况，如图4所示。根据计算得到的K_n，每个家庭基站可以使用一半的频谱资源，但是这样会造成邻居间的冲突，而且这种冲突会随着环状的网络不停地循环下去。为了避免这种情况，家庭基站n需要对冲突计数，记为N_c；若N_c超过预设门限值，则减小K_n，比如令K_n＝K_n-Δ，其中Δ是调整差值，典型地可设为

并重置N_c，M表示频谱资源单元总数。当网络拓扑结构发生改变时，也需要重新计算K_n并重置N_c。所述调整差值Δ不限于本实施例所提供的一种计算方式，其可以根据实际需要通过任何方式计算获得。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种动态家庭基站网络的频谱分配方法，其特征在于，所述动态家庭基站网络的频谱分配方法包括：

a)构建频谱分配的图论模型：将动态家庭基站网络抽象成干扰图，其中，每个家庭基站均抽象映射成干扰图中的一个顶点，两个家庭基站间存在的冲突或干扰抽象映射成两个顶点间的边；

b)每个家庭基站均建立一个利益相关表，所述利益相关表包括与该家庭基站不能使用相同频谱资源单元的家庭基站的信息；一个利益相关表中所包含的家庭基站在干扰图中映射的顶点与建立该利益相关表的家庭基站映射的顶点间有边相连；每个家庭基站根据利益相关表获得的信息计算自身在干扰图中的最大的极大团标记值；每个家庭基站均将自身建立或更新的利益相关表以及自身的最大的极大团标记值发送给家庭基站网络中的其他家庭基站；

c)每个家庭基站周期性地侦听网络状态，若家庭基站n正在使用的频谱资源单元的数量A_n小于下界值K_n，则家庭基站n选择更多的频谱资源单元，直到占有K_n个频谱资源单元为止；其中

M表示动态家庭基站网络使用的频谱资源单元总数，Q_n表示家庭基站n的最大的极大团标记值，

表示向下取整；

若A_n≥K_n，且家庭基站n被利益相关的家庭基站竞争的频谱资源单元的数量E_n等于零，则家庭基站n以预设概率竞争剩余的K′_n-K_n个频谱资源单元，直到没有空闲的频谱资源单元为止；其中，

表示家庭基站n使用频谱资源单元的个数的上界值，

C_i表示家庭基站n抽象成的顶点V_n所属的第i个极大团，顶点V_k表示C_i中除了顶点V_n之外的顶点，n≤N，N表示家庭基站网络中家庭基站的总数，I表示顶点V_n所属的极大团的总数；

表示向上取整；

若A_n＞K_n，且E_n＞0，则家庭基站n释放被竞争的频谱资源单元；

若A_n＝K_n，且E_n＞0，则家庭基站n首先释放被竞争的频谱资源单元，并选择K′_n-K_n个频谱资源单元中未被竞争的频谱资源单元。

2.根据权利要求1所述的动态家庭基站网络的频谱分配方法，其特征在于：所述预设概率的获取方式为：令I_n表示家庭基站n所属的极大团中顶点数最大的团，则预设概率值为

$p_n=\frac{1}{Q_n-\left|\right|\{k/k\≠n.k\∈C_{I_n},Q_k>Q_n\}\left|\right|}.$

3.根据权利要求1所述的动态家庭基站网络的频谱分配方法，其特征在于：所述频谱资源单元为资源块、子带、分量载波、资源块的集合、子带的集合、或分量载波的集合。

4.根据权利要求1所述的动态家庭基站网络的频谱分配方法，其特征在于：当家庭基站网络的拓扑结构是一个有奇数个顶点的环状时，即N为奇数时，家庭基站需要对冲突计数，记为N_c；若N_c超过预设门限值，则减小K_n，使K_n＝K_n-Δ，其中Δ是调整差值，设为

并重置N_c。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的动态家庭基站网络的频谱分配方法，其特征在于：所述网络中的家庭基站部分或全部被宏基站、或/和微基站、或/和微微基站替代。

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