CN106255121A - 子信道分配方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种子信道分配方法及装置，应用于目标家庭基站，所述方法包括：目标家庭基站对应的目标宏基站覆盖范围下，获得地理位置信息；估算业务时延和安全传输概率；计算实际收益值；更新收益估计向量和策略概率向量；判断策略概率向量是否收敛；如果否，根据所述策略概率向量，切换至下一个子信道，并返回执行目标家庭基站对应的目标宏基站覆盖范围下，获得地理位置信息的步骤；如果是，为目标家庭基站服务的第一家庭用户终端分配当前子信道。本发明实施例在保证第一家庭用户终端安全传输的前提下，尽可能的降低其业务时延低，最终找到满足二者性能达到最优化的子信道，提高了异构蜂窝网络通信性能。

Description

子信道分配方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种子信道分配方法及装置。

背景技术

随着信息时代的发展，安全通信已经成为5G通信研究中的重要方面，信息的安全传输日渐成为人们通信的关键需求。

目前，信息安全传输性能的研究场景，大多为单频率系统或者频率资源充足的系统，在这些场景下，用户之间不存在干扰，不涉及频率资源分配以及干扰管理。

但在异构蜂窝网络中，宏基站覆盖范围下包含大量的宏用户终端、家庭基站以及家庭基站覆盖范围下的至少一个家庭用户终端，因此，异构蜂窝网络中分布着大量的用户终端，信道资源紧缺，存在大量的频率复用(即多个用户终端共用同一个子信道)的现象。

如果异构蜂窝网络中存在窃听器，窃听器会将频段调到目标用户终端(合法的用户终端)使用的频率，窃听目标用户终端的业务信息，这严重影响用户的隐私以及人身财产安全。

现有技术中，增强信息安全传输性能的手段之一是利用网络中的节点发射同频干扰，恶化窃听器的SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio，信噪比)，以降低或者破坏窃听器窃听目标用户终端信息的能力。但这种手段存在一个缺点，即会对处于同一个子信道的其他用户终端(包括目标用户终端)造成大量干扰，从而增加了这些用户终端的业务时延，降低了异构蜂窝网络通信性能。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种子信道分配方法及装置，在保证用户终端信息安全传输的前提下，降低其业务时延。

为达到上述目的，本发明实施例提供了一种子信道分配方法，应用于目标家庭基站，所述方法包括：

所述目标家庭基站对应的目标宏基站覆盖范围下，获得地理位置信息，其中，所述地理位置信息包括：使用目标子信道的第一类家庭基站的第一位置信息、所述目标家庭基站服务的第一家庭用户终端的第二位置信息以及使用所述目标子信道的窃听器的第三位置信息，所述目标子信道为所述目标家庭基站的当前子信道；

根据所述第一位置信息和第二位置信息，估算所述第一家庭用户终端的业务时延，并根据所述第一位置信息和第三位置信息，估算所述第一家庭用户终端的安全传输概率；

根据所述业务时延以及所述安全传输概率，计算所述第一家庭用户终端的实际收益值；

根据所述实际收益值更新收益估计向量，并根据更新后的收益估计向量更新策略概率向量，其中，所述策略概率向量中的分量与子信道具有唯一对应性，且每一分量表示使用所对应子信道的概率；

判断所述策略概率向量是否收敛；

如果否，根据所述策略概率向量，从所有子信道中选择一个子信道，并将所述目标子信道切换至所选择的子信道，并返回执行所述所述目标家庭基站对应的目标宏基站覆盖范围下，获得地理位置信息的步骤；

如果是，为所述第一家庭用户终端分配所述目标子信道。

较优地，所述根据所述第一位置信息和第二位置信息，估算所述目标家庭基站覆盖范围下第一家庭用户终端的业务时延，包括：

根据以下公式估算所述业务时延，

$D_f^n=\frac{{\mathrm{\λ}}_f^n}{2{\mathrm{\μ}}_f^n({\mathrm{\μ}}_f^n-{\mathrm{\λ}}_f^n)}$

其中，

${\mathrm{\λ}}_f^n={\mathrm{\λ}}_f\left(\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}{\mathrm{Ps}}_f^n{\left({\mathrm{vPs}}_f^n\right)}^{m-1}\right(1-{\mathrm{vPs}}_f^n)+(1-{\mathrm{Ps}}_f^n\left)\right),$

n为当前子信道的标号，i、j、k、f为所述第一类家庭基站的标号，第一类家庭基站f为所述目标家庭基站，为所述业务时延，为第一类家庭基站f在当前子信道上的业务有效到达速率，为第一类家庭基站f的服务速率，γ_f为所述第一家庭用户终端接收信号的信噪比的门限值，为第一类家庭基站f与所述第一家庭用户终端之间一次传输的失败概率，M为混合自动重传请求过程的最大重传次数，m为重传次数，v为重传时采用卷积码后解码的错误率降低的倍率，d_f,f为第一类家庭基站f与其服务的家庭用户终端之间的距离，d_i,f为第一类家庭基站i到第一类家庭基站f中的家庭用户终端的距离，a为路径损耗指数，p_f为第一类家庭基站f的发射功率，p_i为家庭基站i的发射功率，d_r为参考距离；c为光速，f_c为频率，d_f,f和d_i,f可根据所述第一位置信息和第二位置信息计算得到，σ²为高斯噪声的功率。

较优地，所述根据所述第一位置信息和第三位置信息，估算所述第一家庭用户终端的安全传输概率，包括：

根据以下公式估算所述安全传输概率，

其中，为所述安全传输概率，e′为窃听器的标号，I(n)为使用当前子信道的所有所述第一类家庭基站的集合，d_f,e′为第一类家庭基站f与窃听器e′之间的距离，d_i,e′为第一类家庭基站i到窃听器e′的距离，γ为窃听器e′接收信号的信噪比的门限值，d_f,e′和d_i,e′可根据所述第一位置信息和第三位置信息计算得到。

较优地，所述根据所述业务时延以及所述安全传输概率，计算所述第一家庭用户终端的实际收益值，包括：

根据以下公式计算所述实际收益值：

${\tilde{u}}_f^n=\frac{{\left({\mathrm{Ps}}_{e^{\′}}^n\right)}^{\mathrm{\δ}}}{{\left(D_f^n\right)}^{1-\mathrm{\δ}}}$

其中，为所述实际收益值，为所述安全传输概率，为所述业务时延，δ为预设指数。

较优地，在所述所述目标家庭基站对应的目标宏基站覆盖范围下，获得地理位置信息之前，所述方法还包括：

接收所述目标宏基站发送的第一检测信息，其中，所述第一检测信息为：所述目标宏基站根据第二检测信息生成的，所述第二检测信息为：所述目标宏基站覆盖范围中的使用当前子信道的宏用户终端检测到自身受到干扰后，用于向所述目标宏基站上报检测结果的信息；

从所述目标子信道以外的子信道中选择一个子信道，并将所述目标子信道切换至所选择的子信道。

本发明还提供了一种子信道分配装置，应用于目标家庭基站，所述装置包括：

获取模块，用于所述目标家庭基站对应的目标宏基站覆盖范围下，获得地理位置信息，其中，所述地理位置信息包括：使用目标子信道的第一类家庭基站的第一位置信息、所述目标家庭基站服务的第一家庭用户终端的第二位置信息以及使用所述目标子信道的窃听器的第三位置信息，所述目标子信道为所述目标家庭基站的当前子信道；

估算模块，用于根据所述第一位置信息和第二位置信息，估算所述第一家庭用户终端的业务时延，并根据所述第一位置信息和第三位置信息，估算所述第一家庭用户终端的安全传输概率；

计算模块，用于根据所述业务时延以及所述安全传输概率，计算所述第一家庭用户终端的实际收益值；

更新模块，用于根据所述实际收益值更新收益估计向量，并根据更新后的收益估计向量更新策略概率向量，其中，所述策略概率向量中的分量与子信道具有唯一对应性，且每一分量表示使用所对应子信道的概率；

判断模块，用于判断所述策略概率向量是否收敛；

第一切换模块，用于如果否，根据所述策略概率向量，从所有子信道中选择一个子信道，并将所述目标子信道切换至所选择的子信道，并返回执行所述所述目标家庭基站对应的目标宏基站覆盖范围下，获得地理位置信息的步骤；

分配模块，用于如果是，为所述第一家庭用户终端分配所述目标子信道。

较优地，所述估算模块具体用于，根据以下公式估算所述业务时延，

$D_f^n=\frac{{\mathrm{\λ}}_f^n}{2{\mathrm{\μ}}_f^n({\mathrm{\μ}}_f^n-{\mathrm{\λ}}_f^n)}$

其中，

${\mathrm{\λ}}_f^n={\mathrm{\λ}}_f\left(\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}{\mathrm{Ps}}_f^n{\left({\mathrm{vPs}}_f^n\right)}^{m-1}\right(1-{\mathrm{vPs}}_f^n)+(1-{\mathrm{Ps}}_f^n\left)\right),$

n为当前子信道的标号，i、j、k、f为所述第一类家庭基站的标号，第一类家庭基站f为所述目标家庭基站，为所述业务时延，为第一类家庭基站f在当前子信道上的业务有效到达速率，为第一类家庭基站f的服务速率，γ_f为所述第一家庭用户终端接收信号的信噪比的门限值，为第一类家庭基站f与所述第一家庭用户终端之间一次传输的失败概率，M为混合自动重传请求过程的最大重传次数，m为重传次数，v为重传时采用卷积码后解码的错误率降低的倍率，d_f,f为第一类家庭基站f与其服务的家庭用户终端之间的距离，d_i,f为第一类家庭基站i到第一类家庭基站f中的家庭用户终端的距离，a为路径损耗指数，p_f为第一类家庭基站f的发射功率，p_i为家庭基站i的发射功率，d_r为参考距离；c为光速，f_c为频率，d_f,f和d_i,f可根据所述第一位置信息和第二位置信息计算得到，σ²为高斯噪声的功率。

较优地，所述所述估算模块具体用于，根据以下公式估算所述安全传输概率，

其中，为所述安全传输概率，e′为窃听器的标号，I(n)为使用当前子信道的所有所述第一类家庭基站的集合，d_f,e′为第一类家庭基站f与窃听器e′之间的距离，d_i,e′为第一类家庭基站i到窃听器e′的距离，γ为窃听器e′接收信号的信噪比的门限值，d_f,e′和d_i,e′可根据所述第一位置信息和第三位置信息计算得到。

较优地，所述计算模块具体用于，根据以下公式计算所述实际收益值：

${\tilde{u}}_f^n=\frac{{\left({\mathrm{Ps}}_{e^{\′}}^n\right)}^{\mathrm{\δ}}}{{\left(D_f^n\right)}^{1-\mathrm{\δ}}}$

其中，为所述实际收益值，为所述安全传输概率，为所述业务时延，δ为预设指数。

较优地，所述装置还包括：

接收模块，用于接收所述目标宏基站发送的第一检测信息，其中，所述第一检测信息为：所述目标宏基站根据第二检测信息生成的，所述第二检测信息为：所述目标宏基站覆盖范围中的使用当前子信道的宏用户终端检测到自身受到干扰后，用于向所述目标宏基站上报检测结果的信息；

第二切换模块，用于从所述目标子信道以外的子信道中选择一个子信道，并将所述目标子信道切换至所选择的子信道。

本发明实施例提供的子信道分配方法及装置，通过采用循环迭代的方式，计算实际收益值，更新收益估计相邻和策略概率向量，在保证第一家庭用户终端安全传输的前提下，尽可能的降低其业务时延低，最终找到满足二者性能达到最优化的子信道，提高了异构蜂窝网络通信性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的子信道分配方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的异构网络系统模型图；

图3为本发明实施例提供的子信道分配装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，为本发明实施例提供的子信道分配方法的流程图，应用于目标家庭基站，所述方法包括：

S110，所述目标家庭基站对应的目标宏基站覆盖范围下，获得地理位置信息，其中，所述地理位置信息包括：使用目标子信道的第一类家庭基站的第一位置信息、所述目标家庭基站服务的第一家庭用户终端的第二位置信息以及使用所述目标子信道的窃听器的第三位置信息，所述目标子信道为所述目标家庭基站的当前子信道。

如图2所示，为本发明实施例提供的异构网络系统模型图，在异构网络系统中，存在有MBS(Macrocell base station，宏基站)，宏基站覆盖范围下包含有大量的FBS(Femtocell base station，家庭基站)、MUE(Macrocell user equipment，宏用户终端)以及窃听器(Eavesdropper)，在每个家庭基站的覆盖范围下，服务有FUE(Femtocell userequipment，家庭用户终端)。

具体地，定义目标家庭基站为异构网络系统中执行所述子信道分配方法的家庭基站，目标宏基站为服务目标家庭基站的宏基站。在宏基站正常工作时，会为其覆盖范围下的家庭基站和宏用户终端分配多个子信道，定义目标子信道为目标家庭基站当前时刻所工作的子信道，即当前子信道。

定义第一类家庭基站为目标宏基站覆盖范围下，所有使用目标子信道的家庭基站(包含目标家庭基站)，目标家庭基站服务的家庭用户终端为第一家庭用户终端。

定义地理位置信息包括：第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息。其中，第一位置信息为第一类家庭基站的位置信息，第二位置信息为第一家庭用户终端的位置信息，第三位置信息为使用当前子信道的窃听器的位置信息。

具体地，每个家庭基站、家庭用户终端和窃听器在入网时，都会向目标宏基站登记其基本信息，如位置信息、ID(identification，标识)信息和接入的子信道信息等。目标宏基站可根据现有技术分辨出合法的家庭基站和家庭用户终端，以及不合法的窃听器，并获知其位置信息。例如，窃听器入网时可能是没有付费的，则可根据是否付费分辨出合法家庭用户终端或窃听器。目标家庭基站可向目标宏基站发送获取地理位置信息的请求，目标宏基站将地理位置信息发送给目标宏基站。

S120，根据所述第一位置信息和第二位置信息，估算所述第一家庭用户终端的业务时延，并根据所述第一位置信息和第三位置信息，估算所述第一家庭用户终端的安全传输概率。

本实施例中，定义第一家庭用户终端为目标家庭基站覆盖范围下的家庭用户终端，采用M/D/1模型建模目标家庭基站的业务，第一家庭基站的业务时延为

$D_f^n=\frac{{\mathrm{\λ}}_f^n}{2{\mathrm{\μ}}_f^n({\mathrm{\μ}}_f^n-{\mathrm{\λ}}_f^n)}$

其中，

${\mathrm{\λ}}_f^n={\mathrm{\λ}}_f\left(\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}{\mathrm{Ps}}_f^n{\left({\mathrm{vPs}}_f^n\right)}^{m-1}\right(1-{\mathrm{vPs}}_f^n)+(1-{\mathrm{Ps}}_f^n\left)\right),$

n为当前子信道的标号，i、j、k、f为所述第一类家庭基站的标号，第一类家庭基站f为所述目标家庭基站，为所述业务时延，为第一类家庭基站f在当前子信道上的业务有效到达速率。

γ_f为第一家庭用户终端接收信号的信噪比的门限值，不论是第一家庭用户终端还是窃听器，当其接收到的信号的信噪比低于一定门限值后，接收端不能正确解码数据，即传输失败。为第一类家庭基站f与其服务的第一家庭用户终端之间一次传输的失败概率，其表示第一类家庭基站f接收信号的信噪比小于门限值γ_f的概率。

M为混合自动重传请求过程的最大重传次数，m为重传次数，v为重传时采用卷积码后解码的错误率降低的倍率，d_f,f为第一类家庭基站f与其服务的家庭用户终端之间的距离，d_i,f为第一类家庭基站i到第一类家庭基站f中的家庭用户终端的距离，a为路径损耗指数，p_f为第一类家庭基站f的发射功率，p_i为家庭基站i的发射功率，d_r为参考距离(如5米)；c为光速，f_c为频率，d_f,f和d_i,f可根据第一位置信息和第二位置信息计算得到，σ²为高斯噪声的功率。

其为第一类家庭基站f的服务速率，其中，为第一类家庭基站f与其服务的第一家庭用户终端之间的信道增益。

具体地，第一家庭用户终端的安全传输概率即为窃听器窃听失败的概率，即窃听器接收到来自第一类家庭基站f发射的信号的信噪比小于成功解码门限的概率，则安全传输概率为

其中，为所述安全传输概率，e′为窃听器的标号，I(n)为使用当前子信道的所有所述第一类家庭基站的集合，d_f,e′为第一类家庭基站f与窃听器e′之间的距离，d_i,e′为第一类家庭基站i到窃听器e′的距离，γ为窃听器e′接收信号的信噪比的门限值，d_f,e′和d_i,e′可根据第一位置信息和第三位置信息计算得到。

S130，根据所述业务时延以及所述安全传输概率，计算所述第一家庭用户终端的实际收益值。

本实施例中，实际收益值表示的意义为，在保证第一家庭用户终端安全传输的前提下，尽可能的降低其业务时延，使二者的性能达到最优化。

具体地，可根据以下公式计算所述实际收益值

${\tilde{u}}_f^n=\frac{{\left({\mathrm{Ps}}_{e^{\′}}^n\right)}^{\mathrm{\δ}}}{{\left(D_f^n\right)}^{1-\mathrm{\δ}}}$

其中，为所述实际收益值，为所述安全传输概率，为所述业务时延，δ为预设指数，即权重指数，表示安全传输概率和实际收益值在实际收益值中的相对重要程度，δ越大，安全传输概率的重要程度越高，而业务时延的重要程度越低。

S140，根据所述实际收益值更新收益估计向量，并根据更新后的收益估计向量更新策略概率向量，其中，所述策略概率向量中的分量与子信道具有唯一对应性，且每一分量表示使用所对应子信道的概率。

定义初始时刻收益估计向量为全零向量：其中，表示第一类家庭基站f使用第n个子信道(即当前子信道)时所获得的收益，其中，N为子信道的数量，定义为系统中的子信道标号集合。

具体地，策略概率向量包括第一数量个分量，第一数量为子信道的数量，每个分量分别对应一个子信道，每个分量表示使用该分量对应子信道的概率。定义初始时刻策略概率向量为其中，第一数量为子信道数量的个数N，第n个分量表示使用当前子信道的概率。

令第k时刻为当前时刻，根据上述计算得到第k时刻的实际收益值则更新后的收益估计向量为

$u_f\left(k\right)=u_f(k-1)+\mathrm{\α}\left(k\right)1\{n_f\left(k\right)=n\}\left({\tilde{u}}_f^n\right(k)-u_f(k-1\left)\right)$

其中，u_f(k-1)为第k时刻的收益估计向量，n_f(k)为第一类家庭基站f在k时刻所使用的信道的标号，1{n_f(k)＝n}＝{e₁,e₂,...,e_N}，e_i＝0|_i≠n,e_i＝1|_i＝n，即当n_f(k)＝n时，1{n_f(k)＝n}＝1，当n_f(k)≠n时，1{n_f(k)＝n}＝0，u_f(k)＝u_f(k-1)。

本实施例中，收益估计向量可以理解为，根据采取某策略的历史收益与当前最新探测到的收益更新采取这个策略时的收益值,使得估计的值越来越接近于采取某一策略时的收益期望值。

根据第k时刻的收益估计向量更新策略概率向量，得到

π_f(k)＝π_f(k-1)+λ(k)(β_k(u_f(k))-π_f(k-1))

其中，β_k(x)为平滑最佳反应，定义为：β_k(x)＝(β_k,1(x),β_k,2(x),...,β_k,N(x))。

其中，x为向量形式x＝{x₁,x₂,...,x_N}，ρ为常数系数。α(k)与λ(k)为学习速度，满足如下关系

$\left\{\begin{array}{c}\underset{K\&RightArrow;\mathrm{\&infin;}}{\lim }\underset{k=1}{\overset{K}{\&Sigma;}}\mathrm{\&alpha;}\left(k\right)=+\mathrm{\&infin;},\underset{K\&RightArrow;\mathrm{\&infin;}}{\lim }\underset{k=1}{\overset{K}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&alpha;}}^2\left(k\right)<+\mathrm{\&infin;},\\ \underset{K\&RightArrow;\mathrm{\&infin;}}{\lim }\underset{k=1}{\overset{K}{\&Sigma;}}\mathrm{\&lambda;}\left(k\right)=+\mathrm{\&infin;},\underset{K\&RightArrow;\mathrm{\&infin;}}{\lim }\underset{k=1}{\overset{K}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&lambda;}}^2\left(k\right)<+\mathrm{\&infin;},\\ \underset{k\&RightArrow;\mathrm{\&infin;}}{\lim }\frac{\mathrm{\&lambda;}\left(k\right)}{\mathrm{\&alpha;}\left(k\right)}=0\end{array}\right.$

本实施例中，策略概率向量描述的是各个子信道被选择的概率，某一个子信道对应的策略概率越大，下一次循环迭代选择该子信道的可能性越大。

S150，判断所述策略概率向量是否收敛。

具体地，经过上述计算，判断第k时刻的测量概率向量和第k-1时刻的测量概率向量之间的差距是否小于某一个预设的值，如果是，可认为策略概率向量收敛，反之，则不收敛。

S160，如果否，根据所述策略概率向量，从所有子信道中选择一个子信道，并将所述目标子信道切换至所选择的子信道，并返回执行所述所述目标家庭基站对应的目标宏基站覆盖范围下，获得地理位置信息的步骤。

具体地，如果策略概率向量不收敛，其中所有的子信道的策略概率不稳定，会随着迭代发生很大的变化，而且毫无规律。此时，依据当前策略概率向量，依概率选择下一时刻所使用的目标子信道，并返回步骤S110，重新获取使用下一时刻目标子信道的第一类家庭基站的第一位置信息、下一时刻的第一家庭用户终端的第二位置信息以及使用下一时刻目标子信道的窃听器的第三位置信息，逐步进行循环迭代，直到得到的策略概率向量收敛为止。举例而言，假设存在两个子信道，第一个子信道的测量概率为0.1，第二个子信道的测量概率为0.9，则表明选择第一个子信道的概率为0.1，选择第二个子信道的概率为0.9。依概率选择下一时刻所使用的子信道的方法，可以为从所有的子信道中选择策略概率最大的子信道作为下一时刻的目标子信道。

S170，如果是，为所述第一家庭用户终端分配所述目标子信道。

通常情况下，如果策略概率向量收敛，其中某一个子信道的策略概率会较其他的子信道的策略概率高，且经过多次迭代，该子信道的策略概率的大小基本保持不变，这表明该子信道为使安全传输和业务延伸的性能达到最优化的子信道。第一家庭用户终端选择该子信道作为最终的子信道，并将该子信道分配给其服务的第一家庭用户终端。

本发明实施例提供的子信道分配方法，通过采用循环迭代的方式，计算实际收益值，更新收益估计相邻和策略概率向量，在保证第一家庭用户终端安全传输的前提下，尽可能的降低其业务时延低，最终找到满足二者性能达到最优化的子信道，提高了异构蜂窝网络通信性能。

优选地，所述方法还包括：

A1、接收所述目标宏基站发送的第一检测信息，其中，所述第一检测信息为：所述目标宏基站根据第二检测信息生成的，所述第二检测信息为：所述目标宏基站覆盖范围中的使用当前子信道的宏用户终端检测到自身受到干扰后，用于向所述目标宏基站上报检测结果的信息。

具体地，目标宏基站覆盖范围下，某一个使用当前子信道的宏用户终端，对其接收到的信号的信噪比进行检测，当检测显示信噪比小于某一个预设的门限值后，可确定其自身受到干扰，此时，宏用户终端会向宏基站发送第二检测信息，该第二检测信息上报检测结果。宏基站在获知宏用户终端受到干扰后，向目标家庭基站发送第一检测信息，通知目标家庭基站。

A2、从所述目标子信道以外的子信道中选择一个子信道，并将所述目标子信道切换至所选择的子信道。

具体地，目标家庭基站在获知使用当前子信道的宏用户终端存在干扰后，从目标子信道以外的其他子信道中选择一个子信道(此处选择方式可以为随机选择)，并将目标子信道切换至该子信道。

具体地，可通过如下方式实现：

${\mathrm{\&mu;}}_f^n=\log (1+\frac{p_f{H}_{f,f}^n}{{\&Sigma;}_{i\&Element;I\left(n\right),i\&NotEqual;f}{p}_i{H}_{i,f}^n+{\mathrm{\&sigma;}}^2})1\{{\mathrm{SINR}}_m>{\mathrm{\&beta;}}_m\}$

其中，SINR_m为使用当前子信道的宏用户终端的信噪比，β_m为宏用户终端的信噪比门限值。1{SINR_m>β_m}表示当SINR_m>β_m时，其值为1，否则其值为0，即当SINR_m>β_m时，当SINR_m≤β_m时，

当宏用户终端检测到SINR_m>β_m时，表明自身没有受到干扰，则按照步骤S120中的方法执行；当宏用户终端当检测到SINR_m≤β_m时，表明自身受到干扰，此时则可以认为业务时延无限大，则需要直接切换子信道。

本实施例中，通过采用检测宏用户终端是否受到干扰的方式来决定是否重新选择子信道，消除了宏用户终端对家庭基站的影响，进一步降低了家庭基站服务的家庭用户终端的业务时延。

实施例二

如图3所示，为本发明实施例提供的子信道分配装置的结构示意图，用于执行如图1所示的方法，该装置包括：

获取模块310，用于所述目标家庭基站对应的目标宏基站覆盖范围下，获得地理位置信息，其中，所述地理位置信息包括：使用目标子信道的第一类家庭基站的第一位置信息、所述目标家庭基站服务的第一家庭用户终端的第二位置信息以及使用所述目标子信道的窃听器的第三位置信息，所述目标子信道为所述目标家庭基站的当前子信道；

估算模块320，用于根据所述第一位置信息和第二位置信息，估算所述第一家庭用户终端的业务时延，并根据所述第一位置信息和第三位置信息，估算所述第一家庭用户终端的安全传输概率；

计算模块330，用于根据所述业务时延以及所述安全传输概率，计算所述第一家庭用户终端的实际收益值；

更新模块340，用于根据所述实际收益值更新收益估计向量，并根据更新后的收益估计向量更新策略概率向量，其中，所述策略概率向量中的分量与子信道具有唯一对应性，且每一分量表示使用所对应子信道的概率；

判断模块350，用于判断所述策略概率向量是否收敛；

第一切换模块360，用于如果否，根据所述策略概率向量，从所有子信道中选择一个子信道，并将所述目标子信道切换至所选择的子信道，并返回执行所述所述目标家庭基站对应的目标宏基站覆盖范围下，获得地理位置信息的步骤；

分配模块370，用于如果是，为所述第一家庭用户终端分配所述目标子信道。

本发明实施例提供的子信道分配装置，通过采用循环迭代的方式，计算实际收益值，更新收益估计相邻和策略概率向量，在保证第一家庭用户终端安全传输的前提下，尽可能的降低其业务时延低，最终找到满足二者性能达到最优化的子信道，提高了异构蜂窝网络通信性能。

优选地，所述估算模块具体用于，根据以下公式估算所述业务时延，

$D_f^n=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_f^n}{2{\mathrm{\&mu;}}_f^n({\mathrm{\&mu;}}_f^n-{\mathrm{\&lambda;}}_f^n)}$

其中，

${\mathrm{\&lambda;}}_f^n={\mathrm{\&lambda;}}_f\left(\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{\mathrm{Ps}}_f^n{\left({\mathrm{vPs}}_f^n\right)}^{m-1}\right(1-{\mathrm{vPs}}_f^n)+(1-{\mathrm{Ps}}_f^n\left)\right),$

n为当前子信道的标号，i、j、k、f为所述第一类家庭基站的标号，第一类家庭基站f为所述目标家庭基站，为所述业务时延，为第一类家庭基站f在当前子信道上的业务有效到达速率，为第一类家庭基站f的服务速率，γ_f为所述第一家庭用户终端接收信号的信噪比的门限值，为第一类家庭基站f与所述第一家庭用户终端之间一次传输的失败概率，M为混合自动重传请求过程的最大重传次数，m为重传次数，v为重传时采用卷积码后解码的错误率降低的倍率，d_f,f为第一类家庭基站f与其服务的家庭用户终端之间的距离，d_i,f为第一类家庭基站i到第一类家庭基站f中的家庭用户终端的距离，a为路径损耗指数，p_f为第一类家庭基站f的发射功率，p_i为家庭基站i的发射功率，d_r为参考距离；c为光速，f_c为频率，d_f,f和d_i,f可根据所述第一位置信息和第二位置信息计算得到，σ²为高斯噪声的功率。

优选地，所述所述估算模块具体用于，根据以下公式估算所述安全传输概率，

其中，为所述安全传输概率，e′为窃听器的标号，I(n)为使用当前子信道的所有所述第一类家庭基站的集合，d_f,e′为第一类家庭基站f与窃听器e′之间的距离，d_i,e′为第一类家庭基站i到窃听器e′的距离，γ为窃听器e′接收信号的信噪比的门限值，d_f,e′和d_i,e′可根据所述第一位置信息和第三位置信息计算得到。

优选地，所述计算模块具体用于，根据以下公式计算所述实际收益值：

${\tilde{u}}_f^n=\frac{{\left({\mathrm{Ps}}_{e^{\&prime;}}^n\right)}^{\mathrm{\&delta;}}}{{\left(D_f^n\right)}^{1-\mathrm{\&delta;}}}$

其中，为所述实际收益值，为所述安全传输概率，为所述业务时延，δ为预设指数。

优选地，所述装置还包括：

接收模块，用于接收所述目标宏基站发送的第一检测信息，其中，所述第一检测信息为：所述目标宏基站根据第二检测信息生成的，所述第二检测信息为：所述目标宏基站覆盖范围中的使用当前子信道的宏用户终端检测到自身受到干扰后，用于向所述目标宏基站上报检测结果的信息；

第二切换模块，用于从所述目标子信道以外的子信道中选择一个子信道，并将所述目标子信道切换至所选择的子信道。

本实施例中，通过采用检测宏用户终端是否受到干扰的方式，来决定是否重新选择子信道，消除了宏用户终端对家庭基站的影响，进一步降低了家庭基站服务的家庭用户终端的业务时延。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种子信道分配方法，其特征在于，应用于目标家庭基站，所述方法包括：

所述目标家庭基站对应的目标宏基站覆盖范围下，获得地理位置信息，其中，所述地理位置信息包括：使用目标子信道的第一类家庭基站的第一位置信息、所述目标家庭基站服务的第一家庭用户终端的第二位置信息以及使用所述目标子信道的窃听器的第三位置信息，所述目标子信道为所述目标家庭基站的当前子信道；

根据所述第一位置信息和第二位置信息，估算所述第一家庭用户终端的业务时延，并根据所述第一位置信息和第三位置信息，估算所述第一家庭用户终端的安全传输概率；

根据所述业务时延以及所述安全传输概率，计算所述第一家庭用户终端的实际收益值；

根据所述实际收益值更新收益估计向量，并根据更新后的收益估计向量更新策略概率向量，其中，所述策略概率向量中的分量与子信道具有唯一对应性，且每一分量表示使用所对应子信道的概率；

判断所述策略概率向量是否收敛；

如果否，根据所述策略概率向量，从所有子信道中选择一个子信道，并将所述目标子信道切换至所选择的子信道，并返回执行所述所述目标家庭基站对应的目标宏基站覆盖范围下，获得地理位置信息的步骤；

如果是，为所述第一家庭用户终端分配所述目标子信道。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一位置信息和第二位置信息，估算所述目标家庭基站覆盖范围下第一家庭用户终端的业务时延，包括：

根据以下公式估算所述业务时延，

$D_f^n=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_f^n}{2{\mathrm{\&mu;}}_f^n({\mathrm{\&mu;}}_f^n-{\mathrm{\&lambda;}}_f^n)}$

其中，

${\mathrm{\&lambda;}}_f^n={\mathrm{\&lambda;}}_f\left(\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Ps}}_f^n{\left({\mathrm{vPs}}_f^n\right)}^{m-1}\right(1-{\mathrm{vPs}}_f^n)+(1-{\mathrm{Ps}}_f^n\left)\right),$

n为当前子信道的标号，i、j、k、f为所述第一类家庭基站的标号，第一类家庭基站f为所述目标家庭基站，为所述业务时延，为第一类家庭基站f在当前子信道上的业务有效到达速率，为第一类家庭基站f的服务速率，γ_f为所述第一家庭用户终端接收信号的信噪比的门限值，为第一类家庭基站f与所述第一家庭用户终端之间一次传输的失败概率，M为混合自动重传请求过程的最大重传次数，m为重传次数，v为重传时采用卷积码后解码的错误率降低的倍率，d_f,f为第一类家庭基站f与其服务的家庭用户终端之间的距离，d_i,f为第一类家庭基站i到第一类家庭基站f中的家庭用户终端的距离，a为路径损耗指数，p_f为第一类家庭基站f的发射功率，p_i为家庭基站i的发射功率，d_r为参考距离；c为光速，f_c为频率，d_f,f和d_i,f可根据所述第一位置信息和第二位置信息计算得到，σ²为高斯噪声的功率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一位置信息和第三位置信息，估算所述第一家庭用户终端的安全传输概率，包括：

根据以下公式估算所述安全传输概率，

其中，为所述安全传输概率，e′为窃听器的标号，I(n)为使用当前子信道的所有所述第一类家庭基站的集合，d_f,e′为第一类家庭基站f与窃听器e′之间的距离，d_i,e′为第一类家庭基站i到窃听器e′的距离，γ为窃听器e′接收信号的信噪比的门限值，d_f,e′和d_i,e′可根据所述第一位置信息和第三位置信息计算得到。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述业务时延以及所述安全传输概率，计算所述第一家庭用户终端的实际收益值，包括：

根据以下公式计算所述实际收益值：

${\tilde{u}}_f^n=\frac{{\left({\mathrm{Ps}}_{e^{\&prime;}}^n\right)}^{\mathrm{\&delta;}}}{{\left(D_f^n\right)}^{1-\mathrm{\&delta;}}}$

其中，为所述实际收益值，为所述安全传输概率，为所述业务时延，δ为预设指数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述所述目标家庭基站对应的目标宏基站覆盖范围下，获得地理位置信息之前，所述方法还包括：

接收所述目标宏基站发送的第一检测信息，其中，所述第一检测信息为：所述目标宏基站根据第二检测信息生成的，所述第二检测信息为：所述目标宏基站覆盖范围中的使用当前子信道的宏用户终端检测到自身受到干扰后，用于向所述目标宏基站上报检测结果的信息；

从所述目标子信道以外的子信道中选择一个子信道，并将所述目标子信道切换至所选择的子信道。

6.一种子信道分配装置，其特征在于，应用于目标家庭基站，所述装置包括：

获取模块，用于所述目标家庭基站对应的目标宏基站覆盖范围下，获得地理位置信息，其中，所述地理位置信息包括：使用目标子信道的第一类家庭基站的第一位置信息、所述目标家庭基站服务的第一家庭用户终端的第二位置信息以及使用所述目标子信道的窃听器的第三位置信息，所述目标子信道为所述目标家庭基站的当前子信道；

估算模块，用于根据所述第一位置信息和第二位置信息，估算所述第一家庭用户终端的业务时延，并根据所述第一位置信息和第三位置信息，估算所述第一家庭用户终端的安全传输概率；

计算模块，用于根据所述业务时延以及所述安全传输概率，计算所述第一家庭用户终端的实际收益值；

更新模块，用于根据所述实际收益值更新收益估计向量，并根据更新后的收益估计向量更新策略概率向量，其中，所述策略概率向量中的分量与子信道具有唯一对应性，且每一分量表示使用所对应子信道的概率；

判断模块，用于判断所述策略概率向量是否收敛；

第一切换模块，用于如果否，根据所述策略概率向量，从所有子信道中选择一个子信道，并将所述目标子信道切换至所选择的子信道，并返回执行所述所述目标家庭基站对应的目标宏基站覆盖范围下，获得地理位置信息的步骤；

分配模块，用于如果是，为所述第一家庭用户终端分配所述目标子信道。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述估算模块具体用于，根据以下公式估算所述业务时延，

$D_f^n=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_f^n}{2{\mathrm{\&mu;}}_f^n({\mathrm{\&mu;}}_f^n-{\mathrm{\&lambda;}}_f^n)}$

其中，

${\mathrm{\&lambda;}}_f^n={\mathrm{\&lambda;}}_f\left(\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Ps}}_f^n{\left({\mathrm{vPs}}_f^n\right)}^{m-1}\right(1-{\mathrm{vPs}}_f^n)+(1-{\mathrm{Ps}}_f^n\left)\right),$

n为当前子信道的标号，i、j、k、f为所述第一类家庭基站的标号，第一类家庭基站f为所述目标家庭基站，为所述业务时延，为第一类家庭基站f在当前子信道上的业务有效到达速率，为第一类家庭基站f的服务速率，γ_f为所述第一家庭用户终端接收信号的信噪比的门限值，为第一类家庭基站f与所述第一家庭用户终端之间一次传输的失败概率，M为混合自动重传请求过程的最大重传次数，m为重传次数，v为重传时采用卷积码后解码的错误率降低的倍率，d_f,f为第一类家庭基站f与其服务的家庭用户终端之间的距离，d_i,f为第一类家庭基站i到第一类家庭基站f中的家庭用户终端的距离，a为路径损耗指数，p_f为第一类家庭基站f的发射功率，p_i为家庭基站i的发射功率，d_r为参考距离；c为光速，f_c为频率，d_f,f和d_i,f可根据所述第一位置信息和第二位置信息计算得到，σ²为高斯噪声的功率。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述所述估算模块具体用于，根据以下公式估算所述安全传输概率，

其中，为所述安全传输概率，e′为窃听器的标号，I(n)为使用当前子信道的所有所述第一类家庭基站的集合，d_f,e′为第一类家庭基站f与窃听器e′之间的距离，d_i,e′为第一类家庭基站i到窃听器e′的距离，γ为窃听器e′接收信号的信噪比的门限值，d_f,e′和d_i,e′可根据所述第一位置信息和第三位置信息计算得到。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述计算模块具体用于，根据以下公式计算所述实际收益值：

${\tilde{u}}_f^n=\frac{{\left({\mathrm{Ps}}_{e^{\&prime;}}^n\right)}^{\mathrm{\&delta;}}}{{\left(D_f^n\right)}^{1-\mathrm{\&delta;}}}$

其中，为所述实际收益值，为所述安全传输概率，为所述业务时延，δ为预设指数。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

接收模块，用于接收所述目标宏基站发送的第一检测信息，其中，所述第一检测信息为：所述目标宏基站根据第二检测信息生成的，所述第二检测信息为：所述目标宏基站覆盖范围中的使用当前子信道的宏用户终端检测到自身受到干扰后，用于向所述目标宏基站上报检测结果的信息；

第二切换模块，用于从所述目标子信道以外的子信道中选择一个子信道，并将所述目标子信道切换至所选择的子信道。