CN107071784B - 一种超密集组网的频谱资源分配方法 - Google Patents

一种超密集组网的频谱资源分配方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超密集组网的频谱资源分配方法，涉及通信网络技术领域，首先将小小区中的用户为对象集合成为图G中的顶点，然后根据各小小区之间的干扰关系对图G添加边，接着对添加边的图G进行边权值赋予操作，最后根据边权值对每个小小区使用相应色号的色块表示，大大提高了UDN的频谱使用效率。

Description

一种超密集组网的频谱资源分配方法
技术领域
本发明涉及通信网络技术领域，特别是涉及一种超密集组网的频谱资源分配方法。
背景技术
预计到2020年，移动数据的数量会达到130exabits(1018)。60％的语音通信与90％的高速数据传输都会发生在室内场景。超密集组网(UDN:Ultra Dence Network)无疑是改善室内高速、大容量移动通信质量的关键方法。借助于UDN中小小区的设置，人们能够享受到高速数据业务，比如高清视频业务与更好的室内语音业务等多媒体业务。而且，小小区的基站由于可工作在低功耗模式下，常常提升了电池的使用寿命。因此，UDN被认为是第五代移动通信系统(5G)的关键技术，它能协调下行干扰，改善频率效率。但是目前的UDN中频谱效率还较低。
发明内容
本发明实施例提供了一种超密集组网的频谱资源分配方法，可以解决现有技术中存在的问题。
一种超密集组网的频谱资源分配方法，所述方法包括：
对于每个小小区均拥有一个Femto基站和一个用户UE，每个Femto基站服务它覆盖的范围内的一个用户UE，基于图论，将用户UE作为对象，集合成为一幅图G中的顶点集合；
在图G中逐步添加边的信息，添加边的具体方法为：
对用户UEi来说，假设其处在小小区i，则相邻的小小区k是否对小小区i构成干扰的判定依据以下公式(1)：
|SINRi,i-SINRi,k|＜SINRth(k≠i,k∈[1,2,......,M],i∈[1,2,......,M]) (1)
式(1)中M为小小区的总数量，SINRi,i为用户UEi在小小区i中获得的信干噪比，SINRi,k为用户UEi在小小区k中获得的信干噪比，SINRth为判决门限；
在满足式(1)的小小区i和小小区k之间添加边的信息，添加完之后得到的图G为有向图；
去除添加完边后图G中边的方向，对边进行权值的赋予；
在已赋予边权值的干扰图中，权值为2的边连接的两个小小区着色时选择色号不连续的两个色块，权值为1的边连接的两个小小区着色时选择色号连续的两个色块，无边相连的两个小小区着相同色号的色块，每个色块代表一段可用的频谱资源块，频谱资源块按频谱由小到大划分，由色号连续的不同色块来代表。
优选地，对边进行权值赋予具体包括：
a)当SINRi,i＞SINRi,k时：
Figure BDA0001300883300000021
b)当SINRi,i＜SINRi,k时：
Figure BDA0001300883300000022
其中，W(i,k)为图G中小小区i与小小区k之间的边的权值，SINRth1'、SINRth1、SINRth2'和SINRth2是分段判决门限的上下限。
优选地，步骤在已赋予边权值的干扰图中，权值为2的边连接的两个小小区着色时选择色号不连续的两个色块，权值为1的边连接的两个小小区着色时选择色号连续的两个色块，无边相连的两个小小区着相同色号的色块，每个色块代表一段可用的频谱资源块，频谱资源块按频谱由小到大划分，由色号连续的不同色块来代表具体包括：
1、令CN为已赋予边权值的干扰图中小小区i的图色色号；
2、小小区i已知带有边权值的Femto干扰图；
3、令CN＝1；
4、如果与小小区i发生干扰的相邻小小区均无使用CN＝1的色块，且小小区i的边权值不为2，则将CN＝1作为小小区i的色号；
5、如果与小小区i发生干扰的相邻小小区均无使用CN＝1的色块，但小小区i具有边权值为2的边，则判断权值为2的边相连的另一个小小区的色号CN’，若CN’-CN>1，则将CN＝1作为小小区i的色号，否则将CN’+2作为小小区i的色号；
6、如果与小小区i发生干扰的相邻小小区使用了CN＝1的色块，则判断小小区i与其干扰的小小区的边权值，若边权值为1，则将CN+1并返回步骤4；若边权值为2，则CN+2并返回步骤4；
7、小小区i将它选择的色号广播至相邻的干扰小小区；
8、结束。
本发明实施例中的一种超密集组网的频谱资源分配方法，首先将小小区中的用户为对象集合成为图G中的顶点，然后根据各小小区之间的干扰关系对图G添加边，接着对添加边的图G进行边权值赋予操作，最后根据边权值对每个小小区使用相应色号的色块表示，大大提高了UDN的频谱使用效率。
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UDN的场景图；
图2为UDN中的用户顶点图G；
图3为超密集小区的模拟规划图；
图4为对图3中规划图抽象得到的干扰图。
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。
本发明实施例中提供的一种超密集组网的频谱资源分配方法，该方法包括以下步骤：
假设每个小小区均拥有一个Femto基站和一个用户UE，每个Femto基站服务它覆盖的范围内的一个用户UE，具体的情形如图1所示；然后基于图论，将图1中的用户UE作为对象，集合成为一幅图G中的顶点集合，如图2所示，此时，图G中仅有顶点信息；
按照路由算法Bell-Ford的思想，在图G中逐步添加边的信息，边即是各小小区之间干扰关系的体现。添加边的具体方法为：
对某个用户UEi来说，假设其处在小小区i，则相邻的小小区k是否对小小区i构成干扰的判定依据以下公式(1)：
|SINRi,i-SINRi,k|＜SINRth(k≠i,k∈[1,2,......,M],i∈[1,2,......,M]) (1)
式(1)中M为小小区的总数量，SINRi,i为用户UEi在小小区i中获得的信干噪比，SINRi,k为用户UEi在小小区k中获得的信干噪比，SINRth为判决门限。
在满足式(1)的小小区i和小小区k之间添加边的信息，添加完之后得到的图G为有向图，如图3所示，抽象后得到的干扰图如图4所示，图G中边的方向为k→i，且两小小区之间的边的方向可以是双向的。
去除图4中边的方向，对边进行权值的赋予，各条边上的权值计算按照以下公式(2)和(3)进行：
a)当SINRi,i＞SINRi,k时：
Figure BDA0001300883300000051
b)当SINRi,i＜SINRi,k时：
Figure BDA0001300883300000052
其中，W(i,k)为图G中小小区i与小小区k之间的边的权值，当W(i,k)＝1，认为小小区i受到小小区k的干扰较小，当W(i,k)＝2，认为小小区i受到小小区k的干扰较大；SINRth1'、SINRth1、SINRth2'和SINRth2是分段判决门限的上下限。
在已赋予边权值的干扰图中，提出一种频谱资源的图色算法，该算法约定：权值为2的边连接的两个小小区着色时选择色号不连续的两个色块，权值为1的边连接的两个小小区着色时选择色号连续的两个色块，无边相连的两个小小区着相同色号的色块，每个色块代表一段可用的频谱资源块，频谱资源块按频谱由小到大划分，由色号连续的不同色块来代表。
具体的频谱资源分配图色算法步骤如下：
1、令CN为图4中小小区i的图色色号；
2、小小区i已知带有边权值的Femto干扰图；
3、令CN＝1；
4、如果与小小区i发生干扰的相邻小小区均无使用CN＝1的色块，且小小区i的边权值不为2，则将CN＝1作为小小区i的色号；
5、如果与小小区i发生干扰的相邻小小区均无使用CN＝1的色块，但小小区i具有边权值为2的边，则判断权值为2的边相连的另一个小小区的色号CN’，若CN’-CN>1，则将CN＝1作为小小区i的色号，否则将CN’+2作为小小区i的色号；
6、如果与小小区i发生干扰的相邻小小区使用了CN＝1的色块，则判断小小区i与其干扰的小小区的边权值，若边权值为1，则将CN+1并返回步骤4；若边权值为2，则CN+2并返回步骤4；
7、小小区i将它选择的色号广播至相邻的干扰小小区；
8、结束。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种超密集组网的频谱资源分配方法，其特征在于，所述方法包括：
对于每个小小区均拥有一个Femto基站和一个用户UE，每个Femto基站服务它覆盖的范围内的一个用户UE，基于图论，将用户UE作为对象，集合成为一幅图G中的顶点集合；
在图G中逐步添加边的信息，添加边的具体方法为：
对用户UEi来说，假设其处在小小区i，则相邻的小小区k是否对小小区i构成干扰的判定依据以下公式(1)：
|SINRi,i-SINRi,k|＜SINRth(k≠i,k∈[1,2,......,M],i∈[1,2,......,M]) (1)
式(1)中M为小小区的总数量，SINRi,i为用户UEi在小小区i中获得的信干噪比，SINRi,k为用户UEi在小小区k中获得的信干噪比，SINRth为判决门限；
在满足式(1)的小小区i和小小区k之间添加边的信息，添加完之后得到的图G为有向图；
去除添加完边后图G中边的方向，对边进行权值的赋予，对边进行权值赋予具体包括：
a)当SINRi,i＞SINRi,k时：
Figure FDA0002468777540000011
b)当SINRi,i＜SINRi,k时：
Figure FDA0002468777540000012
其中，W(i,k)为图G中小小区i与小小区k之间的边的权值，当W(i,k)＝1，认为小小区i受到小小区k的干扰较小，当W(i,k)＝2，认为小小区i受到小小区k的干扰较大，SINRth1'、SINRth1、SINRth2'和SINRth2是分段判决门限的上下限；
在已赋予边权值的干扰图中，权值为2的边连接的两个小小区着色时选择色号不连续的两个色块，权值为1的边连接的两个小小区着色时选择色号连续的两个色块，无边相连的两个小小区着相同色号的色块，每个色块代表一段可用的频谱资源块，频谱资源块按频谱由窄到宽划分，由色号连续的不同色块来代表。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在已赋予边权值的干扰图中，权值为2的边连接的两个小小区着色时选择色号不连续的两个色块，权值为1的边连接的两个小小区着色时选择色号连续的两个色块，无边相连的两个小小区着相同色号的色块，每个色块代表一段可用的频谱资源块，频谱资源块按频谱由窄到宽划分，由色号连续的不同色块来代表具体包括：
(1)、令CN为已赋予边权值的干扰图中小小区i的图色色号；
(2)、小小区i已知带有边权值的Femto干扰图；
(3)、令CN＝1；
(4)、如果与小小区i发生干扰的相邻小小区均无使用CN＝1的色块，且小小区i的边权值不为2，则将CN＝1作为小小区i的色号；
(5)、如果与小小区i发生干扰的相邻小小区均无使用CN＝1的色块，但小小区i具有边权值为2的边，则判断权值为2的边相连的另一个小小区的色号CN’，若CN’-CN>1，则将CN＝1作为小小区i的色号，否则将CN’+2作为小小区i的色号；
(6)、如果与小小区i发生干扰的相邻小小区使用了CN＝1的色块，则判断小小区i与其干扰的小小区的边权值，若边权值为1，则将CN+1并返回步骤(3)；若边权值为2，则CN+2并返回步骤(3)；
(7)、小小区i将它选择的色号广播至相邻的干扰小小区；
(8)、结束。
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