CN109561435A - 一种资源分配方法及服务器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种资源分配方法及服务器，该方法包括：获取中小基站SBS网络的有向图；根据有向图，按照设定的分组策略，对SBS网络中的各SBS进行分组，得到若干SBS小组；为每个SBS小组分配子信道。本发明根据SBS之间的干扰对SBS进行分组，并且根据SBS小组的实际需求为SBS小组分配子信道，既降低了计算复杂度，又能在保证组内用户速率的情况下最小化SBS之间的干扰，解决了现有技术中混合接入方式下资源分配策略的计算复杂度高，而计算复杂度低的分配策略SBS之间的共信道干扰强烈的问题。

Description

一种资源分配方法及服务器

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种资源分配方法及服务器。

背景技术

超密集异构网络(UDN,Ultra Dense Heterogeneous Network)是近年来研究的热点之一，它有效地解决了用户密集分布情况下信号覆盖的问题，但是同时这也造成了更多的网络干扰。由于与宏蜂窝(Macrocell)共用相同的频谱资源，当它们使用相同的信道时，可能带来严重的共信道干扰。同时，由于超密集网络的中小基站(SBS,Small cell BaseStation)通常是用户根据自身需求安装的，通信网络运营商难以获得准确的基站位置，所以很难进行有效的网络规划来解决复杂的干扰问题。

共信道干扰与SBS的接入方式有很大的关系，目前存在着三种SBS接入通信核心网的方式：封闭式接入方式、开放式接入方式和混合式接入方式。封闭式接入方式只允许授权的小小区用户(SUE,Small cell User)接入，非授权的用户不能接入。在开放接入方式下，如果SBS有足够的资源，运营商允许所有的用户可以任意的接入该SBS，但是在这种接入方式下，非授权用户可以使用所有的频谱资源，会极大降低SBS内授权SUE的性能。在混合接入方式下，SBS允许非授权用户接入，但仅能够使用授权用户没有使用的资源，既保证了授权用户的通信质量，又同时也提升了频谱利用率，从而提升了系统容量。

超密集网络混合接入方式场景中存在一个宏基站(MBS，Macrocell BaseStation)，在MBS的覆盖范围内有若干无线接入节点(Small cell)同时处于运行状态。为使得MBS对其覆盖区域无死角覆盖，采用蜂窝网的配置模式，即每个MBS有三根发射天线，发射天线之间的角度为120度，每根天线的覆盖区域为一个120度的扇区。MBS的发射功率较大，且覆盖范围较大，其主要服务对象为宏小区内存在的大量宏小区用户(MUE，Macro User)。SBS的发射功率相对于MBS是极小的，SBS采用全向天线，其主要服务对象为其各自覆盖范围内的2-8个授权SUE。在子信道数目一定的情况下，如果将更多的子信道分配给SBS，则可能会导致很多SBS共用相同的子信道，从而导致网络内的干扰强烈。若给每个SBS分配极少的子信道，则又会导致频谱利用率降低，虽然避免了干扰，但是却损失系统的吞吐量。

现有技术中混合接入方式下的资源分配策略的常用结合无线电技术的分配方法，但是结合无线电技术的分配方法计算复杂度高，而计算复杂度低的分配策略会导致很多SBS共用相同的子信道，从而导致网络内的干扰强烈，因此，需要一种计算复杂度低，并且能有效降低SBS之间的共信道干扰问题的资源分配方法。

发明内容

本发明提供一种资源分配方法及服务器，用以解决现有技术资源分配策略的计算复杂度高，而计算复杂度低的分配策略易造成SBS之间的共信道干扰强烈的问题。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种资源分配方法，包括：获取中小基站SBS网络的有向图；根据所述有向图，按照设定的分组策略，对所述SBS网络中的各SBS进行分组，得到若干SBS小组；为每个所述SBS小组分配子信道。

进一步，按照设定的分组策略，对所述SBS网络中的各SBS进行分组，包括：根据所述有向图，确定初始的分组矩阵；根据模拟退火算法对所述初始的分组矩阵中的元素进行调换；在满足模拟退火算法的退出条件时，输出调换后的分组矩阵。

进一步，为每个所述SBS小组分配子信道，包括：确定所述SBS小组所需的子信道数；计算子信道在每个所述SBS小组的吞吐量；判断所述子信道分配至当前SBS小组时的吞吐量是否大于所述子信道分配至其他SBS小组时的吞吐量且当前SBS小组已被分配的子信道数小于所述当前SBS小组所需的子信道数；当判断结果为是时，将所述子信道分配至当前SBS小组。

进一步，确定所述SBS小组所需的子信道数，包括：测算所述SBS小组的用户速率需求；根据所述用户速率需求，确定所述SBS小组所需的子信道数。

进一步，计算子信道在每个所述SBS小组的吞吐量，包括：计算子信道在所述SBS小组中每个SBS的信号与干扰加噪声比；将所述SBS小组中最小的信号与干扰加噪声比作为所述SBS小组的信号与干扰加噪声比；根据所述SBS小组的信号与干扰加噪声比计算子信道在所述SBS小组的吞吐量。

进一步，所述SBS小组的吞吐量的计算公式为：其中，j为所述SBS小组内的SBS，k为分配给j的子信道，n为连接在j上的用户，F为SBS的总数，为所述SBS小组的信号与干扰加噪声比，λ_k,l为指针变量，所述指针变量的值只能为0或1，当λ_k,l＝1时，表示将子信道k分配至SBS小组l，当λ_k,l＝0时，表示不将子信道k分配至SBS小组l。

进一步，为每个所述SBS小组分配子信道之后，还包括：将每个所述SBS小组分配到的子信道分配至小组内SBS的多个用户上。

进一步，将每个所述SBS小组分配到的子信道分配至小组内SBS的多个用户上，包括：查看所述SBS小组内是否存在空闲子信道；在存在空闲子信道的情况下，将所述空闲子信道中与所述用户间信道条件最好的子信道分配至所述用户。

进一步，将每个所述SBS小组分配到的子信道分配至小组内SBS的多个用户上，包括：将所述SBS小组内SBS的子信道按预设比例分为授权子信道和非授权子信道；判断所述用户是否为授权用户；在所述用户为授权用户的情况下，查看所述授权子信道是否存在第一空闲子信道；在所述授权子信道存在第一空闲子信道的情况下，将所述第一空闲子信道中与所述授权用户间信道条件最好的子信道分配至所述授权用户；在所述预设用户为非授权用户的情况下，查看所述非授权子信道是否存在第二空闲子信道；在所述非授权子信道存在第二空闲子信道的情况下，将所述第二空闲子信道中与所述非授权用户间信道条件最好的子信道分配至所述非授权用户。

另一方面，本发明还提供一种资源分配服务器，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现以下步骤：获取中小基站SBS网络的有向图；根据所述有向图，按照设定的分组策略，对所述SBS网络中的各SBS进行分组，得到若干SBS小组；为每个所述SBS小组分配子信道。

进一步，所述处理器在对所述SBS网络中的各SBS进行分组时，具体实现以下步骤：根据所述有向图，确定初始的分组矩阵；根据模拟退火算法对所述初始分的组矩阵中的元素进行调换；在满足模拟退火算法的退出条件时，输出调换后的分组矩阵。

进一步，所述处理器在为每个所述SBS小组分配子信道时，具体实现以下步骤：确定所述SBS小组所需的子信道数；计算子信道在每个所述SBS小组的吞吐量；判断所述子信道分配至当前SBS小组时的吞吐量是否大于所述子信道分配至其他SBS小组时的吞吐量且当前SBS小组已被分配的子信道数小于所述当前SBS小组所需的子信道数；当判断结果为是时，将所述子信道分配至当前SBS小组。

进一步，所述处理器在确定所述SBS小组所需的子信道数时，具体实现以下步骤：测算所述SBS小组的用户速率需求；根据所述用户速率需求，确定所述SBS小组所需的子信道数。

进一步，所述处理器在计算子信道在每个所述SBS小组的吞吐量时，具体实现以下步骤：计算子信道在所述SBS小组中每个SBS的信号与干扰加噪声比；将所述SBS小组中最小的信号与干扰加噪声比作为所述SBS小组的信号与干扰加噪声比；根据所述SBS小组的信号与干扰加噪声比计算子信道在所述SBS小组的吞吐量。

进一步，所述处理器计算所述SBS小组的吞吐量时使用的计算公式为：

其中，j为所述SBS小组内的SBS，k为分配给j的子信道，n为连接在j上的用户，F为SBS的总数，为所述SBS小组的信号与干扰加噪声比，λ_k,l为指针变量，所述指针变量的值只能为0或1，当λ_k,l＝1时，表示将子信道k分配至SBS小组l，当λ_k,l＝0时，表示不将子信道k分配至SBS小组l。

进一步，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时还实现以下步骤：将每个所述SBS小组分配到的子信道分配至小组内SBS的多个用户上。

进一步，所述处理器在将每个所述SBS小组分配到的子信道分配至小组内SBS的多个用户上时，具体实现以下步骤：查看所述SBS小组内是否存在空闲子信道；在存在空闲子信道的情况下，将所述空闲子信道中与所述用户间信道条件最好的子信道分配至所述用户。

进一步，所述处理器在将每个所述SBS小组分配到的子信道分配至小组内SBS的多个用户上时，还可以实现以下步骤：将所述SBS小组内SBS的子信道按预设比例分为授权子信道和非授权子信道；判断所述用户是否为授权用户；在所述用户为授权用户的情况下，查看所述授权子信道是否存在第一空闲子信道；在所述授权子信道存在第一空闲子信道的情况下，将所述第一空闲子信道中与所述授权用户间信道条件最好的子信道分配至所述授权用户；在所述预设用户为非授权用户的情况下，查看所述非授权子信道是否存在第二空闲子信道；在所述非授权子信道存在第二空闲子信道的情况下，将所述第二空闲子信道中与所述非授权用户间信道条件最好的子信道分配至所述非授权用户。

本发明根据SBS之间的干扰对SBS进行分组，并且根据SBS小组的实际需求为SBS小组分配子信道，既降低了计算复杂度，又能在保证组内用户速率的情况下最小化SBS之间的干扰，解决了现有技术中混合接入方式下资源分配策略的计算复杂度高，而计算复杂度低的分配策略SBS之间的共信道干扰强烈的问题。

附图说明

图1是本发明第一实施例中资源分配方法的流程图；

图2是本发明第一实施例中不同算法下SBS布置密度增大的情况下宏小区用户的平均吞吐量走势图；

图3是本发明第一实施例中SUE在不同SBS部署密度情况下的平均信干噪比；

图4是本发明第一实施例中不同算法下用户公平性；

图5是本发明第一实施例中用户使用不同算法的情况下的满意度。

具体实施方式

为了解决现有技术中混合接入方式下资源分配策略的计算复杂度高，而计算复杂度低的分配策略SBS之间的共信道干扰强烈的问题，本发明提供了一种资源分配方法及服务器，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

本发明的第一实施例提供了一种资源分配方法，其方法流程图如图1所示，具体包括步骤S101至S103：

S101，获取SBS网络的有向图；

S102，根据有向图，按照设定的分组策略，对SBS网络中的各SBS进行分组，得到若干SBS小组；

S103，为每个SBS小组分配子信道。

应当了解的是，在本实施例中，Small cell即是部署有SBS的小小区，即一个Smallcell对应一个SBS，对SBS进行分组即对Small cell进行分组。每个部署有SBS的小小区均有一个Small cell网关，用于接收SUE反馈的用户数据测量报告，其主要内容包括SUE当前位置信息、小小区内SBS发送至当前SUE的功率信息等。在步骤S101中，首先根据图论获取SBS网络的有向图G，G＝[T,E,W]，其中，T＝{t₁,t₂,...,t_F}为网络中所有的顶点集合，里面的每个元素均代表一个SBS；E为顶点间的边的集合，也称为潜在干扰矩阵，矩阵中元素e_i,j的值只能为0或1，在e_i,j＝1时，表示SBS_i和SBS_j之间存在干扰且干扰值超过预设的干扰阈值I_th，在e_i,j＝0时，表示SBS_i和SBS_j之间不存在干扰或干扰值超过预设的干扰阈值I_th；W为有向图边的权重，也称为干扰矩阵，矩阵中元素w_i,j＝w_j,i＝max(p_ij/p_ii,p_ji/p_jj)，其中，p_ij为SBS_j发送到SBS_i内用户的信号的平均功率，p_ii为SBS_i发送给自身用户的信号的平均功率，p_ji和p_jj同理，因此，W中的元素为用户受到相邻SBS发送给它的信号的平均功率和自身授权的SBS发送给它的信号功率的比值中的较大者。

以最小化组内干扰为目的，根据有向图中潜在干扰矩阵的元素值，将网络中F个SBS分成L组，表示为χ＝{1,2,…，L}，确定初始的分组矩阵V，满足当SBS_i和SBS_j之间的e_i,j＝0时，可以将SBS_i和SBS_j分到同一个SBS小组中，且任意一个SBS只能被分配到一个SBS小组内。根据模拟退火算法对初始的分组矩阵中的元素进行调换以得出最优的分组矩阵，以满足组内SBS之间干扰最小，该分组矩阵即为SBS的分组结果。

进一步地，根据模拟退火算法对初始的分组矩阵中的元素进行调换以得出最优的分组矩阵的步骤如下：

S11，设定起始的温度Tem及迭代次数IN，Tem和IN可以根据实际问题取适当大的初始值；

S12，获取初始的分组矩阵V及设定每组最大数Z，其中分组矩阵为F行F列的矩阵，最大数Z的取值范围是[1，F-1]内的整数，V＝(v_il)_F*L，当v_il＝1时，将SBS_i分到SBS小组l，当v_il＝0时，SBS_i不分到SBS小组l，且SBS小组l内的SBS数量C_l不超过Z；

S13，构建干扰函数为

S14，在满足预设的约束条件下，将任意一个SBS小组中的一个SBS转移到其他组中，即改变了V中的一个元素。其中，预设的约束条件为：

v_il∈{0,1}；

S15，计算干扰函数的变化值Δt′＝C(S′)-C(S)，若Δt′<0，则将S′作为干扰函数的新解，若Δt′≥0，则以概率将S′作为干扰函数的新解，其中，C(S)为根据初始的分组矩阵计算的干扰函数值，C(S′)为根据调换后的分组矩阵计算的干扰函数值；

S16，判断是否达到预设的退出条件，若达到退出条件，则将作为干扰函数新解的分组矩阵输出，否则执行步骤S17；其中，退出条件为以下条件之一：迭代次数已超过IN次；干扰函数的变化值持续Δt′≥0；温度Tem达到阈值；

S17，减小温度Tem，并执行步骤S14。

完成SBS分组后，为每个SBS小组分配子信道，满足组内用户速率需求的前提下，最大化小组的吞吐量，因此对组间分配正交子信道，其分配子信道的步骤如下：

S21，通过公式测算SBS小组l的用户速率需求，其中，为SBS小组l的用户的最低速率需求，|C_l|为SBS小组l内的SBS数量，D_j为SBS_j上用户的集合；

S22，根据用户速率需求，确定SBS小组l所需的子信道数Y_l，且其中，K为可以被分配给SBS小组的所有子信道数；

S23，计算子信道k在SBS小组l中每个SBS的信号与干扰加噪声比(SINR，Signal toInterference plus Noise Ratio)，其中，子信道k在SBS小组l中SBS_j上的SINR为其中，和分别表示MBS和SBS_j在子信道k上的发射功率，和分别表示MBS和SBS_j到用户n在子信道k上的信道增益，σ²为噪声功率，应当了解的是，上述所有功率信息均可以从用户数据报告中获得；

S24，将S23中计算的子信道k在SBS小组l中每个SBS的SINR中最小的SINR值作为SBS小组l的SINR；

S25，根据SBS小组l的SINR，在满足用户的最低速率需求的前提下，最大化组内的吞吐量，即当子信道k分配至SBS小组l时的吞吐量大于子信道k分配至其他SBS小组时的吞吐量且SBS小组l已被分配的子信道数小于SBS小组l所需的子信道数时，将子信道k分配给第l组，否则子信道k不分给第l组；其中，λ_k,l为指针变量，指针变量的值只能为0或1，当λ_k,l＝1时，表示将子信道k分配至SBS小组l，当λ_k,l＝0时，表示不将子信道k分配至SBS小组l；

S26，判断子信道是否分完，当所有子信道均分配完毕时，输出每组的子信道分配矩阵，当还有子信道未分配时，重复执行步骤S25，直到所有子信道分配完毕。

优选地，S25中组内的吞吐量在计算时满足以下约束条件：k∈{1,2,…,K}；

本实施例根据SBS之间的干扰对SBS进行分组，并且根据SBS小组的实际需求为SBS小组分配子信道，既降低了计算复杂度，又能在保证组内用户速率的情况下最小化SBS之间的干扰，解决了现有技术中混合接入方式下资源分配策略的计算复杂度高，而计算复杂度低的分配策略SBS之间的共信道干扰强烈的问题。

在完成子信道分配后，每组组内SBS只能使用分配给该组的子信道，避免了不同组之间的干扰。本实施例提供的方法还包括将分配至该组的子信道分配给小组内SBS的多个用户上，以保证用户可以通过分配给自身的子信道进行数据通信。在本实施例中，将子信道分配给用户的方法可以为：首先查看SBS小组内是否存在空闲子信道；在存在空闲子信道的情况下，将空闲子信道中与用户间信道条件最好的子信道分配至小组内SBS的用户上。应当了解的是，上述信道条件即为SINR，当子信道与用户之间的SINR值越小，即表示子信道与用户间的信道条件越好。

为进一步保证在混合接入方式下既能保证授权用户的通信质量，又能满足非授权用户的通信需求，在本实施例中，可以进一步的将分配给SBS小组内的子信道按预设比例分为授权子信道和非授权子信道，其中，预设比例可以根据实时网络环境进行调整，默认可以为1:3。在完成子信道比例分配后，首先对授权用户进行子信道分配，具体步骤如下：

S31，查看授权用户对应的SBS的授权子信道中是否存在第一空闲子信道，如果存在第一空闲子信道，直接将授权子信道中与授权用户间信道条件最好的子信道分配给授权用户，并执行步骤S35，如果不存在第一空闲子信道，则执行步骤S32；

S32，查看MBS是否存在空闲子信道，如果有空闲子信道，选择MBS的空闲子信道中与该用户信道条件最好的子信道，将其分配给授权用户，并执行步骤S35，如果没有空闲子信道，则执行步骤S33；

S33，查看授权用户对应的SBS的非授权子信道中是否存在第二空闲子信道，如果存在第二空闲子信道，直接将非授权子信道中与授权用户间信道条件最好的子信道分配给授权用户，并执行步骤S35，如果不存在第二空闲子信道，则执行步骤S34；

S34，将该授权用户放置在等待队列中，当存在可用的子信道时，优先将子信道分配给等待队列中最前列的用户；

S35，查看已被分配子信道的授权用户的通信速率，判断该通信速率是否满足最低速率需求，若满足，则不在为该授权用户分配新的子信道，若不满足，则重新执行步骤S31为该授权用户分配子信道。

在本实施例中需要注意的是，在对非授权用户进行子信道分配时，由于非授权用户无法使用SBS分授权子信道，因此直接从步骤S32开始执行。虽然非授权用户可以使用的SBS下的子信道较少，但实际上非授权用户可以使用任意SBS下的非授权子信道，并且当授权用户离开对其授权的SBS时，即转变为非授权用户。进一步地，授权用户及非授权用户在查看子信道是否空闲的时候，如果空闲子信道分配给用户通信质量很差，仍然视为无空闲子信道。

下面结合图2至图5对本实施例的效果进行详细的说明。

图2为不同算法在SBS布置密度增大的情况下宏小区用户的平均吞吐量走势图，图3为SUE在不同Small cell部署密度情况下的平均信干噪比，图4为不同算法下用户公平性，图5为用户使用不同算法的情况下的满意度。上述附图中使用的算法分别为：在封闭模式下使用本发明的第一实施例提供的资源分配方法(对应图2至图5中带有“菱形”的折线)、在混合模式下使用本发明的第一实施例提供的资源分配方法(对应图2至图5中带有“星号”的折线)、基于浩斯菲尔德神经网络(Hopfield)的基于聚类的资源分配算法(CRA，Cluster-based Resource Allocation，对应图2至图5中带有“正方形”的折线)、组内正交分组算法(对应图2至图5中带有“三角形”的折线)以及基于Hopfield网络的基于聚类的启发式家庭基站间干扰最小化的子信道分配算法(HCFM，Heuristic Cluster-based Femto-femtoInterference minimized Subchannels Allocation Algorithm，对应图2至图5中带有“圆形”的折线)。以上算法均在如表1所示的模拟环境下进行仿真。

表1

图2为不同算法在SBS布置密度增大的情况下宏小区用户的平均吞吐量走势图。由图2可知，当SBS布置密度加大时，宏小区用户的平均吞吐量也伴随着SBS密度的加大而逐步降低。造成这一结果的原因在于，随着SBS布置密度增大，MUE周围的SBS数量增大，导致MUE遭受到的由SBS层带来的跨层干扰较SBS数量少的时候更大，因此其通信质量也随之降低。在混合接入方式下使用本发明第一实施例提供的方法相较于其它方法而言，用户的吞吐量处于较高的水准，由于MUE作为非授权用户时可以在遭受严重干扰时将网络切换到邻近的通信质量较好的SBS上，这样有效地保证了MUE的通信质量。

图3是SUE在不同SBS部署密度情况下的平均信干噪比。相对于其它算法，在封闭模式下采用本发明第一实施例所提供的资源分配方法能够有效地抑制SBS同层干扰，得到更高的信干噪比，由于上述方法有效地预防了资源的浪费，从而提升了用户通信质量。在混合接入方式下，采用本发明第一实施例所提供的资源分配方法SBS更大程度的提升了用户通信质量，由于在混合接入方式下跨层干扰得到了更大程度的抑制，因此SUE信干噪比处于更高的水平。

图4展示了不同算法下的用户公平性。由图4可知，在混合接入方式下，采用采用本发明第一实施例所提供的资源分配方法的用户公平性最高，而封闭模式下采用本发明第一实施例所提供的资源分配方法的用户公平性低于混合方式接入方式下采用本发明第一实施例所提供的资源分配方法的用户公平性。由于本发明第一实施例所提供的资源分配方法将模拟退火算法运用到分组中，更高效地解决了分组问题，同时经过多次迭代得到了更好的分组结果，因此更加高效地抑制了超密集网络的同层干扰，同时也使得用户间受到的干扰程度相差较小，使得用户公平性处于较高的水平。在混合接入方式下使用上述资源分配方法，更大程度的抑制了跨层干扰，使得MUE的通信质量得到了较大的提升，因此公平性获得了更大程度的提升。相较于上述资源分配方法，其它对比算法并没有过多地考虑用户公平性，且其它分组方案中每组内SBS的数目相差较大，从而导致不同组内用户数目差别也很大，最终导致不同组的用户公平性相差较大，用户公平性降低。

图5为用户在采用不同算法的情况下的满意度。相较于CRA算法、组内正交算法和HCFM算法，本发明第一实施例提出的资源分配方法的用户满意度更高。有由于有效地抑制超密集网络中存在的同层干扰及跨层干扰，更加高效地利用了频谱资源，用户获得的通信速率更高，从而得到了更高的满意度。由于对比算法每个组的SBS数量相差较大，导致不同组获得的子信道数目相差较大，也就使得组内能够复用的信道数目不一，造成一些用户不能分配到足够的信道，从而导致通信质量较差，用户满意度较低。上述资源分配方法在封闭接入方式下SBS数目较为一致，能够分配到的信道相差不大，从而用户通信质量较好，获得较高的满意度。上述资源分配方法在封闭接入方式基础上进一步采用了混合接入方式，更好地利用了频谱资源，用户通信质量进一步提升，进一步满足了用户的满意度。

本发明的第二实施例提供了一种资源分配服务器，该服务器至少包括存储器、处理器，存储器上存储有计算机程序，处理器在执行存储器上的计算机程序时实现步骤S101至S103，与本发明第一实施例的步骤相同，在此不再赘述。在实际使用时，本发明第二实施例提供的资源分配服务器可以布置在MBS上，作为为SBS分配子信道的实际装置使用。

应当了解的是，在本实施例中，Small cell即是部署有SBS的小小区，即一个Smallcell对应一个SBS，对SBS进行分组即对Small cell进行分组。每个部署有SBS的小小区均有一个Small cell网关，用于接收SUE反馈的用户数据测量报告，其主要内容包括SUE当前位置信息、小小区内SBS发送至当前SUE的功率信息等。处理器在运行计算机程序时，首先根据图论获取SBS网络的有向图G，G＝[T,E,W]，其中，T＝{t₁,t₂,...,t_F}为网络中所有的顶点集合，里面的每个元素均代表一个SBS；E为顶点间的边的集合，也称为潜在干扰矩阵，矩阵中元素e_i,j的值只能为0或1，在e_i,j＝1时，表示SBS_i和SBS_j之间存在干扰且干扰值超过预设的干扰阈值I_th，在e_i,j＝0时，表示SBS_i和SBS_j之间不存在干扰或干扰值超过预设的干扰阈值I_th；W为有向图边的权重，也称为干扰矩阵，矩阵中元素w_i,j＝w_j,i＝max(p_ij/p_ii,p_ji/p_jj)，其中，p_ij为SBS_j发送到SBS_i内用户的信号的平均功率，p_ii为SBS_i发送给自身用户的信号的平均功率，p_ji和p_jj同理，因此，W中的元素为用户受到相邻SBS发送给它的信号的平均功率和自身授权的SBS发送给它的信号功率的比值中的较大者。

以最小化组内干扰为目的，处理器在运行计算机程序时根据有向图中潜在干扰矩阵的元素值，将网络中F个SBS分成L组，表示为χ＝{1,2,…，L}，确定初始的分组矩阵V，满足当SBS_i和SBS_j之间的e_i,j＝0时，可以将SBS_i和SBS_j分到同一个SBS小组中，且任意一个SBS只能被分配到一个SBS小组内。根据模拟退火算法对初始的分组矩阵中的元素进行调换以得出最优的分组矩阵，以满足组内SBS之间干扰最小，该分组矩阵即为SBS的分组结果。

进一步地，处理器运行计算机程序中的模拟退火算法对初始的分组矩阵中的元素进行调换以得出最优的分组矩阵的步骤余本发明第一实施例中的步骤S11至S17相同，在此不再赘述。

完成SBS分组后，为每个SBS小组分配子信道，满足组内用户速率需求的前提下，最大化小组的吞吐量，因此对组间分配正交子信道。优选地，处理器在为每个所述SBS小组分配子信道时，具体实现的步骤与本发明第一实施例中步骤S21至S26相同，在此不再赘述。

本实施例根据SBS之间的干扰对SBS进行分组，并且根据SBS小组的实际需求为SBS小组分配子信道，既降低了计算复杂度，又能在保证组内用户速率的情况下最小化SBS之间的干扰，解决了现有技术中混合接入方式下资源分配策略的计算复杂度高，而计算复杂度低的分配策略SBS之间的共信道干扰强烈的问题。

在完成子信道分配后，每组组内SBS只能使用分配给该组的子信道，避免了不同组之间的干扰。进一步地，本实施例中服务器的处理器在执行存储器上的计算机程序时还实现以下步骤：将分配至SBS小组的子信道分配给小组内SBS的多个用户上，以保证用户可以通过分配给自身的子信道进行数据通信。在将每个所述SBS小组分配到的子信道分配至小组内SBS的多个用户上时，处理器具体实现以下步骤：首先查看SBS小组内是否存在空闲子信道；在存在空闲子信道的情况下，将空闲子信道中与用户间信道条件最好的子信道分配至小组内SBS的用户上。应当了解的是，上述信道条件即为SINR，当子信道与用户之间的SINR值越小，即表示子信道与用户间的信道条件越好。

为进一步保证在混合接入方式下既能保证授权用户的通信质量，又能满足非授权用户的通信需求，在本实施例中，可以进一步的将分配给SBS小组内的子信道按预设比例分为授权子信道和非授权子信道，其中，预设比例可以根据实时网络环境进行调整，默认可以为1:3。在完成子信道比例分配后，处理器对授权用户进行子信道分配，具体步骤如本发明第一实施例中步骤S31至S35相同，在此不再赘述。需要注意的是，在对非授权用户进行子信道分配时，由于非授权用户无法使用SBS的授权子信道，因此直接从步骤S32开始执行。虽然非授权用户可以使用的SBS下的子信道较少，但实际上非授权用户可以使用任意SBS下的非授权子信道，并且当授权用户离开对其授权的SBS时，即转变为非授权用户。进一步地，授权用户及非授权用户在查看子信道是否空闲的时候，如果空闲子信道分配给用户通信质量很差，仍然视为无空闲子信道。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (18)

1.一种资源分配方法，其特征在于，包括：

获取中小基站SBS网络的有向图；

根据所述有向图，按照设定的分组策略，对所述SBS网络中的各SBS进行分组，得到若干SBS小组；

为每个所述SBS小组分配子信道。

2.如权利要求1所述资源分配方法，其特征在于，按照设定的分组策略，对所述SBS网络中的各SBS进行分组，包括：

根据所述有向图，确定初始的分组矩阵；

根据模拟退火算法对所述初始的分组矩阵中的元素进行调换；

在满足模拟退火算法的退出条件时，输出调换后的分组矩阵。

3.如权利要求1所述资源分配方法，其特征在于，为每个所述SBS小组分配子信道，包括：

确定所述SBS小组所需的子信道数；

计算子信道在每个所述SBS小组的吞吐量；

判断所述子信道分配至当前SBS小组时的吞吐量是否大于所述子信道分配至其他SBS小组时的吞吐量且当前SBS小组已被分配的子信道数小于所述当前SBS小组所需的子信道数；

当判断结果为是时，将所述子信道分配至当前SBS小组。

4.如权利要求3所述资源分配方法，其特征在于，确定所述SBS小组所需的子信道数，包括：

测算所述SBS小组的用户速率需求；

根据所述用户速率需求，确定所述SBS小组所需的子信道数。

5.如权利要求3所述资源分配方法，其特征在于，计算子信道在每个所述SBS小组的吞吐量，包括：

计算子信道在所述SBS小组中每个SBS的信号与干扰加噪声比；

将所述SBS小组中最小的信号与干扰加噪声比作为所述SBS小组的信号与干扰加噪声比；

根据所述SBS小组的信号与干扰加噪声比计算子信道在所述SBS小组的吞吐量。

6.如权利要求5所述资源分配方法，其特征在于，所述SBS小组的吞吐量的计算公式为：

其中，j为所述SBS小组内的SBS，k为分配给j的子信道，n为连接在j上的用户，F为SBS的总数，为所述SBS小组的信号与干扰加噪声比，λ_k,l为指针变量，所述指针变量的值只能为0或1，当λ_k,l＝1时，表示将子信道k分配至SBS小组l，当λ_k,l＝0时，表示不将子信道k分配至SBS小组l。

7.如权利要求1所述资源分配方法，其特征在于，为每个所述SBS小组分配子信道之后，还包括：

将每个所述SBS小组分配到的子信道分配至小组内SBS的多个用户上。

8.如权利要求7所述资源分配方法，其特征在于，将每个所述SBS小组分配到的子信道分配至小组内SBS的多个用户上，包括：

查看所述SBS小组内是否存在空闲子信道；

在存在空闲子信道的情况下，将所述空闲子信道中与所述用户间信道条件最好的子信道分配至所述用户。

9.如权利要求7或8所述的资源分配方法，其特征在于，将每个所述SBS小组分配到的子信道分配至小组内SBS的多个用户上，包括：

将所述SBS小组内SBS的子信道按预设比例分为授权子信道和非授权子信道；

判断所述用户是否为授权用户；

在所述用户为授权用户的情况下，查看所述授权子信道是否存在第一空闲子信道；

在所述授权子信道存在第一空闲子信道的情况下，将所述第一空闲子信道中与所述授权用户间信道条件最好的子信道分配至所述授权用户；

在所述预设用户为非授权用户的情况下，查看所述非授权子信道是否存在第二空闲子信道；

在所述非授权子信道存在第二空闲子信道的情况下，将所述第二空闲子信道中与所述非授权用户间信道条件最好的子信道分配至所述非授权用户。

10.一种资源分配服务器，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现以下步骤：

获取中小基站SBS网络的有向图；

根据所述有向图，按照设定的分组策略，对所述SBS网络中的各SBS进行分组，得到若干SBS小组；

为每个所述SBS小组分配子信道。

11.如权利要求10所述资源分配服务器，其特征在于，所述处理器在对所述SBS网络中的各SBS进行分组时，具体实现以下步骤：

根据所述有向图，确定初始的分组矩阵；

根据模拟退火算法对所述初始分的组矩阵中的元素进行调换；

在满足模拟退火算法的退出条件时，输出调换后的分组矩阵。

12.如权利要求10所述资源分配服务器，其特征在于，所述处理器在为每个所述SBS小组分配子信道时，具体实现以下步骤：

确定所述SBS小组所需的子信道数；

计算子信道在每个所述SBS小组的吞吐量；

判断所述子信道分配至当前SBS小组时的吞吐量是否大于所述子信道分配至其他SBS小组时的吞吐量且当前SBS小组已被分配的子信道数小于所述当前SBS小组所需的子信道数；

当判断结果为是时，将所述子信道分配至当前SBS小组。

13.如权利要求12所述资源分配服务器，其特征在于，所述处理器在确定所述SBS小组所需的子信道数时，具体实现以下步骤：

测算所述SBS小组的用户速率需求；

根据所述用户速率需求，确定所述SBS小组所需的子信道数。

14.如权利要求12所述资源分配服务器，其特征在于，所述处理器在计算子信道在每个所述SBS小组的吞吐量时，具体实现以下步骤：

计算子信道在所述SBS小组中每个SBS的信号与干扰加噪声比；

将所述SBS小组中最小的信号与干扰加噪声比作为所述SBS小组的信号与干扰加噪声比；

根据所述SBS小组的信号与干扰加噪声比计算子信道在所述SBS小组的吞吐量。

15.如权利要求14所述资源分配服务器，其特征在于，所述处理器计算所述SBS小组的吞吐量时使用的计算公式为：

其中，j为所述SBS小组内的SBS，k为分配给j的子信道，n为连接在j上的用户，F为SBS的总数，为所述SBS小组的信号与干扰加噪声比，λ_k,l为指针变量，所述指针变量的值只能为0或1，当λ_k,l＝1时，表示将子信道k分配至SBS小组l，当λ_k,l＝0时，表示不将子信道k分配至SBS小组l。

16.如权利要求10所述资源分配服务器，其特征在于，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时还实现以下步骤：

将每个所述SBS小组分配到的子信道分配至小组内SBS的多个用户上。

17.如权利要求16所述资源分配服务器，其特征在于，所述处理器在将每个所述SBS小组分配到的子信道分配至小组内SBS的多个用户上时，具体实现以下步骤：

查看所述SBS小组内是否存在空闲子信道；

在存在空闲子信道的情况下，将所述空闲子信道中与所述用户间信道条件最好的子信道分配至所述用户。

18.如权利要求16或17所述的资源分配服务器，其特征在于，所述处理器在将每个所述SBS小组分配到的子信道分配至小组内SBS的多个用户上时，还可以实现以下步骤：

将所述SBS小组内SBS的子信道按预设比例分为授权子信道和非授权子信道；

判断所述用户是否为授权用户；

在所述用户为授权用户的情况下，查看所述授权子信道是否存在第一空闲子信道；

在所述授权子信道存在第一空闲子信道的情况下，将所述第一空闲子信道中与所述授权用户间信道条件最好的子信道分配至所述授权用户；

在所述预设用户为非授权用户的情况下，查看所述非授权子信道是否存在第二空闲子信道；

在所述非授权子信道存在第二空闲子信道的情况下，将所述第二空闲子信道中与所述非授权用户间信道条件最好的子信道分配至所述非授权用户。