异构网中基于干扰协调的最大最小公平性资源分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种异构网中基于干扰协调的最大最小 公平性资源分配方法。
【背景技术】
[0002] 随着宽带无线应用的爆炸式增长，基于多种无线接入技术融合的异构网络成为新 一代无线网络的重要架构之一。异构网络指宏小区（macrocell)下部署了很多微小区 (picocell)，如远端射频头（RRH，Remote Radio Head)，家庭演进基站(HeNB,Home evolved Node B)，以及中继节点（relay node)等。然而，宏小区与微小区间的功率不平衡使得只有 一小部分用户接入到微小区中，故无法充分利用频率复用来提升系统效益。一种小区扩展 (RE，Range Expansion)技术被提了出来，即用户在判断接入宏小区或微小区时，在来自微 小区的信号强度增加一个正的偏置值(bias)再进行比较判断，从而减轻宏基站的负载，扩 大微小区覆盖范围。
[0003] 然而，在微小区扩张区域范围内的用户遭受来自宏基站严重的下行干扰。这一方 面因为来自微小区信号接收强度的减弱，另一方面因为来自宏小区干扰信号的增强。结果 处于微小区扩张区域范围内的用户不能正确接收其数据传输的可能性大大提高。因此， 3GPP提出了增强型小区干扰协调（eICIC，enhanced Inter-Cell Interference Coordination)技术，使宏基站在某些特定的子帧内不传输数据来减少对微小区用户的下 行信道干扰，由于在这些子帧内只传输小区专属参考信号及必要的控制信息，称其为几乎 空子帧（ABS，Almost Blank Subframe)。
[0004] 传统的异构网络中资源分配方法，往往仅从用户端或者仅从网络端单一方面进行 判断，缺乏对网络资源和用户服务优先级的清晰把握，从而导致资源分配存在很多的不足， 无法适应异构网络融合系统中多网络、多业务和多种小区类型的特点。因此，关于如何通过 合理的频谱资源分配方案来有效抑制微小区与宏小区之间的层间干扰，既考虑网络整体的 资源使用效率，提高吞吐量，又从用户的角度考虑，满足用户服务优先级，保证用户服务公 平性是一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种异构网中基于干扰协调的最大最小公平性资源分配方 法，可以减弱异构网络中层间干扰，均衡负载，提高网络资源利用率，同时满足保证用户之 间的服务公平性。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007] -种异构网中基于干扰协调的最大最小公平性资源分配方法，包括：
[0008] 获取异构网络资源信息、用户设备信道状态及其服务等级要求信息，并以最大化 系统内最小的用户设备加权速率为目的建立优化目标函数，同时确定相应的约束条件；
[0009] 根据目标函数求得每个基站资源分配表达式，系统几乎空子帧ABS参数表达式，并 基于边际效益算法获取用户设备归属近似最优结果，再根据表达式求得的解，设置系统中 ABS的参数值，以及由基站为接入的用户设备分配相应的带宽资源。
[0010] 进一步的，所述获取异构网络资源信息、用户设备信道状态及其服务等级要求信 息，并以最大化系统内最小的用户设备加权速率为目的建立优化目标函数，同时确定相应 的约束条件包括：
[0011] 所述异构网中包括:Nm个宏基站和NP个微基站；系统的每个宏基站ABS比例统一设 为α;
[0012] 将每个微基站看成两个虚拟的微基站，一个微基站使用ABS资源服务用户设备，用 表示该类集合;另一个使用non-ABS资源服务用户设备，用:δ；：表示该类集合;宏基站只 使用占总资源l-α的non-ABS来服务其用户设备，用其:表示该类集合;最终基站集合怎表示
[0013]根据用户设备i与基站j间的信干噪比SINRij，计算相应的频谱效率Cij = log(l + SINRij)；
[0014]则用户设备i至_站」的数据速率riJ为：
中，为用户设备集合；
[0015]以最大化系统内最小的用户设备加权速率为目的建立优化目标函数：
[0017] 式中，ω i为用户设备i的权重因子，Ri为用户设备i的速率，布尔变量xij表不用户 设备i是否分配给基站j，x^ = l则代表用户设备i被分配给基站j，集合夂/表示基站j内用户 设备的集合，yu表示基站j分配给用户设备i的资源比例。
[0018] 进一步的，所述根据目标函数求得每个基站资源分配表达式，系统几乎空子帧ABS 参数表达式包括：
[0019] 令每个用户设备获得一致的加权速率:WiRi = λ」，w e為，求解得到:
[0021 ]给定用户设备分配和小区内资源分配策略，则优化目标函数变为：
[0023]从而获得系统中最优ABS比例参数α*:
[0026] 进一步的，基于边际效益算法获取用户设备归属近似最优结果，再根据表达式求 得的解，设置系统中ABS的参数值，以及由基站为接入的用户设备分配相应的带宽资源包 括：
[0027] 判断是否有未加入基站的用户设备；
[0028]若有，则执行如下步骤:S11、对于未加入基站的用户设备集合中每一个用户设备， 假设使其归属到一个基站中，并计算相应的系统效益;S12、根据计算结果选择系统效益增 量最大的用户设备和基站对(i'f)，将用户设备f归属至基站f中，并将用户设备f从未加 入基站的用户设备集合中移除;重复上述步骤S11~S12,直至所有用户设备均加入基站；
[0029] 若否，则执行如下步骤:S21、计算当前的系统效益山，并寻找速率最低的用户设备 所在的基站索引号，标识为jmin;S22、对归属到基站/ 1[1里的每一个用户，假设使其归属到除 基站jmin外的其他任意一个基站中，再计算相应的系统效益U/，并从中选择系统效益增量 最大的用户设备和基站对（V，y);S23、判断系统效益增益lV-山是否大于给定值ε;如果 是，将用户V从基站j min中切换至基站J"，再重复上述步骤S21~S23;否则，输出用户设备归 属结果Xlj，该结果显示了每一用户设备所接入的基站，且该结果即为用户设备归属近似最 优结果，再根据相应基站的资源分配表达式计算并输出资源分配结果以及根据ABS参数 表达式计算并输出ABS比例参数，最后，根据输出结果为基站设置相应的ABS比例参数，以及 为用户设备分配相应的带宽资源。
[0030] 进一步的，计算系统效益的公式为：
[0032]由上述本发明提供的技术方案可以看出，采用最大最小公平的调度方法，依据资 源分配方法进行资源分配，可以更为灵活的对小区间干扰进行抑制，并且在改善边缘用户 性能的基础上，均衡负载，明显有效的提高了系统频谱利用率和用户之间的服务公平性。
【附图说明】
[0033] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 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 领域的普通技术人员来讲，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 附图。
[0034] 图1为本发明实施例提供的一种异构网中基于干扰协调的最大最小公平性资源分 配方法的流程图；
[0035] 图2为本发明实施例提供的异构网络场景示意图；