CN107222927B - 一种异构网中基于干扰矩阵的资源分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种异构网中基于干扰矩阵的资源分配方法，所述异构网的中心位置设置宏基站，在宏基站的覆盖范围内密集部署许多的微基站，不同微基站之间的覆盖区域会重叠，本异构网中基于干扰矩阵的资源分配方法，将资源块按照干扰拓扑进行分配，使想干扰的节点之间使用不相同的资源来消除干扰；算法从一开始，就尽力使较多的节点参与资源分配，在可选资源较多的情况下进行分配相对容易；随着资源分配的逐步进行，虽然可分配资源数量相对减少，但待分配节点数量也在减少，分配过程的繁杂程度并不会增加，算法过程更加简洁。

Description

一种异构网中基于干扰矩阵的资源分配方法
技术领域
本发明涉及资源分配技术领域，具体为一种异构网中基于干扰矩阵的资源分配方法。
背景技术
由于无线电作为一种资源，已经深入社会生活方方面面，实现了人类“随时随地随心沟通”的梦想，是文化建设、社会建设的重要组成部分，是提升人民生活质量的重要物质支撑；同时无线电也是保障经济安全、国防安全、信息安全、社会安全和国家安全的重要基石；无线电频率资源的有效开发和高效使用是国家核心竞争力的充分体现。然而，在频谱测量的大量研究中发现，由于无线电新技术的不断发展，大容量信息无线传输的需求不断增加，需要使用更多的频谱资源，频率资源表现出即将枯竭，不够分配的现象，而实质上是在已使用频谱在多维空间中存在着频谱利用率低的现象。在复杂电磁环境下，台站类型多、分布密集，台站间辐射干扰严重，当台站受到干扰时，一般采取增大发射功率的办法占用频率资源，导致电磁环境更加复杂，从而引起更多的台站间干扰；优先级高的台站的频率需求得到优先保障，当该台站不占用频率时，该频率资源被闲置，频率利用率不高，为此，我们提出一种基于干扰矩阵的资源分配方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种异构网中基于干扰矩阵的资源分配方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种异构网中基于干扰矩阵的资源分配方法，包括异构网，所述异构网的中心位置设置宏基站，在宏基站的覆盖范围内密集部署许多的微基站，不同微基站之间的覆盖区域会重叠，其资源分配方法包括以下步骤：
S1、根据网络干扰关系生成干扰矩阵，如下式所示：
Figure GDA0001382220400000021
其中，
Figure GDA0001382220400000022
在(1)中的干扰矩阵I生成过程中，首先将对角线元素全部置零，每个微基站对自己本身不产生干扰，再根据(2)置对角线以上和对角线以下的所有元素值与上三角对应位置元素值关于对角线对称相等；
S2、在干扰矩阵中找到列和最大的那一列j
Figure GDA0001382220400000023
jmax对应的同序号节点是干扰结构中干扰关系最多的那一个节点，从该节点出发进行资源分配，在算法的初始为较多的节点分配资源；
S3、令所有节点的资源分配情况对应于向量R，该向量的维数等网络中的所有开启节点数；
S4、给jmax对应的同序号节点先分配1号频谱资源块资源，并给jmax列中所有置1元素对应的行号为序号的节点分配2号频谱资源块资源，标记这些节点不可用1号资源，即：R＝[2 0 1 2 1 0 0 2]；
S5、从R中可知，节点1、4、7分配了相同的频谱资源，此时，需要考察1、4、7节点间的干扰关系；
S6、若在干扰矩阵中存在j’列，j’列的列和满足jmax-1，查找R中不为0的元素对应的位置号i’；
S7、干扰矩阵中，当j’＝0，且R中仍有元素为0时，给元素号对应的节点分配任意资源；当j’＝0，且R中仍有元素不为0时，算法完毕。
优选的，所述步骤S2中若同时找出多个列和相同的列号，根据列号的大小依次进行资源分配。
优选的，所述步骤S3中，当还未对任何节点分配资源时，该向量为一个零向量，即：R＝[0 0 0 0 0 0 0]。
优选的，所述步骤5中1、4、7节点间的干扰关系如下式所示：
若I14＝I17＝0，且I47＝0，资源分配不做任何变化；
若I14＝I17＝0，且I47＝1，则给节点7重新分配资源，要求满足R7≠R4；
若I14＝I17＝1，且I47＝0，则给节点4和7重新分配资源，要求满足R4≠R1，R7≠R1；
若I14＝I17＝1，且I47＝1，则给节点4和7重新分配资源，要求满足R4≠R1，R7≠R1且R4≠R7；
若I14＝1，I17＝0且I47＝0，只给节点4重新分配资源，R4≠R1；
若I14＝1，I17＝0且I47＝1，给节点4，7重新分配资源，R4≠R1，R7≠R4。
优选的，所述步骤S6中，若Ii’j’＝0，则序号为j’节点可任意分配频谱资源块；若Ii’j’＝1，则Rj’≠Ri’，查找列j’中行号不等于i’且值为1的元素，与这些元素行号相同序号的节点进行资源分配，分配方法依照步骤S5。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本异构网中基于干扰矩阵的资源分配方法，将资源块按照干扰拓扑进行分配，使想干扰的节点之间使用不相同的资源来消除干扰；算法从一开始，就尽力使较多的节点参与资源分配，在可选资源较多的情况下进行分配相对容易；随着资源分配的逐步进行，虽然可分配资源数量相对减少，但待分配节点数量也在减少，分配过程的繁杂程度并不会增加，算法过程更加简洁。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
本发明提供一种技术方案：
一种异构网中基于干扰矩阵的资源分配方法，包括异构网，异构网的中心位置设置宏基站，在宏基站的覆盖范围内密集部署许多的微基站，不同微基站之间的覆盖区域会重叠，其资源分配方法包括以下步骤：
S1、根据网络干扰关系生成干扰矩阵，如下式所示：
Figure GDA0001382220400000041
其中，
Figure GDA0001382220400000042
在(1)中的干扰矩阵I生成过程中，首先将对角线元素全部置零，每个微基站对自己本身不产生干扰，再根据(2)置对角线以上和对角线以下的所有元素值与上三角对应位置元素值关于对角线对称相等；
S2、在干扰矩阵中找到列和最大的那一列j
Figure GDA0001382220400000051
jmax对应的同序号节点是干扰结构中干扰关系最多的那一个节点，从该节点出发进行资源分配，在算法的初始为较多的节点分配资源；
S3、令所有节点的资源分配情况对应于向量R，该向量的维数等网络中的所有开启节点数；
S4、给jmax对应的同序号节点先分配1号频谱资源块资源，并给jmax列中所有置1元素对应的行号为序号的节点分配2号频谱资源块资源，标记这些节点不可用1号资源，即：R＝[20121002]；
S5、从R中可知，节点1、4、7分配了相同的频谱资源，此时，需要考察1、4、7节点间的干扰关系；
S6、若在干扰矩阵中存在j’列，j’列的列和满足jmax-1，查找R中不为0的元素对应的位置号i’；
S7、干扰矩阵中，当j’＝0，且R中仍有元素为0时，给元素号对应的节点分配任意资源；当j’＝0，且R中仍有元素不为0时，算法完毕。
步骤S2中若同时找出多个列和相同的列号，根据列号的大小依次进行资源分配。
步骤S3中，当还未对任何节点分配资源时，该向量为一个零向量，即：R＝[0 0 0 00 0 0]。
步骤5中1、4、7节点间的干扰关系如下式所示：
若I14＝I17＝0，且I47＝0，资源分配不做任何变化；
若I14＝I17＝0，且I47＝1，则给节点7重新分配资源，要求满足R7≠R4；
若I14＝I17＝1，且I47＝0，则给节点4和7重新分配资源，要求满足R4≠R1，R7≠R1；
若I14＝I17＝1，且I47＝1，则给节点4和7重新分配资源，要求满足R4≠R1，R7≠R1且R4≠R7；
若I14＝1，I17＝0且I47＝0，只给节点4重新分配资源，R4≠R1；
若I14＝1，I17＝0且I47＝1，给节点4，7重新分配资源，R4≠R1，R7≠R4。
步骤S6中，若Ii’j’＝0，则序号为j’节点可任意分配频谱资源块；若Ii’j’＝1，则Rj’≠Ri’，查找列j’中行号不等于i’且值为1的元素，与这些元素行号相同序号的节点进行资源分配，分配方法依照步骤S5。
本异构网中基于干扰矩阵的资源分配方法，将资源块按照干扰拓扑进行分配，使想干扰的节点之间使用不相同的资源来消除干扰；算法从一开始，就尽力使较多的节点参与资源分配，在可选资源较多的情况下进行分配相对容易；随着资源分配的逐步进行，虽然可分配资源数量相对减少，但待分配节点数量也在减少，分配过程的繁杂程度并不会增加，算法过程更加简洁。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种异构网中基于干扰矩阵的资源分配方法，其特征在于，所述异构网的中心位置设置宏基站，在宏基站的覆盖范围内密集部署许多的微基站，不同微基站之间的覆盖区域会重叠，其资源分配方法包括以下步骤：
S1、根据网络干扰关系生成干扰矩阵，如下式所示：
Figure FDA0003202338390000011
Figure FDA0003202338390000012
其中，
在(1)中的干扰矩阵I生成过程中，首先将对角线元素全部置零，每个微基站对自己本身不产生干扰，再根据(2)置对角线以上和对角线以下的所有元素值与上三角对应位置元素值关于对角线对称相等；
S2、在干扰矩阵中找到列和最大的那一列j
Figure FDA0003202338390000013
jmax对应的同序号节点是干扰结构中干扰关系最多的那一个节点，从该节点出发进行资源分配，在算法的初始为较多的节点分配资源；
S3、令所有节点的资源分配情况对应于向量R，该向量的维数网络中的所有开启节点数；
S4、给jmax对应的同序号节点先分配1号频谱资源块资源，并给jmax列中所有置1元素对应的行号为序号的节点分配2号频谱资源块资源，标记这些节点不可用1号资源，即：R＝[20121002]；
S5、从R中可知，节点1、4、7分配了相同的频谱资源，此时，需要考察1、4、7节点间的干扰关系；
S6、若在干扰矩阵中存在j’列，j’列的列和满足jmax-1，查找R中不为0的元素对应的位置号i’；
S7、干扰矩阵中，当j’＝0，且R中仍有元素为0时，给元素号对应的节点分配任意资源；当j’＝0，且R中仍有元素不为0时，算法完毕。
2.根据权利要求1所述的一种异构网中基于干扰矩阵的资源分配方法，其特征在于，所述步骤S2中若同时找出多个列和相同的列号，根据列号的大小依次进行资源分配。
3.根据权利要求1所述的一种异构网中基于干扰矩阵的资源分配方法，其特征在于，所述步骤S3中，当还未对任何节点分配资源时，该向量为一个零向量，即：R＝[0000000]。
4.根据权利要求1所述的一种异构网中基于干扰矩阵的资源分配方法，其特征在于，所述步骤S5中1、4、7节点间的干扰关系如下式所示：
若I14＝I17＝0，且I47＝0，资源分配不做任何变化；
若I14＝I17＝0，且I47＝1，则给节点7重新分配资源，要求满足R7≠R4；
若I14＝I17＝1，且I47＝0，则给节点4和7重新分配资源，要求满足R4≠R1，R7≠R1；
若I14＝I17＝1，且I47＝1，则给节点4和7重新分配资源，要求满足R4≠R1，R7≠R1且R4≠R7；
若I14＝1，I17＝0且I47＝0，只给节点4重新分配资源，R4≠R1；
若I14＝1，I17＝0且I47＝1，给节点4，7重新分配资源，R4≠R1，R7≠R4。
5.根据权利要求1所述的一种异构网中基于干扰矩阵的资源分配方法，其特征在于，所述步骤S6中，若Ii’j’＝0，则序号为j’节点可任意分配频谱资源块；若Ii’j’＝1，则Rj’≠Ri’，查找列j’中行号不等于i’且值为1的元素，与这些元素行号相同序号的节点进行资源分配，分配方法依照步骤S5。
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