一種基於ofdma的家庭基站系統的動態頻譜分配方法
2023-11-06 05:42:37
專利名稱：一種基於ofdma的家庭基站系統的動態頻譜分配方法
技術領域：
本發明涉及一種頻譜分配方法，尤其涉及一種基於OFDMA的家庭基站系統的動態頻譜分配方法，屬於通信技術領域。
背景技術：
調查顯示，近年來行動裝置有三分之二使用的環境都在室內，一般在家庭或者企業，而且這種室內使用的情況有明顯增加的趨勢。為了適應這種發展趨勢，家庭基站應運而生。家庭基站一般通過有線網絡連接到運營商核心網絡。家庭基站有覆蓋範圍小，低花費和低功耗的特點，所以家庭基站可以為室內用戶提供更大的帶寬和更好的服務質量。網絡部署、切換控制和幹擾的管理成了家庭基站和宏基站共存網絡的主要問題，其中幹擾問題是大家廣泛研究的重點。家庭基站系統的幹擾不可能完全消失，但是可以通過資源分配來減小幹擾來提高系統容量。 正交頻分多址接入(OFDMA)作為家庭基站系統的接入技術，可以為無線通信提供高的數據速率。但是OFDMA系統的總帶寬是固定的，所以資源分配機制就成為了有效使用無線信道的關鍵。人們已提出了一些多基站間幹擾消除或減輕的方法，這些方法主要是通過分配頻譜來提高系統性能，當然也有通過功率控制及功率和頻譜聯合分配的方法。在家庭基站分布不密集的情況下，基於頻譜全復用的功率控制的方法可以很大程度上減小幹擾，但是對於一棟建築物中家庭基站分布非常密集的時候，採用功率控制還是會產生很大的幹擾，在這種情況下基於頻譜分配的部分頻率復用是廣泛使用的方法。當家庭基站頻譜全復用的時候，系統頻譜效率最大，但是此時對某些家庭基站用戶離基站較遠的來說頻譜效率很小，這些基站的頻譜效率就不能滿足QoS的要求。為了解決這個問題人們提出了頻譜復用的概念，這樣就可以減少基站間的幹擾使得所有家庭基站都能滿足QoS要求，但由於每個家庭基站的頻譜變小了，所有系統頻譜效率會減小。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於克服現有技術的不足，提供一種基於OFDMA的家庭基站系統的動態頻譜分配方法，通過動態地調整各復用係數下的信道個數，實現在滿足家庭基站系統QoS要求的基礎上提高家庭基站系統的頻譜效率。本發明具體採用以下技術方案解決上述技術問題。一種基於OFDMA的家庭基站系統的動態頻譜分配方法，所述家庭基站系統包括集中控制中心及與其分別信號連接的多個家庭基站，各家庭基站所存在的區域沒有宏基站的覆蓋，或者家庭基站與宏基站使用不同的頻帶，各家庭基站實時採集本基站信息並將採集到的信息傳輸至集中控制中心；集中控制中心根據所接收的各家庭基站信息，通過對以下數學模型進行優化求解，得到下一時刻各信道的頻譜復用係數，各家庭基站獨立將所獲得的信道分配給各自的用戶，
權利要求
1.一種基於OFDMA的家庭基站系統的動態頻譜分配方法，所述家庭基站系統包括集中控制中心及與其分別信號連接的多個家庭基站，各家庭基站所存在的區域沒有宏基站的覆蓋，或者家庭基站與宏基站使用不同的頻帶，其特徵在於，各家庭基站實時採集本基站信息並將採集到的信息傳輸至集中控制中心；集中控制中心根據所接收的各家庭基站信息，通過對以下數學模型進行優化求解，得到下一時刻各信道的頻譜復用係數，各家庭基站獨立將所獲得的信道分配給各自的用戶，
2.如權利要求I所述基於OFDMA的家庭基站系統的動態頻譜分配方法，其特徵在於，所述優化求解採用Q學習方法，其具體映射如下 狀態空間St={Ct』Dt),其中Ci為系統平均頻譜效率，按大小分成T個等級，τ為大於I的整數；馬€{0,1}表示系統中基站的最低頻譜效率是否滿足預設要求，I表示滿足，O則表示不滿足； 動作空間為=ひH…，Fm),其中N1、M2…、Mm是復用係數分別為Ji、J2…、JW情況下的信道數，動作隨著不同復用係數下的信道數的變化而改變4根據關係式R =+…+fiJ'Ija來確定，其中R是常數表示總的信道數目；獎賞函數儘量使得所有基站的頻譜效率都大於頻譜效率閾值Ss，選擇最小頻譜效率最大的那個策略作為最優策略；當有基站的邊緣頻譜效率小於閾值Sift時獎賞函數為O ;當所有基站的邊緣頻譜效率都大於閾值&時獎賞函數為,其中,為正常數，表示所有家庭基站在時刻t的平均頻譜效率，這樣如果互Kssy越大則獎賞值也越大；如果經過一次Q學習以後發現所有策略都不能滿足QoS要求的話，那就需要進行第二次Q學習，此時的獎賞函數就修改為，其中，為家庭基站號，r為頻譜效率最小的家 庭基站號，而則表示在時間步t時頻譜效率最小的那個家庭基站的頻譜效率。
3.如權利要求2所述基於OFDMA的家庭基站系統的動態頻譜分配方法，其特徵在幹，Q學習方法中的狀態轉移概率6/0)通過貪婪算法獲得。
4.如權利要求2所述基於OFDMA的家庭基站系統的動態頻譜分配方法，其特徵在於，各家庭基站採用比例公平算法將所獲得的信道分配給各自的用戶。
5.一種基於OFDMA的家庭基站系統，包括集中控制中心及與其分別信號連接的多個家庭基站，各家庭基站所存在的區域沒有宏基站的覆蓋，或者家庭基站與宏基站使用不同的頻帶，其特徵在於，其頻譜分配採用權利要求1-4任ー項所述動態頻譜分配方法。
全文摘要
本發明公開了一種基於OFDMA的家庭基站系統的動態頻譜分配方法。本發明方法以使系統平均頻譜效率在滿足三個約束條件前提下達到最大為目標，動態地調整各信道頻譜復用係數，從而在使基站的邊緣頻譜效率達到QoS要求的基礎上提高了系統的頻譜效率。本發明進一步採用Q學習方法來解決上述優化求解問題。本發明還公開了一種採用上述動態頻譜分配方法的家庭基站系統。本發明實現了保證家庭基站系統的邊緣頻譜效率的同時，提高了系統頻譜效率；同時還具有算法簡單，實時性好的優點。
文檔編號H04W72/04GK102665219SQ201210119590
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月20日 優先權日2012年4月20日
發明者季祥芬, 朱琦, 趙夙 申請人:南京郵電大學