专利名称：一种多小区移动通信系统中的无线资源分配方法
技术领域：
本发明涉及移动通信领域，特别涉及一种多小区移动通信系统中的无线资源分配方法。
背景技术：
在多小区移动通信系统中，由于互相干扰，相邻小区不能重复使用同一无线资源。假设系统中包含有N个小区，对于给定无线资源，以Xi = I或O代表第i个小区可以或禁止使用该无线资源，则该无线资源的最优分配问题可以模型化为具有下列形式的二进制整数规划问题max W1X1+. . . +WiXi+. . . +wNxN
s. t. Xi+Xk 彡 1，k e Ni (公式 I)Xi e {O, I}, I ^ i ^ N其中Wi是第i个小区的权重，Ni是小区i的相邻小区集合。其中，权重的选择有很多种方法，例如可以正比例于小区中的用户个数，或者正比例于小区的总吞吐率要求，等
坐寸ο在现代移动通信系统中，由于采用了扁平化结构，无线资源分配过程具有分布式的特点，即系统中没有一个能掌握全局信息的中央控制实体，因此需要一种能分布式求解二进制整数规划的方法。目前在移动通信领域的文献中，尚缺少能有效求解如公式I中所示的二进制规划的分布式方法。
发明内容
发明目的为了解决在多小区移动通信系统中分布式求解无线资源分配的问题，本发明提供一种多小区移动通信系统中的无线资源分配方法。技术方案本发明提供一种多小区移动通信系统中的无线资源分配方法，利用循环迭代的方法获得多个小区分布式无线资源分配，具体有以下步骤步骤I :每个小区产生初始化消息，初始化的消息HIi中包含有两个消息元素，分别为Xi = I和Xi = O,即HIi = (Xi=I, Xi = 0}，其中,IIii为第i个小区产生的消息,是不同取值的消息元素的集合，Xi为与第i小区的初始消息变量，Xi只能取值为O或1，Xi=O表示第i个小区禁止使用无线资源，Xi = I表示第i个小区可以使用无线资源，i = 1，···，Ν，Ν为小区总数。步骤2 :每个小区接收所有相邻小区j的消息Iiij = {(xk=aj, k, t,Xk e Vj), I ^ t ^ Tj}，其中j e Ni，Ni是小区i的相邻小区集合，Vj是与消息Hij关联的变量集合，Tj是消息n^_中的消息元素的总数，Xk为第k个小区的消息变量，t是相邻小区j中第t个消息元素中第k个小区相关联的变量的取值，k=l,…，N，aJjk,t的取值为O或I。步骤3 :每个小区将接收到的相邻小区的消息合并，其方法为在收到的所有消息IHj (j e Ni)中，从相邻的小区中分别选择一个消息元素(xk = aJjkjt, xk e Vj)，如果不存在小区i的相邻小区g与h,在相应的两个消息元素(xu = ag,u,p, xu e Vg)与(xv = ahj Vj q,Xv e Vh)中，有变量\使得ag,s,p Φ ah,s,q，就可以就把这些消息元素合并为一个消息元素(xk = aj,k, t, xk e Vj, j e Ni),合并后得到的所有消息元素组成新的消息λ/,相应的变量集合为所有消息的变量集合 ' 的合并，其中，Vg、Vh分别是相邻小区g和h的消息中关联的变量集合，xu>xv分别为相邻小区g和h中的消息变量，xs为当u等于V时的消息变量，P和q表示选择的消息元素；当每个小区再将消息#/,1与消息Ixi = I1Xi = 0}按照相同的规则合并，得到消息相应的变量集合I 为集合与集合IxJ的合并。步骤4 :每个小区对步骤3中合并得到的消息W进行两次判断和处理，其中，第一次判断处理的方法为对消息中的每个消息元素，用与变量Xi相关的所有约束条件进行检验，删除不符合约束条件的消息元素，得到消息V;第二次判断处理的方法为在消息^中，如果有两个不同的消息元素(Xj = aj,t, Λ；,€ V；)与(Xj=BjVt € F/)，使得对于小区i的所有相邻小区j有a」,t = O且ai>t = O以及a」,s = O且a。= I,就把其中满足ai>t = O的消息元素删除，而把满足ai>s = I的元素保留，得到消息麵^其中&为相邻小区j的消息变量，ay和ap分别表示为在第t和s个消息元素中相邻小区j的消息变量的取值。 步骤5 :每个小区将步骤4得到的消息思/发送给所有相邻小区j，然后推断自己的取值，其方法为如果本轮得到的消息￥与上一轮得到的消息不相同，则不进行推断；如果相同，每个小区将消息^中的每个消息元素带入目标效益函数W1X1+... +WNXN中进行计算，取数值最大的一个为每个小区的无线资源分配情况，其中，Wi是第i个小区的权重；最后，从步骤2开始新一轮的计算。因为在多小区移动通信系统中，由于互相干扰，相邻小区不能重复使用同一无线资源，所以步骤4的约束条件为Xi+\ ( 1，其中j是小区i的相邻小区。有益效果本发明的多小区移动通信系统中无线资源分配方法，对于整个多小区系统来说，可以使得系统的目标效益函数取值达到最优；对于每个小区来说，只需要与相邻小区交换信息，不需要某个中央控制单元进行协调。
图I是本发明的工作流程图；图2是本发明涉及的7个小区通信系统图。
具体实施例方式下面以7个小区为例，给出具体实施方式
，以帮助理解本发明的内容。如图2所示，所有相邻小区之间都存在通信链路。在该7个小区通信系统中，考虑模型化为下列二进制整数规划的无线资源分配问题max 3x1+4x2+5x3+5x4+6x5+4x6+4x7s. t. χ±+χ±±1 < 1，I < i < 7(公式 2)Xi=O or I, I ^ i ^ 7其中3x44x3+5x3+5x4+6x5+4x6+4x7为目标效益函数，每个变量Xi与Xj是相邻的。本发明所提供方法主要是每个小区不断地从所有的相邻小区接收消息，同时也不断地向所有的相邻小区发送消息，并在消息交换过程推断Xi应该取值为O还是I。
下面的操作过程以小区I为例。步骤I :初始化消息。所谓由小区i产生的消息，就是指包括Xi在内的部分或全部消息变量的取值的集合，用Hli表示。在初始时，由于小区i未接收到任何相邻变量的消息，所以只能产生消息Hii=Kxi=O), (Xi=I)I。在步骤I中，每个小区将产生如表I中所示的初始消息。表I
权利要求
1.一种多小区移动通信系统中的无线资源分配方法，其特征在于用循环迭代的方法获得多个小区分布式无线资源分配，有以下步骤 步骤I :每个小区产生初始化消息，初始化的消息Hli中包含有两个消息元素，分别为Xi=I和Xi = O, BP Hli = Ixi = 1，Xi=Oh其中，Hli为第i个小区产生的消息，是不同取值的消息元素的集合，Xi为与第i小区的初始消息变量，Xi只能取值为O或1，Xi=O表示第i个小区禁止使用无线资源，Xi = I表示第i个小区可以使用无线资源，i = 1，…，N, N为小区总数； 步骤2 :姆个小区接收所有相邻小区j的消息Hij = {(xk=aj,k,t, xk e Vj), I ^ t ^ TjI，其中j e Ni, Ni是小区i的相邻小区集合，Vj是与消息n^_关联的变量集合，Tj是消息Hij中的消息元素的总数，xk为第k个小区的消息变量，a^t是相邻小区j中第t个消息元素中第k个小区相关联的变量的取值，k=l,…，N，aJjkjt的取值为O或I ; 步骤3 :每个小区将接收到的相邻小区的消息合并，其方法为在收到的所有消息Hlj(j e Ni)中，从相邻的小区中分别选择ー个消息元素(xk=a^t，xk e ')，如果不存在小区i的相邻小区g与h,在相应的两个消息元素(xu = ag,u,p, xu e Vg)与(xv = ahjVjQ, xv e Vh)中，有变量Xs使得ag,s,p幸ah,s,q，就可以就把这些消息元素合并为ー个消息元素xk e Vj, j e Ni),合并后得到的所有消息元素组成新的消息相应的变量集合F/为所有消息的变量集合 ' 的合并，其中，\、Vh分别是相邻小区g和h的消息中关联的变量集合，Xu、Xv分别为相邻小区g和h中的消息变量，Xs为当u等于V时的消息变量，P和q表示选择的消息元素；当每个小区再将消息 /与消息Ixi = I1Xi = 0}按照相同的规则合并，得到消息〃/Λ相应的变量集合ば为集合片与集合IxJ的合并； 步骤4 :每个小区对步骤3中合并得到的消息‘进行两次判断和处理，其中，第一次判断处理的方法为对消息‘中的每个消息元素，用与变量Xi相关的所有约束条件进行检验，删除不符合约束条件的消息元素，得到消息》Λ第二次判断处理的方法为在消息‘中，如果有两个不同的消息元素h = aj,t,A；；e V)与(Xfajis，ル€ )，使得对于小区i的所有相邻小区j有aj,t = O且ai>t = O以及aj,s = O且= I,就把其中满足ai>t = O的消息元素删除，而把满足= I的元素保留，得到消息‘其中为相邻小区j的消息变量，aムt和ap分别表示为在第t和s个消息元素中相邻小区j的消息变量的取值； 步骤5:每个小区将步骤4得到的消息发送给所有相邻小区j，然后推断自己的取值，其方法为如果本轮得到的消息‘与上一轮得到的消息‘不相同，则不进行推断；如果相同，每个小区将消息W中的每个消息元素带入目标效益函数W1X1+. . . +WiXi+. . . +WnXn中进行计算，取数值最大的一个为每个小区的无线资源分配情况，其中，Wi是第i个小区的权重；最后，从步骤2开始新ー轮的计算。
2.根据权利要求I所述的ー种多小区移动通信系统中的无线资源分配方法，其特征在于所述步骤4中的约束条件为Xi+\_彡1，其中小区i与j是相邻的。
全文摘要
本发明公开了一种多小区移动通信系统中的无线资源分配方法，该方法是每个小区产生初始消息；在每次迭代过程中，根据接收到的相邻小区的消息，进行两次合并处理、第一次可行性判断处理、以及第二次最优性判断处理，从而生成新消息并发送给相邻小区的方法；每个小区经过第二次判断处理后得到的消息，如果与上一轮经过第二次判断处理后得到的消息完全相同，则进行推断处理的方法。本发明提供的多小区移动通信系统中无线资源分配方法，对于整个多小区系统来说，可以使得系统的效益函数取值达到最优；对于每个小区来说，只需要与相邻小区交换信息，不需要某个中央控制单元进行协调。
文档编号H04W72/04GK102833864SQ20121035203
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者张源, 王黎明, 高西奇, 尤肖虎 申请人:东南大学