專利名稱：中繼網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法和基站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及中繼網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法和基站。

背景技術(shù)：
中繼網(wǎng)絡(luò)是在BS(Basic Station，基站)與MS(Mobile Station，移動(dòng)臺(tái))之間增加RS(Relay Station，中繼站)，具有延伸網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、克服多徑損耗和增加系統(tǒng)容量等特點(diǎn)。OFDMA(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing Access，正交頻分多址)是寬帶傳輸中有效的傳輸和調(diào)制方式，能有效的減少由于頻率選擇性衰落所造成的符號(hào)間干擾，并且能達(dá)到高的頻譜利用率。中繼網(wǎng)絡(luò)的資源分配與OFDMA相結(jié)合，形成中繼OFDMA網(wǎng)絡(luò)。
現(xiàn)有技術(shù)提供一種適用于中繼OFDMA網(wǎng)絡(luò)的圖論模型，如圖1所示，其中，S表示虛擬的子載波節(jié)點(diǎn)，S1到SN表示子載波，S11到S1N表示將用戶1擴(kuò)展成N個(gè)節(jié)點(diǎn)，相應(yīng)的SM1到SMN表示將用戶M擴(kuò)展成N個(gè)節(jié)點(diǎn)，r11到r1N表示將第一個(gè)中繼站擴(kuò)展成N個(gè)節(jié)點(diǎn)，rK1到rKN表示將第K個(gè)中繼站擴(kuò)展成N個(gè)節(jié)點(diǎn)，rr1到rrK表示K個(gè)中繼站，r為虛擬目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。
該圖論模型以系統(tǒng)容量最大化為優(yōu)化目標(biāo)，考慮了RS使用的公平性，即每個(gè)RS使用的子載波數(shù)不能超過(guò)一個(gè)上限，假定用戶數(shù)為M，系統(tǒng)子載波數(shù)為N，RS數(shù)為K，每個(gè)RS的子載波數(shù)使用上限l＝N/K。
在對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的研究和實(shí)踐過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)存在以下問(wèn)題 現(xiàn)有技術(shù)所提供的圖論模型考慮了RS使用的公平性，沒(méi)有考慮用戶的QoS(Quality of Service)要求，利用該圖論模型進(jìn)行資源分配后可能導(dǎo)致有用戶沒(méi)有分配到資源。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例是提供一種中繼網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法及基站，通過(guò)構(gòu)造相對(duì)應(yīng)的圖論模型，對(duì)中繼網(wǎng)絡(luò)的資源進(jìn)行最優(yōu)分配。
有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供 一種中繼網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，包括 設(shè)置虛擬用戶，所述虛擬用戶包括基站服務(wù)的虛擬用戶和中繼站服務(wù)的虛擬用戶； 構(gòu)造圖論模型，所述圖論模型包括位于第一列的子載波、位于第二列的所設(shè)置的虛擬用戶、位于第三列的實(shí)際用戶和位于第四列的虛擬目的節(jié)點(diǎn)，其中，所設(shè)置的基站服務(wù)的虛擬用戶和中繼站服務(wù)的虛擬用戶分別與實(shí)際用戶對(duì)應(yīng)； 根據(jù)保證用戶最小速率限制時(shí)的系統(tǒng)容量最大化的約束條件，設(shè)置弧的容量及費(fèi)用，所述弧的容量及費(fèi)用包括子載波到虛擬用戶的弧的容量及費(fèi)用、虛擬用戶到實(shí)際用戶的弧的容量及費(fèi)用和實(shí)際用戶到虛擬目的節(jié)點(diǎn)的弧的容量及費(fèi)用； 利用所述圖論模型和所設(shè)置的弧的容量及費(fèi)用，為中繼網(wǎng)絡(luò)分配資源。
一種基站，包括 虛擬用戶設(shè)置單元，用于設(shè)置虛擬用戶，所述虛擬用戶包括基站服務(wù)的虛擬用戶和中繼站服務(wù)的虛擬用戶； 圖論模型構(gòu)造單元，用于構(gòu)造圖論模型，所述圖論模型包括位于第一列的子載波、位于第二列的所設(shè)置的虛擬用戶、位于第三列的實(shí)際用戶和位于第四列的虛擬目的節(jié)點(diǎn)，其中，所設(shè)置的基站服務(wù)的虛擬用戶和中繼站服務(wù)的虛擬用戶分別與實(shí)際用戶對(duì)應(yīng)； 弧的容量及費(fèi)用設(shè)置單元，用于根據(jù)保證用戶最小速率限制時(shí)的系統(tǒng)容量最大化的約束條件，設(shè)置弧的容量及費(fèi)用，所述弧的容量及費(fèi)用包括子載波到虛擬用戶的弧的容量及費(fèi)用、虛擬用戶到實(shí)際用戶的弧的容量及費(fèi)用和實(shí)際用戶到虛擬目的節(jié)點(diǎn)的弧的容量及費(fèi)用； 資源分配單元，用于利用所述圖論模型和所設(shè)置的弧的容量及費(fèi)用，為中繼網(wǎng)絡(luò)分配資源。
上述技術(shù)方案中的一個(gè)技術(shù)方案具有如下有益效果 本發(fā)明實(shí)施例所構(gòu)造的圖論模型包括位于第一列的子載波、位于第二列的虛擬用戶、位于第三列的實(shí)際用戶和位于第四列的虛擬目的節(jié)點(diǎn)，所設(shè)置的基站服務(wù)的虛擬用戶和中繼站服務(wù)的虛擬用戶分別與實(shí)際用戶對(duì)應(yīng)；再根據(jù)系統(tǒng)容量最大化的約束條件，分別設(shè)置子載波到虛擬用戶的弧、虛擬用戶到實(shí)際用戶的弧、實(shí)際用戶到虛擬目的節(jié)點(diǎn)的弧的容量及費(fèi)用，使基站能利用圖論模型和設(shè)置的各弧的容量及費(fèi)用，為中繼網(wǎng)絡(luò)分配資源。由于考慮了系統(tǒng)容量最大化的約束條件，即保證了用戶最小速率限制，所以利用本發(fā)明實(shí)施例所提供的圖論模型進(jìn)行資源分配后能夠使每個(gè)用戶都得到資源。



圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的圖論模型圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的2跳中繼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的圖論模型結(jié)構(gòu)圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例一提供的系統(tǒng)容量最優(yōu)化的問(wèn)題轉(zhuǎn)化到圖論的方法流程圖； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例一提供的資源分配過(guò)程的方法流程圖； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例一提供的仿真系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)圖； 圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的與遍歷算法的比較示意圖； 圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的頻譜效率隨發(fā)送SNR的變化曲線圖； 圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的頻譜效率隨用戶數(shù)目的變化曲線圖； 圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的頻譜效率隨用戶所需的最小子載波數(shù)目的變化曲線圖； 圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的頻譜效率隨用戶數(shù)目的變化曲線圖； 圖12為本發(fā)明實(shí)施例二提供的基站設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明實(shí)施例提供一種中繼網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，該方法包括設(shè)置虛擬用戶，所述虛擬用戶包括基站服務(wù)的虛擬用戶和中繼站服務(wù)的虛擬用戶；構(gòu)造圖論模型，所述圖論模型包括位于第一列的子載波、位于第二列的所設(shè)置的虛擬用戶、位于第三列的實(shí)際用戶和位于第四列的虛擬目的節(jié)點(diǎn)，其中，所設(shè)置的基站服務(wù)的虛擬用戶和中繼站服務(wù)的虛擬用戶分別與實(shí)際用戶對(duì)應(yīng)；根據(jù)保證用戶最小速率限制時(shí)的系統(tǒng)容量最大化的約束條件，設(shè)置弧的容量及費(fèi)用，所述弧的容量及費(fèi)用包括子載波到虛擬用戶的弧的容量及費(fèi)用、虛擬用戶到實(shí)際用戶的弧的容量及費(fèi)用和實(shí)際用戶到虛擬目的節(jié)點(diǎn)的弧的容量及費(fèi)用；利用所述圖論模型和所設(shè)置的弧的容量及費(fèi)用，為中繼網(wǎng)絡(luò)分配資源。使用本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案，通過(guò)構(gòu)造相對(duì)應(yīng)的圖論模型，對(duì)中繼網(wǎng)絡(luò)的資源進(jìn)行最優(yōu)分配。
對(duì)于2跳中繼系統(tǒng)，如圖2所示，中繼網(wǎng)絡(luò)的資源分配需要解決兩個(gè)問(wèn)題，1)、用戶和RS如何配對(duì)，即用戶選擇哪些RS進(jìn)行中繼傳輸；2)、為配好對(duì)的用戶和RS如何分配子載波。假定一個(gè)2跳端到端路徑的第一跳(BS-RS)鏈路和第二跳(RS-MS)鏈路占用相同的子載波。為了使后續(xù)實(shí)施例清楚明白，定義如下符號(hào) M表示用戶集合，M＝{1，2，3......，m}； N表示子載波集合，N＝{1，2，3......，n}； K表示OFDM收發(fā)機(jī)集合，K＝{1，2，3......，k}；其中，K＝1，代表基站BS，K＝2，3......，k，代表中繼站RS； ρk，mn表示子載波n是否被通過(guò)收發(fā)機(jī)k的用戶m占用的標(biāo)識(shí)，如果被占用，則為1，否則為0； pk，mn表示通過(guò)收發(fā)機(jī)k的用戶m在子載波n上的發(fā)送功率； hk，mn和ck，mn分別表示直傳路徑(BS和用戶直接連接，K＝1)在子載波n上的信道增益和數(shù)據(jù)數(shù)率。
hk，mn，1和hk，mn，2分別表示通過(guò)RS(K＝2，3......，k)的用戶在子載波n上的第一跳和第二跳的信道增益。
ck，mn，1和ck，mn，2分別表示通過(guò)RS(K＝2，3......，k)的用戶在子載波n上的第一跳和第二跳的數(shù)據(jù)速率。
那么，選擇通過(guò)收發(fā)機(jī)k的用戶m在子載波n上的端到端的速率rk，mn為 其中，其中B為系統(tǒng)帶寬，N0為高斯白噪聲譜密度。

該公式有如下三個(gè)約束條件 約束條件1(ρk，mn為1或0)和約束條件2保證了一個(gè)子載波只能被一個(gè)用戶的一條路徑所占用； 約束條件3保證了每個(gè)用戶需要的最低子載波數(shù)為lm； 本發(fā)明實(shí)施例一將保證用戶最小速率限制的情況下，達(dá)到系統(tǒng)容量最大的問(wèn)題采用圖論來(lái)解決，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，將系統(tǒng)容量最優(yōu)化的問(wèn)題轉(zhuǎn)化到圖論中，參閱圖3和圖4，其轉(zhuǎn)化過(guò)程具體包括 步驟C1、設(shè)子載波集subcarrierN＝{s1，s2，.....，sN}；設(shè)置基站BS服務(wù)的虛擬用戶和各中繼站RS服務(wù)的虛擬用戶，以形成擴(kuò)展用戶集user，該擴(kuò)展用戶集有直傳的虛擬用戶{u1，u2，.....uM}(即所設(shè)置的基站BS服務(wù)的虛擬用戶)和所設(shè)置的中繼站RS服務(wù)的虛擬用戶，以RSK為例，則RSK服務(wù)的用戶集為{RKu1，RKu2，.....RKuM}，因此，擴(kuò)展用戶集包括MK個(gè)元素；設(shè)置實(shí)際用戶集user’

對(duì)應(yīng)實(shí)際的用戶個(gè)數(shù)；為了形成環(huán)流，設(shè)置一個(gè)虛擬目標(biāo)節(jié)點(diǎn)D。
步驟C2、設(shè)定subcarrierN～user的弧集中弧的容量和費(fèi)用。
具體的，根據(jù)約束條件中的一個(gè)子載波只能被一個(gè)用戶的一條路徑所占用，設(shè)定子載波到虛擬用戶的弧的容量為
，即弧j∈(sn，um)或者j∈(sn，Rum)弧的容量為
，即[c-(j)，c+(j)]＝
，其中，c-(j)、c+(j)分別代表弧上流量值的上下界，費(fèi)用為在子載波上該虛擬用戶所對(duì)應(yīng)的實(shí)際用戶到基站的速率的負(fù)值，即其中，d(j)表示該弧上的費(fèi)用。
步驟C3、設(shè)定user～user’的弧集中弧的容量和費(fèi)用。
具體的，設(shè)置虛擬用戶到實(shí)際用戶的弧的容量為
，即弧或者弧的容量為
，即[c-(j)，c+(j)]＝
，所述Lm是預(yù)設(shè)的用戶m能使用的最高子載波數(shù)；設(shè)置虛擬用戶到實(shí)際用戶的弧的費(fèi)用為0，即d(j)＝0。其中，Lm小于等于網(wǎng)絡(luò)的子載波數(shù)。
步驟C4、設(shè)定user’～D的弧集中弧的容量和費(fèi)用。
具體的，根據(jù)約束條件中的每個(gè)用戶需要的最低子載波數(shù)目，設(shè)置實(shí)際用戶到虛擬目的節(jié)點(diǎn)的弧的容量為[lm，Lm]，即弧的容量為[lm，Lm]，其中，lm表示用戶m能使用的最低子載波數(shù)；該容量的限制表示屬于弧集user’～D的弧的流量應(yīng)大于lm小于Lm。
其中，除了弧集subcarrierN～user的費(fèi)用不為零，其他弧集的費(fèi)用均為0，滿足最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；屬于弧集subcarrierN～user的弧的容量對(duì)應(yīng)0或1，滿足約束條件(a.1)；以子載波n為例，從sn產(chǎn)生的流量為1，并且弧j∈(sn，um)上的容量上界為1，表明從子載波n即sn上產(chǎn)生的單位流只能流向擴(kuò)展用戶集中的一個(gè)元素，因此，滿足約束條件(a.2)；網(wǎng)絡(luò)中除了sn和D以外，其他節(jié)點(diǎn)的凈出量為0，即流出量等于流入量，又因?yàn)榛∪萘肯拗茷閇lm，Lm]，其容量表征每個(gè)用戶被分配的子載波數(shù)，滿足該條件時(shí)該用戶達(dá)到了速率下界要求，滿足約束條件(a.3)。最后，sn點(diǎn)的流出的凈流量為1，D流入的凈流量為N，網(wǎng)絡(luò)中除了以上的節(jié)點(diǎn)外，其他節(jié)點(diǎn)的凈出量為0，滿足守恒條件。所以上述步驟將系統(tǒng)容量最優(yōu)化的問(wèn)題轉(zhuǎn)化到圖論中。
參閱圖5，如下介紹如何利用圖論中的方法得到系統(tǒng)容量最大化 步驟D1、根據(jù)所設(shè)置的subcarrierN～user的弧集中的弧的容量，設(shè)置每個(gè)子載波的初始流量值。
步驟D2、根據(jù)所設(shè)置的每個(gè)子載波的初始流量值，user～user’的弧集中弧的容量，user’～D的弧集中弧的容量，設(shè)置每個(gè)弧的費(fèi)用空間。
其中，x(j)為所設(shè)置的初始流量值。d0-(j)和d0+(j)分別為費(fèi)用空間的上下界。
步驟D3、對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)，利用所得到弧的費(fèi)用空間，計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的ρ值。
節(jié)點(diǎn)i的ρ大小的計(jì)算公式是 其中，j∈[i，N\i]+代表弧j是以節(jié)點(diǎn)i為一個(gè)頂點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)集N中除節(jié)點(diǎn)i之外的其他節(jié)點(diǎn)為另一個(gè)頂點(diǎn)，且弧的流向?yàn)閺墓?jié)點(diǎn)i流出的??；j∈[i，N\i]-同樣代表弧j是以節(jié)點(diǎn)i為一個(gè)頂點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)集N中除節(jié)點(diǎn)i之外的其他節(jié)點(diǎn)為另一個(gè)頂點(diǎn)，但弧的流向?yàn)榱魅牍?jié)點(diǎn)i。
步驟D4、利用所有ρ＜0的節(jié)點(diǎn)尋找環(huán)路，并調(diào)整流量，以達(dá)到資源的最優(yōu)分配。
當(dāng)進(jìn)行流量調(diào)整時(shí)，若環(huán)路上的某條弧不能進(jìn)行流量調(diào)整的操作，整個(gè)環(huán)路上所有弧的流量均不能進(jìn)行調(diào)整，則根據(jù)勢(shì)差對(duì)費(fèi)用區(qū)間的上下界進(jìn)行修改，直到達(dá)到最優(yōu)分配時(shí)。
在調(diào)整過(guò)程中，存在由于某個(gè)用戶的子載波數(shù)目達(dá)到下界而引起某些已經(jīng)分配給該用戶的子載波不能調(diào)整給能夠帶來(lái)更好性能的其他用戶，此時(shí)，可以進(jìn)行子載波之間的調(diào)整來(lái)達(dá)到系統(tǒng)容量的最大化。以用戶1為例，若用戶1當(dāng)前子載波數(shù)目為下界值，又發(fā)現(xiàn)分配給用戶1的某一子載波n分配給另一用戶(例如用戶3)能帶來(lái)更大的系統(tǒng)容量，此時(shí)，可將原來(lái)分配給用戶3的其他某條子載波調(diào)整分配給用戶1，而將子載波n調(diào)整給用戶3，若這兩條子載波及用戶1、用戶3所形成的環(huán)路P滿足整個(gè)環(huán)路的費(fèi)用的條件，就能夠使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的費(fèi)用降低，也就達(dá)到了增加系統(tǒng)容量的目的。
為使本發(fā)明實(shí)施例的有益效果更加明顯，如下采用蒙特卡羅Monte Carlo仿真方法來(lái)驗(yàn)證本發(fā)明實(shí)施例提出的資源分配方法的有效性。
假定小區(qū)半徑為600m，考慮一個(gè)扇區(qū)，扇區(qū)中有2個(gè)中繼站RS，中繼站RS位于小區(qū)半徑2/3位置，仿真系統(tǒng)模型如圖6所示。其中，路徑損耗模型為PL(d)＝(4πfc/c)2+10αlog10d，d代表發(fā)送端到接收端的距離，fc代表中心頻率(fc＝5GHz)，c是光速。路徑損耗因子α取4，各鏈路均不考慮陰影衰落。假設(shè)頻率選擇性信道包括6徑獨(dú)立Rayleigh瑞利分布多徑，每徑由Clarke克拉克平坦衰落模型建模。
圖7示出了利用本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案，仿真場(chǎng)景取5個(gè)子載波，2個(gè)中繼，2個(gè)用戶，lm＝2時(shí)，頻譜效率隨發(fā)送信噪比(150dB-165dB)的變化曲線，從圖7中可以看出，將中繼網(wǎng)絡(luò)映射到圖論模型后，利用圖論方法得到的曲線解與窮舉法(Travers)得到的曲線解重合，可見(jiàn)將中繼網(wǎng)絡(luò)映射到圖論模型后，利用圖論方法得到的解是系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化問(wèn)題的最優(yōu)解。
圖8示出了利用本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案，取小規(guī)模的仿真場(chǎng)景(M＝5，N＝32，K＝3)，lm＝2時(shí)，頻譜效率隨發(fā)送信噪比(150dB-165dB)的變化曲線，與相同場(chǎng)景下利用HEU(Heuristic，啟發(fā)式)算法和rand算法的曲線比較，可見(jiàn)本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案所得到的曲線解優(yōu)于其他兩個(gè)算法得到的曲線解。
圖9示出了利用本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案，取大規(guī)模仿真場(chǎng)景(M＝5-25，N＝128，K＝3)，lm＝2時(shí)，固定發(fā)送信噪比為156dB時(shí)，頻譜效率隨用戶數(shù)目的變化曲線，與相同場(chǎng)景下利用HEU算法的曲線比較，可見(jiàn)本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案所得到的曲線解優(yōu)于HEU算法得到的曲線解。
圖10示出了利用本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案，在固定發(fā)送信噪比為156dB的場(chǎng)景下，lm取不同值時(shí)頻譜效率的變化曲線，從圖中可以看出，隨著lm的增加，系統(tǒng)的頻譜效率會(huì)隨之降低，與相同場(chǎng)景下采用的HEU算法得到的曲線解進(jìn)行對(duì)比，可見(jiàn)本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案所得到的曲線解優(yōu)于HEU算法得到的曲線解。
圖11示出了利用本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案，取大規(guī)模仿真場(chǎng)景下，固定發(fā)送信噪比為156dB時(shí)，lm取2，3，4，頻譜效率隨著用戶數(shù)的增加的變化曲線圖，為了滿足用戶的最低速率要求，需要分配子載波給信道條件差的用戶，所以當(dāng)用戶數(shù)超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，頻譜效率會(huì)下降。隨著lm的增大，系統(tǒng)頻譜效率會(huì)隨之降低?？梢?jiàn)，通過(guò)調(diào)整lm可以控制網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。與相同場(chǎng)景下采用的HEU算法得到的曲線解進(jìn)行對(duì)比，可見(jiàn)本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案所得到的曲線解優(yōu)于HEU算法得到的曲線解。
本發(fā)明實(shí)施例一所構(gòu)造的圖論模型包括位于第一列的子載波、位于第二列的虛擬用戶、位于第三列的實(shí)際用戶和位于第四列的虛擬目的節(jié)點(diǎn)，所設(shè)置的基站服務(wù)的虛擬用戶和中繼站服務(wù)的虛擬用戶分別與實(shí)際用戶對(duì)應(yīng)；再根據(jù)系統(tǒng)容量最大化的約束條件，分別設(shè)置子載波到虛擬用戶的弧、虛擬用戶到實(shí)際用戶的弧、實(shí)際用戶到虛擬目的節(jié)點(diǎn)的弧的容量及費(fèi)用，使基站能利用圖論模型和設(shè)置的各弧的容量及費(fèi)用，為中繼網(wǎng)絡(luò)分配資源。由于考慮了系統(tǒng)容量最大化的約束條件，即保證了用戶最小速率限制，所以利用本發(fā)明實(shí)施例一所提供的圖論模型進(jìn)行資源分配后能夠使每個(gè)用戶都得到資源。
參閱圖12，本發(fā)明實(shí)施例二提供一種基站，包括 虛擬用戶設(shè)置單元1201，用于設(shè)置虛擬用戶，所述虛擬用戶包括基站服務(wù)的虛擬用戶和中繼站服務(wù)的虛擬用戶； 圖論模型構(gòu)造單元1202，用于構(gòu)造圖論模型，所述圖論模型包括位于第一列的子載波、位于第二列的所述虛擬用戶、位于第三列的實(shí)際用戶和位于第四列的虛擬目的節(jié)點(diǎn)，其中，所設(shè)置的基站服務(wù)的虛擬用戶和中繼站服務(wù)的虛擬用戶分別與實(shí)際用戶對(duì)應(yīng)； 弧的容量及費(fèi)用設(shè)置單元1203，用于根據(jù)保證用戶最小速率限制時(shí)的系統(tǒng)容量最大化的約束條件，設(shè)置弧的容量及費(fèi)用，所述弧的容量及費(fèi)用包括子載波到虛擬用戶的弧的容量及費(fèi)用、虛擬用戶到實(shí)際用戶的弧的容量及費(fèi)用和實(shí)際用戶到虛擬目的節(jié)點(diǎn)的弧的容量及費(fèi)用； 資源分配單元1204，用于利用所述圖論模型和所設(shè)置的弧的容量及費(fèi)用，為中繼網(wǎng)絡(luò)分配資源。
其中，所述弧的容量及費(fèi)用設(shè)置單元1203包括 子載波到虛擬用戶的弧的設(shè)置單元，用于根據(jù)所述約束條件中的一個(gè)子載波只能被一個(gè)用戶的一條路徑所占用，設(shè)定子載波到虛擬用戶的弧的容量為
，費(fèi)用為在所述子載波上所述虛擬用戶所對(duì)應(yīng)的實(shí)際用戶到基站的速率的負(fù)值。
虛擬用戶到實(shí)際用戶的弧的設(shè)置單元，用于設(shè)定虛擬用戶到實(shí)際用戶的弧的容量為
，費(fèi)用為0；所述Lm是預(yù)設(shè)的用戶m能使用的最高子載波數(shù)。
實(shí)際用戶到虛擬目的節(jié)點(diǎn)的弧的設(shè)置單元，用于根據(jù)所述約束條件中的每個(gè)用戶需要的最低子載波數(shù)目，設(shè)定實(shí)際用戶到虛擬目的節(jié)點(diǎn)的弧的容量為[lm，Lm]，費(fèi)用為0；所述lm是用戶m能使用的最低子載波數(shù)。
本發(fā)明實(shí)施例二提供的基站中的圖論模型構(gòu)造單元1202所構(gòu)造的圖論模型包括位于第一列的子載波、位于第二列的虛擬用戶、位于第三列的實(shí)際用戶和位于第四列的虛擬目的節(jié)點(diǎn)，所設(shè)置的基站服務(wù)的虛擬用戶和中繼站服務(wù)的虛擬用戶分別與實(shí)際用戶對(duì)應(yīng)；弧的容量及費(fèi)用設(shè)置單元1203根據(jù)系統(tǒng)容量最大化的約束條件，分別設(shè)置子載波到虛擬用戶的弧、虛擬用戶到實(shí)際用戶的弧、實(shí)際用戶到虛擬目的節(jié)點(diǎn)的弧的容量及費(fèi)用，使基站的資源分配單元1204能利用圖論模型和設(shè)置的各弧的容量及費(fèi)用，為中繼網(wǎng)絡(luò)分配資源。由于考慮了系統(tǒng)容量最大化的約束條件，即保證了用戶最小速率限制，所以利用本發(fā)明實(shí)施例所提供的圖論模型進(jìn)行資源分配后能夠使每個(gè)用戶都得到資源。
以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的中繼網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1、一種中繼網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，其特征在于，包括
設(shè)置虛擬用戶，所述虛擬用戶包括基站服務(wù)的虛擬用戶和中繼站服務(wù)的虛擬用戶；
構(gòu)造圖論模型，所述圖論模型包括位于第一列的子載波、位于第二列的所設(shè)置的虛擬用戶、位于第三列的實(shí)際用戶和位于第四列的虛擬目的節(jié)點(diǎn)，其中，所設(shè)置的基站服務(wù)的虛擬用戶和中繼站服務(wù)的虛擬用戶分別與實(shí)際用戶對(duì)應(yīng)；
根據(jù)保證用戶最小速率限制時(shí)的系統(tǒng)容量最大化的約束條件，設(shè)置弧的容量及費(fèi)用，所述弧的容量及費(fèi)用包括子載波到虛擬用戶的弧的容量及費(fèi)用、虛擬用戶到實(shí)際用戶的弧的容量及費(fèi)用和實(shí)際用戶到虛擬目的節(jié)點(diǎn)的弧的容量及費(fèi)用；
利用所述圖論模型和所設(shè)置的弧的容量及費(fèi)用，為中繼網(wǎng)絡(luò)分配資源。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，
根據(jù)保證用戶最小速率限制時(shí)的系統(tǒng)容量最大化的約束條件，設(shè)置子載波到虛擬用戶的弧的容量及費(fèi)用具體為
根據(jù)所述約束條件中的一個(gè)子載波只能被一個(gè)用戶的一條路徑所占用，設(shè)定子載波到虛擬用戶的弧的容量為
，費(fèi)用為在所述子載波上所述虛擬用戶所對(duì)應(yīng)的實(shí)際用戶到基站的速率的負(fù)值。
3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，
設(shè)置虛擬用戶到實(shí)際用戶的弧的容量及費(fèi)用具體為
設(shè)定虛擬用戶到實(shí)際用戶的弧的容量為
，費(fèi)用為0；所述Lm是預(yù)設(shè)的用戶m能使用的最高子載波數(shù)。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，
設(shè)置實(shí)際用戶到虛擬目的節(jié)點(diǎn)的弧的容量及費(fèi)用具體為
根據(jù)所述約束條件中的每個(gè)用戶需要的最低子載波數(shù)目，設(shè)定實(shí)際用戶到虛擬目的節(jié)點(diǎn)的弧的容量為[lm，Lm]，費(fèi)用為0；所述lm是用戶m能使用的最低子載波數(shù)。
5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，
所述Lm小于或等于所述中繼網(wǎng)絡(luò)的子載波數(shù)。
6、一種基站，其特征在于，包括
虛擬用戶設(shè)置單元，用于設(shè)置虛擬用戶，所述虛擬用戶包括基站服務(wù)的虛擬用戶和中繼站服務(wù)的虛擬用戶；
圖論模型構(gòu)造單元，用于構(gòu)造圖論模型，所述圖論模型包括位于第一列的子載波、位于第二列的所設(shè)置的虛擬用戶、位于第三列的實(shí)際用戶和位于第四列的虛擬目的節(jié)點(diǎn)，其中，所設(shè)置的基站服務(wù)的虛擬用戶和中繼站服務(wù)的虛擬用戶分別與實(shí)際用戶對(duì)應(yīng)；
弧的容量及費(fèi)用設(shè)置單元，用于根據(jù)保證用戶最小速率限制時(shí)的系統(tǒng)容量最大化的約束條件，設(shè)置弧的容量及費(fèi)用，所述弧的容量及費(fèi)用包括子載波到虛擬用戶的弧的容量及費(fèi)用、虛擬用戶到實(shí)際用戶的弧的容量及費(fèi)用和實(shí)際用戶到虛擬目的節(jié)點(diǎn)的弧的容量及費(fèi)用；
資源分配單元，用于利用所述圖論模型和所設(shè)置的弧的容量及費(fèi)用，為中繼網(wǎng)絡(luò)分配資源。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的基站，其特征在于，
所述弧的容量及費(fèi)用設(shè)置單元包括
子載波到虛擬用戶的弧的設(shè)置單元，用于根據(jù)所述約束條件中的一個(gè)子載波只能被一個(gè)用戶的一條路徑所占用，設(shè)定子載波到虛擬用戶的弧的容量為
，費(fèi)用為在所述子載波上所述虛擬用戶所對(duì)應(yīng)的實(shí)際用戶到基站的速率的負(fù)值。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的基站，其特征在于，
所述弧的容量及費(fèi)用設(shè)置單元還包括
虛擬用戶到實(shí)際用戶的弧的設(shè)置單元，用于設(shè)定虛擬用戶到實(shí)際用戶的弧的容量為
，費(fèi)用為0；所述Lm是預(yù)設(shè)的用戶m能使用的最高子載波數(shù)。
9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的基站，其特征在于，
所述弧的容量及費(fèi)用設(shè)置單元還包括
實(shí)際用戶到虛擬目的節(jié)點(diǎn)的弧的設(shè)置單元，用于根據(jù)所述約束條件中的每個(gè)用戶需要的最低子載波數(shù)目，設(shè)定實(shí)際用戶到虛擬目的節(jié)點(diǎn)的弧的容量為[lm，Lm]，費(fèi)用為0；所述lm是用戶m能使用的最低子載波數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供中繼網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法和基站，中繼網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法包括設(shè)置虛擬用戶，所述虛擬用戶包括基站服務(wù)的虛擬用戶和中繼站服務(wù)的虛擬用戶；構(gòu)造圖論模型，包括位于第一列的子載波、位于第二列的虛擬用戶、位于第三列的實(shí)際用戶和位于第四列的虛擬目的節(jié)點(diǎn)，所設(shè)置的基站服務(wù)的虛擬用戶和中繼站服務(wù)的虛擬用戶分別與實(shí)際用戶對(duì)應(yīng)；根據(jù)保證用戶最小速率限制時(shí)的系統(tǒng)容量最大化的約束條件，設(shè)置弧的容量及費(fèi)用，包括子載波到虛擬用戶的弧、虛擬用戶到實(shí)際用戶的弧和實(shí)際用戶到虛擬目的節(jié)點(diǎn)的弧的容量及費(fèi)用；利用圖論模型和所設(shè)置的弧的容量及費(fèi)用，為中繼網(wǎng)絡(luò)分配資源。該技術(shù)方案通過(guò)構(gòu)造圖論模型，對(duì)中繼網(wǎng)絡(luò)的資源進(jìn)行最優(yōu)分配。
文檔編號(hào)H04W88/08GK101610580SQ20081009968
公開(kāi)日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2008年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月16日
發(fā)明者靜 韓, 呂旌陽(yáng), 童 梁, 張潔濤 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司, 北京郵電大學(xué)