專利名稱:基于資源流的自主資源配置方法
技術領域:
本發(fā)明屬于通信技術領域,更進一步涉及一種無線通信資源管理控制領域中的基于資源流的自主資源配置方法。該方法可以實現(xiàn)無線通信系統(tǒng)中多種多維資源高效動態(tài)自主配置,有效提升無線通信系統(tǒng)中的資源利用率。
背景技術:
資源的管理和控制已經(jīng)成為決定當前無線通信系統(tǒng)性能的關鍵技術之一,它通過對于資源的高效配置有效保證多用戶的服務質量需求,并有效改善資源利用效率。在當前異構網(wǎng)絡高度融合發(fā)展的環(huán)境下,如何實現(xiàn)各種資源的高效利用無論是對于運營商進一步減少運營和維護開銷,從而提高運營商資源的經(jīng)濟收益,還是滿足越來越高的多種傳輸速率業(yè)務需求都具有嚴重挑戰(zhàn)?,F(xiàn)有無線網(wǎng)絡正經(jīng)歷巨大發(fā)展,各種形式的網(wǎng)絡層出不窮,在同一地理區(qū)域出現(xiàn)多種網(wǎng)絡覆蓋的場景,資源的有效配置對于提升用戶體驗和無線通信系統(tǒng)性能具有決定性的作用。目前在動態(tài)資源管理和分配技術方面,基本包含如下幾個技術基于優(yōu)化技術的動態(tài)資源管理技術,采用學習算法的資源自適應分配技術和基于博弈論而提出的非合作資源分配方法。在當前異構網(wǎng)絡環(huán)境中和資源高度多樣化的背景下,上述三種技術方法分別基于優(yōu)化,學習和博弈論實現(xiàn)資源配置。清華大學的專利申請文件“功率分配、信道分配與中繼節(jié)點選擇的聯(lián)合優(yōu)化方法,,(公開號CN 101483911A,申請?zhí)?00910077817. 8,申請日2009. 1. 22)中公開了一種實現(xiàn)功率,信道和中繼節(jié)點等資源的聯(lián)合優(yōu)化方法。該方法采用功率分配與信道分配迭代的方法來實現(xiàn)功率分配和信道分配的聯(lián)合優(yōu)化。該方法存在的不足是收斂速度較慢、不適合處理更多不同資源分配。同時,基于優(yōu)化技術的資源管理和分配方法不能適應目前網(wǎng)絡環(huán)境下資源動態(tài)配置和自主配置的需求。北京郵電大學的專利申請文件“基于強化學習的自主聯(lián)合無線資源管理系統(tǒng)和方法,,(公開號CN 101132363A,申請?zhí)?00710120182. 6,申請日2007. 8. 10)中公開了一種基于強化學習的自主聯(lián)合無線資源管理系統(tǒng)和方法。該方法可重配置移動終端發(fā)起信道請求,無線重配置支持功能模塊收集本地無線資源管理器信息,根據(jù)各種網(wǎng)絡性能參數(shù)指標采用強化學習方法進行“試錯”交互,依照相應的判定準則,決定是否立即接納新會話。該方法相對傳統(tǒng)的基于優(yōu)化的資源配置方案,強化學習是一種具有自主學習能力的“試錯”的在線學習技術。學習者通過與環(huán)境不斷交互獲得學習經(jīng)驗,進而逐步改進其行為策略。強化學習具有一定的靈活性和自適應性。但是,該方法存在的不足是,強化學習技術一般要求學習者與環(huán)境之間的交互次數(shù)較多,因此,不能保證時變的無線數(shù)據(jù)業(yè)務和動態(tài)的無線信道衰落等場景下的實時性的要求。南京郵電大學的專利申請文件“認知無線電技術中基于歸一化博弈模型的功率控制方法”(公開號CN 101359941A,申請?zhí)?00810195893. 4,申請日2008. 9. 12)中公開了一種基于非合作博弈論提出功率控制方法,該方法是一種特別用于認知無線電中發(fā)送端功率控制的實現(xiàn)方案。該方法存在的不足是,在基于博弈論的設計過程中,效用函數(shù)設計是影響功率控制方法設計和最終性能的關鍵因素之一,對于提出博弈模型的均衡解的存在性和最優(yōu)性等具有嚴重影響。另外,在具體的博弈功率控制過程中需要求解一階偏導數(shù),計算復雜。同樣不能滿足自主配置的要求。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足,提出一種基于資源流的自主資源配置的方法,該方法通過資源流刻畫多種通信場景下的多維資源實現(xiàn)資源的自主配置和自我管控。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的具體思路是,首先依據(jù)基站的資源總量計算資源空間初始強度;然后,實現(xiàn)基于資源流最優(yōu)配置。考慮異構通信網(wǎng)絡環(huán)境,安裝在異構通信網(wǎng)絡的基站負責構建、管理和維護資源流以實現(xiàn)資源的高效配置和利用。不考慮資源流在運行管理過程中的資源耗散,且用戶的資源請求導致資源流的幅度衰減而不影響其方向。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的具體步驟如下(1)基站更新鄰居列表基站開機后,根據(jù)初始化基站分布,確定資源流補給列表和資源流請求列表;(2)確定資源總量2a)基站由資源流補給和請求列表分別確定資源補給和資源支出總量;2b)基站由服務用戶總數(shù)計算當前用戶的資源請求總量;2c)基站由資源補給、支出和用戶資源請求總量,三者求和計算當前基站的凈資源總量;(3)根據(jù)資源總量和距離基站位置等信息,計算資源空間各點初始強度。(4)判斷基站是否運動,如果有基站運動,轉至步驟(1),否則,執(zhí)行下列步驟;(5)判斷是否存在新用戶到達,如果有新用戶到達,轉至步驟2c),否則,執(zhí)行下列步驟;(6)根據(jù)資源空間點處感受到微小面積中的平均資源場強度,計算資源空間點總強度;(7)根據(jù)基站資源上限、資源空間點處的資源場總強度及其相對于某一方向的偏導數(shù)函數(shù)等,計算最優(yōu)權重函數(shù);(8)根據(jù)最優(yōu)權重函數(shù)和當前基站具有的資源總量,計算最優(yōu)資源場強度;(9)根據(jù)最優(yōu)資源場強度,實現(xiàn)資源流最優(yōu)配置;(10)結束。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點第一,本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中收斂速度較慢、不適合處理多種資源分配問題,提供一種適合于處理無線通信系統(tǒng)的多種資源收斂速度較快的資源配置方法。第二,本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中交互次數(shù)較多問題,采用基于無線通信系統(tǒng)中資源流的概念,將多用戶對于資源的請求規(guī)劃為資源場空間強度本身的變化,基于資源流實現(xiàn)資源配置,無需交互。第三,本發(fā)明從全局系統(tǒng)出發(fā),針對現(xiàn)有技術中不能保證最優(yōu)解的存在性和最優(yōu)性問題,推導出最優(yōu)資源配置策略的閉式解,實現(xiàn)資源高效自主配置保證最優(yōu)解存在性和最優(yōu)性。
圖1為本發(fā)明的流程圖;圖2為本發(fā)明完成資源場空間構建的效果圖;圖3為本發(fā)明實現(xiàn)資源自主高效配置的效果圖。
具體實施例方式本發(fā)明考慮異構通信網(wǎng)絡環(huán)境,安裝在異構通信網(wǎng)絡的基站負責構建、管理和維護資源流以實現(xiàn)資源的高效配置和利用。不考慮資源流在運行管理過程中的資源耗散,且用戶的資源請求導致資源流的幅度衰減而不影響其方向。下面結合附圖1對本發(fā)明做進一步的描述。步驟1,基站更新鄰居列表基站開機后,根據(jù)初始化基站分布,確定資源流補給列表和資源流請求列表。步驟2,基站確定資源總量2a)基站由資源流補給和請求列表,確定相應的資源補給和資源支出總量。2b)基站由服務用戶總數(shù),計算當前用戶的資源請求總量。2c)基站由資源補給,資源支出和用戶資源請求總量,計算當前基站的凈資源總量。步驟3,計算資源空間初始強度基站按照下列公式計算資源空間點的初始強度Ei = -ViM/^·}其中,Ei是距離基站距離為Cli資源空間點強度,▽表示梯度運算符號,M是當前基站的凈資源矢量,κ是常數(shù)。步驟4,判斷基站是否運動。如果有基站運動,轉至步驟(1),否則,執(zhí)行下列步驟;步驟5,判斷是否存在新用戶到達。如果有新用戶到達,轉至步驟2c),否則,執(zhí)行下列步驟;步驟6,計算資源空間點總強度按照下列公式計算資源空間點資源場總強度其中,Sdi是資源空間點Cli處的資源場總強度,E' i是空間點i感受到的來自不同基站的資源場平均強度,《是微小面積。步驟7,計算最優(yōu)權重函數(shù)基站按照下列公式計算最優(yōu)權重函數(shù)
權利要求
1.基于資源流的自主資源配置方法,其步驟包括如下(1)基站更新鄰居列表基站開機后,根據(jù)初始化基站分布,確定資源流補給列表和資源流請求列表;(2)確定資源總量2a)基站由資源流補給和請求列表分別確定資源補給和資源支出總量; 2b)基站由服務用戶總數(shù)計算當前用戶的資源請求總量;2c)基站由資源補給、支出和用戶資源請求總量三者求和計算當前基站的凈資源總量;(3)根據(jù)資源總量和距離基站位置等信息,計算資源空間各點初始強度;(4)判斷基站是否運動,如果有基站運動,轉至步驟(1);否則,執(zhí)行下列步驟;(5)判斷是否存在新用戶到達,如果有新用戶到達,轉至步驟2c);否則,執(zhí)行下列步驟;(6)根據(jù)資源空間點處感受到微小面積中的平均資源場強度,計算資源空間點總強度;(7)根據(jù)基站資源上限、資源空間點處的資源場總強度及其相對于某一方向的偏導數(shù)函數(shù),計算最優(yōu)權重函數(shù);(8)根據(jù)最優(yōu)權重函數(shù)和當前基站具有的資源總量,計算最優(yōu)資源場強度;(9)根據(jù)最優(yōu)資源場強度,實現(xiàn)資源流最優(yōu)配置;(10)結束。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于資源流的自主資源配置方法,其特征在于,步驟(3)所述的資源空間各點的初始強度按照下列公式計算
3.根據(jù)權利要求1所述的基于資源流的自主資源配置方法,其特征在于,步驟(6)所述的資源空間點總強度按照下列公式計算其中,Sdi是資源空間點Cli處的資源場總強度,E' i是空間點i感受到的來自不同基站的資源場平均強度,《是微小面積。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于資源流的自主資源配置方法,其特征在于,步驟(7)所述的最優(yōu)權重函數(shù)按照下列公式計算
5.根據(jù)權利要求1所述的基于資源流的自主資源配置方法,其特征在于,步驟(8)所述的在資源空間點Cli處的最優(yōu)資源場強度按照下列公式計算
6.根據(jù)權利要求1所述的基于資源流的自主資源配置方法,其特征在于,步驟(9)所述的資源流最優(yōu)配置方法按照下列公式計算
全文摘要
本發(fā)明公開一種無線通信資源管理控制領域中的基于資源流的自主資源配置方法。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中收斂速度較慢、不適合處理多種資源分配問題,提供一種適合于處理無線通信系統(tǒng)的多種資源收斂速度較快的資源配置方法。本發(fā)明采用基于無線通信系統(tǒng)中資源流的概念,將多用戶對于資源的請求規(guī)劃為資源場空間強度本身的變化,基于資源流實現(xiàn)資源配置,無需交互。同時,推導出最優(yōu)資源配置策略的閉式解,實現(xiàn)資源高效自主配置保證最優(yōu)解存在性和最優(yōu)性。避免現(xiàn)有技術中交互次數(shù)較多問題和不能保證最優(yōu)解的存在性和最優(yōu)性問題等問題,實現(xiàn)資源高效自主配置保證最優(yōu)解存在性和最優(yōu)性。
文檔編號H04W16/10GK102256260SQ20111017993
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權日2011年6月29日
發(fā)明者劉勤, 李建東, 李紅艷, 李維英, 楊春剛, 盛敏, 閆繼磊 申請人:西安電子科技大學