干擾三角晶格中多業(yè)務(wù)迭代資源分配方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種干擾三角晶格中多業(yè)務(wù)迭代資源分配方法，屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】；包括以下步驟：1.建立干擾三角晶格模型；2.初始化系統(tǒng)參數(shù)，并利用步驟1所述干擾三角晶格模型模擬基站位置；3.根據(jù)用戶i的傳輸速率Ri計(jì)算該用戶的MOSi值；4.建立優(yōu)化模型并對(duì)優(yōu)化模型采用迭代算法求解，然后按照求解結(jié)果進(jìn)行資源分配。與傳統(tǒng)基站模型相比，本發(fā)明方法所提的干擾三角晶格結(jié)構(gòu)更貼近于實(shí)際基站的分布狀況，因此能夠更加真實(shí)地模擬實(shí)際情況中的基站位置，從而模擬更加真實(shí)的路徑衰落、信達(dá)增益等信息，在此結(jié)構(gòu)上利用上述的迭代資源分配方法進(jìn)行資源的合理分配，能更加符合實(shí)際需求。
【專利說明】干擾三角晶格中多業(yè)務(wù)迭代資源分配方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種干擾三角晶格中多業(yè)務(wù)迭代資源分配方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng) 域。 技術(shù)背景
[0002] 近幾年，人們對(duì)無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求呈爆炸式增長(zhǎng)。手持設(shè)備已經(jīng)不僅僅用于接 打電話，提供的更主要的無線服務(wù)是在線視頻、文件下載以及語音訪問等新型業(yè)務(wù)。這些新 型業(yè)務(wù)對(duì)流量的需求也大相徑庭，需要特別說明的是，自2012年以來，移動(dòng)視頻流量的占 比已經(jīng)超過了 50%，這也進(jìn)一步加大了無線數(shù)據(jù)流量傳輸?shù)膲毫?，因此，如何高效地利用?限的無線資源成為了一個(gè)艱巨的課題。
[0003] 目前，關(guān)于資源分配算法的研宄成果已經(jīng)有很多，其中有一些涉及到了多媒體服 務(wù)。在傳統(tǒng)的無線資源分配【技術(shù)領(lǐng)域】，通常利用服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS)這 一參數(shù)的大小來衡量無線資源分配的優(yōu)良程度。所謂Q〇S，是指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠利用各種基 礎(chǔ)技術(shù)，為指定的網(wǎng)絡(luò)通信提供更好的服務(wù)的能力，是物理層分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵業(yè)績(jī)指 標(biāo)，通常是由網(wǎng)絡(luò)底層的吞吐量、時(shí)延、誤碼等組成，是決定用戶滿意程度的所有業(yè)務(wù)服務(wù) 水平的綜合表現(xiàn)。然而，它只能表示網(wǎng)絡(luò)的延遲、抖動(dòng)和丟包率等參數(shù)，卻忽略了用戶的主 觀感受和業(yè)務(wù)本身的特點(diǎn)。相比之下，用戶體驗(yàn)質(zhì)量（Quality if Experience，QoE)能夠 更加直觀和準(zhǔn)確地反映用戶的感受，更具有實(shí)際意義。
[0004] 因此，在實(shí)際應(yīng)用中通常將QoE作為部署并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的依據(jù)。而且，在評(píng)價(jià)用 戶體驗(yàn)質(zhì)量（QoE)時(shí)，通常將其量化為平均意見值（Mean Opinion Score，M0S)。與利用比 特率以及傳輸速率來優(yōu)化系統(tǒng)性能相比，M0S可以在同一水平上比較不同類型的服務(wù)，并且 可以在效率以及公平性上做到很好的折中。
[0005] 以往以QoE和M0S為標(biāo)準(zhǔn)的資源分配算法大多都是在一些理想的假設(shè)下進(jìn)行的， 相應(yīng)情境中的干擾被忽略，基站也被擺放在理想位置。而在實(shí)際的情況中，由于小區(qū)收縮和 實(shí)際環(huán)境限制，基站的位置通常并不規(guī)則，而是具有隨機(jī)性。同時(shí)，應(yīng)用最廣泛、最理想的基 站分布模型是傳統(tǒng)的規(guī)則正六邊形晶格結(jié)構(gòu)或者是四方形的結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)均可以保證 達(dá)到最大的覆蓋范圍，其仿真結(jié)果要遠(yuǎn)優(yōu)于實(shí)際情況。另外，很多傳統(tǒng)的資源分配算法更關(guān) 注于不同類型服務(wù)之間的公平性，并且致力于盡最大努力去縮小用戶感受之間的差距，然 而這會(huì)嚴(yán)重降低整體系統(tǒng)的性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為解決傳統(tǒng)的基站模型與實(shí)際基站的分布狀況不符、現(xiàn)有資源分 配算法整體性能不高的問題，提出了一種基于用戶體驗(yàn)質(zhì)量的在干擾三角晶格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下 的多業(yè)務(wù)資源分配技術(shù)，將不同業(yè)務(wù)的評(píng)估方法進(jìn)行統(tǒng)一，并高效地分配有限的無線資源。
[0007] 本發(fā)明適用于正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing， OFDM)系統(tǒng)。OFDM是一種正交的多載波復(fù)用方式，其基本思想是：通過采用允許子信道頻譜 重疊，并采用互不影響的頻分復(fù)用的方法來并行傳送數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)不僅頻譜利用率高而且 可以有效的對(duì)抗多徑衰落效應(yīng)。
[0008] 具體場(chǎng)景為：包含N個(gè)基站，K個(gè)用戶的OFDM系統(tǒng)，其中業(yè)務(wù)類型共有p種，系統(tǒng) 中用戶總數(shù)可表示為Ki+K2+. . . +KP= K，K i表示進(jìn)行第1種業(yè)務(wù)的用戶數(shù)目，K 2表示進(jìn)行第 2種業(yè)務(wù)的用戶數(shù)目，K3表示進(jìn)行第3種業(yè)務(wù)的用戶數(shù)目……，K p表示進(jìn)行第p種業(yè)務(wù)的用 戶。
[0009] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0010] 一種干擾三角晶格中多業(yè)務(wù)迭代資源分配方法，包括以下步驟：
[0011] 步驟1.建立干擾三角晶格模型如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種干擾三角晶格中多業(yè)務(wù)迭代資源分配方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟一、建立干擾三角晶格模型如下： ={xIX=Gu+Y1+Y2}
是一個(gè)生成矩陣，n為正實(shí)數(shù)；u為一個(gè)二維向量，其中各個(gè) 元素均為整數(shù)J1表示在圍繞點(diǎn)Gu構(gòu)成的Voronoi單元V(Gu)中均勾分布的二維隨機(jī)向 量；￥2表示在以（Gu+Yj為原點(diǎn)，以Radptb為半徑的圓盤區(qū)域bteu+Yi，Radptb)上均勻分布的 一個(gè)二維隨機(jī)向量；1^(1_表示擾動(dòng)半徑； 步驟二、初始化系統(tǒng)參數(shù)，并利用步驟一所述干擾三角晶格模型模擬基站位置； 步驟三、根據(jù)用戶i的傳輸速率氏通過下式計(jì)算該用戶的MOS值： MOS二F(R) 其中，(0表示在業(yè)務(wù)類型m <P，P為業(yè)務(wù)類型個(gè)數(shù)），下，用戶傳輸 速率到MOS值的映射關(guān)系,Ri表示第i(iG[1，K])個(gè)用戶的傳輸速率，K表示用戶數(shù)；R1可 以通過下式計(jì)算：
其中，11表示分配給用戶i的子載波集合；Ru表示第i個(gè)用戶在第k(kE[1，M])個(gè) 子載波上的傳輸速率，M表示總的子載波數(shù)，M=B/AB，B表示系統(tǒng)的總帶寬，AB表示每個(gè) 子載波的寬度；SINRi;k表示第i個(gè)用戶在第k個(gè)子載波上的信加噪比，其計(jì)算公式如下：
其中，當(dāng)前正在為第i個(gè)用戶提供服務(wù)的是基站j(je[1，N])，P^t表示基站j在第k個(gè)子載波上的傳輸功率，表示從基站j到用戶i的信道增益，即表示在子 載波k上的所有干擾，of代表噪聲功率，N表示系統(tǒng)中總的基站數(shù)； 步驟四、對(duì)下述優(yōu)化模型進(jìn)行求解，并按照求解結(jié)果進(jìn)行資源分配：
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種干擾三角晶格中多業(yè)務(wù)迭代資源分配方法，其特征在 于：Radptb- 〇? 52n。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種干擾三角晶格中多業(yè)務(wù)迭代資源分配方法，其特征在 于：步驟3所述的傳輸速率到MOS的映射關(guān)系如下： 當(dāng)業(yè)務(wù)類型service為語音業(yè)務(wù)時(shí)，其映射關(guān)系F為：
其中，r表示傳輸速率，單位為kbps; 當(dāng)業(yè)務(wù)類型service為文件下載業(yè)務(wù)時(shí)，其映射關(guān)系F如下： MOSdownload=a?lg(0 ?r) 其中，r表示傳輸速M(fèi)率，a和0為調(diào)整參數(shù)，其值為實(shí)數(shù)； 當(dāng)業(yè)務(wù)類型service為視頻業(yè)務(wù)時(shí)，其映射關(guān)系F如下：
其中，SBR表示傳輸比特率，F(xiàn)R表示幀率，PER表示誤包率，&1、a2、a3、&4和a5為實(shí)數(shù)， 為參數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種干擾三角晶格中多業(yè)務(wù)迭代資源分配方法，其特征在 于：a= 2. 3741 和 0 =0? 2667。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3-4任一所述的一種干擾三角晶格中多業(yè)務(wù)迭代資源分配方法，其 特征在于：當(dāng)視頻類型為SM時(shí)，&1、a2、a3、&4和a5的取值分別為2. 797、-0. 0065、0. 2498、 2. 2073 和 7. 1773。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3-4任一所述的一種干擾三角晶格中多業(yè)務(wù)迭代資源分配方法，其 特征在于：當(dāng)視頻類型為GW時(shí)，&1、a2、a3、&4和a5的取值分別為2. 273、-0. 0022、0. 3322、 2. 4984 和-3. 7433。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3-4任一所述的一種干擾三角晶格中多業(yè)務(wù)迭代資源分配方法，其特 征在于：當(dāng)視頻類型為RM時(shí)，a2、a3、&4和a5的取值分別為-0. 0228、-0. 0065、0. 6582、 10.0437 和 0? 6865。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種干擾三角晶格中多業(yè)務(wù)迭代資源分配方法，其特征在 于：步驟4所述的對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行求解可利用迭代算法進(jìn)行，具體過程如下： 步驟4. 1:利用輪循調(diào)度算法將M個(gè)子載波分配給K個(gè)用戶，并根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)類型， 計(jì)算每個(gè)用戶的傳輸速率氏及MOSi，并將所有用戶的MOS值求和得到系統(tǒng)整體MOS值； 步驟4.2:將第一個(gè)子載波從系統(tǒng)中移除，計(jì)算此時(shí)每個(gè)用戶的MOS值MOSi;再 將被移除的子載波分配給每一個(gè)用戶，計(jì)算此時(shí)每個(gè)用戶的MOS值MOSi';接下 來尋找兩次MOS值相差最大的用戶，即MOS值提升最大的用戶F(Fe[1，K])，即 P=afgmax(MaS； _ ;將第一個(gè)子載波分配給用戶F ;接下來，按照上述第一個(gè) l<i<K 子載波的分配方式分別將第二個(gè)子載波，第三個(gè)子載波……第M個(gè)子載波分別分配給提升 最大的用戶；最后，計(jì)算此時(shí)系統(tǒng)整體MOS值； 步驟4. 3 :不斷重復(fù)步驟4. 2,依次將每個(gè)子載波分配給MOS值提升最大的用戶，直到相 鄰兩次操作后，整體MOS值之差小于設(shè)定的閾值6。
【文檔編號(hào)】H04L27/26GK104506291SQ201410826382
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月25日
【發(fā)明者】費(fèi)澤松, 高強(qiáng), 劉一帆, 邢成文 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)