本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于系統(tǒng)穩(wěn)定性的abs動(dòng)態(tài)配置方法和abs動(dòng)態(tài)配置系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著智能終端的快速發(fā)展，用戶對于移動(dòng)通信的流量需求呈現(xiàn)爆炸式的增長。為了迎合用戶的需求，未來5g網(wǎng)絡(luò)正朝著多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向發(fā)展。lte-advanced系統(tǒng)引入異構(gòu)網(wǎng)(hetnet，heterogeneousnetwork)的概念，在宏蜂窩的覆蓋范圍內(nèi)部署低功率節(jié)點(diǎn)來增強(qiáng)覆蓋，在增加功率和部署成本的開銷的同時(shí)，通過頻率復(fù)用帶來提高系統(tǒng)的頻譜效率，能夠大大提高網(wǎng)絡(luò)容量。這種分層式的網(wǎng)絡(luò)部署可以增強(qiáng)特定區(qū)域的覆蓋質(zhì)量，改善邊緣用戶的性能，同時(shí)降低宏蜂窩的負(fù)載。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的引入也為網(wǎng)絡(luò)帶來一個(gè)新的名詞，跨層干擾(inter-tierinterference)。

為了解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的跨層干擾問題，3gpprel中提出了增強(qiáng)型干擾協(xié)調(diào)(eicic，enhancedinter-cellinterferencecooridination)方案。其中針對網(wǎng)絡(luò)中的宏小區(qū)和熱點(diǎn)區(qū)域的pico小區(qū)重疊覆蓋的場景，幾乎空白子幀(abs，almostblanksubframe)與小區(qū)范圍擴(kuò)展(cre，cellrangeexpansion)結(jié)合的方案是研究的一個(gè)熱點(diǎn)。由于pico基站的發(fā)送功率較小，在通過參考信號接收功率(rsrp，referencesignalreceivedpower)進(jìn)行小區(qū)選擇時(shí)，用戶往往傾向于連接宏基站，導(dǎo)致宏基站接入用戶過多。而cre則是用戶在進(jìn)行小區(qū)選擇時(shí)，在pico基站rsrp上增加的一個(gè)偏置值，用于將更多的宏基站用戶卸載到小蜂窩。宏基站在abs期間不發(fā)送用戶數(shù)據(jù)，用于降低對于小蜂窩邊緣用戶的干擾，提高其頻譜效率。由于用戶業(yè)務(wù)各部相同且各用戶的業(yè)務(wù)到達(dá)都是隨機(jī)過程，每一段時(shí)間內(nèi)用戶需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是不同的，也就是說不同時(shí)刻用戶對資源的需求也不同。在現(xiàn)有的干擾管理方案中，干擾管理優(yōu)化方法大都是以吞吐量與用戶公平性作為優(yōu)化目標(biāo)，往往忽略了這一問題。lyapunov優(yōu)化方法作為經(jīng)典的控制理論，考慮到用戶業(yè)務(wù)到達(dá)的隨機(jī)性以及不同的業(yè)務(wù)需求被用于應(yīng)用到保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和降低功耗的優(yōu)化的問題中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是提出一種基于系統(tǒng)穩(wěn)定性的abs動(dòng)態(tài)配置方法；本發(fā)明的目的之二是提出一種基于系統(tǒng)穩(wěn)定性的abs動(dòng)態(tài)配置系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的之一是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供的基于系統(tǒng)穩(wěn)定性的動(dòng)態(tài)abs配置方法，包括以下步驟：

a、用戶測量并上報(bào)信道信息，所述用戶包括宏基站用戶和pico基站用戶；

b、宏基站和pico基站將用戶的信道信息和隊(duì)列信息輸入調(diào)度計(jì)算模塊，調(diào)度計(jì)算模塊根據(jù)用戶的信道信息選擇mcs得到用戶在每個(gè)資源塊上傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，然后根據(jù)調(diào)度算法計(jì)算調(diào)度矩陣；

c、根據(jù)求得的調(diào)度矩陣，宏基站和pico基站分別按照以下公式計(jì)算優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)值：

其中，fm(t)表示當(dāng)前子幀為常規(guī)子幀時(shí)，宏基站能夠獲得的效益；qm(t)表示當(dāng)前宏基站的隊(duì)列長度；bm(t)表示當(dāng)前子幀為常規(guī)子幀時(shí)；宏基站能夠發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量；用于指示宏基站資源塊的分配，其中時(shí)資源塊i被分配到了用戶u；ru,i(t)表示用戶u利用資源塊i能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量；s表示單個(gè)數(shù)據(jù)包的大小，單位為bit；u表示用戶集合；um表示宏基站m所服務(wù)的用戶集合；

和分別表示當(dāng)前子幀為常規(guī)子幀和abs時(shí)，pico基站能夠獲得的效益；qp(t)表示pico基站當(dāng)前的隊(duì)列長度；和表示當(dāng)前子幀為常規(guī)子幀和abs時(shí)，pico基站p能夠發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量；和分別用于指示pico基站p在常規(guī)子幀和abs子幀的資源分配；和分別表示在常規(guī)子幀和abs，用戶u利用資源塊i能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量；up表示pico基站p所服務(wù)的用戶集合；

d、宏基站覆蓋范圍內(nèi)的pico基站向宏基站上報(bào)值；

e、宏基站根據(jù)各pico基站上報(bào)的函數(shù)值，做出abs判決，并向其覆蓋范圍類的各pico基站p∈pm下發(fā)abs決定；

具體的，判決準(zhǔn)則如下：

f、pico基站確定最終的調(diào)度矩陣并向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)；具體如下：

獲取優(yōu)化參數(shù)α(t)，并根據(jù)優(yōu)化參數(shù)α(t)進(jìn)行判斷，如果α(t)＝1，則宏基在該時(shí)隙不向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，pico基站采用調(diào)度矩陣調(diào)度資源和同時(shí)選擇相應(yīng)的mcs向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)包，并更新基站下各用戶的隊(duì)列長度；

如果α(t)＝0，則宏基站在該時(shí)隙采用調(diào)度矩陣wm(t)和相應(yīng)的mcs向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)包，pico基站采用調(diào)度矩陣和相應(yīng)的mcs向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)包。

進(jìn)一步，所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)值按照以下步驟計(jì)算：

根據(jù)圖7確定調(diào)度矩陣后，按照以下公式計(jì)算優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)值：

其中，p表示pico基站，pm表示宏基站m覆蓋范圍內(nèi)的pico基站的集合；

宏基站abs損失計(jì)算模塊根據(jù)用戶的隊(duì)列信息和從調(diào)度計(jì)算模塊獲取的可發(fā)送的包數(shù)量信息，計(jì)算abs損失為fm(t)；

pico基站abs效益增量計(jì)算模塊根據(jù)用戶的隊(duì)列信息和從兩個(gè)調(diào)度計(jì)算模塊中獲取的用戶在abs子幀和非abs子幀可以發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量；

得到abs效益增量為

進(jìn)一步，所述調(diào)度矩陣按照以下步驟進(jìn)行計(jì)算：

獲取每個(gè)資源塊上發(fā)送的數(shù)據(jù)包的最大數(shù)量；

按照以下公式計(jì)算用戶調(diào)度優(yōu)先級矩陣

其中，ux為基站x的用戶集合；x可以表示宏基站m，也可以表示pico基站p，metricu,i表示用戶調(diào)度優(yōu)先級；ru,i(t)表示用戶u利用資源塊能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，單位為比特，對于宏基站用戶調(diào)度優(yōu)先級和pico基站用戶在abs和常規(guī)子幀上的調(diào)度優(yōu)先級進(jìn)行計(jì)算時(shí)，rui(t)分別對應(yīng)取和s表示單個(gè)數(shù)據(jù)包的大小，單位為比特；

基站初始化調(diào)度矩陣w為元素全零的矩陣；

選擇調(diào)度優(yōu)先級矩陣中最大的元素，若該元素對用關(guān)聯(lián)用戶u^*和資源塊j，則將調(diào)度矩陣w中與用戶u^*和資源塊j相關(guān)聯(lián)的元素置為1，即

將調(diào)度優(yōu)先級矩陣中與資源塊j關(guān)聯(lián)的列置為0；

檢查用戶u^*是否還有剩余數(shù)據(jù)要發(fā)送，即用戶u^*是否需要更多的資源來發(fā)送數(shù)據(jù)，若無，則將調(diào)度優(yōu)先級矩陣中與用戶u^*關(guān)聯(lián)的行置0；

重新選擇調(diào)度優(yōu)先級矩陣中最大的元素，對應(yīng)的更新調(diào)度矩陣和調(diào)度優(yōu)先級矩陣；

當(dāng)調(diào)度優(yōu)先級矩陣中所有元素都為0，則退出循環(huán)，并輸出調(diào)度矩陣w，

該流程適用于宏基站m計(jì)算調(diào)度矩陣wm(t)，pico基站計(jì)算調(diào)度矩陣和

進(jìn)一步，所述macro基站設(shè)置有abs動(dòng)態(tài)配置；所述宏基站在abs期間不向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，所述pico基站向宏基站上報(bào)信息，并由宏基站權(quán)衡決定是否要配置abs子幀；所述pico基站還包括以下步驟：：

設(shè)置兩個(gè)調(diào)度計(jì)算模塊，分別根據(jù)用戶的abs子幀和常規(guī)子幀的信道質(zhì)量選擇用戶對應(yīng)的mcs，計(jì)算用戶在每個(gè)資源塊上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，及用戶對應(yīng)的調(diào)度矩陣、可發(fā)送包數(shù)量；

計(jì)算abs效益增量：計(jì)算pico基站在abs調(diào)度用戶由于信道質(zhì)量提升帶來的收益，即pico基站在abs子幀上處理數(shù)據(jù)包帶來的效益和pico基站在常規(guī)子幀上發(fā)送數(shù)據(jù)包帶來的效益之差，有pico基站當(dāng)前的隊(duì)列長度、在abs和常規(guī)子幀上可發(fā)送包數(shù)量；

pico基站向宏基站上報(bào)abs效益增量值；

pico基站獲取來自宏基站的abs配置信息；

pico基站選擇對應(yīng)調(diào)度器計(jì)算的調(diào)度結(jié)果來為用戶提供服務(wù)，若下一子幀為abs子幀，則基站選擇從一個(gè)調(diào)度計(jì)算模塊中獲取的mcs和調(diào)度矩陣，否則選擇另一個(gè)調(diào)度計(jì)算模塊中的調(diào)度結(jié)果。

進(jìn)一步，所述macro基站的abs動(dòng)態(tài)配置，具體包括以下步驟：

根據(jù)用戶反饋的常規(guī)信道信息，選擇對應(yīng)的mcs，計(jì)算用戶在每個(gè)資源塊上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量、用戶對應(yīng)的調(diào)度矩陣，及可發(fā)送包數(shù)量；

計(jì)算宏基站在abs不發(fā)送數(shù)據(jù)帶來的損失，等價(jià)于基站常規(guī)子幀發(fā)送數(shù)據(jù)帶來的效益fm(t)；

獲取宏基站覆蓋范圍內(nèi)pico基站上報(bào)的abs的增益信息；

在宏基站的損失和pico基站的增益之間進(jìn)行權(quán)衡并做出abs判決，根據(jù)公式(4)的判決準(zhǔn)則，pico基站的增益較大時(shí)，判決結(jié)果是abs子幀，相反，若宏基站增益較大時(shí)，判決結(jié)果是常規(guī)子幀；

宏基站向pico基站告知子幀配置類型；

根據(jù)子幀配置類型，宏基站選擇是否發(fā)送數(shù)據(jù)，若下一子幀為常規(guī)子幀，則基站依據(jù)從調(diào)度計(jì)算模塊中獲取的mcs和調(diào)度矩陣為用戶提供服務(wù)，否則將在下一個(gè)子幀靜默。

本發(fā)明的目的之二是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供的基于系統(tǒng)穩(wěn)定性的動(dòng)態(tài)abs配置系統(tǒng)，包括信道測量模塊、調(diào)度計(jì)算模塊、調(diào)度矩陣計(jì)算模塊、abs判決模塊和調(diào)度矩陣確定模塊；

所述信道測量模塊，用于實(shí)現(xiàn)用戶測量并上報(bào)信道信息，所述用戶包括宏基站用戶和pico基站用戶；

所述調(diào)度計(jì)算模塊，用于宏基站和pico基站將用戶的信道信息和隊(duì)列信息輸入調(diào)度計(jì)算模塊，調(diào)度計(jì)算模塊根據(jù)用戶的信道信息選擇mcs得到用戶在每個(gè)資源塊上傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，然后根據(jù)調(diào)度算法計(jì)算調(diào)度矩陣；

所述調(diào)度矩陣計(jì)算模塊，根據(jù)求得的調(diào)度矩陣，宏基站和pico基站分別按照以下公式計(jì)算優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)值：

其中，fm(t)表示當(dāng)前子幀為常規(guī)子幀時(shí)，宏基站能夠獲得的效益；qm(t)表示當(dāng)前宏基站的隊(duì)列長度；bm(t)表示當(dāng)前子幀為常規(guī)子幀時(shí)；宏基站能夠發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量；用于指示宏基站資源塊的分配，其中時(shí)資源塊i被分配到了用戶u；ru,i(t)表示用戶u利用資源塊i能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量；s表示單個(gè)數(shù)據(jù)包的大小，單位為bit；u表示用戶集合；um表示宏基站m所服務(wù)的用戶集合；

和分別表示當(dāng)前子幀為常規(guī)子幀和abs時(shí)，pico基站能夠獲得的效益；qp(t)表示pico基站當(dāng)前的隊(duì)列長度；和表示當(dāng)前子幀為常規(guī)子幀和abs時(shí)，pico基站p能夠發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量；和分別用于指示pico基站p在常規(guī)子幀和abs子幀的資源分配；和分別表示在常規(guī)子幀和abs，用戶u利用資源塊i能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量；up表示pico基站p所服務(wù)的用戶集合；

所述pico基站效益計(jì)算模塊，用于宏基站覆蓋范圍內(nèi)的pico基站向宏基站上報(bào)值；

所述abs判決模塊，用于宏基站根據(jù)各pico基站上報(bào)的函數(shù)值，做出abs判決，并向其覆蓋范圍類的各pico基站p∈pm下發(fā)abs決定；

具體的，判決準(zhǔn)則如下：

所述調(diào)度矩陣確定模塊，用于pico基站確定最終的調(diào)度矩陣并向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)；具體如下：

獲取優(yōu)化參數(shù)α(t)，并根據(jù)優(yōu)化參數(shù)α(t)進(jìn)行判斷，如果α(t)＝1，則宏基在該時(shí)隙不向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，pico基站采用調(diào)度矩陣調(diào)度資源和同時(shí)選擇相應(yīng)的mcs向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)包，并更新基站下各用戶的隊(duì)列長度；

如果α(t)＝0，則宏基站在該時(shí)隙采用調(diào)度矩陣wm(t)和相應(yīng)的mcs向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)包，pico基站采用調(diào)度矩陣和相應(yīng)的mcs向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)包。

進(jìn)一步，所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)值按照以下步驟計(jì)算：

根據(jù)圖7確定調(diào)度矩陣后，按照以下公式計(jì)算優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)值：

其中，p表示pico基站，pm表示宏基站m覆蓋范圍內(nèi)的pico基站的集合；

宏基站abs損失計(jì)算模塊根據(jù)用戶的隊(duì)列信息和從調(diào)度計(jì)算模塊獲取的可發(fā)送的包數(shù)量信息，計(jì)算abs損失為fm(t)；

pico基站abs效益增量計(jì)算模塊根據(jù)用戶的隊(duì)列信息和從兩個(gè)調(diào)度計(jì)算模塊中獲取的用戶在abs子幀和非abs子幀可以發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量；

得到abs效益增量為

進(jìn)一步，所述調(diào)度矩陣按照以下步驟進(jìn)行計(jì)算：

獲取每個(gè)資源塊上發(fā)送的數(shù)據(jù)包的最大數(shù)量；

按照以下公式計(jì)算用戶調(diào)度優(yōu)先級矩陣

其中，ux為基站x的用戶集合；x可以表示宏基站m，也可以表示pico基站p，metricu,i表示用戶調(diào)度優(yōu)先級；ru,i(t)表示用戶u利用資源塊能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，單位為比特，對于宏基站用戶調(diào)度優(yōu)先級和pico基站用戶在abs和常規(guī)子幀上的調(diào)度優(yōu)先級進(jìn)行計(jì)算時(shí)，ru,i(t)分別對應(yīng)取和s表示單個(gè)數(shù)據(jù)包的大小，單位為比特；

基站初始化調(diào)度矩陣w為元素全零的矩陣；

選擇調(diào)度優(yōu)先級矩陣中最大的元素，若該元素對用關(guān)聯(lián)用戶u^*和資源塊j，則將調(diào)度矩陣w中與用戶u^*和資源塊j相關(guān)聯(lián)的元素置為1，即

將調(diào)度優(yōu)先級矩陣中與資源塊j關(guān)聯(lián)的列置為0；

檢查用戶u^*是否還有剩余數(shù)據(jù)要發(fā)送，即用戶u^*是否需要更多的資源來發(fā)送數(shù)據(jù)，若無，則將調(diào)度優(yōu)先級矩陣中與用戶u^*關(guān)聯(lián)的行置0；

重新選擇調(diào)度優(yōu)先級矩陣中最大的元素，對應(yīng)的更新調(diào)度矩陣和調(diào)度優(yōu)先級矩陣；

當(dāng)調(diào)度優(yōu)先級矩陣中所有元素都為0，則退出循環(huán)，并輸出調(diào)度矩陣w，

該流程適用于宏基站m計(jì)算調(diào)度矩陣wm(t)，pico基站計(jì)算調(diào)度矩陣和

進(jìn)一步，所述macro基站設(shè)置有abs動(dòng)態(tài)配置；所述宏基站在abs期間不向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，所述pico基站向宏基站上報(bào)信息，并由宏基站權(quán)衡決定是否要配置abs子幀；所述pico基站還包括以下步驟：：

設(shè)置兩個(gè)調(diào)度計(jì)算模塊，分別根據(jù)用戶的abs子幀和常規(guī)子幀的信道質(zhì)量選擇用戶對應(yīng)的mcs，計(jì)算用戶在每個(gè)資源塊上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，及用戶對應(yīng)的調(diào)度矩陣、可發(fā)送包數(shù)量；

計(jì)算abs效益增量：計(jì)算pico基站在abs調(diào)度用戶由于信道質(zhì)量提升帶來的收益，即pico基站在abs子幀上處理數(shù)據(jù)包帶來的效益和pico基站在常規(guī)子幀上發(fā)送數(shù)據(jù)包帶來的效益之差，有pico基站當(dāng)前的隊(duì)列長度、在abs和常規(guī)子幀上可發(fā)送包數(shù)量；

pico基站向宏基站上報(bào)abs效益增量值；

pico基站獲取來自宏基站的abs配置信息；

pico基站選擇對應(yīng)調(diào)度器計(jì)算的調(diào)度結(jié)果來為用戶提供服務(wù)，若下一子幀為abs子幀，則基站選擇從一個(gè)調(diào)度計(jì)算模塊中獲取的mcs和調(diào)度矩陣，否則選擇另一個(gè)調(diào)度計(jì)算模塊中的調(diào)度結(jié)果。

進(jìn)一步，所述macro基站的abs動(dòng)態(tài)配置，具體包括以下步驟：

根據(jù)用戶反饋的常規(guī)信道信息，選擇對應(yīng)的mcs，計(jì)算用戶在每個(gè)資源塊上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量、用戶對應(yīng)的調(diào)度矩陣，及可發(fā)送包數(shù)量；

計(jì)算宏基站在abs不發(fā)送數(shù)據(jù)帶來的損失，等價(jià)于基站常規(guī)子幀發(fā)送數(shù)據(jù)帶來的效益fm(t)；

獲取宏基站覆蓋范圍內(nèi)pico基站上報(bào)的abs的增益信息；

在宏基站的損失和pico基站的增益之間進(jìn)行權(quán)衡并做出abs判決，根據(jù)公式(4)的判決準(zhǔn)則，pico基站的增益較大時(shí)，判決結(jié)果是abs子幀，相反，若宏基站增益較大時(shí)，判決結(jié)果是常規(guī)子幀；

宏基站向pico基站告知子幀配置類型；

根據(jù)子幀配置類型，宏基站選擇是否發(fā)送數(shù)據(jù)，若下一子幀為常規(guī)子幀，則基站依據(jù)從調(diào)度計(jì)算模塊中獲取的mcs和調(diào)度矩陣為用戶提供服務(wù)，否則將在下一個(gè)子幀靜默。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供的基于系統(tǒng)穩(wěn)定性的abs(almostblanksubframe)動(dòng)態(tài)配置方法和abs動(dòng)態(tài)配置系統(tǒng)，通過定義宏基站和pico基站效益函數(shù)，評估abs和常規(guī)子幀之間基站所取得的效益之差，其中宏基站計(jì)算abs子幀不發(fā)送數(shù)據(jù)帶來的效益損失，pico基站估計(jì)在abs干擾減小帶來的效益增量；宏基站覆蓋范圍內(nèi)的pico基站向宏基站上報(bào)abs帶來的收益增量；宏基站綜合考慮宏基站在abs子幀的損失和pico基站上報(bào)的效益增量，動(dòng)態(tài)配置abs子幀。該方法考慮到用戶業(yè)務(wù)的隨機(jī)性以及用戶隊(duì)列的有限性，充分利用用戶信道質(zhì)量信息和數(shù)據(jù)積壓信息，有效的保證了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定性，優(yōu)化了用戶體驗(yàn)，具有良好的前景和經(jīng)濟(jì)效益。

本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書來實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

本發(fā)明的附圖說明如下。

圖1為系統(tǒng)模型圖，pico基站可以通過小區(qū)范圍擴(kuò)展將卸載宏基站邊緣用戶，宏基站可以通過abs減少對pico邊緣用戶的干擾；

圖2為本發(fā)明中abs動(dòng)態(tài)配置實(shí)施例的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明中abs動(dòng)態(tài)配置系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中pico基站實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中宏基站實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中實(shí)施例中abs動(dòng)態(tài)配置方法操作示意圖；

圖7為本發(fā)明中基站側(cè)調(diào)度矩陣計(jì)算方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供的基于系統(tǒng)穩(wěn)定性的動(dòng)態(tài)abs配置方法，是在考慮各基站的數(shù)據(jù)積壓情況下，首先建立衡量系統(tǒng)擁塞程度的函數(shù)。以最大程度降低系統(tǒng)在每個(gè)子幀的擁塞程度為目標(biāo)，動(dòng)態(tài)調(diào)整abs子幀的配置；

基站側(cè)的調(diào)度計(jì)算模塊只需要根據(jù)用戶的信道反饋信息和各個(gè)用戶隊(duì)列長度，計(jì)算調(diào)度矩陣，而不需要進(jìn)行資源分配，其中計(jì)算得到的每個(gè)用戶分到的資源數(shù)量是有限的，當(dāng)用戶分到足夠傳輸其數(shù)據(jù)包的資源后，將退出資源的競爭；

為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的abs子幀配置，宏基站側(cè)包含的處理模塊有：調(diào)度計(jì)算模塊、abs損失計(jì)算模塊、pico基站abs效益增量獲取模塊、abs決策下發(fā)模塊、資源和mcs(modulationandcoding)選擇模塊，pico基站側(cè)包含的處理模塊有：調(diào)度計(jì)算模塊1和2、abs效益增量函數(shù)計(jì)算模塊、abs效益增量函數(shù)上報(bào)模塊，abs決策獲取模塊、資源和mcs選擇模塊；

為了衡量系統(tǒng)的擁塞程度，可以利用宏基站和pico基站隊(duì)列的加權(quán)平方和來構(gòu)建lyapunov函數(shù)則用于衡量系統(tǒng)擁塞程度在每一個(gè)子幀的增量可以用lyapunov轉(zhuǎn)移函數(shù)來衡量：在考慮以最小化宏基站隊(duì)列擁塞增量作為優(yōu)化目標(biāo)時(shí)，v為非負(fù)的系統(tǒng)控制參數(shù)，用于區(qū)分宏基站和pico基站之間的優(yōu)先級，當(dāng)宏基站用戶較多，業(yè)務(wù)到達(dá)率較高時(shí)，可以適當(dāng)?shù)臏p小v的取值，反之可以增大v的取值。為了降低計(jì)算復(fù)雜度，根據(jù)宏基站和pico基站數(shù)據(jù)包到達(dá)和離開的有界性，可以將最小化δ(t)的優(yōu)化目標(biāo)轉(zhuǎn)化為最小化δ(t)上界。

優(yōu)化目標(biāo)可以按基站和子幀類型分解為多個(gè)效益函數(shù)，各基站在本地計(jì)算對應(yīng)在abs和常規(guī)子幀下的效益函數(shù)。

由于宏基站在abs不發(fā)送數(shù)據(jù)，因此默認(rèn)宏基站在abs的效益函數(shù)為0，宏基站只需要計(jì)算常規(guī)子幀的調(diào)度矩陣和效益函數(shù)，pico基站需要計(jì)算abs和常規(guī)子幀的效益函數(shù)，因此在pico基站側(cè)需要計(jì)算abs和常規(guī)子幀的調(diào)度矩陣。

在計(jì)算調(diào)度矩陣的過程中，為了防止給用戶分配過多的資源：

1)每分配一個(gè)資源塊，結(jié)合信道質(zhì)量對應(yīng)的mcs，估計(jì)該資源塊能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，更新用戶的隊(duì)列。

2)若用戶隊(duì)列為0，即用戶無數(shù)據(jù)包待發(fā)或分配的資源已經(jīng)足夠發(fā)送所有數(shù)據(jù)包，用戶將退出剩余資源的競爭。

其中，pico基站動(dòng)態(tài)abs配置，通過兩個(gè)調(diào)度計(jì)算模塊，分別根據(jù)用戶的abs子幀和常規(guī)子幀的信道質(zhì)量選擇用戶對應(yīng)的mcs，評估用戶在每個(gè)資源塊上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，計(jì)算用戶對應(yīng)的調(diào)度矩陣，以及可以發(fā)送的包數(shù)量，但并不執(zhí)行調(diào)度。

abs效益增量計(jì)算模塊，用于計(jì)算pico基站在abs調(diào)度用戶由于信道質(zhì)量提升帶來的收益，即pico基站在abs子幀上處理數(shù)據(jù)包帶來的效益和pico基站在常規(guī)子幀上發(fā)送數(shù)據(jù)包帶來的效益之差，有pico基站當(dāng)前的隊(duì)列長度和其在abs和常規(guī)子幀上能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量決定。

abs效益增量上報(bào)模塊，用于pico基站向宏基站上報(bào)abs效益增量值。

abs決策獲取模塊，用于pico基站獲取來自宏基站的abs配置信息。

mcs和調(diào)度矩陣選擇模塊，用于pico基站選擇對應(yīng)調(diào)度器計(jì)算的調(diào)度結(jié)果來為用戶提供服務(wù)，若下一子幀為abs子幀，則基站選擇從調(diào)度計(jì)算模塊1中獲取的mcs和調(diào)度矩陣，否則選擇調(diào)度計(jì)算模塊2中的調(diào)度結(jié)果。

同時(shí)，macro基站動(dòng)態(tài)abs配置，設(shè)置有調(diào)度計(jì)算單元，該單元根據(jù)用戶反饋的常規(guī)信道信息，選擇對應(yīng)的mcs，評估用戶在每個(gè)資源塊上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，計(jì)算用戶對應(yīng)的調(diào)度矩陣，以及可以發(fā)送的包數(shù)量，但并不執(zhí)行調(diào)度；還設(shè)置有以下模塊：

abs損失計(jì)算模塊，用于計(jì)算宏基站在abs不發(fā)送數(shù)據(jù)帶來的損失，等價(jià)于基站常規(guī)子幀發(fā)送數(shù)據(jù)帶來的效益，由宏基站常規(guī)子幀能夠發(fā)送的數(shù)據(jù)包和基站當(dāng)前的隊(duì)列決定。

abs效益增量獲取模塊，搜集本宏基站覆蓋范圍內(nèi)pico基站上報(bào)的abs的增益信息。

abs判決模塊，用于在宏基站的損失和pico基站的增益之間進(jìn)行權(quán)衡并做出abs判決，pico基站的增益較大時(shí)，判決結(jié)果是abs子幀，宏基站增益較大時(shí)，判決結(jié)果是常規(guī)子幀。

abs決策下發(fā)模塊，用于宏基站向pico基站告知子幀配置類型。

mcs和調(diào)度矩陣選擇模塊，根據(jù)子幀配置類型，宏基站選擇是否發(fā)送數(shù)據(jù)，若下一子幀為常規(guī)子幀，則基站依據(jù)從調(diào)度計(jì)算模塊中獲取的mcs和調(diào)度矩陣為用戶提供服務(wù)，否則將在下一個(gè)子幀靜默。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供的基于系統(tǒng)穩(wěn)定性的abs動(dòng)態(tài)配置方案；基于lyapunov優(yōu)化理論設(shè)計(jì)了優(yōu)化模型，充分利用了用戶隊(duì)列的積壓信息和每個(gè)調(diào)度時(shí)隙的信道狀況來控制資源的調(diào)度以及abs的配置，使宏基站和pico基站的隊(duì)列長度都能達(dá)到穩(wěn)定，同時(shí)將數(shù)據(jù)積壓狀態(tài)降低到最小，提高了整體的網(wǎng)絡(luò)性能。

本實(shí)施例提供的abs動(dòng)態(tài)配置方法，根據(jù)各基站的數(shù)據(jù)積壓情況，建立衡量系統(tǒng)擁塞程度的函數(shù)。以最大程度降低系統(tǒng)在每個(gè)子幀的擁塞程度為目標(biāo)，動(dòng)態(tài)配置abs子幀?；谠搩?yōu)化目標(biāo)，當(dāng)pico基站在abs上取得的增益較大時(shí)，子幀將被配置為abs，當(dāng)宏基站在abs上的損失較大時(shí)，子幀將被配置為常規(guī)子幀，在權(quán)衡宏基站的損失和pico基站的增益時(shí)，參數(shù)v用于調(diào)整宏基站和pico基站的優(yōu)先級。其中基站的調(diào)度方法會(huì)影響宏基站和pico基站對與損失和增益的評估，本實(shí)施例還提出了調(diào)度矩陣的計(jì)算的方法。

本實(shí)施例還提供了支持abs動(dòng)態(tài)配置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括調(diào)度計(jì)算模塊，該調(diào)度計(jì)算模塊根據(jù)用戶的信道反饋信息和隊(duì)列信息，獲取用戶mcs，并計(jì)算資源調(diào)度矩陣、用戶可以發(fā)送的包數(shù)，不執(zhí)行調(diào)度。其中宏基站側(cè)只需要一個(gè)調(diào)度計(jì)算模塊，用于計(jì)算常規(guī)子幀的調(diào)度結(jié)果，pico基站側(cè)需要兩個(gè)調(diào)度計(jì)算模塊，分別用于計(jì)算abs和常規(guī)子幀的調(diào)度結(jié)果。具體的，調(diào)度計(jì)算模塊的輸入包括：用戶信道信息、用戶隊(duì)列信息，輸出包括：用戶mcs和資源調(diào)度矩陣，用戶可以發(fā)送的包數(shù)。其中宏基站調(diào)度計(jì)算模塊輸入的用戶信道信息只有常規(guī)信道信息，pico基站的兩個(gè)調(diào)度計(jì)算模塊分的輸入則分別是用戶abs信道信息和常規(guī)子幀信道信息，調(diào)度計(jì)算模塊在計(jì)算調(diào)度矩陣時(shí)的主要特征如下：

1)每分配一個(gè)資源塊，結(jié)合信道質(zhì)量對應(yīng)的mcs，估計(jì)該資源塊能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，更新用戶的隊(duì)列。

2)若用戶隊(duì)列為0，即用戶無數(shù)據(jù)包待發(fā)或分配的資源已經(jīng)足夠發(fā)送所有數(shù)據(jù)包，用戶將退出剩余資源的競爭。

abs損失函數(shù)計(jì)算模塊，用于計(jì)算宏基站在abs不發(fā)送數(shù)據(jù)帶來的損失。

abs效益增量計(jì)算模塊，用于計(jì)算pico基站在abs調(diào)度用戶由于信道質(zhì)量提升帶來的收益。

abs效益增量上報(bào)模塊和abs效益增量獲取模塊，用于pico基站向宏基站反饋abs的增益信息和宏基站搜集pico基站的abs效益增量信息。

abs判決模塊，用于在宏基站的損失和pico基站的增益之間進(jìn)行權(quán)衡并做出abs判決，并采取相應(yīng)的配置方式。

abs決策下發(fā)模塊和abs決策獲取模塊，用于宏基站向pico基站告知abs配置類型。

mcs和調(diào)度矩陣選擇模塊，根據(jù)子幀配置類型，宏基站選擇是否發(fā)送數(shù)據(jù)，若發(fā)送，則依據(jù)調(diào)度計(jì)算模塊計(jì)算的mcs和調(diào)度矩陣來為用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，pico基站根據(jù)abs的配置類型從調(diào)度計(jì)算模塊1或2中選擇對應(yīng)一組mcs合調(diào)度矩陣來為用戶提供服務(wù)。

由于在對abs進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置時(shí)，考慮了用戶的數(shù)據(jù)積壓情況，同時(shí)兼顧了當(dāng)前的信道質(zhì)量，來控制資源的調(diào)度以及abs的配置，以最小化系統(tǒng)阻塞程度的增量為優(yōu)化目標(biāo)，所以使宏基站和pico基站的隊(duì)列長度都能達(dá)到穩(wěn)定，同時(shí)盡量改善系統(tǒng)阻塞情況，提高了整體的網(wǎng)絡(luò)性能。

實(shí)施例3

如圖1所示，圖1描述了系統(tǒng)模型，本實(shí)施例提供的宏基站和pico基站都是同時(shí)為多個(gè)用戶提供服務(wù)，其中每一個(gè)用戶都有一個(gè)緩沖區(qū)，其中mue和pue分別表示宏基站用戶和pico基站用戶，menb和penb分別表示宏基站和pico基站。圖中，任意宏基站用戶u∈um和任意pico基站用戶u∈up在時(shí)隙t的緩沖隊(duì)列長度qu(t)，其中用戶隊(duì)列的動(dòng)態(tài)更新方程為：

qu(t+1)＝max[qu(t)+au(t)-bu(t),0]式(11)

其中，au(t)表示在時(shí)隙t用戶u的數(shù)據(jù)包到達(dá)的數(shù)量，一個(gè)時(shí)隙的長度為1ms，等于一個(gè)子幀的長度，bu(t)表示用戶u在時(shí)隙t離開的包數(shù)，由用戶的信道質(zhì)量和基站分配的資源數(shù)，以及子幀的類型決定：

其中，用于指示宏基站m的資源分配，若資源塊i分被給用戶u則對應(yīng)用戶u在資源塊i上所能傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)為ru,i(t)，由宏用戶上報(bào)的信道質(zhì)量決定。和分別用于指示當(dāng)子幀為常規(guī)子幀或abs時(shí)的資源分配擬情況。由于每個(gè)基站下，任意資源塊i只能分配給一個(gè)用戶，因此有：當(dāng)對應(yīng)子幀為abs，pico基站p將資源塊i分給用戶u所能傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)為否則為s為一個(gè)數(shù)據(jù)包的大小，單位是比特。α(t)∈{0,1}用于指示子幀的類型，當(dāng)α(t)＝1時(shí)，為abs，否則為常規(guī)子幀。每個(gè)基站的隊(duì)列的長度是所服務(wù)用戶隊(duì)列長度的總和：

menb和penb隊(duì)列更新隊(duì)列方程可以表示為：

構(gòu)建lyapunov函數(shù)l(t)，每個(gè)時(shí)隙一個(gè)宏基站和其覆蓋范圍內(nèi)的多個(gè)penb的隊(duì)列平方加權(quán)和：

l(t)是用來衡量網(wǎng)絡(luò)阻塞的標(biāo)量，如果l(t)很小，則所有隊(duì)列都很小，若l(t)很大，則至少一個(gè)基站隊(duì)列很長。lyapunov轉(zhuǎn)移量δ(t)的具體定義如下：

δ(t)@e{l(t+1)-l(t)|q(t)}式(16)

將lyapunov函數(shù)l(t)和隊(duì)列動(dòng)態(tài)更新方程帶入得到以下性質(zhì)：

根據(jù)用戶包到達(dá)的有界性：am(t)＜am,max和ap(t)＜ap,max，以及基站處理能力的有界性：bm(t)＜bm,max和bp(t)＜bp,max，存在常數(shù)和使得式(7)成立。v是一個(gè)非負(fù)的系統(tǒng)控制參數(shù)，用來均衡宏基站隊(duì)列積壓調(diào)整量和pico基站隊(duì)列積壓的調(diào)整量，當(dāng)宏基站隊(duì)列積壓量減少時(shí)，可能造成pico基站隊(duì)列長度的增加。

本實(shí)施例中每個(gè)時(shí)隙所做的調(diào)度和abs決定的目的在于最小化δ(t)的上界，即：

將式(2)帶入，并考慮所提到的約束條件，整體優(yōu)化模型建立如下：

圖3為本發(fā)明中abs動(dòng)態(tài)配置系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例的系統(tǒng)包括：

用戶設(shè)備300和303，分別用于向pico基站和宏基站請求業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，以及反饋信道信息。

pico基站301，用于根據(jù)用戶設(shè)備300的業(yè)務(wù)請求和反饋的信道信息，在不同子幀類型下為用戶分配資源，并評估基站在abs所能取得的效益提升量，反饋給宏基站。

宏基站302，用于根據(jù)用戶設(shè)備304的業(yè)務(wù)請求和反饋的信道信息，在常規(guī)子幀下為用戶分配資源，評估在abs不發(fā)送數(shù)據(jù)帶來的損失，并結(jié)合pico基站上報(bào)的在abs的效益增量，動(dòng)態(tài)配置子幀類型。

圖6為本發(fā)明中實(shí)施例中abs動(dòng)態(tài)配置方法操作示意圖；

步驟600：用戶測量并上報(bào)信道信息，包括宏基站用戶和pico基站用戶。

具體的，用戶信道信息的測量與上報(bào)是周期性的，基站可以根據(jù)用戶上報(bào)的信道信息，選擇相應(yīng)的調(diào)制編碼方式，估計(jì)用戶在各個(gè)資源塊上能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，當(dāng)用戶信道質(zhì)量較好時(shí)，用戶在單個(gè)資源塊上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較大。

步驟601：宏基站和pico基站將用戶的信道信息和隊(duì)列信息輸入調(diào)度計(jì)算模塊，有調(diào)度計(jì)算模塊根據(jù)用戶的信道信息選擇mcs得到用戶在每個(gè)資源塊上傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，然后根據(jù)調(diào)度方法計(jì)算調(diào)度矩陣。

具體的，圖7給出了本實(shí)施例中調(diào)度計(jì)算模塊的調(diào)度矩陣計(jì)算流程圖，其中每個(gè)基站的調(diào)度矩陣的計(jì)算都是相互獨(dú)立的，為了達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)，通過最大化每個(gè)資源塊上發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量(或)，來使得基站所發(fā)送的總數(shù)據(jù)包數(shù)量(或)最大。

其中，宏基站調(diào)度計(jì)算模塊用到的用戶調(diào)度優(yōu)先級矩陣的計(jì)算公式為：

pico基站中調(diào)度計(jì)算模塊1和2分別用到用戶abs和常規(guī)子幀的調(diào)度優(yōu)先級的矩陣的計(jì)算公式為：

根據(jù)不同的用戶調(diào)度優(yōu)先級矩陣，按照圖7的流程，可以分別得到宏基站的調(diào)度矩陣wm(t)、和具體的步驟如下：

步驟700：宏基站根據(jù)對應(yīng)式(15)計(jì)算調(diào)度優(yōu)先級矩陣，若是pico基站，則根據(jù)式(16)和(17)分別計(jì)算常規(guī)資源和abs資源對應(yīng)的調(diào)度優(yōu)先級矩陣，同時(shí)初始化調(diào)度矩陣w的元素全0；

步驟701：判斷是否有用戶隊(duì)列長度為0，即無數(shù)據(jù)傳輸需求，若有則執(zhí)行步驟702，否則轉(zhuǎn)入步驟703；

步驟702：將調(diào)度優(yōu)先級矩陣中與沒有數(shù)據(jù)要傳的用戶相關(guān)聯(lián)的行置為-∞；

步驟703：選擇優(yōu)先級矩陣中最大的元素，確定與之關(guān)聯(lián)的用戶為u^*，資源塊分別為j，更新調(diào)度矩陣w：

步驟704：將調(diào)度優(yōu)先級矩陣中對應(yīng)與資源塊j相關(guān)的列元素置0；

步驟705：判斷用戶u^*是否還有剩余數(shù)據(jù)要傳，若無數(shù)據(jù)要傳，則執(zhí)行步驟706，否則轉(zhuǎn)入步驟707；

步驟706：將與用戶u^*相關(guān)聯(lián)行元素置0；

步驟707：判斷調(diào)度優(yōu)先級矩陣中是否所有元素都為-∞，若是則退出循環(huán)，輸出調(diào)度矩陣w，否則轉(zhuǎn)入步驟703；

步驟602：根據(jù)求得的調(diào)度矩陣，宏基站和pico基站分別可以得到與優(yōu)化目標(biāo)相關(guān)的函數(shù)值：

確定可行的調(diào)度矩陣后，剩下的優(yōu)化參數(shù)為α(t)，優(yōu)化目標(biāo)可以變形為：

宏基站abs損失計(jì)算模塊根據(jù)用戶的隊(duì)列信息和從調(diào)度計(jì)算模塊獲取的可發(fā)送的包數(shù)量信息，可以計(jì)算abs損失為fm(t)，pico基站abs效益增量計(jì)算模塊根據(jù)用戶的隊(duì)列信息和從調(diào)度計(jì)算模塊1和2獲取的用戶在abs子幀和非abs子幀可以發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量，能夠得到abs效益增量為

步驟603：宏基站m覆蓋范圍內(nèi)的pico基站p∈pm向宏基站上報(bào)的值，即

步驟604：宏基站根據(jù)各pico基站上報(bào)的函數(shù)值，做出abs判決，并向覆蓋范圍類的各pico基站p∈pm下發(fā)abs決定。

具體的，由于α(t)∈{0,1}，為了達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)，則：

則abs的判決準(zhǔn)則為：

該準(zhǔn)則的含義是，當(dāng)pico基站中受到宏基站嚴(yán)重干擾的用戶待發(fā)送的包較多時(shí)，相對于非abs的子幀的配置而言，子幀配置為abs能夠給pico基站帶來較大的增益；而當(dāng)pico基站中心用戶隊(duì)列較長，待發(fā)送的包數(shù)較多時(shí)，pico基站優(yōu)先調(diào)度中心用戶，因而不能從abs獲取較大增益，則宏基站在判決時(shí)，會(huì)將下一時(shí)刻的子幀類型定為常規(guī)子幀。

步驟605：pico基站確定最終的調(diào)度矩陣并向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)；

具體的，若α(t)＝1，則宏基在該時(shí)隙不向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，pico基站采用調(diào)度矩陣調(diào)度資源和同時(shí)選擇相應(yīng)的mcs向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)包，并更新基站下各用戶的隊(duì)列長度；若α(t)＝0，則宏基站在該時(shí)隙采用調(diào)度矩陣wm(t)和相應(yīng)的mcs向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)包，pico基站采用調(diào)度矩陣和相應(yīng)的mcs向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)包。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)中。