以用户为中心网络面向服务质量的下行无线资源分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种以用户为中心网络面向服务质量的下行无线资源分配方法，包括以下步骤：1)计算基站m在子载波i上发送至用户k的实际信号以及用户k接收到的总信号Tk,t(i)；2)计算ZFBF编码策略下的信道质量Ck,t(i)，并建立无线资源分配问题的效用函数；3)根据无线资源分配问题的效用函数进行协作用户选择，并且确定在各子载波上进行通信的协作用户；4)根据协作用户选择的结果以及确定的在各子载波上进行通信的协作用户计算MU‑MIMO‑ZFBF预编码系数；5)计算时延敏感型用户的最优发射功率以及速率敏感型用户的最优发射功率，完成以用户为中心网络面向服务质量的下行无线资源分配，该方法能够实现基于用户需求、面向服务质量进行资源分配。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于正交频分多址接入网络中的无线资源管理
，涉及一种以用户为中心网络面向服务质量的下行无线资源分配方法。
技术介绍
随着用户通信设备的迅速增多，无线接入技术的快速发展，当前接入网络中的无线连接已经变得前所未有的复杂，同时，无线资源也变得前所未有的稀缺。在这样的背景下，传统的无线资源管理问题迎来了新的挑战。目前，无线资源管理策略还主要围绕‘以网络为中心’思想进行设计，用户的差异化需求与个性并没有得到足够的重视。首先需要提及‘多入多出’(MIMO)传输技术，通过在基站上搭载多组发射天线，多个基站之间可以实现以用户为中心的协作传输，大大改善用户的接收信道质量，对于位于小区边缘的强干扰用户效果显著。在‘多入多出’传输场景下，已知有多种预编码技术可以用于基站预编码。其中，迫零波束赋形(ZFBF)是一种低复杂度的次优算法，虽无法得到系统瞬态的最优传输速率，但是具有渐进的最优表现，在总用户数量足够大时，具备与最优算法-污纸算法(DPC)相同的表现。多点协作(CoMP)传输是3GPP在LTE-A系列标准中提出的一种多基站协作策略，可以分为协作调度与联合处理两大类。其中，协作调度是指当多基站的同频信号可能在用户处形成干扰时，通过一定手段规避这种干扰，仅保留一个基站与用户的连接，以此提升用户的信道质量；而联合处理是指，当多基站的同频信号可能在用户处形成干扰时，通过一定的调制编码策略让这些信号都转化为用户的有用信号，以此提升用户的信道质量。在面向服务质量的无线资源管理中，不同的业务具有不同的服务质量定义方式，呈现出丰富的差异化和异构性。例如，某些用户偏好使用速率敏感型业务，比如流媒体和高保真音乐等，而其他用户偏好使用延迟敏感型业务，比如语音通话和网页浏览等，这就引起不同用户对于传输速率以及传输稳定性的不同要求，并进一步确定网络的优化模型，因此需要设计出一种基于用户需求、面向服务质量进行资源分配的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种以用户为中心网络面向服务质量的下行无线资源分配方法，该方法能够实现基于用户需求、面向服务质量进行资源分配。为达到上述目的，本专利技术所述的以用户为中心网络面向服务质量的下行无线资源分配方法包括以下步骤：1)系统中有K个用户及M个基站，将所述K个用户分为速率敏感型用户及延时敏感型用户，其中，速率敏感型用户仅使用速率敏感型业务，时延敏感型用户仅使用时延敏感型业务，基站配置M个有向天线，用户设备配置一个全向天线，每个基站分配得到的总带宽为BHz，且基站分配得到的总带宽由基站处N个相互正交的子载波平分，每个子载波占据带宽Bs＝B/N，在一个子载波内，信道质量保持一致，计算基站m在子载波i上发送至用户k的实际信号以及用户k接收到的总信号Tk,t(i)；2)设每个基站都与其他M-1个基站存在回程链路连接，计算ZFBF编码策略下的信道质量Ck,t(i)，并建立无线资源分配问题的效用函数；3)根据无线资源分配问题的效用函数进行协作用户选择，并且确定在各子载波上进行通信的协作用户；4)根据协作用户选择的结果以及确定的在各子载波上进行通信的协作用户计算MU-MIMO-ZFBF预编码系数；5)根据MU-MIMO-ZFBF预编码系数分别计算时延敏感型用户的最优发射功率以及速率敏感型用户的最优发射功率，完成以用户为中心网络面向服务质量的下行无线资源分配。基站m在子载波i上发送至用户k的实际信号为：xmk,t(i)=ωBmk,t(i)PBmk,t(i)uk,t(i)---(1)]]>其中，为基站m在子载波i上向用户k的发射功率，uk,t(i)为从基站m处发送给用户k的原始信息符号，为基站m在子载波i上对发送到用户k的信号进行调制的预编码取值；则用户k接收到的总信号Tk,t(i)为：Tk,t(i)=u~k,t(i)+v~k,t(i)+zk,t(i)---(2)]]>u~k,t(i)=(Σc=1MHBck,t(i)ωBck,t(i)PBck,t(i)lBck)uk,t(i)---(3)]]>v~k,t(i)=Σe=1MΣj∈S⊥t(i)j≠kHBek,t(i)ωBek,t(i)PBek,t(i)lBekuj,t(i)---(4)]]>其中，为基站c与用户k在子载波i上的小尺度衰落变量，为基站c与用户k之间的路径损耗，为能够在子载波i上传输数据的用户集合，zk,t(i)为用户k在子载波i上的加性白噪声，zk,t(i)为零均值为零、方差为σ02的随机变量。设每个基站都与其他M-1个基站存在回程链路连接，则ZFBF编码策略下的信道质量Ck,t(i)为：Ck,t(i)＝Bslog2(1+Γk,t(i))(5)Γk,t(i)=|Σm=1MHBmk,t(i)lBmkωBmk,t(i)PBmk,t(i)|2σ02+Ik,t(i)---(6)]]>Ik,t(i)=Σj∈St(i)j∉k|Σm=1MHBmk,t(i)lBmkωBmj,t(i)PBmj,t(i)|2---(7)]]>其中，Ck,t(i)为用户k在子载波i上获得的传输速率，Γk,t(i)为用户k在子载波i上的信干噪比，Ik,t(i)为用户k在子载波i上接收到的干扰信号；则无线资源分配问题的效用函数为：maxS,W,PU(S,W,P)=mΣk∈K~Rk,t(S,W,P)-RminRmin+nΣh∈K^(Dmax-Dh,t(S,W,P)Dmax)---(8)]]>C1:Σk=1KΣi=1N|ωBmk,t(i)|2PBmk,t(i)sk,t(i)≤Pt,m,∀t]]>C2:Σi=1Nsk,t(i)Ck,t(i)≥Rmin,∀t,k∈K~]]>C3:Σt=1DmaxΣi=1Nsk,t(i)Ch,t(i)≥CD,∀h∈K^]]>C4:Σk=1KΣi=1Nsk,t(i)Ck,t(i)≤Rbh,∀m,t]]>C5:Σk∈Ksk,t(i)≤M,∀t,i]]>C6:PBmk,t(i)≥0,∀m,k,t,i]]>C7:sk,t(i)∈{0,1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以用户为中心网络面向服务质量的下行无线资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：1)系统中有K个用户及M个基站，将所述K个用户分为速率敏感型用户及延时敏感型用户，其中，速率敏感型用户仅使用速率敏感型业务，时延敏感型用户仅使用时延敏感型业务，基站配置M个有向天线，用户设备配置一个全向天线，每个基站分配得到的总带宽为BHz，且基站分配得到的总带宽由基站处N个相互正交的子载波平分，每个子载波占据带宽Bs＝B/N，在一个子载波内，信道质量保持一致，计算基站m在子载波i上发送至用户k的实际信号以及用户k接收到的总信号Tk,t(i)；2)设每个基站都与其他M‑1个基站存在回程链路连接，计算ZFBF编码策略下的信道质量Ck,t(i)，并建立无线资源分配问题的效用函数；3)根据无线资源分配问题的效用函数进行协作用户选择，并且确定在各子载波上进行通信的协作用户；4)根据协作用户选择的结果以及确定的在各子载波上进行通信的协作用户计算MU‑MIMO‑ZFBF预编码系数；5)根据MU‑MIMO‑ZFBF预编码系数分别计算时延敏感型用户的最优发射功率以及速率敏感型用户的最优发射功率，完成以用户为中心网络面向服务质量的下行无线资源分配。...

【技术特征摘要】
1.一种以用户为中心网络面向服务质量的下行无线资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：1)系统中有K个用户及M个基站，将所述K个用户分为速率敏感型用户及延时敏感型用户，其中，速率敏感型用户仅使用速率敏感型业务，时延敏感型用户仅使用时延敏感型业务，基站配置M个有向天线，用户设备配置一个全向天线，每个基站分配得到的总带宽为BHz，且基站分配得到的总带宽由基站处N个相互正交的子载波平分，每个子载波占据带宽Bs＝B/N，在一个子载波内，信道质量保持一致，计算基站m在子载波i上发送至用户k的实际信号以及用户k接收到的总信号Tk,t(i)；2)设每个基站都与其他M-1个基站存在回程链路连接，计算ZFBF编码策略下的信道质量Ck,t(i)，并建立无线资源分配问题的效用函数；3)根据无线资源分配问题的效用函数进行协作用户选择，并且确定在各子载波上进行通信的协作用户；4)根据协作用户选择的结果以及确定的在各子载波上进行通信的协作用户计算MU-MIMO-ZFBF预编码系数；5)根据MU-MIMO-ZFBF预编码系数分别计算时延敏感型用户的最优发射功率以及速率敏感型用户的最优发射功率，完成以用户为中心网络面向服务质量的下行无线资源分配。2.根据权利要求1所述的以用户为中心网络面向服务质量的下行无线资源分配方法，其特征在于，基站m在子载波i上发送至用户k的实际信号为：xmk,t(i)=ωBmk,t(i)PBmk,t(i)uk,t(i)---(1)]]>其中，为基站m在子载波i上向用户k的发射功率，uk,t(i)为从基站m处发送给用户k的原始信息符号，为基站m在子载波i上对发送到用户k的信号进行调制的预编码取值；则用户k接收到的总信号Tk,t(i)为：Tk,t(i)=u~k,t(i)+v~k,t(i)+zk,t(i)---(2)]]>u~k,t(i)=(Σc=1MHBck,t(i)ωBck,t(i)PBck,t(i)lBck)uk,t(i)---(3)]]>v~k,t(i)=Σe=1MΣj∈S⊥t(i)j≠kHBek,t(i)ωBek,t(i)PBek,t(i)lBekuj,t(i)---(4)]]>其中，为基站c与用户k在子载波i上的小尺度衰落变量，为基站c与用户k之间的路径...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲桦，谭真杰，赵季红，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61