一种eLWA系统中上行自适应带宽功率分配决策算法及实现装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双连接系统中的上行自适应带宽和功率分配决策方案及其实现装置，包括：首先双连接用户根据自身QoS请求与信道质量初始化用户集，然后通过自适应带宽功率分配决策算法，根据目标效用函数，初始化后的用户，对其连接的不同无线接入点的功率和带宽进行分配，使得用户的效用最大化。从而在保证用户QoS需求的同时，显著地提高系统吞吐量。

An uplink adaptive bandwidth power allocation decision algorithm and its implementation device in elwa system

【技术实现步骤摘要】
一种eLWA系统中上行自适应带宽功率分配决策算法及实现装置
本专利技术涉及无线通信
，具体涉及异构网融合系统的上行自适应带宽功率分配决策算法以及实现上述算法的装置。
技术介绍
通过用户与LTEeNB和WLANAP同时连接，可以减少甚至避免通信中的无线链路故障和服务中断现象，并提升系统吞吐量。双连接的这一优势在LTE网络中被广泛应用。合理的带宽功率分配不仅可以提高吞吐量，还可以提高移动鲁棒性。在双连接上行链路中，多个用户共享有限的无线传输资源，用户之间通过协作和竞争的方式优化各自的目标参数。对于双连接的上行链路中主要考虑对于不同业务的带宽分配以及发射端在启用双连接时的功率分配问题。
技术实现思路
本专利技术提出了一种eLWA系统中的上行自适应带宽功率分配决策算法及实现装置，以保证在满足用户QoS请求的前提下，尽可能地让上行链路获得更大的系统吞吐量，并且降低主基站的负载，以此来达到系统均衡，有效地提高系统吞吐量。本专利技术的具体实现过程如下：步骤1、由于不同业务的优先级不同，不同的业务类型的效用函数也不同。常速率业务(Constantbitrate，CBR)的效用函数：变速率业务(Variablebitrate，VBR)的效用函数：下载类业务(Downloadservice，DS)的效用函数：其中Ur代表业务的效用，Vr代表用户的速率，r∈R表示业务的集合R∈{CBR,DS,VBR}。步骤2、对于不同的业务，UE在蜂窝链路与WLAN链路的总速率可以表示为：其中，和代表第i个用户在蜂窝链路和在WLAN链路上r业务分到的带宽。Pis和Piw代表第i个用户在蜂窝和WLAN链路上所分配的功率。Eis和Eiw代表第i个用户在蜂窝和WLAN链路上所接收到的干扰和噪声之和。那么资源分配问题可以表示为如下优化问题：其中Bis和Biw代表第i个用户在蜂窝和WLAN链路上所得到的带宽，该式中的异构网络功率和带宽分配问题，为不等式约束的非线性优化问题，求解可以使用KKT条件，其拉格朗日函数为：步骤3、对于上式，如果想要获取最大效用，首先，要保证CBR业务的速率超过业务要求的基本传输速率，比如语音业务的8Kbps的传输门限。保证CBR业务的同时，也要尽量节省在CBR业务上所占用的带宽基于与的线性关系，采用单连接是节约带宽的最佳方案。所以我们比较两个链路上的频谱效率，选择最优的链路来传输CBR业务。步骤4、此时，CBR业务的效用为1，可以简化目标函数为然后，在logUi,r为凸函数的情况下，该式有唯一解，所以满足：λp(Pis+Piw-Pmax,i)＝0其中x∈{S，W}，S代表蜂窝链路，W代表WLAN链路。首先，对功率分配问题进行分析，可得：定义N(Vi,DS)与M(Vi,VBR)来简化表达式对于蜂窝链路：对于WLAN链路：经过分析可知，当效用最大的时候，功率一定是完全分配的，不会存在闲置的功率，所以有Pis+Piw＝Pmax,i；可以得到：Piw＝Pmax,i-Pis然后，对带宽分配问题进行分析，可得：对于DS业务：对于VBR业务：其中，这里代表除x以外的链路上的速率和，即x为蜂窝链路则为使用梯度下降法迭代求出λs和λw，可以得到：其中εs和εw为正，代表极小步长，用户侧可以迭代λs和λw，并不需要存储每个迭代周期的带宽与功率分配情况，通过迭代，带宽和功率分配可以适应状态时刻变化的用户需求。下面通过仿真对算法性能进行评估。对eLWA系统中上行自适应带宽功率分配决策算法进行建模，假设系统内U个用户和C个小区，用户在每个小区中随机分布，所有用户都可以在单连接和双连接之间切换，这意味着用户可以随时启动双连接ON/OFF模式。我们在混合业务场景下，对系统的性能进行了仿真分析，仿真参数如下表所示：根据仿真参数，对eLWA自适应带宽功率分配算法进行了性能评估，仿真结果如图2所示，表明这种算法可以有效地提升用户侧的效用，改善用户体验。仿真结果还表明，与经典的上行双连接固定带宽功率分配算法相比较，自适应带宽功率分配算法可以降低不同业务的时延，如图3所示。附图说明图1LWA用户平面协议结构图2自适应带宽功率分配算法与固定资源分配算法的用户总效用对比图3不同业务下的自适应带宽功率分配算法与固定资源分配算法时延CDF图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种eLWA系统中的上行自适应带宽功率分配决策方案，其特征在于，包括：/n将常见的业务定义为常速率业务(CBR)，下载类业务(DS)以及变速率业务(VBR)，通过提出的自适应带宽功率分配决策算法，用户对与其连接的不同无线接入点的上行功率，和针对三种不同的业务的带宽进行协同分配，使得用户的效用最大化，从而让同时接收多种业务的终端体验最大化；/n按照上述方案，动态调整采用双连接方案的用户功率带宽。/n

【技术特征摘要】
1.一种eLWA系统中的上行自适应带宽功率分配决策方案，其特征在于，包括：
将常见的业务定义为常速率业务(CBR)，下载类业务(DS)以及变速率业务(VBR)，通过提出的自适应带宽功率分配决策算法，用户对与其连接的不同无线接入点的上行功率，和针对三种不同的业务的带宽进行协同分配，使得用户的效用最大化，从而让同时接收多种业务的终端体验最大化；
按照上述方案，动态调整采用双连接方案的用户功率带宽。


2.根据权利要求1所述的自适应带宽功率分配决策算法，其特征在于：
(1)由于不同业务的优先级不同，不同的业务类型的效用函数也不同：
常速率业务(Constantbitrate，CBR)的效用函数



变速率业务(Variablebitrate，VBR)的效用函数



下载类业务(Downloadservice，DS)的效用函数：



其中Ur代表业务的效用，Vr代表用户的速率，r∈R表示业务的集合R∈{CBR,DS,VBR}；
(2)对于不同的业务，UE在蜂窝链路与WLAN链路的总速率可以表示为：



其中，和代表第i个用户在蜂窝链路和在WLAN链路上r业务分到的带宽；Pis和Piw代表第i个用户在蜂窝和WLAN链路上所分配的功率；和代表第i个用户在蜂窝和WLAN链路上所接收到的干扰和噪声...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚峰，李思栋，巴欣然，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11