一种基于等效带宽的5G无线资源切片和调度的方法技术

本申请涉及一种基于等效带宽的5G无线资源切片和调度的方法，该方法包括：根据用户与基站的收发天线之间的关系，确定用户的用户信道矩阵，以构建接收信号向量进行求解获得用户的等效信道矩阵，并对其进行奇异值分解，得到用户速率函数，并确定空分用户的数量限制条件，对用户速率函数进行拉格朗日级数展开并保留前两项，得到用户需求带宽函数，将用户的最佳功率以及空分用户的数量限制条件带入用户需求带宽函数中，以构建表征了用户所需的等效频谱带宽的等效频谱带宽函数，并构建AC准入策略和资源分配模型，结合马尔科夫模型，采用AC准入策略和资源分配模型对各用户进行资源分配，由此，对用户进行准确的资源分配，避免了资源的浪费。源的浪费。源的浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种基于等效带宽的5G无线资源切片和调度的方法


[0001]本申请涉及无需通信
，特别是涉及一种基于等效带宽的5G无线资源切片和调度的方法。

技术介绍

[0002]随着5G的全面铺开，大规模的5G应用还面临各种挑战。其中，对于5G各行业应用还面临着多种不同需求的业务在5G网络上灵活适配的问题。而5G新型网络可以通过网络切片技术为不同需求的业务切割出不同的虚拟网，从而灵活适配不同业务的需求。5G切片的现有研究主要集中在5G核心网(即，有线网络)。在5G无线接入网中，一个切片到底包含什么，大小如何定量计算，用户的准入策略是什么，以及如何资源分配等问题还未得到很好的解决，使得不利于系统对用户进行准确的资源分配，导致了资源的浪费。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够使系统对用户进行准确的资源分配，减少资源浪费的基于等效带宽的5G无线资源切片和调度的方法。
[0004]一种基于等效带宽的5G无线资源切片和调度的方法，所述方法包括：
[0005]步骤1，根据用户与基站的收发天线之间的关系，确定用户的用户信道矩阵，根据用户的用户信道矩阵，构建采用用户对应的预编码矩阵去除用户间的干扰后的接收信号向量，对所述接收信号向量进行求解以获得用户的等效信道矩阵；
[0006]步骤2，对所述等效信道矩阵进行奇异值分解，得到用户速率函数，并确定空分用户的数量限制条件；
[0007]步骤3，对所述用户速率函数进行拉格朗日级数展开并保留前两项，得到用户需求带宽函数，将用户的最佳功率以及所述空分用户的数量限制条件带入所述用户需求带宽函数中，将频域、空域和功率域中占用的资源统一的映射为MIMO
‑
OFDMA系统的等效频谱带宽，以构建表征了用户所需的等效频谱带宽的等效频谱带宽函数；
[0008]步骤4，根据所述等效频谱带宽函数，构建AC准入策略和资源分配模型；
[0009]步骤5，在MIMO
‑
OFDMA系统中的不同业务用户和不同服务质量要求下，结合马尔科夫模型，采用所述AC准入策略和所述资源分配模型对各用户进行资源分配。
[0010]在其中一个实施例中，所述根据用户与基站的收发天线之间的关系，确定用户的用户信道矩阵，根据用户的用户信道矩阵，构建采用用户对应的预编码矩阵去除用户间的干扰后的接收信号向量，对所述接收信号向量进行求解以获得用户的等效信道矩阵，包括：
[0011]根据用户与基站的收发天线之间的关系，提取用户的用户信道矩阵H
j
，根据用户的用户信道矩阵，构建采用用户对应的预编码矩阵去除用户间的干扰后的接收信号向量y
j
，接收信号向量y
j
表示为：
[0012][0013]其中，第一项即为用户j在接收端自身所需的信号，而第二项表示其他用户对用户j的干扰信号，T
k
表示预编码矩阵，x
j
表示向用户j发送的信号，x
k
表示向其他用户k发送的信号，q
j
表示噪声，S表示用户集；
[0014]定义表示用户集S中除去用户j外所有用户的联合信道矩阵，对所述联合信道矩阵进行奇异值分解，得到所述联合信道矩阵的零空间矩阵
[0015]令其中，表示用户j用于消除用户间干扰的预编码部分矩阵，B
j
表示所述预编码矩阵中用于最大化用户j速率的部分，得出用户j的等效信道矩阵其中，
[0016]在其中一个实施例中，所述对所述等效信道矩阵进行奇异值分解，得到用户速率函数，并确定空分用户的数量限制条件，包括：
[0017]对用户j的所述等效信道矩阵进行奇异值分解，被分解成多个平行子信道，其中，平行子信道的数目由所述等效信道矩阵的秩所决定；
[0018]根据所有平行子信道的比特速率之和，得到用户j在一个子载波上的用户速率函数R
j
，用户速率函数R
j
表示为：
[0019][0020]其中，λ
jl
为用户j的等效信道矩阵和等效信道矩阵的转置的第l个特征值；P为基站中用户被分配的发射功率；N
j
为等效矩阵的秩；σ2为加性高斯白噪声向量的协方差，M为基站发射天线数量；
[0021]对零空间矩阵的分析，以确定在等效信道矩阵处于富散射环境时，可复用用户个数的限制条件作为空分用户的数量限制条件，其中，空分用户的数量限制条件为：其中，N
k
为用户接收天线的数量。
[0022]在其中一个实施例中，所述对所述用户速率函数进行拉格朗日级数展开并保留前两项，得到用户需求带宽函数，将用户的最佳功率以及所述空分用户的数量限制条件带入所述用户需求带宽函数中，将频域、空域和功率域中占用的资源统一的映射为MIMO
‑
OFDMA系统的等效频谱带宽，以构建表征了用户所需的等效频谱带宽的等效频谱带宽函数，包括：
[0023]对用户j的用户速率函数进行拉格朗日级数展开并且保留前两项，得到用户j的用户需求带宽函数C
j
W，用户j的用户需求带宽函数C
j
W的表达式为：
[0024][0025]其中，C
j
为用户j的子载波个数，W为一个OFDM子载波的带宽，P0为最佳功率，a
j
为用
户的误码率要求；
[0026]其中，通过对用户需求带宽函数求偏导数并令其为0，获得最佳功率P0，其中，最佳功率P0的表达式为；
[0027][0028]将所述最佳功率P0的表达式和所述空分用户的数量限制条件代入所述用户需求带宽函数中，使得在MIMO
‑
OFDMA系统中的不同业务用户和不同服务质量要求下，将频域、空域和功率域中占用的资源统一的映射为MIMO
‑
OFDMA系统的等效频谱带宽，以构建表征了用户j所需的等效频谱带宽的等效频谱带宽函数δ
j
，等效频谱带宽δ
j
的表达式为：
[0029][0030]其中，N0为假设的用户接收天线数量，g为用户集S中的用户数量。
[0031]在其中一个实施例中，所述AC准入策略的表达式为：
[0032][0033]其中，定义为第i个租户的第e个服务中用户到达的二进制AC指示符，ARP
e,i
表示当前到达用户的优先级，ARP
e
′
,i
表示已到达用户的优先级，u
e
′
,i
为第i个租户已服务用户的用户数量，δ
e
′
,i
表示第i个租户已服务用户的等效频谱带宽，δ
e,i
表示第i个租户的第e个服务中当前达到用户的等效频谱带宽，C
max,i
为第i个租户可用容量，e
′
代表已服务用户的服务类型。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于等效带宽的5G无线资源切片和调度的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，根据用户与基站的收发天线之间的关系，确定用户的用户信道矩阵，根据用户的用户信道矩阵，构建采用用户对应的预编码矩阵去除用户间的干扰后的接收信号向量，对所述接收信号向量进行求解以获得用户的等效信道矩阵；步骤2，对所述等效信道矩阵进行奇异值分解，得到用户速率函数，并确定空分用户的数量限制条件；步骤3，对所述用户速率函数进行拉格朗日级数展开并保留前两项，得到用户需求带宽函数，将用户的最佳功率以及所述空分用户的数量限制条件带入所述用户需求带宽函数中，将频域、空域和功率域中占用的资源统一的映射为MIMO
‑
OFDMA系统的等效频谱带宽，以构建表征了用户所需的等效频谱带宽的等效频谱带宽函数；步骤4，根据所述等效频谱带宽函数，构建AC准入策略和资源分配模型；步骤5，在MIMO
‑
OFDMA系统中的不同业务用户和不同服务质量要求下，结合马尔科夫模型，采用所述AC准入策略和所述资源分配模型对各用户进行资源分配。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据用户与基站的收发天线之间的关系，确定用户的用户信道矩阵，根据用户的用户信道矩阵，构建采用用户对应的预编码矩阵去除用户间的干扰后的接收信号向量，对所述接收信号向量进行求解以获得用户的等效信道矩阵，包括：根据用户与基站的收发天线之间的关系，提取用户的用户信道矩阵H
j
，根据用户的用户信道矩阵，构建采用用户对应的预编码矩阵去除用户间的干扰后的接收信号向量y
j
，接收信号向量y
j
表示为：其中，第一项即为用户j在接收端自身所需的信号，而第二项表示其他用户对用户j的干扰信号，T
k
表示预编码矩阵，x
j
表示向用户j发送的信号，x
k
表示向其他用户k发送的信号，q
j
表示噪声，S表示用户集；定义表示用户集S中除去用户j外所有用户的联合信道矩阵，对所述联合信道矩阵进行奇异值分解，得到所述联合信道矩阵的零空间矩阵令其中，示用户j用于消除用户间干扰的预编码部分矩阵，B
j
表示所述预编码矩阵中用于最大化用户j速率的部分，得出用户j的等效信道矩阵其中，3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述等效信道矩阵进行奇异值分解，得到用户速率函数，并确定空分用户的数量限制条件，包括：对用户j的所述等效信道矩阵进行奇异值分解，被分解成多个平行子信道，其中，平行子信道的数目由所述等效信道矩阵的秩所决定；根据所有平行子信道的比特速率之和，得到用户j在一个子载波上的用户速率函数R
j
，用户速率函数R
j
表示为：
其中，λ
jl
为用户j的等效信道矩阵和等效信道矩阵的转置的第l个特征值；P为基站中用户被分配的发射功率；N<...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘甦，盖新超，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：