基于用户满意度的OFDMA-WLAN系统下行资源分配方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于用户满意度的OFDMA-WLAN系统下行资源分配方法，所述方法包括如下步骤：（1）接入点AP收集信道通信质量；（2）多业务需求转换为统一需求度量；（3）确定用户优先级；（4）将所有用户区分为实时用户和非实时用户，以不同的分配准则优化分配可用信道资源；（5）分配资源，包括分配信道和功率。本发明专利技术以最大化用户的满意度等级为目标，为下行链路通信分配合适的频谱带宽和发射功率，在优先满足用户需求的前提下支持公平的高数据速率传输。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信
，特别是涉及一种OFDMA-WLAN系统下行资源分配方法。
技术介绍
无线局域网(Wireless local area networks, WLAN)是一种灵活、便捷的可调整网络，在热点地区十分有效。IEEE 802.11工作组一直致力于制定高速数据传输的WLAN标准。标准草案和一些研究文献中提出将正交频分多址接入(Orthogonal frequencydivision multiple access, 0FDMA)技术引入无线局域网标准,并衍生相应的媒体接入技术，以提高局域网的吞吐量。OFDMA技术一直被大量应用于频率分配方法中，IEEE802.16e标准和毫微微蜂窝(femtocell)系统也利用OFDMA技术开发多用户增益以实现网络高容量。同时，OFDMA也是第三代合作伙伴计划(3GPP)的下行通信核心技术之一。也有很多研究将认知无线电技术与OFDMA技术相结合，通过资源管理使从用户在不干扰主用户通信的条件下共享授权频谱。但是，大多数的研究文献在研究资源分配算法时只以最大化系统吞吐为目标，忽略了用户服务质量(Quality of Service, QoS)需求的保证。基于QoS保障的资源管理是网络资源优化管理和协作接入网络的重要研究方面，在资源分配时如果只考虑吞吐量而忽略用户的QoS要求，则有可能出现资源被浪费的情况。即有可能出现:不需要很多传输资源的用户被分配了较好的传输资源，而需要较多传输资源的用户却得不到有效的资源分配，多次重传导致资源消耗和浪费。为了实现公平有效的高速传输，好的信道应该被分配给传输资源渴求度高的用户。通常传输速率的最优化会带来不公平的传输或不满意的QoS，而追求公平性和QoS保障会降低一定的吞吐量，如何找到解决难题的折中点是一个需要研究的问题，为此本专利技术给出了一种OFDMA-WLAN系统的资源分配方法。
技术实现思路
专利技术目的:一种基于用户满意度的OFDMA-WLAN通信系统中资源分配方法，根据收集的信道通信质量信息和每个用户不同的业务需求，以最大化用户满意等级为目标，动态分配信道和发射功率，实现高速数据传输的同时，提高用户对传输服务的满意度以及资源利用的有效性和公平性。技术方案:一种基于用户满意度的OFDMA-WLAN系统下行资源分配方法，包括如下步骤:(I)接入点AP收集信道通信质量:接入点AP收集频谱状态信息，可用频谱被划分为多个子信道，获知每个子信道的通信质量；分析结果作为输入参数输出给资源分配过程(5)；(2)多业务需求转换为统一需求度量:每个用户将自己的不同业务需求转换成统一的度量单位，并将度量最大的QoS需求发送给接入点AP ；(3)确定用户优先级:接入点AP收到所有用户的需求后，再次根据度量大小对用户进行需求优先级排序，对优先级高的用户优先分配信道；(4)将所有用户区分为实时用户和非实时用户，以不同的分配准则优化分配可用信道资源；(5)资源分配过程，包括分配信道和功率:当接入点AP收到多个用户的业务需求，要计算可满足的需求与用户实际需求的比值，根据信道通信质量，以最大化用户的满意等级为目标，对每个用户进行信道分配；分配信道后，利用基于注水法的功率分配算法对每个信道进行功率分配。本专利技术采用上述技术方案，具有以下有益效果:本专利技术提出了 OFDMA-WLAN系统中一种资源分配方法，其优点是根据可用信道通信质量，以最大化用户满意等级为目标，将不同业务需求转换为统一的业务需求度量，优化信道分配和发射功率分配，有效提高用户对传输的满意程度，实现公平的高数据速率传输，有效利用资源。附图说明图1为本专利技术实施例的资源分配信息流框图；图2为本专利技术实施例的多业务QoS需求转换信息流框图；图3为本专利技术实施例的信道分配示意图。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。在OFDMA-WLAN系统中，下行链路的资源管理过程在接入点(Access point, AP)中完成。每个分配时隙内都要进行分配决定，信道感知、业务需求转换和优先级排序都必须在每次资源分配前完成。信道感知信息、业务需求转换信息、用户优先级信息在每次资源分配期间保持不变。AP具有认知能力，根据信道状态和每个用户不同的业务需求，资源分配过程以最大化用户的满意度等级为目标，为下行链路通信分配合适的频谱带宽和发射功率。该方法在优先满足用户需求的前提下支持公平的高数据速率传输。资源分配过程主要包括5个步骤:(I)每次进行资源分配前，AP收集频谱状态信息，获知每个子信道的通信质量。每次进行资源分配之前，AP必须进行频谱感知，确认通信覆盖范围内共享频谱的载频使用情况，单小区内可以是独立感知，多小区之间则进行协作感知。同时根据用户的信道状态反馈信息(channel state information, CSI),综合推断信道的通信质量；(2)每个用户将自己的不同业务需求转换成统一的度量单位，并将度量最大的业务需求告知AP ； (3) AP收到所有用户的需求后，再次根据度量大小对用户进行需求优先级排序，对优先级高的用户优先分配信道；(4)将所有用户区分为实时用户和非实时用户，以不同的分配准则优化分配可用信道资源；(5)分配信道后，利用基于注水法的功率分配算法对每个信道进行功率分配。如图1所示，基于用户满意度的OFDMA-WLAN系统下行资源分配方法包括以下步骤:(I)接入点AP收集信道通信质量:可用频谱被划分为多个子信道，具有认知能力的接入点AP在接收端包含感知设备，结合感知结果和用户反馈信息分析判断信道的通信能力。分析结果作为输入参数输出给资源分配过程(5)；(2)多业务需求转换为统一需求度量:多个用户的多种业务需求被转换为统一的业务需求度量，每个用户的统一需求中度量最大的QoS需求作为输入参数应用于资源分配过程；(3)确定用户优先级:在资源分配前，接入点AP收到所有用户的需求后，再次根据度量大小对用户设定资源分配优先级，优先级高的用户享有使用高质量信道的优先权；(4)将所有用户区分为实时用户和非实时用户，以不同的分配准则优化分配可用信道资源；(5)资源分配过程，包括分配信道和功率:当接入点AP收到多个用户的业务需求，根据信道通信质量，以最大化 用户满意等级为目标，对每个用户进行信道分配；分配信道后，利用基于注水法的功率分配算法对每个信道进行功率分配。图2为本专利技术实施例的多业务QoS需求转换信息流框图，假设共有M个用户、N种业务，％表示第i个用户第j种业务的QoS需求，Qi是转换后统一的一种业务的QoS需求。只要找到一个转换函数F，就可以将不同业务需求转换为同一种业务需求，便于统一资源分配。不同用户转换后的业务需求又被按照降序排列，需求渴求度最高的用户享有资源分配的优先权。具体过程可以包括以下内容:(I)确认每种QoS需求的最低要求，如时延限制、带宽限制、最低传输速率限制、误码率门限。(2)根据以下公式(I)、(2)、(3)，将不同的QoS最低要求转换为对传输速率的最低要求:r误码率=;!^(丫误码率)(I)r 时延=f2(Y本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于用户满意度的OFDMA?WLAN系统下行资源分配方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）接入点AP收集信道通信质量：?接入点AP收集频谱状态信息，可用频谱被划分为多个子信道，获知每个子信道的通信质量；分析结果作为输入参数输出给资源分配过程（5）；（2）多业务需求转换为统一需求度量：多个用户的多种业务需求被转换成统一的业务需求度量，并将度量最大的QoS需求发送给接入点AP；（3）确定用户优先级：接入点AP收到所有用户的需求后，再次根据度量大小对用户进行需求优先级排序，对优先级高的用户优先分配信道；（4）将所有用户区分为实时用户和非实时用户，以不同的分配准则优化分配可用信道资源；（5）资源分配过程，包括分配信道和功率：当接入点AP收到多个用户的业务需求，根据信道通信质量，以最大化用户满意等级为目标，对每个用户进行信道分配；分配信道后，利用基于注水法的功率分配算法对每个信道进行功率分配。

【技术特征摘要】
1.一种基于用户满意度的OFDMA-WLAN系统下行资源分配方法，其特征在于，包括如下步骤: (O接入点AP收集信道通信质量:接入点AP收集频谱状态信息，可用频谱被划分为多个子信道，获知每个子信道的通信质量；分析结果作为输入参数输出给资源分配过程(5)； (2)多业务需求转换为统一需求度量:多个用户的多种业务需求被转换成统一的业务需求度量，并将度量最大的QoS需求发送给接入点AP ； (3)确定用户优先级:接入点AP收到所有用户的需求后，再次根据度量大小对用户进行需求优先级排序...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏玮玮，鲍楠，沈连丰，李俊超，陈赓，
申请(专利权)人：东南大学，南京东大移动互联技术有限公司，
类型：发明
国别省市：