本发明专利技术涉及的是一种无线通信技术领域的优化方法，具体涉及一种高速场景下OFDMA系统的无线资源分配方法。该方法包括步骤1：收集系统中所有用户信息；步骤2：根据时延服务质量要求将数据包分发到不同的缓冲器；步骤3：通过排队论理论将时延服务质量要求转化为物理层的链路速率信息；步骤4：根据物理层速率约束条件、块的约束条件和总的传输功率约束条件，确定资源分配的最优化模型；步骤5：先根据时延服务质量要求对用户队列进行优先级的排序，用户再按的排序对块进行择优分配，最后进行功率分配。步骤6：按照步骤5得到的最优解进行功率分配。本发明专利技术采用基于块的频谱分配，降低多普勒频移的影响，充分利用了资源提高了系统性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种无线通信
的优化方法，具体涉及一种高速场景下OFDMA系统的无线资源分配方法。
技术介绍
随着高速铁路和高速公路的开通和应用，高速环境下的移动通信得到人们的极大关注，而高速列车的运行速度将达到350 500km/h，高速铁路车地之间的通信数据量也将越来越多，以乘客为主体的宽带数据业务也逐渐成为高速铁路宽带无线接入的主要业务。在乘坐高速列车的几个小时中，乘客需要处在实时“信息在线”状态，高速列车不能成为“信息孤岛”，所以乘客必须能够通过手机、笔记本等无线终端实时与外界保持联系，这就要求在高速移动条件下，高速铁路为乘客提供可靠有效的数据业务。然而，高速移动环境下，无线通信系统会产生较大的多普勒频移，信道快速变化，严重降低移动通信系统的性能。在高速率移动通信OFDMA (Orthogonal frequency division multiple access)正交频分多址接入系统中，时延是是个至关重要的因素，特别是实时业务，对时延要求极为严格。对于无线通信网络，不同的业务服务需要满足不同的服务质量要求，例如，对于数据分发这样的非实时服务受到一个很松弛的时延约束，而多媒体视频会议一类的服务业务则必须要满足一个严格的时延要求，这样才能保障通信的连续性。通常情况下，一个用户的数据流通常为混合数据流，即组成数据流的数据包需要满足不同的时延要求，如:双模通信模式。有些研究人员提出满足不同用户的时延约束的子载波分配和功率分配方案，从而最大化系统的总吞吐量，具体的系统模型如图2。采用上述方法案，系统首先满足了不同用户的时延服务质量(QoS)要求，从而保障了时延敏感用户的基本通信质量，一定程度上改善了系统性能。但是，通常情况下，一个时延敏感用户的数据流通常为混合数据流，即组成一条数据流的数据包需要满足 不同的时延服务质量要求，常规的资源分配方案，如上述方案，仅考虑多种时延QoS要求中最为严格的一个，然而满足严格的时延QoS要求,需要维持相对较高的速率约束，即消耗相对较大的功率，一定程度上浪费了资源，造成资源分配算法的非高效性。
技术实现思路
本专利技术的目的针对包含多种服务质量要求的混合数据流，已有的方案消耗相对较大的功率，一定程度上浪费了资源，造成资源分配算法的非高效性的不足，提出了一种高速场景下OFDMA系统的无线资源分配方法。一种高速场景下OFDMA系统的无线资源分配方法，该方法包括如下步骤:步骤1:收集系统中所有用户来自高层的时延服务质量要求，以及队列状态信息和信道状态信息；步骤2:根据来自高层的时延服务质量要求将一条数据流中的数据包分发到不同的缓冲器，具体是:当用户为时延忍耐用户，即用户来自高层的时延服务质量要求为无时延服务质量要求时，该用户的每一条数据流的数据包无需分类，通过一个缓冲器处理；当用户为时延敏感用户，将一条数据流中的数据包按时延服务质量要求分类，这里考虑为两类，分别为高时延约束的数据包和低时延约束的数据包，将高时延约束的数据包和低时延约束的数据包分别由两个缓冲器单独处理，每个缓冲器中的数据包的约束条件需要满足下式:本文档来自技高网...
【技术保护点】
高速场景下OFDMA系统的无线资源分配方法，其特征是该方法包括如下步骤：步骤1：收集系统中所有用户来自高层的时延服务质量要求，以及队列状态信息和信道状态信息；步骤2：根据来自高层的时延服务质量要求将一条数据流中的数据包分发到不同的缓冲器，具体是：当用户为时延忍耐用户，即用户来自高层的时延服务质量要求为无时延服务质量要求时，该用户的每一条数据流的数据包无需分类，通过一个缓冲器处理；当用户为时延敏感用户，将一条数据流中的数据包按时延服务质量要求分类，这里考虑为两类，分别为高时延约束的数据包和低时延约束的数据包，将高时延约束的数据包和低时延约束的数据包分别由两个缓冲器单独处理，每个缓冲器中的数据包的约束条件需要满足下式：E[Wk]≤Tk,k∈K2,其中，Ε[·]表示·的期望值，Wk是用户k一个缓冲器中数据包的系统时间，Tk是时延敏感用户的时延服务质量要求阈值，k代表一个用户，K2为时延敏感用户的集合；步骤3：根据步骤1得到的队列状态信息，通过排队论理论将高层信息的时延服务质量要求转化为物理层的链路速率信息，记时延敏感用户一条数据流两种类型数据包的时延约束为：高时延约束TH和低时延约束TL，具体是：将步骤2中高时延约束TH转化为物理层速率阈值RkH,转化公式为：M′Σm=1MR0,k,m≥RkH,∀k∈K2,将步骤2中低时延约束TH转化为物理层速率阈值RkL,其转化公式为：M′Σm=1MR1,k,m≥RkL,∀k∈K2,其中：Rq,k,m=BLlog2(1+|hq,k,m|2Pq,k,mσ2),m代表一个块，m∈M，M=(1,2,…,M)为块的集合，M为块集合中的第M块，记每个块上的子载波个数为M“；Rq,k,m表示用户k的第q个队列在块m上的通信速率；σ2是高斯白噪声的方差；L为子载波的总个数；B为系统总带宽；hq,k,m表示Rq,k,m对应的信道增益；对于时延敏感用户，q=0，1，对于时延忍耐用户q=2；步骤4：根据物理层速率约束条件、块的约束条件和总的传输功率约束条件，确定资源分配的最优化模型；所述块的约束条件：{S}q,k,m=sq,k,m为块的分配矩阵，如果sq,k,m=1，第m个块分配给用户k的第q种类型数据，如果sq,k,m=0，第m个块不分配给用户k的第q种类型数据；K1为时延忍耐用户集合，K1={1,2，…，K1}，K1为时延忍耐用户集合的第K1块；K2为时延敏感用户集合，K2={K1+1,K1+2，…，K1+K2}，K2为时延敏感用户集合的第K2个块；所述总的传输功率约束条件：0≤M′Σk=1K1+K2Σm=1MΣq=0q=2βqPq,k,m≤PT其中，PT为基站总的发送功率限制，Pq,k,m表示处理设定长度的数据所消耗的功率，一条数据流的数据包长度设定值为F，高时延约束数据包占数据包总长度的比例为a，则低时延约束数据包占数据包总长度的比例为(1?a)，当q=0时， βq=a；当q=1时，βq=(1?a)；当q=2时，βq=1；所述资源分配的最优化模型为：maxΣk=1K1Σm=1MM′·Rq,k,m|q=2s.t.C1:M′Σk=1K1+K2Σm=1MΣq=0q=2βqPq,k,m≤PTC3:sq,k,m∈(0,1),∀q,k,mC4:Σk=1K1+K2Σq=0q=2sq,k,m=1,∀m步骤5：根据步骤4中的最优化模型，先根据时延服务质量要求对用户队列进行优先级的排序，每个用户再按排序对块进行择优选择，最后进行功率分配，采用拉格朗日计算方法求得最优功率分配解为：P0,k,m*=[BLμkHln2·λ·β0-σ2|h0,k,m|2]+,k∈K2,m=1,2,3....,MP1,k,m*=[BLμkLln2·λ·β1-σ2|h1,k,m|2]+,k∈K2,m=1,2,3.......
【技术特征摘要】
1.高速场景下OFDMA系统的无线资源分配方法，其特征是该方法包括如下步骤: 步骤1:收集系统中所有用户来自高层的时延服务质量要求，以及队列状态信息和信道状态信息； 步骤2:根据来自高层的时延服务质量要求将一条数据流中的数据包分发到不同的缓冲器，具体是: 当用户为时延忍耐用户，即用户来自高层的时延服务质量要求为...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛丽娜，徐少毅，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。