Lte網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，包括如下步驟：獲取需進(jìn)行資源分配的小區(qū)用戶及LTE網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并根據(jù)單目標(biāo)多約束規(guī)劃方法對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)上行資源分配建立數(shù)學(xué)模型；通過(guò)迭代優(yōu)化方法將所述數(shù)學(xué)模型的組合優(yōu)化求解轉(zhuǎn)化成背包問(wèn)題；根據(jù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法將求解多選擇背包問(wèn)題轉(zhuǎn)化成求解多階段決策過(guò)程圖；根據(jù)預(yù)設(shè)的改進(jìn)后的Dijkstra算法求解所述多階段決策過(guò)程圖，獲得各個(gè)用戶的上行資源分配結(jié)果。本發(fā)明還提供對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)，能顯著減少資源分配的復(fù)雜度，達(dá)到資源的最適度配置。
【專利說(shuō)明】LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LTE網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，以及一種LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著無(wú)線移動(dòng)通信的發(fā)展，從原有的2G技術(shù)到3G技術(shù)的運(yùn)用，再到B3G(Beyond3rd Generation)技術(shù)以及 HSDPA (高速下行分組接入，High Speed DownlinkPacket Access)技術(shù)的研究，直到現(xiàn)在最為關(guān)注的LTE (Long-Term-EvoIution)技術(shù)的研究，都伴隨著無(wú)線資源分配技術(shù)的進(jìn)一步的發(fā)展與深入研究。未來(lái)的寬帶無(wú)線通信是以高傳輸速率、低誤碼率、低功耗、更多用戶共享頻譜以及更便捷的隨時(shí)隨地通信為目標(biāo)，每一次無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)的革命都直接促進(jìn)了無(wú)線頻譜資源分配技術(shù)的革新。
[0003]無(wú)線資源分配是一種可以提高頻譜資源利用率的技術(shù)。由于無(wú)線信道的頻譜資源的有限性，需要研究如何合理地分配有限的無(wú)線信道資源，以滿足不同用戶的需求。在保證用戶QoS (Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量)的基礎(chǔ)上，最大化無(wú)線通信系統(tǒng)的頻譜效率和系統(tǒng)容量。同時(shí)，為了避免無(wú)線信道的擁塞而導(dǎo)致用戶掉話，需要一種有效的無(wú)線資源分配算法，以提高系統(tǒng)性能。在LTE網(wǎng)絡(luò)中，物理層的主要技術(shù)為0FDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing,正交頻分復(fù)用)技術(shù)和 MIM0(Multiple Input Multiple Output,多輸入多輸出)技術(shù)。其中OFDM技術(shù)利用頻域上相互正交的子載波進(jìn)行并行數(shù)據(jù)傳輸，可以有效地克服頻率選擇性衰落，進(jìn)行空時(shí)處理，抑制干擾，實(shí)現(xiàn)分集增益。在LTE網(wǎng)絡(luò)中，OFDM技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，使得功率與子載波聯(lián)合分配成為無(wú)線資源分配的主要組成部分。為不同傳輸需求的用戶分配不同數(shù)量的子載波，當(dāng)用戶的傳輸需求較大時(shí)，為其分配較多的子載波，擴(kuò)展可用帶寬。
[0004]子載波分配主要是為了滿足用戶的傳輸需求數(shù)據(jù)量，傳輸功率控制主要是作為控制干擾而被廣泛研究的。傳輸功率控制會(huì)在補(bǔ)償路徑損耗、降低小區(qū)間干擾等方面發(fā)揮重要的作用。當(dāng)移動(dòng)終端處于基站近處時(shí)，需要減小終端的傳輸功率，以減少終端的能量損耗。當(dāng)終端處于基站的遠(yuǎn)處，處于小區(qū)的邊緣處時(shí)，需要增大終端的傳輸功率，保證上行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。當(dāng)多小區(qū)系統(tǒng)內(nèi)干擾嚴(yán)重時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)終端的傳輸功率，可以有效地抑制小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間用戶干擾。
[0005]好的資源分配算法一方面應(yīng)該利用信道的時(shí)變多徑特性以取得更好的無(wú)線資源利用率；另一方面，也應(yīng)該在無(wú)線資源利用率和用戶滿意度之間折衷。盡管無(wú)線頻譜資源在高速率時(shí)提高頻譜利用率非常重要，但在不同的時(shí)變信道條件下，通信系統(tǒng)不可能為所有的用戶提供一樣的吞吐量。作為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，無(wú)線資源分配算法的質(zhì)量已經(jīng)成為衡量一個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)體系是否可行、系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量?jī)?yōu)劣的準(zhǔn)則。
[0006]LTE系統(tǒng)資源分配有其自身的特點(diǎn)，且系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、AMC (Adaptive Modulationand Coding,自適應(yīng)編碼調(diào)制)、MM0技術(shù)及小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)都會(huì)對(duì)LTE系統(tǒng)資源分配算法產(chǎn)生影響。因此，目前直接復(fù)制OFDM系統(tǒng)的無(wú)線資源分配算法到LTE系統(tǒng)中，并沒(méi)有真正體現(xiàn)LTE系統(tǒng)自身的特點(diǎn)。如何保障用戶各種各樣的QoS需求，維護(hù)用戶之間的公平性，利用信道衰落在時(shí)間、頻率和空間上的頻率選擇性衰落，分組業(yè)務(wù)的突發(fā)特性，盡可能的提高系統(tǒng)資源利用率的同時(shí)，兼顧服務(wù)質(zhì)量，最大化用戶滿意度，達(dá)到資源的最適度配置，是目前工作欠缺和需要突破的地方。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]基于此，本發(fā)明提供一種LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法和系統(tǒng)，能顯著減少資源分配的復(fù)雜度，達(dá)到資源的最適度配置。
[0008]一種LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，包括如下步驟:
[0009]獲取需進(jìn)行資源分配的小區(qū)用戶及LTE網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并根據(jù)單目標(biāo)多約束規(guī)劃方法對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)上行資源分配建立數(shù)學(xué)模型；
[0010]通過(guò)迭代優(yōu)化方法將所述數(shù)學(xué)模型的組合優(yōu)化求解轉(zhuǎn)化成背包問(wèn)題；
[0011]根據(jù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法將求解多選擇背包問(wèn)題轉(zhuǎn)化成求解多階段決策過(guò)程圖；
[0012]根據(jù)預(yù)設(shè)的改進(jìn)后的Dijkstra算法求解所述多階段決策過(guò)程圖，獲得各個(gè)用戶的上行資源分配結(jié)果。
[0013]一種LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配系統(tǒng)，包括:
[0014]建立模塊，用于獲取需進(jìn)行資源分配的小區(qū)用戶及LTE網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并根據(jù)單目標(biāo)多約束規(guī)劃方法對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)上行資源分配建立數(shù)學(xué)模型；
[0015]第一轉(zhuǎn)化模塊，用于通過(guò)迭代優(yōu)化方法將所述數(shù)學(xué)模型的組合優(yōu)化求解轉(zhuǎn)化成背包問(wèn)題；
[0016]第二轉(zhuǎn)化模塊，用于根據(jù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法將求解多選擇背包問(wèn)題轉(zhuǎn)化成求解多階段決策過(guò)程圖；
[0017]求解模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的改進(jìn)后的Dijkstra算法求解所述多階段決策過(guò)程圖，獲得各個(gè)用戶的上行資源分配結(jié)果。
[0018]上述LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法和系統(tǒng)，首先根據(jù)單目標(biāo)多約束的規(guī)劃方法對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)的上行無(wú)線資源管理進(jìn)行數(shù)學(xué)建模；然后根據(jù)迭代優(yōu)化的方法將上述多變量組合優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化成一組背包問(wèn)題；根據(jù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃思想建立起多選擇背包問(wèn)題的多階段決策過(guò)程圖，最后采用改進(jìn)的Dikstra算法求解背包問(wèn)題的解，最終快速地獲得建模后得到的組合優(yōu)化問(wèn)題的解，高效快速地完成無(wú)線資源分配。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法在一實(shí)施例中的流程示意圖。
[0020]圖2為圖1中迭代優(yōu)化的流程示意圖。
[0021]圖3為本發(fā)明LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配系統(tǒng)在一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0023]如圖1所示，是本發(fā)明一種LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法的流程示意圖，包括如下步驟:
[0024]S11、獲取需進(jìn)行資源分配的小區(qū)用戶及LTE網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并根據(jù)單目標(biāo)多約束規(guī)劃方法對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)上行資源分配建立數(shù)學(xué)模型；
[0025]S12、通過(guò)迭代優(yōu)化方法將所述數(shù)學(xué)模型的組合優(yōu)化求解轉(zhuǎn)化成背包問(wèn)題；
[0026]S13、根據(jù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法將求解多選擇背包問(wèn)題轉(zhuǎn)化成求解多階段決策過(guò)程圖；
[0027]S14、根據(jù)預(yù)設(shè)的改進(jìn)后的Dijkstra算法求解所述多階段決策過(guò)程圖，獲得各個(gè)用戶的上行資源分配結(jié)果。
[0028]本實(shí)施例中，首先獲取需進(jìn)行分配的小區(qū)用戶，及該小區(qū)的LTE網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，根據(jù)單目標(biāo)多約束的規(guī)劃方法對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)的上行無(wú)線資源管理進(jìn)行數(shù)學(xué)建模；然后根據(jù)迭代優(yōu)化的方法將上述多變量組合優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化成一組背包問(wèn)題；根據(jù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃思想建立起多選擇背包問(wèn)題的多階段決策過(guò)程圖，最后采用改進(jìn)的Dikstra算法求解背包問(wèn)題的解，最終快速地獲得建模后得到的組合優(yōu)化問(wèn)題的解，高效快速地完成無(wú)線資源分配。
[0029]其中，在一較佳實(shí)施例中，步驟Sll所述的獲取需進(jìn)行資源分配的小區(qū)用戶及LTE網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，根據(jù)單目標(biāo)多約束規(guī)劃方法對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)上行資源優(yōu)化分配建立全面的數(shù)學(xué)模型，具體描述如下:
[0030]K表示小區(qū)的總用戶數(shù)#表示信道總的子載波數(shù)；wk表示用戶k的傳輸速率的權(quán)重，通過(guò)設(shè)定不同的權(quán)重，可以讓用戶獲得不同的無(wú)線資源和傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)。11^表示是否將子載波n分配給用戶k，若將子載波n分配給用戶k，則Xtn = 1，否則為0 ;gk，n表示用戶
k在子載波n上的信道信噪比，
【權(quán)利要求】
1.一種LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，其特征在于，包括如下步驟: 獲取需進(jìn)行資源分配的小區(qū)用戶及LTE網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并根據(jù)單目標(biāo)多約束規(guī)劃方法對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)上行資源分配建立數(shù)學(xué)模型； 通過(guò)迭代優(yōu)化方法將所述數(shù)學(xué)模型的組合優(yōu)化求解轉(zhuǎn)化成背包問(wèn)題； 根據(jù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法將求解多選擇背包問(wèn)題轉(zhuǎn)化成求解多階段決策過(guò)程圖； 根據(jù)預(yù)設(shè)的改進(jìn)后的Di jkstra算法求解所述多階段決策過(guò)程圖，獲得各個(gè)用戶的上行資源分配結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，其特征在于，根據(jù)單目標(biāo)多約束規(guī)劃方法對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)上行資源分配建立的數(shù)學(xué)模型為:

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，其特征在于，所述背包問(wèn)題包括對(duì)每個(gè)用戶分配子載波數(shù)，其中，子載波為背包問(wèn)題中的種類，用戶為背包問(wèn)題中的物品； 對(duì)每個(gè)用戶分配子載波數(shù)的步驟包括: 固定用戶的發(fā)射功率值，設(shè)定Ptn為定值P%將所述數(shù)學(xué)模型的組合優(yōu)化求解退化成子載波分配； 所述子載波分配的目標(biāo)為所有用戶總速率加權(quán)和最大化
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，其特征在于，所述多選擇背包問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，其特征在于，所述根據(jù)預(yù)設(shè)的改進(jìn)后的Di jkstra算法求解所述多階段決策過(guò)程圖，獲得各個(gè)用戶的上行資源分配結(jié)果的步驟為:建立
6.一種LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配系統(tǒng)，其特征在于，包括: 建立模塊，用于獲取需進(jìn)行資源分配的小區(qū)用戶及LTE網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并根據(jù)單目標(biāo)多約束規(guī)劃方法對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)上行資源分配建立數(shù)學(xué)模型； 第一轉(zhuǎn)化模塊，用于通過(guò)迭代優(yōu)化方法將所述數(shù)學(xué)模型的組合優(yōu)化求解轉(zhuǎn)化成背包問(wèn)題； 第二轉(zhuǎn)化模塊，用于根據(jù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法將求解多選擇背包問(wèn)題轉(zhuǎn)化成求解多階段決策過(guò)程圖； 求解模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的改進(jìn)后的Dijkstra算法求解所述多階段決策過(guò)程圖，獲得各個(gè)用戶的上行資源分配結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配系統(tǒng)，其特征在于，所述建立模塊還用于:
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配系統(tǒng)，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)化模塊中的背包問(wèn)題包括對(duì)每個(gè)用戶分配子載波數(shù)，其中，子載波為背包問(wèn)題中的種類，用戶為背包問(wèn)題中的物品； 所述第一轉(zhuǎn)化模塊還用于對(duì)每個(gè)用戶分配子載波數(shù): 固定用戶的發(fā)射功率值，設(shè)定Ptn為定值P%將所述數(shù)學(xué)模型的組合優(yōu)化求解退化成子載波分配； 所述子載波分配的目標(biāo)為所有用戶總速率加權(quán)和最大化:
9.根據(jù)權(quán)利要求9所述的LTE網(wǎng)絡(luò)的資源分配系統(tǒng)，其特征在于，所述求解模塊還用于: 建立 S — IvJ , I (V。)一 0, I (Vi) —i=l,2,...，n;i —0 5* — F\{vQ};其中，v0 表示圖論的一個(gè)初始起點(diǎn)，Vi表示的是階段i時(shí)Xi的取值空間里面的取值集合，Xi = Di(W)；S表示已獲得最短路徑的點(diǎn)的集合,歹是S的補(bǔ)集J(Vtl)表示與節(jié)點(diǎn)Vci相連的邊的距離值，值為0 ;I (Vi)表示與節(jié)點(diǎn)Vi相連的邊的長(zhǎng)度值； 若歹是空集則打印S后停止； 否則，對(duì)^ e歹的所有點(diǎn)計(jì)算~)=+ 把當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的前一節(jié)點(diǎn)都記錄到與節(jié)點(diǎn)Vi有關(guān)的動(dòng)態(tài)數(shù)組中；其中，CliJ表示節(jié)點(diǎn)Vi與節(jié)點(diǎn)Vj之間的距離，(Iij = fi(w); 令/(v,.+1)=ngi{/(v)}，S-SU {vi+1}, 5^5\{v,.+1}; 1一1+1，執(zhí)行所述若|是空集則打印S后停止的步驟；其中，I (vi+1)表示從第i+1個(gè)階段中選擇最小的路徑，并將與最短路徑相關(guān)的那個(gè)節(jié)點(diǎn)vi+1納入集合S中去，然后繼續(xù)下一個(gè)階段的階段選取，直到所有的階段中滿足條件的節(jié)點(diǎn)都被選取出來(lái)。
【文檔編號(hào)】H04W72/04GK103687027SQ201310738267
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】李炯城, 楊超, 李桂愉, 陳運(yùn)動(dòng), 賴志堅(jiān) 申請(qǐng)人:廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司