平衡數據流無線資源分配鑑權器的製作方法

2023-06-17 00:23:56 3

專利名稱：平衡數據流無線資源分配鑑權器的製作方法
技術領域：
本發明系一種能夠對採用OFDMA或其他多址技術的無線通信系統中的用戶以及業務流進行合理鑑 權，從而有效地進行無線資源分配的無線資源分配器。
背景技術：
無線通信系統中以滿足多用戶QoS指標為目的的無線資源分配算法本質上是在多約束下的動態最優 規劃問題。典型的無線資源分配算法有MaxC/l(最大載幹比)、Q-PFS(Qaul比例公平)、M-LWDF(最大加 權時延優先)等，此類算法一般來源丁單信道爭f9系統。 一般來說，無線資源分配算法會選取一個最優化指 標函數，以該函數作為無線資源分配的準則，逐個對所有可分配資源進行分配。OFDMA(正交頻分復用接入)是基於OFDM調製方式的一種無線接入方式，已經被視為下一代無線通 信系統中的關鍵技術之一。OFDMA系統中頻帶被劃分成許多個很窄的相互正交的子載波，由於不同用戶 的信號經歷不同的衰落，在同一個OFDM子載波上不同用戶的信道狀況也可能有較大差異。根據用戶在不 同子載波上的信道狀況系統，將OFDM子載波靈活的分配給用戶，能夠有效地挖掘多用戶頻率分集增益， 提高系統頻譜利用率。閃此，研究如何對OFDMA系統提供的無線資源進行有效合理的管理對提高系統整 體性能有著蜇要的意義。在提供了多個子載波的OFDMA系統中，由於子載波的數目比較大(一般為1024或2048)，直接應用 上述算法的分配複雜度往往比較火。對此常見的解決方法是選取所有無線資源的一部分進行資源分配，如 應用M-LWDF調度算法在OFDMA系統的每一個子載波上獨立進行調度。然而，由於各個子載波上的調 度彼此獨立，毎一於載波調度時並不能預知其他子載波上的調度情況，無法做到全局優化，閃此該算法並 沒有充分挖掘頻域上的分集增益，對系統性能的提升比較冇限。

發明內容
本發明針對OFDMA系統多載波的特點，從用戶公平性與提高載波利用率兩方面提出了 OFDMA無線 資源管理的加權業務速率準則(WR)與相對載波容量準則(RC)，在考慮用戶傳輸需要與川戶間信道狀況差異 的同時，將用戶在不同子載波上的信道狀況差異作為重要考慮因素，以期有效挖掘系統多用戶頻率分集增 益，能夠更好的系統性能。仿真結果表明，在同樣的系統模型下，本發明能達到比傳統的無線資源管理算 法更好的系統性能。無線資源分配本質上是在用戶公平性與系統傳輸效率之間埠求平衡的過成，用戶公平性主要通過各用 戶的傳輸需求體現，而系統傳輸效率則往往與各川戶的數據傳輸能力成正比。在單信道系統中，M-LWDF 算法中已被證明是吞吐量準則下最優的資源分配算法，而在OFDMA系統中，由於存在多個信道狀態不同 的子載波同時，使得少數的大時延數據包更冇可能在該用戶信道狀態較好的子載波得到調度，從而降低了 由於突發性信道狀況變差引起的丟包率。為了照顧業務公平性，避免個別的首數據包被丟棄而在用戶信道傳輸能力並不強的時候進行傳輸的資源分配策略，對丟包率的改善並不明顯，卻又會佔用同時刻其他用戶 更好的傳輸信道，從而間接影響到系統吞吐量。另一方面，OFDMA系統中載波數量增多，子載波容量在 不同用戶之間有著顯著的差異，簡單地從用戶傳輸能力出發，並不能達到最大化系統容量的目的。本發明採用加權業務速率準則與OFDMA相對子載波容量準則一起作為最優化指標，同時考慮了業務 鑑權的公平性和效率最大化。加權業務速率準則的表述如下其中rf為業務數據包時延，Z^，u為用戶"的等待隊列中，時延為cf的數據包的個數。丄。， 即為本幀到 達的業務數據包數量。從排隊論的角度看，運轉良好的系統應當是業務到達速率與業務離開速率即業務傳輸速率持平的系 統。因此，用戶的業務到達速率即反映了每個用戶的數據傳輸需求。具體到每一幀，用戶在本幀新到達的 業務數量即反映了用戶在本幀內的數據傳輸需求。若由於系統容量不足等原因導致業務數據包遺留到下一 幀發送，則其權重應當小於下一幀的新到業務數據包數量，若再次遺留則權重應進一步減小，以此類推。子載波相對容量準則的表述如下其中5(M，力代表物理層自適應QAM調製時，用戶"在單個符號第s個子載波上可以傳送的bit數， S0O代表對於用戶"來說，子載波S在所有子載波中的歸一化容量，定義如下本發明中選定調度優先級指標函數為『/ (")i C(W，S)，程序流程可以描述如下 I.選定一個未進行調度的子載波,。n.對所有用戶計算『及o)及co， S')的值。III. M' = argmax[W7 (i/)i C0^')]，將一個符號上第s'個子載波給用戶。IV. 對所有用戶更新『i (w)i C(M,s')的值。v.重複m直至所有符號上的子載波^均分配完畢。 VI.重複i直至所有的子載波上都已調度完畢。


附圖l是本發明的通信系統簡要框架圖，它位丁信號調製器的前方。 附圖2是本發明的程序流程圖。附圖3是本發明與現有無線資源分配器的效果對比圖，其中WR-RC為本發明的縮^。
具體實施例方式在附圖1所示的OFDMA系統中，同吋服務U個用戶，系統頻帶被劃分成S個正交子載波，每一幀由 F個OFDM符號構成，各子載波的信道信息一幀內保持恆定，OFDM各子載波上功率平均分配。系統採用 國家863重大科研項目Beyond 3G通信系統的設定，系統帶寬20A^//z ，劃分成1024個OFDM子載波。 系統幀長8.375 WW ,每幀包含IO個OFDM符號，毎符號長度0.8735 w 。物理層採用3GPP TR 25.996的 SCM模型，多徑數最大為6，每一徑均為瑞利衰落信道，最大多徑時延不超過15個採樣間隔。無線資源分配器每幀運行一次，將系統傳輸資源分配給ffl戶，每一個符號中的每一個子載波僅分配給 —一個用戶使用。本發明中，按照公式『/ (")= S e —rfLrfu ，對於不同時延的數據包的長度按時延大屍("小的負指數加權，按照公式A^("，1^ = B(W，^)"^ ，對子載波的傳輸特性按其在不同用戶中的歸一化強度進行加權，消除了由T信道增益的絕對數值變化而帶來的鑑權不公平，在同一業務數據流的出 /入端，以及不同業務數據流之間有效的保持了平衡性。附圖3為本發明與其他無線資源分配器的結果對比。
權利要求
1.一種OFDMA無線資源分配鑑權器，其特徵是依次對不同子載波進行分配，而非同時對所有子載波進行分配或者同時僅對對某一時隙上的所有子載波進行分配。
2. 權利要求1中所述的無線資源分配鑑權器，其鑑權優先函數由加權業務到達速率WR(u)以及子載 波相對信道容量RC(u,s)組成。
3. 權利要求2中所述的加權業務到達速率的表達式為使用數據包時延的負指數函數對某一時延的數據包長度值進行加權求和得到。
4. 權利要求2中所述的子載波相對信道容量的表達式為與當前用戶在當前子載波的歸一化信道容量屍u(》成正比，與其他用戶在當前子載波的平均歸一化信道容量成反比。
全文摘要
本發明系一種能夠對無線通信系統中的用戶以業務流進行合理鑑權，從而有效地進行無線資源分配的無線資源分配器。OFDMA是一種新型無線接入方式，已經被視為下一代無線通信系統中的關鍵技術之一。本發明針對OFDMA系統多載波的特點，從用戶公平性與提高載波利用率兩方面採用了加權業務速率準則(WR)(見右上式)與相對載波容量準則(RC)(見右下式)共同作為鑑權因子，在考慮用戶傳輸需要與用戶間信道狀況差異的同時，將用戶在不同子載波上的信道狀況差異作為重要考慮因素，能夠達到更好的通信性能。摘要附圖為本發明的程序流程圖。
文檔編號H04Q7/38GK101296156SQ20071002170
公開日2008年10月29日 申請日期2007年4月26日 優先權日2007年4月26日
發明者冉 安, 楠 王 申請人:王 楠;安 冉