基于信道状态与队列长度联合的4g网络数据调度的制作方法
【专利摘要】本发明涉及4G蜂窝网络领域，尤其涉及一种基于信道状态与队列长度联合最优的4G网络数据调度。由于4G无线网络固有的多用户和多子载波特征，导致系统用户调度最优化的高复杂度。为了有效降低用户调度复杂度，同时保证调度的公平性，本方案基于用户队列平均等待时间的效益函数最大化，同时利用不同的效益函数改善调度的公平性，有效降低了调度的的复杂度，同时是总体调度的公平性也能够保证，该方案能有效适用于4G无线网络实际系统环境，在不同的系统环境状态下能够提供公平的多用户调度。
【专利说明】基于信道状态与队列长度联合的4G网络数据调度
【技术领域】
[0001]本发明涉及4G蜂窝网络领域，尤其涉及一种基于信道状态与队列长度联合最优的4G网络数据调度。
【背景技术】
[0002]在多用户4G无线网络中，由于用户数据到达的随机性以及用户业务类型多样性，使得基站缓存中的不同用户队列状态具有不同的变化规律。对于每个用户，通常，数据(包)到达间隔时间可由指数分布来近似的表达。在一个固定时间间隔内，用户数据到达规律符合Poisson分布。然而，在多用户无线环境中，由于多个队列在争用有限的系统资源(时间、频率和功率)，使得用户的队列与时变的信道之间的关系模型变得复杂化。队列的稳定性是一个调度算法必须考虑的方面，因为稳定性对于QoS保证以及接入控制(包括上行链路接入和下行链路接入两方面)是关键的因素。当前存在两种方法处理队列稳定性问题:Forster-Lyapunov drift [I]和 Fluid limit [2]。Forster-Lyapunov drift 技术为稳定性与融洽性分析提供了一种经典分析方法，然而，对于复杂的系统用户环境，这种分析方法变得难以适用。Fluid limit技术只是为确定性和连续的数据流提供了一种稳定性分析方法。在离散队列系统中，当考虑到当前的队列状态和前一个队列状态对将要作出的调度决定的影响时，两种方法都不完善。
【发明内容】
[0003]1、所要解决的技术问题
当前存在两种方法处理队列稳定性问题:Forster-Lyapunov drift [I]和Fluidlimit[2] o Forster-Lyapunov drift技术为稳定性与融洽性分析提供了一种经典分析方法，然而，对于复杂的系统用户环境，这种分析方法变得难以适用。Fluid limit技术只是为确定性和连续的数据流提供了一种稳定性分析方法。在离散队列系统中，当考虑到当前的队列状态和前一个队列状态对将要作出的调度决定的影响时，两种方法都不完善。
[0004]2、技术方案
为了解决以上问题，本发明提供了一种基于信道状态与队列长度联合最优的4G网络数据调度。在4G多用户OFDM无线系统中，采用TDMA方式，根据最大效益原理:最大化系统效益可以平衡资源使用的公平性。
[0005]对于不同的用户业务类型(主要分为:时延敏感和时延不敏感)，采用不同的指数函数作为队列平均等待时间的效益函数，通过效益函数值最大化实现复杂度分析，以及在大量不同应用系统环境中的测试(仿真或实际测试)，构建能够有效适用于实际4G网络环境的公平调度系统模型。
[0006]3、有益效果
为取得多用户OFDM无线网络用户调度的公平性，本方案提出了适用于4G OFDM无线网络的公平调度方法，该方法能够有效利用多用户多业务4G网络实际系统环境，实现系统公平调度的最优化。
【具体实施方式】
[0007]下面通过实施例来对本发明进行详细说明。
[0008]实施例1
其工作方式如下，
同时考虑有效性与公平性，系统最优模型能够通过最大化系统总体效益函数建立。
[0009]因此，用户队列平均平均等待时间的变化量，可以通过仅仅计算一阶倒数而快速得到，这极大地降低了调度的复杂度，保证了调度的高效性。
[0010]公平性保证可以通过合适选择指数效益函数集中某一函数，匹配系统的用户业务队列状态，实现公平调度。
[0011]改变时间效益函数，增加处于较长等待时间的用户，平衡有效性和公平性的调度权重值，使得系统调度的总体公平性得到保证。采用指数时间窗口估测用户队列平均等待时间，能够不同程度地控制时间分集，产生了具有不同公平性保证的调度性能。
【权利要求】
1.一种基于信道状态与队列长度联合最优的4G网络数据调度技术，其特征在于:在4G多用户OFDM无线系统中，采用TDMA方式，根据最大效益原理:最大化系统效益可以平衡资源使用的公平性。
2.如权利要求1所述的基于信道状态与队列长度联合最优的4G网络数据调度，其特征在于:基于用户队列平均等待时间的效益函数最大化。
3.如权利要求1-2所述的基于信道状态与队列长度联合最优的4G网络数据调度，其特征在于:用户在第η时隙内的平均队列等待时间，可以通过线性函数估测。
4.如权利要求1-3所述的基于信道状态与队列长度联合最优的4G网络数据调度，其特征在于:用户i在当前时隙η缓存队列中的比特数。
5.如权利要求1-4所述的基于信道状态与队列长度联合最优的4G网络数据调度，其特征在于:用户队列平均等待时间是用户在第η时隙内的平均队列长度和信道信噪比的函数，利用时间窗口估测用户队列平均等待时间。
6.如权利要求1-5所述的基于信道状态与队列长度联合最优的4G网络数据调度，其特征在于:对于不同的用户业务类型，采用不同的指数函数作为队列平均等待时间的效益函数，通过效益函数值最大化实现复杂度分析，以及在大量不同应用系统环境中的测试，构建能够有效适用于实际4G网络环境的公平调度系统模型。
【文档编号】H04W72/12GK103648172SQ201310648149
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】郭坤祺, 徐晓声, 王志鹏, 蔡锐锐 申请人:镇江坤泉电子科技有限公司