用于实现无线系统中最佳效率-Jain公平性的系统和方法
【专利说明】
[000。 本发明要求2012年10月30日由AkramBinSediq等人递交的发明名称为"用 于无线网络中Jain调度的系统和方法（SystemandMethodforJainSchedulingin WirelessNetworks)"的第61/720, 230号美国临时专利申请W及2013年10月30日递 交的发明名称为"用于实现无线系统中最佳效率-Jain公平性的系统和方法（Systemand MethodstoAchieveOptimumEfficiency-JainFairnessinWirelessSystems)"的第 14/067, 542号美国非临时申请的优先权，该两个在先申请的内容W全文引入的方式如复制 一样并入本文中。
技术领域
[0002] 本发明设及无线网络通信领域，而且在具体实施例中，设及一种用于实现无线系 统中效率与化in公平性之间的最佳权衡的机制的系统和方法。
【背景技术】
[0003] 在诸如无线通信系统之类的系统中，服务是基于对有限的共享有限资源的分配来 提供给用户的。该些资源的分配可能遇到相互冲突的目标。例如，偏向某一类用户可能提 高系统效率，但可能会导致其它类用户的不满。相比之下，向所有用户提供同样的服务可能 使公平性更高但效率低。采用权衡策略来控制各种重点目标会导致资源分配的浪费，并且 达不到最佳的效率和公平性。例如，可W将益处定义为向用户传送数据的速率。该种速率 由发射器处合理的无线电资源分配来控制。发射器可W通过使向用户传送的速率之和最大 化的方式来分配其资源。该种分配有利于地理上更接近发射器的用户，但是不利于更远的 用户。该样的分配虽然从系统的角度来看更高效，但对位于较不利位置的用户来说是不公 平的。更公平的分配是用户接收到的最小速率被最大化的分配。然而，该种分配可能导致 不可接受的系统效率，例如，低的总和速率。因此，需要一种更好的机制来找到W更高效率 同时更具公平地向用户分配资源的最佳权衡策略。
【发明内容】
[0004] 根据实施例，一种由网络组件在考虑到数据速率-效率与公平性权衡的情况下来 调度资源的方法，包括确定用于向多个用户传输服务的化in公平性指数（JFI)的值。所述 方法还包括，针对所确定的JFI值，使向所述多个用户传输所述服务的吞吐量总和最大化。 针对所确定的JFI值使吞吐量总和最大化包括，为用于所述JFI和所述吞吐量总和的效率 与公平性权衡关系模型中的调谐参数选择合适的值。根据针对所确定的JFI值的最大化吞 吐量总和来分配多个资源，W向多个用户传输所述服务。
[0005] 根据另一实施例，一种由网络组件在考虑数据速率-效率与公平性权衡的情况下 来调度资源的方法包括确定向多个用户传输服务的吞吐量总和，W及针对所确定的吞吐量 总和，使向所述多个用户传输所述服务的JFI值最大化。针对所确定的吞吐量总和使所述 JFI值最大化包括为用于所述JFI和所述吞吐量总和的效率与公平性权衡关系模型中的调 谐参数选择合适的值。根据针对所确定的吞吐量总和的最大化JFI值来分配多个资源，W向所述多个用户传输所述服务。
[0006] 根据又一实施例，一种用于无线网络中载波聚合的网络组件，包括至少一个处理 器W及存储用于由所述至少一个处理器执行的程序的非瞬时性计算机可读存储介质。所述 程序包括用于针对多个用户调度资源W传输服务的数据的指令。所调度的资源对应于用户 的目标传输吞吐量和目标公平性水平中的至少一种。所述程序包括测量所述吞吐量的JFI 的指令，W及根据所测量的JFI，调整用于所述JFI和所述吞吐量的效率与公平性权衡关系 模型中的调谐参数的指令。所述网络组件还配置成根据调整后的调谐参数来重新调度所述 资源。
[0007] 前述内容已相当广泛地概述了本发明的实施例的特征，W便可W更好地理解接下 来的本发明的详细描述。下文将对本发明实施例的另外的特征和优点进行描述，该形成了 本发明的权利要求的主题。本领域普通技术人员应了解，所公开的概念和特定实施例可W 容易地用作修改或设计用于实现本发明的相同目的的其它结构或过程的基础。本领域普通 技术人员还应意识到，此类等效构造不脱离所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。
【附图说明】
[0008] 为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考W下结合附图所作出的描述，其 中：
[0009] 图1示出了无线通信网络的示例；
[0010] 图2示出了使用来自离线模拟器的数据的调度器系统的实施例；
[0011] 图3示出了使用化in公平性指数（JFI)反馈回路的调度器系统的实施例；
[001引图4a和图4b示出用于第一模拟场景的系统性能曲线图；
[0013] 图5a和图化示出用于第二模拟场景的系统性能曲线图；
[0014] 图6示出了用于实现最佳效率和公平性的调度器方法的实施例；
[0015] 图7为可W用于实施各种实施例的处理系统的示意图。
[0016] 除非另有指示，否则不同图中的对应标号和符号通常指代对应部分。绘制各图是 为了清楚地说明实施例的相关方面，因此未必是按比例绘制的。
【具体实施方式】
[0017] 下文将详细论述当前优选的实施例的制作和使用。然而，应了解，本发明提供可在 各种具体环境中实现的许多适用的发明概念。所论述的具体实施例仅仅说明用W实施和使 用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。
[0018] 图1示出了无线通信网络100,包括多个基站炬巧110和多个移动站（MB) 120。BS 110向MS120提供语音和/或数据无线通信服务。BS100,也可W称为其它名称，如接入网 (AN)、接入点（AP)、节点B，或eNB，向MS120发送下行链路值L)信息W及从MS120接收 上行链路扣L)信息。BS110可W具有被称为小区101的无线覆盖区域，在小区101内MS 120可W得到服务。覆盖区域或小区101表示每个BS110充分地传输数据的范围，并且，虽 然不一定示出，但相邻BS110的覆盖区域101可能有一些重叠，W便适应当MS120离开一 个覆盖区域101并进入相邻覆盖区域101时BS110之间的切换。每个BS110还包括用于 分配无线电资源W向MS120传输数据的调度器112。
[0019] 然而，待由用户共享的无线电资源的数量是有限的。调度器通常确定如何W高效 且公平的方式向用户分配资源。传统上，分配的效率通过总和速率表示，而公平性分别通过 各种量度（measure)表示，所述量度包括a公平性量度。T.Lan等人在2010年3月的IE邸 计算机通信国际会议（INF0C0M)的会议记录中表明：a公平权衡策略提供了效率与取决于 外在参数a的可变公平性量度之间的最佳权衡，该会议记录的内容W引用的方式并入本 文中。由于使a公平效用最大化对应于优化可变公平性量度，因此可W表明该效用并不保 证效率与任何固定（a无关）公平性量度之间的最佳权衡。化in指数是另一种用于量化 公平性的定义。该指数是服务W及符合标准公平性基准的度量（metric)的有界连续函数。 与诸如a公平性量度之类的其它量度相比，化in指数提供了考虑到系统所有用户而不仅 仅是被分配最少资源的那些用户的公平性标准。因此，使该指数最大化同时避免资源分配 的浪费要求确定效率与该指数之间的最佳权衡。然而，除考虑仅两个用户的情况之外，a公 平分配不保证能够实现效率与化in指数之间的最佳权衡。
[0020] 本文中提供了用于使用化in指数公平性量度获得对于任何数量用户的最佳效 率-公平性权衡的实施例。该种方法允许实施产生长期平均速率的相对简单的调度器，该 实现了最佳的效率-Jain公平性权衡。该问题的细节，包括构想、方案W及在最佳效率-公 平性权衡方面与a公平分配的比较，由AkramBinSediq等人在2012年9月9日的IE邸 个人、室内和移动无线电通信（PIMRC)国际研讨会的"资源分配中效率与化in公平性指数 之间的最佳均衡（OptimalTradeoffbetweenEfficiencyandJain'sFairnessIndex inResourceAllocation)"中，W及在2013年7月的IE邸无线通信会报的"资源分配中总 和速率-效率与化in公平性指数之间的最佳均衡的ptimaltradeoffbetweensum-rate efficiencyandJain'sfa