专利名称：基于资源流的自主资源配置方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，更进一步涉及一种无线通信资源管理控制领域中的基于资源流的自主资源配置方法。该方法可以实现无线通信系统中多种多维资源高效动态自主配置，有效提升无线通信系统中的资源利用率。
背景技术：
资源的管理和控制已经成为决定当前无线通信系统性能的关键技术之一，它通过对于资源的高效配置有效保证多用户的服务质量需求，并有效改善资源利用效率。在当前异构网络高度融合发展的环境下，如何实现各种资源的高效利用无论是对于运营商进一步减少运营和维护开销，从而提高运营商资源的经济收益，还是满足越来越高的多种传输速率业务需求都具有严重挑战。现有无线网络正经历巨大发展，各种形式的网络层出不穷，在同一地理区域出现多种网络覆盖的场景，资源的有效配置对于提升用户体验和无线通信系统性能具有决定性的作用。目前在动态资源管理和分配技术方面，基本包含如下几个技术基于优化技术的动态资源管理技术，采用学习算法的资源自适应分配技术和基于博弈论而提出的非合作资源分配方法。在当前异构网络环境中和资源高度多样化的背景下，上述三种技术方法分别基于优化，学习和博弈论实现资源配置。清华大学的专利申请文件“功率分配、信道分配与中继节点选择的联合优化方法，，(公开号CN 101483911A,申请号200910077817. 8，申请日2009. 1. 22)中公开了一种实现功率，信道和中继节点等资源的联合优化方法。该方法采用功率分配与信道分配迭代的方法来实现功率分配和信道分配的联合优化。该方法存在的不足是收敛速度较慢、不适合处理更多不同资源分配。同时，基于优化技术的资源管理和分配方法不能适应目前网络环境下资源动态配置和自主配置的需求。北京邮电大学的专利申请文件“基于强化学习的自主联合无线资源管理系统和方法，，(公开号CN 101132363A,申请号200710120182. 6，申请日2007. 8. 10)中公开了一种基于强化学习的自主联合无线资源管理系统和方法。该方法可重配置移动终端发起信道请求，无线重配置支持功能模块收集本地无线资源管理器信息，根据各种网络性能参数指标采用强化学习方法进行“试错”交互，依照相应的判定准则，决定是否立即接纳新会话。该方法相对传统的基于优化的资源配置方案，强化学习是一种具有自主学习能力的“试错”的在线学习技术。学习者通过与环境不断交互获得学习经验，进而逐步改进其行为策略。强化学习具有一定的灵活性和自适应性。但是，该方法存在的不足是，强化学习技术一般要求学习者与环境之间的交互次数较多，因此，不能保证时变的无线数据业务和动态的无线信道衰落等场景下的实时性的要求。南京邮电大学的专利申请文件“认知无线电技术中基于归一化博弈模型的功率控制方法”(公开号CN 101359941A,申请号200810195893. 4，申请日2008. 9. 12)中公开了一种基于非合作博弈论提出功率控制方法，该方法是一种特别用于认知无线电中发送端功率控制的实现方案。该方法存在的不足是，在基于博弈论的设计过程中，效用函数设计是影响功率控制方法设计和最终性能的关键因素之一，对于提出博弈模型的均衡解的存在性和最优性等具有严重影响。另外，在具体的博弈功率控制过程中需要求解一阶偏导数，计算复杂。同样不能满足自主配置的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于资源流的自主资源配置的方法，该方法通过资源流刻画多种通信场景下的多维资源实现资源的自主配置和自我管控。本发明实现上述目的的具体思路是，首先依据基站的资源总量计算资源空间初始强度；然后，实现基于资源流最优配置。考虑异构通信网络环境，安装在异构通信网络的基站负责构建、管理和维护资源流以实现资源的高效配置和利用。不考虑资源流在运行管理过程中的资源耗散，且用户的资源请求导致资源流的幅度衰减而不影响其方向。本发明实现上述目的的具体步骤如下(1)基站更新邻居列表基站开机后，根据初始化基站分布，确定资源流补给列表和资源流请求列表；(2)确定资源总量2a)基站由资源流补给和请求列表分别确定资源补给和资源支出总量；2b)基站由服务用户总数计算当前用户的资源请求总量；2c)基站由资源补给、支出和用户资源请求总量，三者求和计算当前基站的净资源总量；(3)根据资源总量和距离基站位置等信息，计算资源空间各点初始强度。(4)判断基站是否运动，如果有基站运动，转至步骤(1)，否则，执行下列步骤；(5)判断是否存在新用户到达，如果有新用户到达，转至步骤2c)，否则，执行下列步骤；(6)根据资源空间点处感受到微小面积中的平均资源场强度，计算资源空间点总强度；(7)根据基站资源上限、资源空间点处的资源场总强度及其相对于某一方向的偏导数函数等，计算最优权重函数；(8)根据最优权重函数和当前基站具有的资源总量，计算最优资源场强度；(9)根据最优资源场强度，实现资源流最优配置；(10)结束。本发明与现有技术相比具有以下优点第一，本发明针对现有技术中收敛速度较慢、不适合处理多种资源分配问题，提供一种适合于处理无线通信系统的多种资源收敛速度较快的资源配置方法。第二，本发明针对现有技术中交互次数较多问题，采用基于无线通信系统中资源流的概念，将多用户对于资源的请求规划为资源场空间强度本身的变化，基于资源流实现资源配置，无需交互。第三，本发明从全局系统出发，针对现有技术中不能保证最优解的存在性和最优性问题，推导出最优资源配置策略的闭式解，实现资源高效自主配置保证最优解存在性和最优性。
图1为本发明的流程图；图2为本发明完成资源场空间构建的效果图；图3为本发明实现资源自主高效配置的效果图。
具体实施例方式本发明考虑异构通信网络环境，安装在异构通信网络的基站负责构建、管理和维护资源流以实现资源的高效配置和利用。不考虑资源流在运行管理过程中的资源耗散，且用户的资源请求导致资源流的幅度衰减而不影响其方向。下面结合附图1对本发明做进一步的描述。步骤1，基站更新邻居列表基站开机后，根据初始化基站分布，确定资源流补给列表和资源流请求列表。步骤2，基站确定资源总量2a)基站由资源流补给和请求列表，确定相应的资源补给和资源支出总量。2b)基站由服务用户总数，计算当前用户的资源请求总量。2c)基站由资源补给，资源支出和用户资源请求总量，计算当前基站的净资源总量。步骤3，计算资源空间初始强度基站按照下列公式计算资源空间点的初始强度Ei = -ViM/^·}其中，Ei是距离基站距离为Cli资源空间点强度，▽表示梯度运算符号，M是当前基站的净资源矢量，κ是常数。步骤4，判断基站是否运动。如果有基站运动，转至步骤(1)，否则，执行下列步骤；步骤5，判断是否存在新用户到达。如果有新用户到达，转至步骤2c)，否则，执行下列步骤；步骤6，计算资源空间点总强度按照下列公式计算资源空间点资源场总强度其中，Sdi是资源空间点Cli处的资源场总强度，E' i是空间点i感受到的来自不同基站的资源场平均强度，《是微小面积。步骤7，计算最优权重函数基站按照下列公式计算最优权重函数
权利要求
1.基于资源流的自主资源配置方法，其步骤包括如下(1)基站更新邻居列表基站开机后，根据初始化基站分布，确定资源流补给列表和资源流请求列表；(2)确定资源总量2a)基站由资源流补给和请求列表分别确定资源补给和资源支出总量； 2b)基站由服务用户总数计算当前用户的资源请求总量；2c)基站由资源补给、支出和用户资源请求总量三者求和计算当前基站的净资源总量；(3)根据资源总量和距离基站位置等信息，计算资源空间各点初始强度；(4)判断基站是否运动，如果有基站运动，转至步骤(1)；否则，执行下列步骤；(5)判断是否存在新用户到达，如果有新用户到达，转至步骤2c)；否则，执行下列步骤；(6)根据资源空间点处感受到微小面积中的平均资源场强度，计算资源空间点总强度；(7)根据基站资源上限、资源空间点处的资源场总强度及其相对于某一方向的偏导数函数，计算最优权重函数；(8)根据最优权重函数和当前基站具有的资源总量，计算最优资源场强度；(9)根据最优资源场强度，实现资源流最优配置；(10)结束。
2.根据权利要求1所述的基于资源流的自主资源配置方法，其特征在于，步骤(3)所述的资源空间各点的初始强度按照下列公式计算
3.根据权利要求1所述的基于资源流的自主资源配置方法，其特征在于，步骤(6)所述的资源空间点总强度按照下列公式计算其中，Sdi是资源空间点Cli处的资源场总强度，E' i是空间点i感受到的来自不同基站的资源场平均强度，《是微小面积。
4.根据权利要求1所述的基于资源流的自主资源配置方法，其特征在于，步骤(7)所述的最优权重函数按照下列公式计算
5.根据权利要求1所述的基于资源流的自主资源配置方法，其特征在于，步骤(8)所述的在资源空间点Cli处的最优资源场强度按照下列公式计算
6.根据权利要求1所述的基于资源流的自主资源配置方法，其特征在于，步骤(9)所述的资源流最优配置方法按照下列公式计算
全文摘要
本发明公开一种无线通信资源管理控制领域中的基于资源流的自主资源配置方法。本发明针对现有技术中收敛速度较慢、不适合处理多种资源分配问题，提供一种适合于处理无线通信系统的多种资源收敛速度较快的资源配置方法。本发明采用基于无线通信系统中资源流的概念，将多用户对于资源的请求规划为资源场空间强度本身的变化，基于资源流实现资源配置，无需交互。同时，推导出最优资源配置策略的闭式解，实现资源高效自主配置保证最优解存在性和最优性。避免现有技术中交互次数较多问题和不能保证最优解的存在性和最优性问题等问题，实现资源高效自主配置保证最优解存在性和最优性。
文档编号H04W16/10GK102256260SQ20111017993
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月29日 优先权日2011年6月29日
发明者刘勤, 李建东, 李红艳, 李维英, 杨春刚, 盛敏, 闫继磊 申请人:西安电子科技大学