干扰三角晶格中多业务迭代资源分配方法
【专利摘要】本发明涉及一种干扰三角晶格中多业务迭代资源分配方法，属于无线通信【技术领域】；包括以下步骤：1.建立干扰三角晶格模型；2.初始化系统参数，并利用步骤1所述干扰三角晶格模型模拟基站位置；3.根据用户i的传输速率Ri计算该用户的MOSi值；4.建立优化模型并对优化模型采用迭代算法求解，然后按照求解结果进行资源分配。与传统基站模型相比，本发明方法所提的干扰三角晶格结构更贴近于实际基站的分布状况，因此能够更加真实地模拟实际情况中的基站位置，从而模拟更加真实的路径衰落、信达增益等信息，在此结构上利用上述的迭代资源分配方法进行资源的合理分配，能更加符合实际需求。
【专利说明】干扰三角晶格中多业务迭代资源分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种干扰三角晶格中多业务迭代资源分配方法，属于无线通信技术领 域。 技术背景
[0002] 近几年，人们对无线数据业务的需求呈爆炸式增长。手持设备已经不仅仅用于接 打电话，提供的更主要的无线服务是在线视频、文件下载以及语音访问等新型业务。这些新 型业务对流量的需求也大相径庭，需要特别说明的是，自2012年以来，移动视频流量的占 比已经超过了 50%，这也进一步加大了无线数据流量传输的压力，因此，如何高效地利用有 限的无线资源成为了一个艰巨的课题。
[0003] 目前，关于资源分配算法的研宄成果已经有很多，其中有一些涉及到了多媒体服 务。在传统的无线资源分配【技术领域】，通常利用服务质量（Quality of Service，QoS)这 一参数的大小来衡量无线资源分配的优良程度。所谓Q〇S，是指一个网络能够利用各种基 础技术，为指定的网络通信提供更好的服务的能力，是物理层分组数据传输的关键业绩指 标，通常是由网络底层的吞吐量、时延、误码等组成，是决定用户满意程度的所有业务服务 水平的综合表现。然而，它只能表示网络的延迟、抖动和丢包率等参数，却忽略了用户的主 观感受和业务本身的特点。相比之下，用户体验质量（Quality if Experience，QoE)能够 更加直观和准确地反映用户的感受，更具有实际意义。
[0004] 因此，在实际应用中通常将QoE作为部署并优化网络结构的依据。而且，在评价用 户体验质量（QoE)时，通常将其量化为平均意见值（Mean Opinion Score，M0S)。与利用比 特率以及传输速率来优化系统性能相比，M0S可以在同一水平上比较不同类型的服务，并且 可以在效率以及公平性上做到很好的折中。
[0005] 以往以QoE和M0S为标准的资源分配算法大多都是在一些理想的假设下进行的， 相应情境中的干扰被忽略，基站也被摆放在理想位置。而在实际的情况中，由于小区收缩和 实际环境限制，基站的位置通常并不规则，而是具有随机性。同时，应用最广泛、最理想的基 站分布模型是传统的规则正六边形晶格结构或者是四方形的结构，这两种结构均可以保证 达到最大的覆盖范围，其仿真结果要远优于实际情况。另外，很多传统的资源分配算法更关 注于不同类型服务之间的公平性，并且致力于尽最大努力去缩小用户感受之间的差距，然 而这会严重降低整体系统的性能。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为解决传统的基站模型与实际基站的分布状况不符、现有资源分 配算法整体性能不高的问题，提出了一种基于用户体验质量的在干扰三角晶格拓扑结构下 的多业务资源分配技术，将不同业务的评估方法进行统一，并高效地分配有限的无线资源。
[0007] 本发明适用于正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing， OFDM)系统。OFDM是一种正交的多载波复用方式，其基本思想是：通过采用允许子信道频谱 重叠，并采用互不影响的频分复用的方法来并行传送数据。该系统不仅频谱利用率高而且 可以有效的对抗多径衰落效应。
[0008] 具体场景为：包含N个基站，K个用户的OFDM系统，其中业务类型共有p种，系统 中用户总数可表示为Ki+K2+. . . +KP= K，K i表示进行第1种业务的用户数目，K 2表示进行第 2种业务的用户数目，K3表示进行第3种业务的用户数目……，K p表示进行第p种业务的用 户。
[0009] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0010] 一种干扰三角晶格中多业务迭代资源分配方法，包括以下步骤：
[0011] 步骤1.建立干扰三角晶格模型如下：
【权利要求】
1. 一种干扰三角晶格中多业务迭代资源分配方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤一、建立干扰三角晶格模型如下： ={xIX=Gu+Y1+Y2}
是一个生成矩阵，n为正实数；u为一个二维向量，其中各个 元素均为整数J1表示在围绕点Gu构成的Voronoi单元V(Gu)中均勾分布的二维随机向 量；￥2表示在以（Gu+Yj为原点，以Radptb为半径的圆盘区域bteu+Yi，Radptb)上均匀分布的 一个二维随机向量；1^(1_表示扰动半径； 步骤二、初始化系统参数，并利用步骤一所述干扰三角晶格模型模拟基站位置； 步骤三、根据用户i的传输速率氏通过下式计算该用户的MOS值： MOS二F(R) 其中，(0表示在业务类型m <P，P为业务类型个数），下，用户传输 速率到MOS值的映射关系,Ri表示第i(iG[1，K])个用户的传输速率，K表示用户数；R1可 以通过下式计算：
其中，11表示分配给用户i的子载波集合；Ru表示第i个用户在第k(kE[1，M])个 子载波上的传输速率，M表示总的子载波数，M=B/AB，B表示系统的总带宽，AB表示每个 子载波的宽度；SINRi;k表示第i个用户在第k个子载波上的信加噪比，其计算公式如下：
其中，当前正在为第i个用户提供服务的是基站j(je[1，N])，P^t表示基站j在第k个子载波上的传输功率，表示从基站j到用户i的信道增益，即表示在子 载波k上的所有干扰，of代表噪声功率，N表示系统中总的基站数； 步骤四、对下述优化模型进行求解，并按照求解结果进行资源分配：
2. 根据权利要求1所述的一种干扰三角晶格中多业务迭代资源分配方法，其特征在 于：Radptb- 〇? 52n。
3. 根据权利要求1所述的一种干扰三角晶格中多业务迭代资源分配方法，其特征在 于：步骤3所述的传输速率到MOS的映射关系如下： 当业务类型service为语音业务时，其映射关系F为：
其中，r表示传输速率，单位为kbps; 当业务类型service为文件下载业务时，其映射关系F如下： MOSdownload=a?lg(0 ?r) 其中，r表示传输速M率，a和0为调整参数，其值为实数； 当业务类型service为视频业务时，其映射关系F如下：
其中，SBR表示传输比特率，FR表示帧率，PER表示误包率，&1、a2、a3、&4和a5为实数， 为参数。
4. 根据权利要求3所述的一种干扰三角晶格中多业务迭代资源分配方法，其特征在 于：a= 2. 3741 和 0 =0? 2667。
5. 根据权利要求3-4任一所述的一种干扰三角晶格中多业务迭代资源分配方法，其 特征在于：当视频类型为SM时，&1、a2、a3、&4和a5的取值分别为2. 797、-0. 0065、0. 2498、 2. 2073 和 7. 1773。
6. 根据权利要求3-4任一所述的一种干扰三角晶格中多业务迭代资源分配方法，其 特征在于：当视频类型为GW时，&1、a2、a3、&4和a5的取值分别为2. 273、-0. 0022、0. 3322、 2. 4984 和-3. 7433。
7. 根据权利要求3-4任一所述的一种干扰三角晶格中多业务迭代资源分配方法，其特 征在于：当视频类型为RM时，a2、a3、&4和a5的取值分别为-0. 0228、-0. 0065、0. 6582、 10.0437 和 0? 6865。
8. 根据权利要求1所述的一种干扰三角晶格中多业务迭代资源分配方法，其特征在 于：步骤4所述的对优化模型进行求解可利用迭代算法进行，具体过程如下： 步骤4. 1:利用轮循调度算法将M个子载波分配给K个用户，并根据用户的业务类型， 计算每个用户的传输速率氏及MOSi，并将所有用户的MOS值求和得到系统整体MOS值； 步骤4.2:将第一个子载波从系统中移除，计算此时每个用户的MOS值MOSi;再 将被移除的子载波分配给每一个用户，计算此时每个用户的MOS值MOSi';接下 来寻找两次MOS值相差最大的用户，即MOS值提升最大的用户F(Fe[1，K])，即 P=afgmax(MaS； _ ;将第一个子载波分配给用户F ;接下来，按照上述第一个 l<i<K 子载波的分配方式分别将第二个子载波，第三个子载波……第M个子载波分别分配给提升 最大的用户；最后，计算此时系统整体MOS值； 步骤4. 3 :不断重复步骤4. 2,依次将每个子载波分配给MOS值提升最大的用户，直到相 邻两次操作后，整体MOS值之差小于设定的阈值6。
【文档编号】H04L27/26GK104506291SQ201410826382
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月25日 优先权日:2014年12月25日
【发明者】费泽松, 高强, 刘一帆, 邢成文 申请人:北京理工大学