[发明专利]平衡数据流无线资源分配鉴权器

说明书

技术领域：

本发明系一种能够对采用OFDMA或其他多址技术的无线通信系统中的用户以及业务流进行合理鉴权，从而有效地进行无线资源分配的无线资源分配器。

背景技术：

无线通信系统中以满足多用户QoS指标为目的的无线资源分配算法本质上是在多约束下的动态最优规划问题。典型的无线资源分配算法有Max C/I(最大载干比)、Q-PFS(Qaul比例公平)、M-LWDF(最大加权时延优先)等，此类算法一般来源于单信道争用系统。一般来说，无线资源分配算法会选取一个最优化指标函数，以该函数作为无线资源分配的准则，逐个对所有可分配资源进行分配。

OFDMA(正交频分复用接入)是基于OFDM调制方式的一种无线接入方式，已经被视为下一代无线通信系统中的关键技术之一。OFDMA系统中频带被划分成许多个很窄的相互正交的子载波，由于不同用户的信号经历不同的衰落，在同一个OFDM子载波上不同用户的信道状况也可能有较大差异。根据用户在不同子载波上的信道状况系统，将OFDM子载波灵活的分配给用户，能够有效地挖掘多用户频率分集增益，提高系统频谱利用率。因此，研究如何对OFDMA系统提供的无线资源进行有效合理的管理对提高系统整体性能有着重要的意义。

在提供了多个子载波的OFDMA系统中，由于子载波的数目比较大(一般为1024或2048)，直接应用上述算法的分配复杂度往往比较大。对此常见的解决方法是选取所有无线资源的一部分进行资源分配，如应用M-LWDF调度算法在OFDMA系统的每一个子载波上独立进行调度。然而，由于各个子载波上的调度彼此独立，每一子载波调度时并不能预知其他子载波上的调度情况，无法做到全局优化，因此该算法并没有充分挖掘频域上的分集增益，对系统性能的提升比较有限。

发明内容：

本发明针对OFDMA系统多载波的特点，从用户公平性与提高载波利用率两方面提出了OFDMA无线资源管理的加权业务速率准则(WR)与相对载波容量准则(RC)，在考虑用户传输需要与用户间信道状况差异的同时，将用户在不同子载波上的信道状况差异作为重要考虑因素，以期有效挖掘系统多用户频率分集增益，能够更好的系统性能。仿真结果表明，在同样的系统模型下，本发明能达到比传统的无线资源管理算法更好的系统性能。

无线资源分配本质上是在用户公平性与系统传输效率之间追求平衡的过成，用户公平性主要通过各用户的传输需求体现，而系统传输效率则往往与各用户的数据传输能力成正比。在单信道系统中，M-LWDF算法中已被证明是吞吐量准则下最优的资源分配算法，而在OFDMA系统中，由于存在多个信道状态不同的子载波同时，使得少数的大时延数据包更有可能在该用户信道状态较好的子载波得到调度，从而降低了由于突发性信道状况变差引起的丢包率。为了照顾业务公平性，避免个别的首数据包被丢弃而在用户信道 传输能力并不强的时候进行传输的资源分配策略，对丢包率的改善并不明显，却又会占用同时刻其他用户更好的传输信道，从而间接影响到系统吞吐量。另一方面，OFDMA系统中载波数量增多，子载波容量在不同用户之间有着显著的差异，简单地从用户传输能力出发，并不能达到最大化系统容量的目的。

本发明采用加权业务速率准则与OFDMA相对子载波容量准则一起作为最优化指标，同时考虑了业务鉴权的公平性和效率最大化。

加权业务速率准则的表述如下：

WR(u)=Σd=1Dmaxe-dLd,u]]>

其中d为业务数据包时延，L_d，u为用户u的等待队列中，时延为d的数据包的个数。L_0，u即为本帧到达的业务数据包数量。