[发明专利]基于总体效益最大化4G OFDM无线网络机会调度

说明书

技术领域

本发明涉及4G蜂窝网络、OFDM、频谱分配、空间分集技术，尤其涉及一种基于总体效益最大化的4G OFDM 无线网络的机会调度技术。

背景技术

作为系统资源优化的目标函数，效益函数有效地应用在系统控制领域中。通常，通过效益函数建立系统资源的使用量与投入这些资源后系统所能得到效益值之间的量化关系，基于效益的估测取得资源分配的动态优化。同样，在通信网络中，利用效益函数能够得到当前消耗一定量系统资源所能提供给用户的QoS 满足程度的粒度值，这种资源优化方法与传统的方式不同（传统的方法根据系统的吞吐量、丢包率、违反概率和功率等衡量调度调度方案的有效性），它通过将系统资源使用量映射为每个用户业务的QoS 满足水平值，根据每个用户QoS 的满足水平估计每次资源的有效性程度，使每次的调度效益得到细粒度的优化。对于无线网络，基于效益估计的CDMA网络的链路功率分配机制得到深入的研究中提出。为实现4G OFDM 无线网络下行链路资源调度与优化，一个基于效益优化的理论模型在文献中建立。在该方案中，将效益函数作为系统优化的目标函数，建立了物理层的资源使用与MAC 层的接入控制的联合层优化模型。由于OFDM的多载波特性能和用户分集的特点，基于效益函数的多用户OFDM 无线网络资源的组合优化导致了NP难问题。当考虑用户业务类型需求的多样化时，算法的设计进一步复杂化。为了提供好的QoS (包括实时的和非实时的)，需要将有效的调度算法与具有目标意识（包括：有效性、公平性以及QoS 类型）的用户效益函数相结合。

发明内容

1、所要解决的技术问题

基于效益估计的CDMA网络的链路功率分配机制并不能充分利用频谱分集特征。基于效益函数定价的机会调度方案，充分利用多用户分集，从而提供用户QoS保证，但是没有利用频谱分集特征。 基于效益优化的理论模型建立了物理层的资源使用与MAC 层的接入控制的联合层优化模型。由于OFDM的多载波特性能和用户分集的特点，基于效益函数的多用户OFDM 无线网络资源的组合优化导致了NP难问题, 相关的实现算法复杂度很高，当考虑用户业务类型需求的多样化时，算法的设计进一步复杂化。

2、技术方案

为了解决以上问题，本发明提供了一种基于总体效益最大化的4G OFDM 无线网络的机会调度技术，体现在效益函数作为系统频谱资源优化的目标函数，利用效益函数估测处于不同状态的优化目标相关参数（函数的自变量）映射为不同的实值（函数值），从而建立系统优化模型。将优化模型与优化方法（算法）相结合实现系统的优化目标。相关参数的选择与估计以及效益函数的设计决定于系统的优化目标。

根据效益理论：通过最大化总体效益，系统能够自动平衡有效性与公平性。

考虑到实际的4G多用户OFDM无线网络频谱调度的优化目标是：将当前所能提供的系统资源分配给那一个用户以及为该用户分配多少资源才能导致系统资源利用率最大化。

对于不同的用户业务类型（包括弹性业务和时延/速率自适应业务），采用不同的效益函数形式。通常可以采用的有效函数形式为：指数函数、幂函数和对数函数。对于目标满足方面（包括：速率、时延、公平性以及QoS等方面），经过效益函数分析和大量的测试(利用仿真或实际的应用测试)，从而确定能够有效适用于实际网络环境的效益的函数曲线。

3、有益效果

为取得多用户OFDM 无线网络频谱资源最优调度，本发明提出了适用于4G OFDM 无线网络的机会调度方法，该方法能够有效利用不同子载波的分集特征，实现系统的最优动态频谱调度。

附图说明

图1 5个载波数（SC1~SC5）3个用户（MS1~MS3）的状态

具体实施方式

下面通过实施例来对本发明进行详细说明。

实施例1

其工作方式如下：

对于4G OFDM多用户无线网络，信道分集现象产生于：无线信道的变化特性独立于用户。在 OFDM 无线网络中，总的系统频带分成若干个等带宽的子载波，由于子载波的带宽相对较窄，所以每个子载波可以看成一个平坦的信道。尽管每个子载波可以视为平坦的信道，但对于不同用户，同一子载波的信道质量是不同的（由于无线信道具有低点以来特性），从而产生了多用户子载波分集特性。当系统中的用户数量增多时，这种分集现象也变得更加明显。如何有效地利用子载波分集，对于提高系统资源的有效性具有很大的影响。

为进一步以量化的形式说明多用户子载波分集问题，假设系统有5个载波数（SC1~SC5），3个用户状态分布如图1 所示。