[发明专利]OFDMA系统中无线虚拟网资源分配方法

说明书

本发明公开了一种OFDMA系统中无线虚拟网资源分配方法，主要解决现有资源分配方法实时性不强和无法满足用户服务质量需求的问题。其技术方案是：MAC层虚拟网整合用户的业务需求并向物理层做出资源请求；物理层根据资源请求和信道统计信息建立目标函数，并对其最大化，得到信道分配矩阵；信道分配矩阵得到资源配置信息，并传给MAC层建立并最大化效用函数，得到用户业务流的资源分配比重；根据该比重计算服务时延，进行业务流接入控制，重新计算资源请求量；物理层与MAC层动态交互，直到满足虚拟网的服务质量约束。本发明能在单小区OFDMA系统中对多用户多业务需求进行接入控制，同时保证了系统的服务质量和特定的性能约束。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种无线虚拟网资源分配方法，可用于在单小区OFDMA系统中，对多用户多业务需求进行接入控制。

背景技术

伴随移动终端普及，业务请求的数量与种类都在不断快速扩大和丰富，使得各种应用竞争无线资源的压力大大增强，它们不仅资源请求量各不相同，而且会提出严格的服务质量要求，所以有必要对有限的无线资源做出恰当地配置和管理。为了解决这一问题，无线网络虚拟化应运而生，移动网络运营商利用虚拟化技术能够更灵活控制和管理自身资源，并且由于无线信道的特有性质，无线网络的虚拟化会需要解决更多问题。

无线资源虚拟化技术通过抽象和共享基础设施和无线频带资源，大大减少网络的部署和运行费用，并且经过虚拟化在基础设施上建立多个虚拟网，它们可以独立运行和管理，使得新成果和技术更易接入网络，但是尽管无线虚拟化有很大的潜在优势，虚拟化中的资源分配在动态分配算法中仍受到局限。易江涛，基于合作博弈的LTE资源联合分配算法研究[D].西安：西安电子科技大学通信工程学院，2012一文介绍了最大载干比调度算法并提出一种资源联合分配算法，该最大载干比调度算法以系统容量最大为目标，将资源分配给信道状态最好的用户，而对于信道状态不好的用户将长时间分配不到资源，文献中提出的资源联合分配算法设计目标时采用对数形式，虽然考虑了各用户间的公平性，但仍不能根据用户的资源请求量动态地实现资源的分配，无法满足灵活的服务质量要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种OFDMA系统中无线虚拟网资源分配方法，以动态的调整底层资源的分配情况，并且在保证系统服务质量的同时确保系统收益最大。

本发明实现上述目的的具体思路是，通过MAC层初始化用户业务流策略集合，获得各用户总带宽需求并传递给物理层，通过分支定界法求解子信道的分配矩阵，并传递给MAC层；通过在MAC层各虚拟网之间建立非合作博弈模型进行资源竞争获得服务速率向用户提供服务，计算排队时延判断是否满足服务质量要求，实现在满足系统服务质量需求条件下用户获得最优的资源分配，系统收益最大。其实现方案包括如下：

(1)将MAC层各虚拟网中用户业务流的策略集合Y_n＝{Y_f,k,n}内所有元素初始化为1，其中Y_f,k,n为一个二值变量，表示第n个虚拟网中第k个用户的第f个业务流的接入情况，k是1到L之间的正整数，L为用户个数，n是1到V之间的正整数，V为虚拟网个数，f是1到F_k,n之间的正整数，F_k,n表示第k个用户在第n个虚拟网中请求的业务流个数；

(2)物理层获得当前资源请求以及信道平均容量和容量方差：

虚拟网通过策略集合Y_n，得到当前MAC层向物理层提出的资源请求其中代表MAC层第n个虚拟网中第k个用户的第f个业务流的到达率，上标MAC代表MAC层；

物理层获得当前信道在一个调度时间T内第k个用户在第c个信道上获得的的平均容量E[R_k,c]以及容量方差var[R_k,c],其中c＝1,…,S，S为信道个数；

(3)物理层进行资源分配：