[发明专利]一种单小区LTE-A系统中基于等效容量的无线网络虚拟化方法

说明书

本发明属于无线网络虚拟化技术领域，公开了一种单小区LTE‑A系统中基于等效容量的无线网络虚拟化方法，引入LTE‑A上行链路系统作为系统模型，无线信道为瑞利信道；通过有限状态马尔可夫模型表示瑞利信道，划分信道状态门限，获得状态转移概率矩阵；计算一个调度时隙内服务速率的概率分布；计算一个调度时隙内各个业务流选择各个资源分配模式时的等效容量信息；以系统等效容量最大建立资源分配模型的目标函数；利用分支定界法求出资源分配模型的信道分配变量。本发明解决了由于无线信道的时变特性和衰落特性造成得到的数据不够精确的问题。本发明向不同种类的业务类型提供定制服务，降低移动蜂窝网络部署和操作的整体花费。

技术领域

本发明属于无线网络虚拟化技术领域，特别涉及一种基于等效容量的无线网络虚拟化方法，可用于在单小区LTE-A系统中。

背景技术

伴随互联网的快速发展，过去的网络架构明显已经陷入了僵化的状态，虚拟化技术是能够解决该问题的有效方法，成为了下一代互联网技术研究的热点。无线网络虚拟化通过将物理无线基础设施和无线电频谱资源抽象和隔离成虚拟资源，构成无线虚拟网，供不同虚拟网络运营商应用，可以灵活地向用户提供定制的服务并且大大减少网络的部署和运行费用。同时，无线虚拟网络可以独立运行，使得新成果和技术更易接入网络，提高资源利用率和频谱效率。

由于无线信道的衰落特性和时变特性使得无线网络虚拟化在研究资源分配和业务的时延特性时十分困难。Gang Liu，F.Richard Yu，Victor C.M.Leung研究了全双工系统中无线蜂窝网络虚拟化的虚拟资源管理机制，将虚拟资源管理问题构建成为了三层Stackelberg游戏，并求出了Stackelberg均衡，但是在进行上述研究的时候，忽略了信道状态信息的变化，没有动态的根据信道的变化进行资源分配。

综上所述，现有技术存在的问题是：与有限信道不同，无线信道是一种复杂的时变信道，其衰落特性受传播环境的影响较大，会产生路径传播损耗、阴影衰落损耗和多径衰落损耗等路径损耗，在大部分的无线网络虚拟化研究中为了研究方便，都忽略了信道的变化，默认在一定时间内信道不发生变化，但是这种假设显然不合理，无法根据信道的变化实时更新资源的分配情况，动态地调整分配策略，造成分配结果与实际信道不符合的情况，同时，由于信道的随机变化也使得在资源分配的过程中分析信道状态信息时产生了计算复杂度较高的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种单小区LTE-A系统中基于等效容量的无线网络虚拟化方法，通过有限状态马尔可夫模型获得信道状态信息，进而研究无线网络虚拟化中的资源分配技术。

本发明的技术方案是：一种单小区LTE-A系统中基于等效容量的无线网络虚拟化方法，通过有限状态马尔可夫模型表示瑞利信道，对接收端信噪比进行信道状态划分，并获得信道状态转移矩阵，然后得到一个调度时隙内的服务速率的概率分布，进而获取等效容量信息，根据等效容量构建资源分配模型的目标函数和约束条件，通过分支定界法求出资源分配模型的最优信道分配矩阵。其实现方案包括如下：

1)引入LTE-A上行链路系统作为系统模型，无线信道为瑞利信道。

2)通过有限状态马尔可夫模型表示瑞利信道，获得状态转移概率矩阵：

2a)结合瑞利信道的概率密度函数，将接收端信噪比划分为M个信道状态，p_i,_j是信道状态转移概率矩阵P的元素，表示从第i个状态转移到第j个状态的概率，i是1到M之间的正整数，j是1到M之间的正整数，同时假定无线信道的状态转移只发生在自身状态的相邻状态之间，在一个单位子帧时间T_p内，物理信道不发生变化，进入下一子帧时发生状态转移。

2b)对接收端信噪比进行信道状态划分，求得信道状态的门限向量Γ＝[Γ₁,Γ₂,…,Γ_M+1]。