[发明专利]OFDMA系统中无线虚拟网资源分配方法

摘要

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。

主权项

1.OFDMA系统中无线虚拟网资源分配方法，包括：(1)将MAC层各虚拟网中用户业务流的策略集合Yn＝{Yf,k,n}内所有元素初始化为1，其中Yf,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Fk,n之间的正整数，Fk,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[Rk,c]以及容量方差var[Rk,c],其中c＝1,…,S，S为信道个数；(3)物理层进行资源分配：(3a)物理层根据资源请求建立目标函数：其中，表示物理层第k个链路的效用函数值，上标PHY代表物理层，I_k,c表示信道分配变量，表示MAC层中第k个链路的资源请求量，χ表示物理层用户获得的容量波动对目标的影响因子；该目标函数共有三条约束，即第一条约束是要求每条信道只分配给一条物理链路使用；第二条约束是要求每条物理链路上至少分得一条子信道用于传递信息；第三条约束是要求信道分配变量为0‑1的二值变量；(3b)物理层通过分支定界法最大化(3a)的目标函数，得到信道分配矩阵；(3c)根据得到的信道分配矩阵计算物理层第k个链路获得的容量均值和方差及服务时间的均值和方差(4)MAC层进行资源竞争：(4a)MAC层根据物理层得到的各链路容量以及服务时间的均值和方差，构造第n个虚拟网向第k个用户服务第f个业务流的效用函数：其中代表MAC层第n个虚拟网向第k个用户服务第f个业务流的效用函数，X_f,k,n代表第n个虚拟网向第k个用户服务第f个业务流的资源分配比重，α表示最大服务价格，β表示需求对服务价格的影响参数，代表MAC层第n个虚拟网中第k个用户第f个业务流的到达率,代表物理层第k个链路获得的平均容量，θ表示向物理层租借资源的价格，D_f,k,n代表第n个虚拟网向第k个用户服务第f个业务流的时延，代表虚拟网n进行服务时能容许的最大时延，μ表示时延对效用函数的影响因子；该效用函数共有四条约束，即第一条约束是要求每一分配比重在[0,1]内取值，第二条约束是要求同一链路所有虚拟网的分配比重之和小于1，第三条约束是要求虚拟网n向第k个用户服务业务流f的服务速率大于其对应的业务流到达率，第四条约束是要求虚拟网服务用户业务流的时延小于该虚拟网所容许的最大时延；(4b)MAC层利用边际效用迭代算法最大化MAC层效用函数，得到虚拟网服务用户业务流资源分配比重(5)通过虚拟网服务用户业务流的资源分配比重X_f,k,n计算服务用户各业务所产生的时延D_f,k,n，并判断这些时延是否全部小于各虚拟网能容许的最大时延若全部小于，则MAC层停止向物理层请求资源，结束资源分配过程；反之，则选出虚拟网服务所有用户业务流的时延中与虚拟网能容许的最大时延相差最大的业务流，并将该业务流策略置为0，更新策略集Yn，返回步骤(2)，虚拟网重新统计带宽请求。