[发明专利]一种基于系统稳定性的无线自回传资源调度方法

说明书

本发明涉及一种基于系统稳定性的无线自回传资源调度方法，属于移动通信领域。该方法保证系统队列稳定性、无线回传约束条件以及系统可达速率和最小用户业务质量所对应的速率匹配,即溢出概率满足一定约束，以最大化相对用户质量满意度的等级为目标进行的动态资源调度。在每个离散时隙上，根据用户的信道状态信息、宏基站和小基站处联合考虑的排队情况为每个用户分配合适的无线资源并根据溢出概率来动态调整队列长度以期改变系统实际可达速率、联合动态调整无线自回传小基站以及每个用户的回传、接入的资源分配比例。本发明提出的基于系统稳定性的无线自回传资源调度方法能够在最大化相对用户质量满意度等级的同时保持系统队列稳定性。

技术领域

本发明属于移动通信领域，涉及一种基于系统稳定性的无线自回传资源调度方法。

背景技术

在高速发展的移动互联网和不断增长的物联网业务需求共同推动下，要求5G连接设备密度增加10到100倍，频谱效率提升5到10倍，能够在500km/h的速度下保证用户体验。为了满足上述需求，未来5G在网络架构方面将是基于超密集异构网络、云计算技术等，而无线自回传网络(Wireless Self-backhaul Networks)作为5G超密集网络(Ultra DenseNetwork，UDN)的基本组成部分。在宏基站覆盖范围内通过部署低功率小基站来增强覆盖，并用无线毫米波或微波来代替传统有线光纤连接的方式，能够大大减少通信时延和设备体积及功耗，降低系统部署成本。由于不同用户的需求有所差异、信道状态信息的时变性、业务提供的持续性与稳定性、频谱资源的有限性，如何最大化基站覆盖范围内所有用户的服务质量问题显得迫在眉睫，这就需要在保证系统队列稳定性的前提下，根据用户的信道状态信息、宏基站和小基站联合考虑来动态分配资源。

在现有的资源分配方案中，大多数是静态的分配资源，以吞吐量最大化或频谱效率最大化作为优化目标，往往忽略了对资源的动态调整和用户服务质量等问题。除此之外，常见的优化目标只是考虑某一时刻上的问题优化，不适合现实过程中优化变量随时间变化而变化的实际情况。因此，把Lyapunov优化方法应用到保证系统稳定性和动态分配无线资源来提高资源利用率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于系统稳定性的无线自回传资源调度方法，并引入溢出概率约束来动态调整队列长度以期改变系统实际可达速率，使得宏基站以及小基站覆盖范围下所有用户的相对用户质量满意度等级最大化和系统队列稳定性取一个折衷。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于系统稳定性的无线自回传资源调度方法，包括以下步骤：

S1：初始化回传带宽分配比例和误差Δ＞0，

S2：给定每个用户回传带宽分配比例、每个用户接入带宽分配比例、小基站回传和接入的带宽分配比例，

S3：检查收敛条件是否满足，当满足收敛条件，则获得最初问题的最优解，若不满足，将得到的解作为初始值，并多次迭代并最终满足收敛条件，得到最优解；

在每个离散时隙上，在保证系统队列稳定性、无线回传约束条件以及溢出概率约束的前提下，根据用户的信道状态信息、宏基站和小基站处联合考虑的排队情况，以最大化相对用户质量满意度等级为目标，为每个用户分配合适的无线资源并根据溢出概率来动态调整队列长度以期改变系统实际可达速率、联合动态调整无线自回传小基站以及每个用户的回传、接入的资源分配比例。

进一步，所述无线回传约束条件为小基站平均回传速率大于等于接入速率；

其中所述的平均回传速率、平均接入速率分别为：多个时隙内小基站实际回传传输速率的平均值、多个时隙内小基站实际接入传输速率的平均值。

进一步，所述系统队列稳定性为系统中所有用户的队列考虑队列稳定性约束验证方案的时延性能，所述队列稳定性约束为：