[发明专利]基于时延区分业务和比例性速率约束的优化无线资源方法

权利要求书

1.一种基于时延区分业务和比例性速率约束的优化无线资源管理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一：假设在LTE-WLAN异构网络中，存在M个支持不同业务类型的活跃多模终端和N种可用的无线接入技术；在LTE网络中，假设基站和终端之间的无线信道是频率选择的瑞利衰落信道，每个子载波的信道较窄，因此它是平坦衰落的；r_in表示在每个OFDM符号时间间隔内，用户i基于子载波n所获得的传输率，其值取决于信道增益h_in和用户i基于子载波n上所分配的功率P_in；r_in通常被表示为：

rin=β0B0log2(1+Pin|hin|2ΓN0B0)]]>

其中，N₀是加性高斯白噪声的功率谱密度，Γ是一个常数，被称作信噪比间隔；在802.11协议的WLAN中，用户以TDMA的方式接入WLAN；所有的功率传输均被假设，用户i在第j个WLAN中数据传输率被表示为r_ij，同样对于上式中，r_ij被表示为：

rij=βjBjlog2(1+Pij|hij|2ΓN0Bj)]]>

其中，β表示所提供的子系统的频谱效率，即每个子系统的有效性；

步骤二：根据业务时延要求的不同，M个MMT被区分为两种类型：第一类DC型MMT，数量为K个，其业务的最低传输速率要求为(i＝1,2,...,K)；第二类型有(M-K)个BE型MMT，虽然没有时延约束，以尽力而为的方式进行数据传输，但是传输速率受到比例性公平条件约束

DC型MMT和BE型MMT的条件分别表示为：

ri≥Rimin,i=1,2,...,K,]]>

r_K+1:r_K+2:...:r_M＝γ_K+1:γ_K+2:...:γ_M；

步骤三：在用户比例性速率约束下，计算所有用户的最大总速率：

MaxΣi=1MRi]]>

subject toΣj=0Lαij≤1,∀i,αij∈{0,1},∀i,j]]>

Σi=1Mfin≤1,∀n,fin∈{0,1},∀i,n]]>

Σi=1Mtij≤1,∀j,0≤tij≤1,∀j,i]]>

Ri=Σn=1Nfinr0in+Σj=1Ltijrij]]>

Ri≥Rimin,∀i=1,2,...,K]]>

Riγi=RK+1γK+1,∀i∈K+1,K+2,...,M;]]>

步骤四：定义ρ_ij表示用户i在网络j，其中1≤j≤N是指LTE网络，N+1≤j≤N+L是指第j个WLAN中的时间帧分配参数，并引入了一个变量s_ij，令s_ij＝ρ_ijP_ij，定义α_ij＝|h_ij|²/Γ_kN₀B_j，并借助时间帧分配参数ρ_ij，将R_i改写为约束条件改写为

Ri≥Rimin,∀i=1,2,...,K]]>

Riγi=RK+1γK+1,∀i∈K+1,K+2,...,M]]>

Σi=1MΣj=1N+Lsij=PT]]>

Σi=1Mρij=1,∀j]]>

sij≥0,0≤ρij≤1,∀i,j;]]>

步骤五：利用主问题的拉格朗日函数对s_ij求偏微分，再把结果代入到卡罗需-库恩-塔克(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)条件里，即可得到

步骤六：利用梯度投影方法，得到带宽的最佳性能响应为并由步骤五中的结论得到s_ij；

步骤七：考虑主问题的对偶函数的连续微分式，利用梯度投影法更新优化目标函数的非负拉格朗日乘子，求出合适的ρ_ij和s_ij后，得到目标函数的优化解；

其中，B₀表示子载波带宽、B_j表示第j个WLAN的带宽、α_ij表示用户i在网络j的网络选择参数、f_in表示用户i在LTE的资源块n中的资源分配参数、t_ij表示用户i在第j个WLAN网络的时间帧分配参数、r_0in表示用户i基于资源块n所获得的传输率、s_ij表示用户i实际占用所分配到的第j个子载波(1≤j≤N)或第j个WLAN(N+1≤j≤N+L)的功率、v_i和μ是约束条件的非负拉格朗日乘子、δ是变量ρ_ij的恒定迭代步长、MMT表示多模终端、DC表示时延约束型、BE表示尽力而为型。