[发明专利]一种面向过程优化的多天线海域信息港协同资源调配方法

说明书

本发明涉及一种面向过程优化的多天线海域信息港协同资源调配方法，属于无线通信中无线资源分配技术领域，该方法包括：将所有用户的业务过程时长分解为若干时隙，根据系统中的约束条件，构建优化模型：根据优化模型，计算最大功率和最小业务量约束下该优化模型的最优解；得到的最优解P是否为可行解，若是可行解，则将P作为多天线海域信息港协同资源调配的结果：若不是，则使P逐步逼近可行解；得到海域信息港协同资源调配的结果。本发明利用航船的航线信息和用户的业务需求信息，以及海域信道的大尺度衰落特性，提高资源分配效率，以降低系统功耗，提升海上用户的宽带通信服务质量。

技术领域

本发明属于无线通信中无线资源分配技术领域，特别涉及一种多用户多天线海域通信系统的协同用户调度和功率分配方案。

背景技术

我国海域范围广阔，大陆海岸线绵长，海洋经济十分活跃。为满足游船、商船、渔船、海监船等应用需求，保障近海海域通航安全，提升涉海人员生活质量，促进海洋经济进一步发展，亟待发展海域宽带通信技术。现有LTE(Long Term Evolution，长期演进)网络主体面向陆地覆盖，侧重解决城区、郊区的通信问题，技术上很依赖大范围密集布站。海面上很难建设基站，因此，海域宽带通信网络的基站只能沿岸建设，这样一来，网络拓扑严重受限，系统性能难以保证。

发展海域宽带通信又不能从零开始，一种可行的技术途径是改造目前的地面通信LTE技术。为了适应近海海域的信道特征和用户分布，可通过在海岸部署具有大规模天线阵列的高架基站(岸基站)，与海上用户组成多用户多天线(Multi-User MIMO)系统，从而提高通信速率和服务质量。然而在基站站址约束下，LTE网络覆盖范围有限，且由于高架基站选址受限于地理条件，经典LTE网络难以实现沿海岸线的接续宽带覆盖。在窄带全域覆盖下，让每个岸基站覆盖一片海域，形成一个宽带信息港是一种解决途径，如图1所示。航船在特定时间进入岸基站的覆盖范围，即宽带信息港，并接入宽带网络、享受宽带服务；其他时间，用户可以享受窄带通信服务，满足基本的安全航行需求。

随着海洋经济的不断发展，海上用户对于移动互联网与无线多媒体等业务的需求日益增加，宽带信息港有限的时空频资源与不断增长的业务需求之间的矛盾日趋凸显。因此，需要充分挖掘海域通信系统中的用户和业务特性，提高资源配置与利用的效率，从而提升网络的整体性能。

目前，海域多用户多天线系统资源分配的常用方法有先到先服务和动态规划。先到先服务，即用户在基站覆盖范围内随机发起业务请求，基站立即为其分配无线资源，若当前没有无线资源，则该用户需等待其他用户结束业务并释放资源；动态规划，即基站根据其当前服务的所有用户的信道信息和业务需求，进行下一时隙的用户调度和功率分配，运用动态规划方法，得到每个时隙的局部最优解。

然而，以上两种方法均为针对某一时刻、面向当前状态的优化，由于没有考虑海域业务的全过程信息，只能获得局部最优解，资源配置的效率仍较低。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种面向过程优化的多天线海域信息港协同资源调配方法，本发明利用航船的航线信息和用户的业务需求信息，以及海域信道的大尺度衰落特性，提高资源分配效率，以降低系统功耗，提升海上用户的宽带通信服务质量。

本发明提出的一种面向过程优化的多天线海域信息港协同资源调配方法，其特征在于，该协同资源调配为自适应地调整用户调度和功率分配；

设一个多天线海域信息港系统的用户数量为K，编号为1,2,…,k…,K，第k个用户的业务量需求为进港时间为t_1k，离港时间为t_2k；

该系统基站到各用户的信道相互独立，系统最多可同时服务N个用户，K≥N，系统对单个用户的最大发射功率为P_max；