[发明专利]一种基于网络切片的无线通信资源分配方法

说明书

本发明公开了一种基于网络切片的无线通信资源分配方法，该方法基于拉格朗日对偶理论和KKT条件将不同类型用户的速率、时延及可靠性的差异化性能指标要求转化为对无线通信资源的需求，在资源总量有限和不同网络切片服务的差异化用户需求下，以系统总速率最大化为目标对无线通信资源进行分配管理。本发明能够降低资源分配优化算法的复杂度，在满足不同用户服务质量需求的同时可以提高系统频谱效率。

技术领域

本发明涉及通信资源分配技术领域，尤其涉及一种基于网络切片的无线通信资源分配方法。

背景技术

无线资源管理是利用基站的无线资源管理功能在资源有限的前提下对资源动态管理和优化调整，以提高系统频谱效率和能量效率，并保证用户的服务质量，因此无线资源管理在通信技术的发展历史中一直扮演重要的角色。近年来，基于OFDMA无线网络的无线资源分配问题引起了人们的广泛关注，并得到了一些较好的研究成果。现有研究在系统速率方面可以分为以下三类：以用户公平性为原则进行资源分配，即为每个用户分配资源使其获得相等的传输速率，实现用户之间的公平性，但是不能有效提高系统容量；以系统总速率最大化为目标为用户分配资源，即用户的信道条件越好，得到的资源越多，这就导致信道条件差的用户分配不到资源；为了克服上述缺点提出了比例公平的资源分配方案，既可以提高系统容量，又解决了用户之间的公平性。在系统能量方面可以分为以下两类：以总功率最小化为目标的资源分配方案；以能量利用率最大化为目标的资源分配方案。对于OFDMA技术来说，为减小干扰，同一时刻同一子载波只能分配给一个用户，这使得资源分配问题复杂性大大提高。为了减小复杂性，大多数文章将子载波和功率的分配问题分为两部分：先对子载波进行分配，按照信道条件依次将子载波进行分配直到所有子载波分配完毕，再为每个子载波分配相应的发射功率。同时也有二者的联合分配方案，即对资源分配优化问题进行转化求解。

现有技术下的用户都是传统意义下的同一类型的移动用户，且用户的要求也较为单一。为满足不同用户需求，仅对用户获得速率作出约束。而未来5G的用户数量不断增加且类型更加多样，需求各有不同，如速率、时延和可靠性等等，而频谱资源短缺，因此需要更加灵活且满足不同类型用户需求的高频谱资源管理方案。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明提供一种基于网络切片的无线通信资源分配方法，能够降低资源分配优化算法的复杂度，使得不同用户在满足速率、时延及可靠性要求的同时，提高系统频谱效率。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为一种基于网络切片的无线通信资源分配方法，其特征在于：该方法基于拉格朗日对偶理论和KKT条件将不同类型用户的速率、时延及可靠性的差异化性能指标要求转化为对无线通信资源的需求，在资源总量有限和不同NS服务的差异化用户需求下，以系统总速率最大化为目标建立无线资源管理优化问题并求解最优的子载波和功率分配方案；

对偶算法的转化，包括如下步骤：

A、构造拉格朗日函数并转化为对偶问题；

B、分解为K个独立的子问题并初始化拉格朗日乘子α₀，λ₀，μ₀；

C、计算最优的载波分配和功率分配；

D、根据载波及功率分配结果计算g(α，λ，μ)；

E、更新拉格朗日乘子；

F、重复步骤C、D、E直到达到收敛为止，得到无线通信资源分配最优分配方案；

所述步骤(A)构造拉格朗日函数并转化为对偶问题，并根据目标函数及约束条件，将拉格朗日函数定义为：