[发明专利]一种LTE下行链路中均衡吞吐量和延迟的资源分配方法

摘要

本发明涉及一种LTE下行链路中均衡吞吐量和延迟的资源分配方法，属于移动通信技术领域。该方法针对现有技术中存在的LTE无线网络下行链路的子信道分配算法都没有在吞吐量和延迟之间做到很好的均衡的问题，通过李雅普诺夫最优化的理论设计的调度算法，充分利用用户队列的积压信息和每个调度时隙开始的信道状况来做控制决定使李雅普诺夫漂移与基于网络效用的罚函数之和贪婪的最小化，这样既维持了网络的稳定性，将队列积压降低到一个最小的阻塞状态，又提高了吞吐量，还可以调整系统参数V在基于吞吐量的网络效用和延迟之间做了一个很好的均衡，提高了整体的网络性能。 1

主权项

1.一种LTE下行链路中均衡吞吐量和延迟的资源分配方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：构建李雅普诺夫函数L(t)，用其来衡量网络阻塞的标量；将每个时隙所有队列的平方和定义为李雅普诺夫函数L(t)，如果L(t)很小，则所有的队列都很小，如果L(t)很大，则至少有一个队列很大；

步骤二：计算李雅普诺夫漂移：表示李雅普诺夫函数从一个时隙到下一个时隙的差，其中Q(t)为用户队列的动态更新方程；如果在每个时隙做控制决定，贪婪的最小化Δ(t)，将队列积压降低到一个最小的阻塞状态，维持了网络的稳定性；

步骤三：构建drift‑plus‑penalty，Δ(t)+V×penalty(t)；构造一个基于吞吐量的网络效用函数，将此效用函数映射为合适的罚函数penalty(t)，在每个时隙做控制决定贪婪的减少Δ(t)+V×penalty(t)，V是一个非负的系统控制参数，用来均衡队列积压的减少量和罚函数的减少量，从而既维持了网络的稳定性，将队列积压降低到一个最小的阻塞状态减少了延迟，又提高了基于吞吐量的网络效用，优化了网络的整体性能；

资源分配方式按照以下规则来实施：

首先给定一个服务器k，找出与它连接的所有的用户队列，由于在每个时隙一个给定的服务器只能为一个用户队列服务，如果服务器k和多个用户队列处于连接状态的话，那必须只选择一个队列，将此服务器分配给它，在本发明中按照以下方式选择队列：

即找出使最大的队列下标ω，然后将服务器k分配给队列ω，断开服务器k与其它队列的连接，然后立即更新此用户队列的长度，其它队列长度不变；

资源分配算法的子信道分配步骤：

1)初始化阶段：假设有3个用户队列，2个服务器，每个服务器和队列都处于连接状态，即每个子信道都对用户队列处于on状态，假设系统参数V初值为500；

2)第一轮分配，服务器S₁的分配：由于在每个时隙一个给定的服务器只能为一个用户队列服务，则虽然服务器S₁和3个用户队列都处于连接状态，但是它只能分配给一个用户队列，我们按照前面所说的分配规则，即找出使得：最大的队列下标，经过计算得知是队列2，则将服务器S₁分配给队列2，断开服务器S₁和其它队列之间的连接，然后更新队列长度，将队列2的长度减1，其它队列长队不变；

3)第二轮分配，服务器S₂的分配：和第一轮分配的原则一样，经过计算将服务器S₂分配给队列1，更新队列长度。