CN102395158B - 移动通信系统中考虑用户服务质量要求的负载均衡优化方法 - Google Patents

Abstract

移动通信系统中考虑用户服务质量要求的负载均衡优化方法，由于考虑到不同业务类型的QoS要求，在进行切换负载均衡时，可以严格保证用户的QoS需求，并且分别选择了增益因子最大的用户来进行负载均衡的切换，因此，大大降低切换次数，从而降低系统的信令开销，并提高了用户的满意度。本发明的负载均衡优化方法，在达到负载均衡的同时，保证了用户的QoS要求，提高系统资源利用率和用户满意度。

Description

移动通信系统中考虑用户服务质量要求的负载均衡优化方法

技术领域

本发明是一种应用于无线通信系统的考虑不同业务用户服务质量(QoS)要求的负载均衡优化方法，属于移动通信中的网络技术领域。

背景技术

在蜂窝移动通信系统中，各小区间的负载往往是不均衡的，有的小区负载比较高，有的小区负载比较低，从而导致高负载小区无线资源紧张而不能满足用户的服务质量(QoS)要求，而在低负载小区，出现了无线资源浪费的情况。为了提高无线资源的利用率，人们提出切换负载均衡算法，即通过将高负载小区的用户切换到低负载小区中，从而实现小区负载的近似均衡。对于不同业务类型的用户，负载均衡达到的效果是不同的。对于有保证比特率(GBR)要求的常量比特率(CBR)业务用户，负载均衡可以减少该类业务用户的接入阻塞率；对于没有比特率要求的尽力而为(BE)业务用户，负载均衡可以提高小区边缘用户的吞吐量。现有的切换负载均衡算法在进行负载均衡时没有考虑不同类型的业务，因此不能保证不同业务相应的QoS要求，从而导致系统资源利用率的下降和高负载小区中用户服务质量的下降。本发明提出了一种保证不同业务相应的QoS要求的负载均衡的优化方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种移动通信系统中考虑不同业务的QoS要求的负载均衡优化方法，从而在达到负载均衡的同时，保证了用户的QoS要求，提高系统资源利用率和用户满意度。

技术方案：本发明的移动通信系统中考虑不同业务的QoS要求的负载均衡优化方法包括如下步骤：

第一步，在一个负载均衡周期内，对于不同类别的用户，按照其相应的QoS要求分配时间频率二维资源；

第二步，对各基站与相邻基站交换各自的负载信息；

第三步，对任一小区i，对于所有高QoS级别的CBR用户和相邻小区根据以下公式定义由于CBR用户k从小区i切换到小区j产生的负载均衡的增益因子：

$g_{i,j,k}^c=\frac{s_i^{c^{\′}}}{s_j^{c^{\′}}}=\frac{s_i^c-w_{i,k}^c}{s_j^c+w_{j,k}^c}$

其中

是CBR用户k切换前在原小区i中占用的资源，

是CBR用户k切换后在新小j中占用的资源，

和

是相应小区在CBR用户k切换前所有CBR用户占用的资源，和

是相应小区在CBR用户k切换后的所有CBR用户占用的资源；针对小区i中所有CBR用户和所有相邻小区计算该增益因子，对结果进行排序，找到最大增益因子对应的用户和目标小区，如果该增益因子大于一个给定的由运行商根据自己的要求设定的对于该QoS级别的门限ψ^cbr，将对应的用户切换到相应的目标小区；

第四步，在同一个小区中，对于所有低QoS级别的BE用户和相邻小区根据以下公式定义由于BE用户m从小区i切换到小区j产生的负载均衡的增益因子：

$g_{i,j,k}^b=\frac{R_{j,m}^b}{R_{i,m}^b}=\frac{w_{j,m}^b{e}_{j,m}^b}{w_{i,m}^b{e}_{i,m}^b}=\frac{\frac{s_j^b}{Y_j^b+1}{e}_{j,m}^{b}G(Y_j^b+1)}{\frac{S_i^b}{Y_i^b}{e}_{i,m}^{b}G\left(Y_i^b\right)}$

其中是BE用户m切换前在原小区i中可以得到的吞吐量，

是BE用户m切换后在新小区j中可以得到的吞吐量，

和

是BE用户m在相应小区中分到的时间频率二维资源，

和

是BE用户m在相应小区中的带宽效率，和

是相应小区内所有BE用户可以占用的资源，

是BE用户m切换前原小区i中所有的BE用户的数量，

是BE用户m切换后新小区j中所有的BE用户的数量，和

是相应小区对于本小区内所有BE用户的调度增益。针对小区i中所有BE用户和所有相邻小区计算该增益因子，对结果进行排序，找到最大增益因子对应的用户和目标小区，如果该增益因子大于一个给定的由运行商根据自己的要求设定的对于该QoS级别的门限ψ^be，将对应的用户切换到相应的目标小区；

第五步，在当前的负载均衡周期内，当所有小区完成三，四两个步骤，结束算法。

对于小区i中的CBR用户k，将其切换到小区j带来负载均衡的增益因子：

$g_{i,j,k}^c=\frac{s_i^{c^{\′}}}{s_j^{c^{\′}}}=\frac{s_i^c-w_{i,k}^c}{s_j^c+w_{j,k}^c}$

对于小区i中的BE用户m，将其切换到小区j带来负载均衡的增益因子：

$g_{i,j,k}^b=\frac{R_{j,m}^b}{R_{i,m}^b}=\frac{w_{j,m}^b{e}_{j,m}^b}{w_{i,m}^b{e}_{i,m}^b}=\frac{\frac{s_j^b}{Y_j^b+1}{e}_{j,m}^{b}G(Y_j^b+1)}{\frac{S_i^b}{Y_i^b}{e}_{i,m}^{b}G\left(Y_i^b\right)}$

的方法为：首先定义以下变量：

对于网络中所有CBR用户，定义负载均衡指示ξ(t)：

$\mathrm{\ξ}\left(t\right)=\frac{{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\mathrm{\ρ}}_i\left(t\right)\right)}^2}{N{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\left({\mathrm{\ρ}}_i\left(t\right)\right)}^2}---\left[1\right]$

其中N是系统中小区的数量，ρ_i(t)是时隙小区i的负载，定义为

时隙小区i内所有CBR用户占用的无线资源数量

和小区总的无线资源数量s之比：

${\mathrm{\ρ}}_i\left(t\right)=\frac{s_i^c\left(t\right)}{s}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^C{I}_{i,k}\left(t\right)w_{i,k}^c\left(t\right)}{s}---\left[2\right]$

其中C是系统中所有的CBR用户；I_i，k(t)为

时隙CBR用户k与小区i的链接关系，其取值为1表明

时隙CBR用户k由小区i服务，否则取0；

(t)为

时隙小区i给CBR用户k分配的无线资源，包括时间和频率二维资源。

对于网络中所有CBR用户，为了严格保证其QoS要求，给每个用户分配的时间频率二维资源要确保达到其保证比特率(GBR)要求：

$w_{i,k}^c\left(t\right)=\frac{{\mathrm{\θ}}_k}{e_{i,k}^c\left(t\right)}---\left[3\right]$

其中，θ_k为CBR用户k的保证比特率要求，

为时隙CBR用户k的在小区i内的带宽效率，与

时隙CBR用户k在小区i中收到的信干噪比

呈对数关系：

$e_{i,k}^c\left(t\right)={\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_{i,k}^c\left(t\right))---\left[4\right]$

显然，当负载均衡指示ξ(t)为1时，系统达到完全的负载均衡；

对于网络中所有BE用户，定义用户吞吐量及总效用函数：

在

时隙BE用户m在小区i中可以得到的吞吐量

为：

$R_{i,m}^b\left(t\right)=w_{i,m}^b\left(t\right)e_{i,m}^b\left(t\right)---\left[5\right]$

其中

为同

时隙内小区i给BE用户m分配的无线资源，

为

时隙BE用户m的在小区i内的带宽效率，与

时隙BE用户m在小区i内收到的信干噪比

呈对数关系：

$e_{i,m}^b\left(t\right)={\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_{i,m}^b\left(t\right))---\left[6\right]$

由于一般采用了自适应编码调制，因此，可以以公式[5]代表BE用户m的吞吐量；

则此时，全网所有BE用户的总的效用函数ψ(t)为：

$\mathrm{\ψ}\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=1}{\overset{B}{\mathrm{\Σ}}}\log \left(I_{i,m}\left(t\right)R_{i,m}^b\left(t\right)\right)---\left[7\right]$

其中N是系统中小区的总数量；B是系统中BE用户的总数量；I_i，m(t)为

时隙BE用户m与小区i的链接关系，其取值为1表明

时隙BE用户m由小区i服务，否则取0，

是时隙BE用户m在小区i中可以得到的吞吐量；

定义全网总的目标函数

U(t)＝[ξ(t)，ψ(t)]^T                        [8]

其中

$\mathrm{\ξ}\left(t\right)=\frac{{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\mathrm{\ρ}}_i\left(t\right)\right)}^2}{N{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\left({\mathrm{\ρ}}_i\left(t\right)\right)}^2}---\left[9\right]$

$\mathrm{\ψ}\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=1}{\overset{B}{\mathrm{\Σ}}}\log \left(I_{i,m}\left(t\right)R_{i,m}^b\left(t\right)\right)---\left[10\right]$

记用户与小区的链接关系变量矩阵为：I(t)＝(I_i，k(t)：1≤i≤N，1≤k≤K)，其中K表示全网所有用户，有K＝B+C；

因此考虑不同业务QoS要求的负载均衡优化可以建模成以下多目标优化问题：

$\underset{I\left(t\right)}{\max }U\left(t\right)$

$s.t.\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{i,k}\left(t\right)w_{i,k}\left(t\right)\≤s,$ i＝1，2，...，N[11]

以上的优化问题的严格求解是非常困难的，而且不同的业务类型有不同的优先级，高优先级用户的QoS应当首先被保证。因此，考虑对上述问题进行化简，得到一种实际的启发式算法，

为简洁起见，在以下的描述中，忽略

假设小区i中的CBR用户k因为负载均衡而切换到目标小区j，为了保证负载均衡切换的有效性，应满足以下条件：

$s_i^{c^{\′}}>s_j^{c^{\′}}---\left[12\right]$

其中

和

是相应小区在CBR用户k切换后的资源占用情况，

定义由于CBR用户k从小区i切换到小区j带来的负载均衡的增益因子为：

$g_{i,j,k}^c=\frac{s_i^{c^{\′}}}{s_j^{c^{\′}}}=\frac{s_i^c-w_{i,k}^c}{s_j^c+w_{j,k}^c}---\left[13\right]$

其中

是CBR用户k切换前在原小区i中占用的资源，

是CBR用户k切换后在新小j中占用的资源，

和

是相应小区在CBR用户k切换前所有CBR用户占用的资源，

和

是相应小区在CBR用户k切换后的所有CBR用户占用的资源。当公式[13]定义的CBR用户的负载均衡增益因子

大于等于运营商设定的对于CBR用户的切换门限ψ^cbr，该用户才能进行负载均衡的切换。

假设小区i中的BE用户m因为负载均衡而切换到目标小区j，为了保证负载均衡切换的有效性，应满足以下条件：

$R_{j,m}^b>R_{i,m}^b---\left[14\right]$

其中是BE用户m切换后在新小区j中可以得到的吞吐量，是BE用户m切换前在原小区i中可以得到的吞吐量，

定义由于BE用户m从小区i切换到小区j带来的负载均衡的增益因子为：

$g_{i,j,k}^b=\frac{R_{j,m}^b}{R_{i,m}^b}=\frac{w_{j,m}^b{e}_{j,m}^b}{w_{i,m}^b{e}_{i,m}^b}=\frac{\frac{s_j^b}{Y_j^b+1}{e}_{j,m}^{b}G(Y_j^b+1)}{\frac{S_i^b}{Y_i^b}{e}_{i,m}^{b}G\left(Y_i^b\right)}---\left[15\right]$

其中

和

分别是相应小区中所有BE用户可以占用的资源，等于小区总资源s减去相应小区内所有CBR用户占用的资源

和

$s_i^b=s-s_i^c---\left[16\right]$

$s_j^b=s-s_j^c---\left[17\right]$

和分别是BE用户m在小区i和j中的带宽效率，与BE用户m在小区i和j中的信干噪比

和

呈对数关系：

$e_{i,m}^b={\log }_2(1+\mathrm{SIN}{R}_{i,m}^b)---\left[18\right]$

$e_{j,m}^b={\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_{j,m}^b)---\left[19\right]$

和

分别是小区i和j中的所有BE用户的数量：

$Y_i^b=\underset{m=1}{\overset{B}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{i,m}---\left[20\right]$

$Y_j^b=\underset{m=1}{\overset{B}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{i,m}---\left[21\right]$

其中B是系统中所有的BE用户数；I_i，m和I_j，m为BE用户m与相应小区的链接关系，其取值为1表明BE用户m由该小区服务，否则取0

和

是小区i和j中所有BE用户采用机会调度带来的增益：

$G\left(Y_i^b\right)=\underset{x}{\overset{Y_i^b}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{x}---\left[22\right]$

$G(Y_j^b+1)=\underset{x=1}{\overset{Y_j^b+1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{x}---\left[23\right]$

其中x是一个整数变量，当公式[15]定义的BE用户的负载均衡增益因子

大于等于运营商设定的对于BE用户的切换门限ψ^be，该用户才能进行负载均衡的切换。

有益效果：由于考虑到不同业务类型的QoS要求，在进行切换负载均衡时，可以严格保证用户的QoS需求，并且分别选择了增益因子最大的用户来进行负载均衡的切换，因此，大大降低切换次数，从而降低系统的信令开销，并提高了用户的满意度。

具体实施方式

本发明提出了一种考虑用户QoS需求的负载均衡优化方法。

以LTE系统为例来给出一种实施例：

首先定义以下变量：

对于网络中所有CBR用户，定义负载均衡指示ξ(t)：

$\mathrm{\ξ}\left(t\right)=\frac{{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\mathrm{\ρ}}_i\left(t\right)\right)}^2}{N{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\left({\mathrm{\ρ}}_i\left(t\right)\right)}^2}---\left[1\right]$

其中N是系统中小区的数量，ρ_i(t)是

时隙小区i的负载，定义为

时隙小区i内所有CBR用户占用的无线资源数量

和小区总的无线资源数量s之比：

${\mathrm{\ρ}}_i\left(t\right)=\frac{s_i^c\left(t\right)}{s}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^C{I}_{i,k}\left(t\right)w_{i,k}^c\left(t\right)}{s}---\left[2\right]$

其中C是系统中所有的CBR用户；I_i，k(t)为

时隙CBR用户k与小区i的链接关系，其取值为1表明

时隙CBR用户k由小区i服务，否则取0；

为

时隙小区i给CBR用户k分配的无线资源，包括时间和频率二维资源。

对于网络中所有CBR用户，为了严格保证其QoS要求，给每个用户分配的时间频率二维资源要确保达到其保证比特率(GBR)要求：

$w_{i,k}^c\left(t\right)=\frac{{\mathrm{\θ}}_k}{e_{i,k}^c\left(t\right)}---\left[3\right]$

其中，θ_k为CBR用户k的保证比特率要求，

为

时隙CBR用户k的在小区i内的带宽效率，与时隙CBR用户k在小区i中收到的信干噪比呈对数关系：

$e_{i,k}^c\left(t\right)={\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_{i,k}^c\left(t\right))---\left[4\right]$

显然，当负载均衡指示ξ(t)为1时，系统达到完全的负载均衡；

对于网络中所有BE用户，定义用户吞吐量及总效用函数：

在

时隙BE用户m在小区i中可以得到的吞吐量

为：

$R_{i,m}^b\left(t\right)=w_{i,m}^b\left(t\right)e_{i,m}^b\left(t\right)---\left[5\right]$

其中

为同

时隙内小区i给BE用户m分配的无线资源，为

时隙BE用户m的在小区i内的带宽效率，与

时隙BE用户m在小区i内收到的信干噪比

呈对数关系：

$e_{i,m}^b\left(t\right)={\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_{i,m}^b\left(t\right))---\left[6\right]$

由于一般采用了自适应编码调制，因此，可以以公式[5]代表BE用户m的吞吐量；

则此时，全网所有BE用户的总的效用函数ψ(t)为：

$\mathrm{\ψ}\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=1}{\overset{B}{\mathrm{\Σ}}}\log \left(I_{i,m}\left(t\right)R_{i,m}^b\left(t\right)\right)---\left[7\right]$

其中N是系统中小区的总数量；B是系统中BE用户的总数量；I_i，m(t)为

时隙BE用户m与小区i的链接关系，其取值为1表明

时隙BE用户m由小区i服务，否则取0，

是

时隙BE用户m在小区i中可以得到的吞吐量；

定义全网总的目标函数

U(t)＝[ξ(t)，ψ(t)]^T    [8]

其中

$\mathrm{\ξ}\left(t\right)=\frac{{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\mathrm{\ρ}}_i\left(t\right)\right)}^2}{N{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\left({\mathrm{\ρ}}_i\left(t\right)\right)}^2}---\left[9\right]$

$\mathrm{\ψ}\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=1}{\overset{B}{\mathrm{\Σ}}}\log \left(I_{i,m}\left(t\right)R_{i,m}^b\left(t\right)\right)---\left[10\right]$

记用户与小区的链接关系变量矩阵为：I(t)＝(I_i，k(t)：1≤i≤N，1≤k≤K)，其中K表示全网所有用户，有K＝B+C；

因此考虑不同业务QoS要求的负载均衡优化可以建模成以下多目标优化问题：

$\underset{I\left(t\right)}{\max }U\left(t\right)$

$s.t.\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{i,k}\left(t\right)w_{i,k}\left(t\right)\≤s,$ i＝1，2，...，N[11]

以上的优化问题的严格求解是非常困难的，而且不同的业务类型有不同的优先级，高优先级用户的QoS应当首先被保证。因此，考虑对上述问题进行化简，得到一种实际的启发式算法，

为简洁起见，在以下的描述中，忽略

假设小区i中的CBR用户k因为负载均衡而切换到目标小区j，为了保证负载均衡切换的有效性，应满足以下条件：

$s_i^{c^{\′}}>s_j^{c^{\′}}---\left[12\right]$

其中

和是相应小区在CBR用户k切换后的资源占用情况，

定义由于CBR用户k从小区i切换到小区j带来的负载均衡的增益因子为：

$g_{i,j,k}^c=\frac{s_i^{c^{\′}}}{s_j^{c^{\′}}}=\frac{s_i^c-w_{i,k}^c}{s_j^c+w_{j,k}^c}---\left[13\right]$

其中是CBR用户k切换前在原小区i中占用的资源，

是CBR用户k切换后在新小j中占用的资源，

和

是相应小区在CBR用户k切换前所有CBR用户占用的资源，

和

是相应小区在CBR用户k切换后的所有CBR用户占用的资源。当公式[13]定义的CBR用户的负载均衡增益因子

大于等于运营商设定的对于CBR用户的切换门限ψ^cbr，该用户才能进行负载均衡的切换。

假设小区i中的BE用户m因为负载均衡而切换到目标小区j，为了保证负载均衡切换的有效性，应满足以下条件：

$R_{j,m}^b>R_{i,m}^b---\left[14\right]$

其中

是BE用户m切换后在新小区j中可以得到的吞吐量，

是BE用户m切换前在原小区i中可以得到的吞吐量，

定义由于BE用户m从小区i切换到小区j带来的负载均衡的增益因子为：

$g_{i,j,k}^b=\frac{R_{j,m}^b}{R_{i,m}^b}=\frac{w_{j,m}^b{e}_{j,m}^b}{w_{i,m}^b{e}_{i,m}^b}=\frac{\frac{s_j^b}{Y_j^b+1}{e}_{j,m}^{b}G(Y_j^b+1)}{\frac{S_i^b}{Y_i^b}{e}_{i,m}^{b}G\left(Y_i^b\right)}---\left[15\right]$

其中

和分别是相应小区中所有BE用户可以占用的资源，等于小区总资源s减去相应小区内所有CBR用户占用的资源

和

$s_i^b=s-s_i^c---\left[16\right]$

$s_j^b=s-s_j^c---\left[17\right]$

和

分别是BE用户m在小区i和j中的带宽效率，与BE用户m在小区i和j中的信干噪比和

呈对数关系：

$e_{i,m}^b={\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_{i,m}^b)---\left[18\right]$

$e_{j,m}^b={\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_{j,m}^b)---\left[19\right]$

和分别是小区i和j中的所有BE用户的数量：

$Y_i^b=\underset{m=1}{\overset{B}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{i,m}---\left[20\right]$

$Y_j^b=\underset{m=1}{\overset{B}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{j,m}---\left[21\right]$

其中B是系统中所有的BE用户数；I_i，m和I_j，m为BE用户m与相应小区的链接关系，其取值为1表明BE用户m由该小区服务，否则取0

和

是小区i和j中所有BE用户采用机会调度带来的增益：

$G\left(Y_i^b\right)=\underset{x=1}{\overset{Y_i^b}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{x}---\left[22\right]$

$G(Y_j^b+1)=\underset{x=1}{\overset{Y_j^b+1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{x}---\left[23\right]$

其中x是一个整数变量，当公式[15]定义的BE用户的负载均衡增益因子大于等于运营商设定的对于BE用户的切换门限ψ^be，该用户才能进行负载均衡的切换。

第一步，在一个负载均衡周期内，在每个小区中，对于所有保证比特率(GBR)要求的常量比特率(CBR)用户，按照最大化最小公平(max-min)分配资源，严格保证用户的QoS要求；对于所有尽力而为(BE)用户，以比例公平(proportional fairness)的方式分配剩余的资源；

第二步，各eN B通过X2接口，交换各自小区的由公式[2]定义的负载信息；

第三步，对任一小区i，对于所有高QoS级别的CBR用户和相邻小区根据公式[13]计算负载均衡的增益因子，并进行排序。如果最大增益因子不小于门限ψ^cbr，将其切换以实现负载均衡，后转入第四步。如果最大增益因子小于门限ψ^cbr，直接转入第四步。

第四步，对同一小区i，对于所有低QoS级别的BE用户和相邻小区根据公式[15]计算负载均衡的增益因子，并进行排序。如果最大增益因子不小于门限ψ^be，将其切换以实现负载均衡，后转入第五步。如果最大增益因子小于门限ψ^be，直接转入第五步。

第五步，在当前的负载均衡周期内，当所有小区完成三，四两步，结束。

Claims (2)

1.一种移动通信系统中考虑用户服务质量要求的负载均衡优化方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

第一步，在一个负载均衡周期内，对于不同类别的用户，按照其相应的QoS要求分配时间频率二维资源；

第二步，对各基站与相邻基站交换各自的负载信息；

第三步，对任一小区i，对于所有高QoS级别的常量比特率CBR用户和相邻小区根据以下公式定义由于常量比特率CBR用户k从小区i切换到小区j产生的负载均衡的增益因子：

$g_{i,j,k}^c=\frac{s_i^{c^{\text{'}}}}{s_j^{c^{\text{'}}}}=\frac{s_i^c-w_{i,k}^c}{s_j^c+w_{j,k}^c}$

其中

是常量比特率CBR用户k切换前在原小区i中占用的资源，

是CBR用户k切换后在新小j中占用的资源，和

是相应小区在常量比特率CBR用户k切换前所有常量比特率CBR用户占用的资源，

和是相应小区在常量比特率CBR用户k切换后的所有常量比特率CBR用户占用的资源；针对小区i中所有常量比特率CBR用户和所有相邻小区计算该增益因子，对结果进行排序，找到最大增益因子对应的用户和目标小区，如果该增益因子大于一个给定的由运行商根据自己的要求设定的对于该QoS级别的门限ψ^cbr，将其切换；

第四步，在同一个小区中，对于所有低QoS级别的尽力而为BE用户和相邻小区根据以下公式定义由于尽力而为BE用户m从小区i切换到小区j产生的负载均衡的增益因子：

$g_{i,j,m}^b=\frac{R_{j,m}^b}{R_{i,m}^b}=\frac{s_j^b{e}_{j,m}^b\frac{G(Y_j^b+1)}{Y_j^b+1}}{s_i^b{e}_{i,m}^b\frac{G\left(Y_i^b\right)}{Y_i^b}}$

其中

是尽力而为BE用户m切换前在原小区i中可以得到的吞吐量，

是尽力而为BE用户m切换后在新小区j中可以得到的吞吐量，

和

是尽力而为BE用户m在相应小区中的带宽效率，

和

是相应小区内所有尽力而为BE用户可以占用的资源，

是尽力而为BE用户m切换前原小区i中所有的尽力而为BE用户的数量，

是尽力而为BE用户m切换后新小区j中所有的尽力而为BE用户的数量，

和

是相应小区对于本小区内所有尽力而为BE用户的调度增益；针对小区i中所有尽力而为BE用户和所有相邻小区计算该增益因子，对结果进行排序，找到最大增益因子对应的用户和目标小区，如果该增益因子大于一个给定的由运行商根据自己的要求设定的对于该QoS级别的门限ψ^be，将其切换；

第五步，在当前的负载均衡周期内，当所有小区完成第三，四两步，结束。

2.根据权利要求1所述的移动通信系统中考虑用户服务质量要求的负载均衡优化方法，其特征在于常量比特率CBR用户k从小区i切换到小区j产生的负载均衡的增益因子为

$g_{i,j,k}^c=\frac{s_i^{c^{\text{'}}}}{s_j^{c^{\text{'}}}}=\frac{s_i^c-w_{i,k}^c}{s_j^c+w_{j,k}^c}$

对于小区i中的尽力而为BE用户m，将其切换到小区j带来的负载均衡增益因子为：

$g_{i,j,m}^b=\frac{R_{j,m}^b}{R_{i,m}^b}=\frac{s_j^b{e}_{j,m}^b\frac{G(Y_j^b+1)}{Y_j^b+1}}{s_i^b{e}_{i,m}^b\frac{G\left(Y_i^b\right)}{Y_i^b}}$

其方法为：首先定义以下变量：

对于网络中所有常量比特率CBR用户，定义负载均衡指示：

$\mathrm{\ξ}\left(t\right)=\frac{({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\mathrm{\ρ}}_i\left(t\right){)}^2}{N{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N({\mathrm{\ρ}}_i\left(t\right){)}^2}---\left[1\right]$

其中N是系统中小区的数量，ρ_i(t)是t时隙小区i的负载，定义为t时隙小区i被常量比特率CBR用户占用的无线资源数量

(t)和小区总的无线资源数量S之比：

${\mathrm{\ρ}}_i\left(t\right)=\frac{S_i^c\left(t\right)}{S}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^C{I}_{i,k}\left(t\right)w_{i,k}\left(t\right)}{S}---\left[2\right]$

其中C是系统中所有的常量比特率CBR用户；I_i，k(t)为t时隙常量比特率CBR用户k与小区i的链接关系，其取值为1表明t时隙常量比特率CBR用户k由小区i服务，否则取0；w_i，k(t)为t时隙小区i给常量比特率CBR用户k分配的无线资源，包括时间和频率二维资源，当负载均衡指示为1时，系统达到完全的负载均衡。