CN103079278A - 基于用户满意度的ofdma-wlan系统下行资源分配方法 - Google Patents
基于用户满意度的ofdma-wlan系统下行资源分配方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103079278A CN103079278A CN2013100483500A CN201310048350A CN103079278A CN 103079278 A CN103079278 A CN 103079278A CN 2013100483500 A CN2013100483500 A CN 2013100483500A CN 201310048350 A CN201310048350 A CN 201310048350A CN 103079278 A CN103079278 A CN 103079278A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- user
- channel
- demand
- ofdma
- access point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
本发明公开了一种基于用户满意度的OFDMA-WLAN系统下行资源分配方法，所述方法包括如下步骤：（1）接入点AP收集信道通信质量；（2）多业务需求转换为统一需求度量；（3）确定用户优先级；（4）将所有用户区分为实时用户和非实时用户，以不同的分配准则优化分配可用信道资源；（5）分配资源，包括分配信道和功率。本发明以最大化用户的满意度等级为目标，为下行链路通信分配合适的频谱带宽和发射功率，在优先满足用户需求的前提下支持公平的高数据速率传输。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种OFDMA-WLAN系统下行资源分配方法。
背景技术
无线局域网(Wireless local area networks,WLAN)是一种灵活、便捷的可调整网络，在热点地区十分有效。IEEE 802.11工作组一直致力于制定高速数据传输的WLAN标准。标准草案和一些研究文献中提出将正交频分多址接入(Orthogonal frequency division multiple access,OFDMA)技术引入无线局域网标准，并衍生相应的媒体接入技术，以提高局域网的吞吐量。OFDMA技术一直被大量应用于频率分配方法中，IEEE802.16e标准和毫微微蜂窝(femtocell)系统也利用OFDMA技术开发多用户增益以实现网络高容量。同时，OFDMA也是第三代合作伙伴计划(3GPP)的下行通信核心技术之一。也有很多研究将认知无线电技术与OFDMA技术相结合，通过资源管理使从用户在不干扰主用户通信的条件下共享授权频谱。
但是，大多数的研究文献在研究资源分配算法时只以最大化系统吞吐为目标，忽略了用户服务质量(Quality of Service，QoS)需求的保证。基于QoS保障的资源管理是网络资源优化管理和协作接入网络的重要研究方面，在资源分配时如果只考虑吞吐量而忽略用户的QoS要求，则有可能出现资源被浪费的情况。即有可能出现：不需要很多传输资源的用户被分配了较好的传输资源，而需要较多传输资源的用户却得不到有效的资源分配，多次重传导致资源消耗和浪费。为了实现公平有效的高速传输，好的信道应该被分配给传输资源渴求度高的用户。
通常传输速率的最优化会带来不公平的传输或不满意的QoS，而追求公平性和QoS保障会降低一定的吞吐量，如何找到解决难题的折中点是一个需要研究的问题，为此本发明给出了一种OFDMA-WLAN系统的资源分配方法。
发明内容
发明目的：一种基于用户满意度的OFDMA-WLAN通信系统中资源分配方法，根据收集的信道通信质量信息和每个用户不同的业务需求，以最大化用户满意等级为目标，动态分配信道和发射功率，实现高速数据传输的同时，提高用户对传输服务的满意度以及资源利用的有效性和公平性。
技术方案：一种基于用户满意度的OFDMA-WLAN系统下行资源分配方法，包括如下步骤：
(1)接入点AP收集信道通信质量：接入点AP收集频谱状态信息，可用频谱被划分为多个子信道，获知每个子信道的通信质量；分析结果作为输入参数输出给资源分配过程(5)；
(2)多业务需求转换为统一需求度量：每个用户将自己的不同业务需求转换成统一的度量单位，并将度量最大的QoS需求发送给接入点AP；
(3)确定用户优先级：接入点AP收到所有用户的需求后，再次根据度量大小对用户进行需求优先级排序，对优先级高的用户优先分配信道；
(4)将所有用户区分为实时用户和非实时用户，以不同的分配准则优化分配可用信道资源；
(5)资源分配过程，包括分配信道和功率：当接入点AP收到多个用户的业务需求，要计算可满足的需求与用户实际需求的比值，根据信道通信质量，以最大化用户的满意等级为目标，对每个用户进行信道分配；分配信道后，利用基于注水法的功率分配算法对每个信道进行功率分配。
本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：本发明提出了OFDMA-WLAN系统中一种资源分配方法，其优点是根据可用信道通信质量，以最大化用户满意等级为目标，将不同业务需求转换为统一的业务需求度量，优化信道分配和发射功率分配，有效提高用户对传输的满意程度，实现公平的高数据速率传输，有效利用资源。
附图说明
图1为本发明实施例的资源分配信息流框图；
图2为本发明实施例的多业务QoS需求转换信息流框图；
图3为本发明实施例的信道分配示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
在OFDMA-WLAN系统中，下行链路的资源管理过程在接入点(Access point,AP)中完成。每个分配时隙内都要进行分配决定，信道感知、业务需求转换和优先级排序都必须在每次资源分配前完成。信道感知信息、业务需求转换信息、用户优先级信息在每次资源分配期间保持不变。AP具有认知能力，根据信道状态和每个用户不同的业务需求，资源分配过程以最大化用户的满意度等级为目标，为下行链路通信分配合适的频谱带宽和发射功率。该方法在优先满足用户需求的前提下支持公平的高数据速率传输。
资源分配过程主要包括5个步骤：(1)每次进行资源分配前，AP收集频谱状态信息，获知每个子信道的通信质量。每次进行资源分配之前，AP必须进行频谱感知，确认通信覆盖范围内共享频谱的载频使用情况，单小区内可以是独立感知，多小区之间则进行协作感知。同时根据用户的信道状态反馈信息(channelstate information,CSI)，综合推断信道的通信质量；(2)每个用户将自己的不同业务需求转换成统一的度量单位，并将度量最大的业务需求告知AP；(3)AP收到所有用户的需求后，再次根据度量大小对用户进行需求优先级排序，对优先级高的用户优先分配信道；(4)将所有用户区分为实时用户和非实时用户，以不同的分配准则优化分配可用信道资源；(5)分配信道后，利用基于注水法的功率分配算法对每个信道进行功率分配。
如图1所示，基于用户满意度的OFDMA-WLAN系统下行资源分配方法包括以下步骤：
(1)接入点AP收集信道通信质量：可用频谱被划分为多个子信道，具有认知能力的接入点AP在接收端包含感知设备，结合感知结果和用户反馈信息分析判断信道的通信能力。分析结果作为输入参数输出给资源分配过程(5)；
(2)多业务需求转换为统一需求度量：多个用户的多种业务需求被转换为统一的业务需求度量，每个用户的统一需求中度量最大的QoS需求作为输入参数应用于资源分配过程；
(3)确定用户优先级：在资源分配前，接入点AP收到所有用户的需求后，再次根据度量大小对用户设定资源分配优先级，优先级高的用户享有使用高质量信道的优先权；
(4)将所有用户区分为实时用户和非实时用户，以不同的分配准则优化分配可用信道资源；
(5)资源分配过程，包括分配信道和功率：当接入点AP收到多个用户的业务需求，根据信道通信质量，以最大化用户满意等级为目标，对每个用户进行信道分配；分配信道后，利用基于注水法的功率分配算法对每个信道进行功率分配。
图2为本发明实施例的多业务QoS需求转换信息流框图，假设共有M个用户、N种业务，qij表示第i个用户第j种业务的QoS需求，Qi是转换后统一的一种业务的QoS需求。只要找到一个转换函数F，就可以将不同业务需求转换为同一种业务需求，便于统一资源分配。不同用户转换后的业务需求又被按照降序排列，需求渴求度最高的用户享有资源分配的优先权。具体过程可以包括以下内容：
(1)确认每种QoS需求的最低要求，如时延限制、带宽限制、最低传输速率限制、误码率门限。
(2)根据以下公式(1)、(2)、(3)，将不同的QoS最低要求转换为对传输速率的最低要求：
r误码率＝f1(γ误码率) (1)
r时延＝f2(γ时延) (2)
r速率＝f3(γ速率) (3)
此时用户i的不同业务QoS要求转换为统一的业务需求，比较各个需求的大小，选择最大需求作为资源申请的内容Qi，告知AP。
(3)AP收到每个用户的业务需求信息后，按照由大到小的顺序降序排列，得到资源分配的优先顺序。
图3为本发明实施例的信道分配示意图，当AP收到多个用户的业务需求，根据信道通信质量，以最大化用户的满意等级为目标，对每个用户进行信道分配。对不同类型的用户采用不同的分配准则。
用户满意等级定义为分配信道可满足的需求与用户实际需求的比值：
AP优先对业务需求渴求度最大的用户，也就是需求度量最大的用户分配信道。该用户不仅可以得到信道质量较好的信道，还能优先被分配一定数量的信道。信道的质量和数量是根据信道是否能够满足用户的业务需求来选择的。用户满意等级为1，表示资源分配的结果至少满足了用户的最低需求。
不同类型的用户，对满足需求的满意程度不同。对实时用户来说，其对时延性能最为敏感，主要的业务需求是在时延门限内完成数据传输任务。满意等级等于1表示被分配的资源可以在时延门限内完成数据传输；如果满意等级超过1，仍然表示被分配的资源可以在时延门限内完成数据传输。因此对于实时用户来说，满意等级超过1并不能提高其对传输服务的满意程度，对实时用户进行资源分配时，满意等级等于1时就可以结束资源分配过程。也就是说，对于实时用户，满意等级1是最大满意等级。
另一方面，对于非实时用户来说，对时延要求不敏感，反而高吞吐量是主要的追求目标。因此非实时用户的满意等级等于1，只能满足其最低需求；越高的满意等级意味着更高的传输速率，所以对追求高速率的非实时用户来说，满意等级越高越好。
信道分配准则具体内容如下：
对于实时用户，AP选择满足满意等级趋近于1的信道分配给实时用户，当满意等级等于1后，不再分配信道；
对于非实时用户，AP选择能够最大程度上满足用户需求的信道分配给非实时用户，当没有可用信道分配时停止信道分配过程。
信道分配过程结束后，为了在质量较低的信道上仍然可以实现质量较好的数据传输，对每个分配后的信道再进行功率分配。功率分配方法以传统注水法为基础，在总功率受限的基础上，根据用户业务需求、分配的信道和信道状态调节该信道上的发射功率。发射功率可以表示为以上几个参数的函数：
发射功率＝g[(信道分配结果，用户业务需求，信道状态)|总功率受限]
上述实施系统和方法可以应用于采用任何感知手段、业务需求转换方法、满意等级定义方法和用户优先级排序方法的OFDMA-WLAN系统资源分配过程。
Claims (2)
1.一种基于用户满意度的OFDMA-WLAN系统下行资源分配方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）接入点AP收集信道通信质量： 接入点AP收集频谱状态信息，可用频谱被划分为多个子信道，获知每个子信道的通信质量；分析结果作为输入参数输出给资源分配过程（5）；
（2）多业务需求转换为统一需求度量：多个用户的多种业务需求被转换成统一的业务需求度量，并将度量最大的QoS需求发送给接入点AP；
（3）确定用户优先级：接入点AP收到所有用户的需求后，再次根据度量大小对用户进行需求优先级排序，对优先级高的用户优先分配信道；
（4）将所有用户区分为实时用户和非实时用户，以不同的分配准则优化分配可用信道资源；
（5）资源分配过程，包括分配信道和功率：当接入点AP收到多个用户的业务需求，根据信道通信质量，以最大化用户满意等级为目标，对每个用户进行信道分配；分配信道后，利用基于注水法的功率分配算法对每个信道进行功率分配。
2.如权利要求1所述的基于用户满意度的OFDMA-WLAN系统下行资源分配方法，其特征在于，所述用户满意等级定义为分配信道可满足的需求与用户业务需求的比值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2013100483500A CN103079278A (zh) | 2013-02-07 | 2013-02-07 | 基于用户满意度的ofdma-wlan系统下行资源分配方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2013100483500A CN103079278A (zh) | 2013-02-07 | 2013-02-07 | 基于用户满意度的ofdma-wlan系统下行资源分配方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103079278A true CN103079278A (zh) | 2013-05-01 |
Family
ID=48155655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2013100483500A Pending CN103079278A (zh) | 2013-02-07 | 2013-02-07 | 基于用户满意度的ofdma-wlan系统下行资源分配方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103079278A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104185184A (zh) * | 2014-09-01 | 2014-12-03 | 东南大学 | 一种基于max-min公平的多小区资源分配方法 |
| WO2015032045A1 (zh) * | 2013-09-05 | 2015-03-12 | 华为技术有限公司 | 基于多信道的数据发送方法及装置 |
| CN104427508A (zh) * | 2013-09-02 | 2015-03-18 | 普天信息技术研究院有限公司 | 一种调整无线网络的方法 |
| CN104641710A (zh) * | 2014-06-30 | 2015-05-20 | 华为技术有限公司 | 小区间资源分配装置、设备及方法 |
| CN106716913A (zh) * | 2014-08-14 | 2017-05-24 | Lg电子株式会社 | 为防止无线lan中的干扰而分配无线资源的方法和设备 |
| CN107079431A (zh) * | 2014-08-06 | 2017-08-18 | Lg 电子株式会社 | 无线lan中分配用于发送或者接收数据的无线资源的方法和设备 |
| WO2019206073A1 (zh) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | 索尼公司 | 用于无线通信的电子设备和方法、计算机可读存储介质 |
| CN112866160A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-28 | 中电科仪器仪表(安徽)有限公司 | 一种大带宽下高阶调制ofdma-wlan信号分析方法和装置 |
| CN116489703A (zh) * | 2023-06-21 | 2023-07-25 | 中国电信股份有限公司 | 感知节点确定方法、感知节点控制方法和相关设备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101282324A (zh) * | 2008-04-25 | 2008-10-08 | 北京交通大学 | 基于跨层用于自适应mimo-ofdm系统的联合无线资源管理方法 |
| CN101534508A (zh) * | 2009-04-15 | 2009-09-16 | 南京邮电大学 | 一种引入异构用户业务执行系数的动态资源调度方法 |
| US20120294161A1 (en) * | 2011-05-17 | 2012-11-22 | Argela Yazilim ve Bilisim Teknolojileri San. ve Tic. A.S. | Quality of service cognizant scheduler for femtocell base stations |
-
2013
- 2013-02-07 CN CN2013100483500A patent/CN103079278A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101282324A (zh) * | 2008-04-25 | 2008-10-08 | 北京交通大学 | 基于跨层用于自适应mimo-ofdm系统的联合无线资源管理方法 |
| CN101534508A (zh) * | 2009-04-15 | 2009-09-16 | 南京邮电大学 | 一种引入异构用户业务执行系数的动态资源调度方法 |
| US20120294161A1 (en) * | 2011-05-17 | 2012-11-22 | Argela Yazilim ve Bilisim Teknolojileri San. ve Tic. A.S. | Quality of service cognizant scheduler for femtocell base stations |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104427508A (zh) * | 2013-09-02 | 2015-03-18 | 普天信息技术研究院有限公司 | 一种调整无线网络的方法 |
| CN104427508B (zh) * | 2013-09-02 | 2018-03-30 | 普天信息技术研究院有限公司 | 一种调整无线网络的方法 |
| WO2015032045A1 (zh) * | 2013-09-05 | 2015-03-12 | 华为技术有限公司 | 基于多信道的数据发送方法及装置 |
| CN106105287A (zh) * | 2013-09-05 | 2016-11-09 | 华为技术有限公司 | 基于多信道的数据发送方法及装置 |
| CN104641710A (zh) * | 2014-06-30 | 2015-05-20 | 华为技术有限公司 | 小区间资源分配装置、设备及方法 |
| WO2016000111A1 (zh) * | 2014-06-30 | 2016-01-07 | 华为技术有限公司 | 一种小区间资源分配装置、设备及方法 |
| CN107079431B (zh) * | 2014-08-06 | 2020-05-15 | Lg 电子株式会社 | 无线lan中分配用于发送或者接收数据的无线资源的方法和设备 |
| US10743301B2 (en) | 2014-08-06 | 2020-08-11 | Lg Electronics Inc. | Method and device for allocating wireless resources for transmitting or receiving data in wireless LAN |
| CN107079431A (zh) * | 2014-08-06 | 2017-08-18 | Lg 电子株式会社 | 无线lan中分配用于发送或者接收数据的无线资源的方法和设备 |
| US10512088B2 (en) | 2014-08-14 | 2019-12-17 | Lg Electronics Inc. | Method and apparatus for allocating wireless resource in order to prevent interference in wireless LAN |
| US11039441B2 (en) | 2014-08-14 | 2021-06-15 | Lg Electronics Inc. | Method and apparatus for allocating wireless resource in order to prevent interference in wireless LAN |
| CN106716913A (zh) * | 2014-08-14 | 2017-05-24 | Lg电子株式会社 | 为防止无线lan中的干扰而分配无线资源的方法和设备 |
| CN106716913B (zh) * | 2014-08-14 | 2020-06-30 | Lg电子株式会社 | 为防止无线lan中的干扰而分配无线资源的方法和设备 |
| CN104185184B (zh) * | 2014-09-01 | 2019-12-31 | 东南大学 | 一种基于max-min公平的多小区资源分配方法 |
| CN104185184A (zh) * | 2014-09-01 | 2014-12-03 | 东南大学 | 一种基于max-min公平的多小区资源分配方法 |
| WO2019206073A1 (zh) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | 索尼公司 | 用于无线通信的电子设备和方法、计算机可读存储介质 |
| US11350423B2 (en) * | 2018-04-27 | 2022-05-31 | Sony Corporation | Electronic device and method for wireless communication, and computer-readable storage medium |
| US20220248408A1 (en) * | 2018-04-27 | 2022-08-04 | Sony Group Corporation | Electronic device and method for wireless communication, and computer-readable storage medium |
| US11711840B2 (en) * | 2018-04-27 | 2023-07-25 | Sony Group Corporation | Electronic device and method for wireless communication, and computer-readable storage medium |
| CN112866160A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-28 | 中电科仪器仪表(安徽)有限公司 | 一种大带宽下高阶调制ofdma-wlan信号分析方法和装置 |
| CN112866160B (zh) * | 2020-12-30 | 2023-09-01 | 中电科思仪科技(安徽)有限公司 | 一种大带宽下高阶调制ofdma-wlan信号分析方法和装置 |
| CN116489703A (zh) * | 2023-06-21 | 2023-07-25 | 中国电信股份有限公司 | 感知节点确定方法、感知节点控制方法和相关设备 |
| CN116489703B (zh) * | 2023-06-21 | 2023-09-29 | 中国电信股份有限公司 | 感知节点确定方法、感知节点控制方法和相关设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103079278A (zh) | 基于用户满意度的ofdma-wlan系统下行资源分配方法 | |
| US9917669B2 (en) | Access point and communication system for resource allocation | |
| Tumuluru et al. | A novel spectrum-scheduling scheme for multichannel cognitive radio network and performance analysis | |
| CN103067985B (zh) | 基于信道质量的超高速无线局域网信道绑定与分配方法 | |
| CN112601284B (zh) | 基于多智能体深度强化学习的下行多小区ofdma资源分配方法 | |
| CN102014500B (zh) | 无线接入网中带宽高效分配方法 | |
| CN106454920B (zh) | 一种lte与d2d混合网络中基于时延保证的资源分配优化算法 | |
| CN104902431B (zh) | 一种lte网络中跨小区d2d通信频谱分配方法 | |
| Zhang et al. | Cross-layer resource allocation for mixed services in multiuser OFDM-based cognitive radio systems | |
| CN101917769B (zh) | 基于802.16m的OFDMA系统的上行资源分配与调度方法 | |
| CN101594617A (zh) | 一种分级频谱共享网络的控制信道建立方法 | |
| Jin et al. | Fundamental limits of CDF-based scheduling: Throughput, fairness, and feedback overhead | |
| WO2017101458A1 (zh) | 实现资源分配的方法和系统，及集中控制器和基站 | |
| CN109218004B (zh) | 基于SCMA mMTC系统分层机器类通信的子载波及功率分配方法 | |
| CN102404838B (zh) | 一种上行资源分配方法及上行资源分配装置 | |
| CN102378261B (zh) | 一种协调长期演进计划系统下行干扰的方法及装置 | |
| CN101868032B (zh) | 用户调度优先级的确定装置和方法以及调度装置、方法 | |
| CN104093209A (zh) | 一种动态认知网络资源分配方法 | |
| CN103326984B (zh) | 一种基于冲突阈值限制的子信道分配方法 | |
| CN104602355A (zh) | Lte系统中混合业务调度方法 | |
| CN114423028A (zh) | 基于多智能体深度强化学习的CoMP-NOMA协作成簇与功率分配方法 | |
| CN102752757A (zh) | 在频谱聚合过程中按照最小浪费准则优化频谱分配的方法 | |
| CN101222730B (zh) | Csit收集方法、跨层调度算法及其系统和设备 | |
| CN107277819B (zh) | 一种基于异构网络的频谱资源划分方法 | |
| CN102104964A (zh) | 蜂窝网络中频带资源协调调度的方法及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130501 |