CN104954108B - 一种面向实时业务的成分载波配置切换方法 - Google Patents
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Abstract
一种面向实时业务的成分载波配置切换方法，本发明涉及成分载波配置切换方法。本发明是要解决现有认知无线电条件下频谱聚合技术没有考虑实时业务的时延要求，从而无法满足实时业务的时延要求的问题而提出的一种面向实时业务的成分载波配置切换方法。该方法是通过步骤一、获得认知用户传输时间T；步骤二、计算认知用户传输时间T的数学期望E(T)和方差D(T)；步骤三、根据认知用户传输时间T的数学期望计算认知用户的服务强度ρsu，根据ρsu计算认知用户聚合时的平均时延Tw；步骤四、将认知用户数据分配给相应的成分载波进行传输等步骤实现的。本发明应用于成分载波配置切换领域。
Description
技术领域
本发明涉及成分载波配置和切换方法，特别涉及一种面向实时业务的成分载波配置切换方法。
背景技术
随着用户对无线传输带宽日益增长的需求，下一代无线通信系统引入了频谱聚合技术以支持更宽的无线带宽，满足下一代无线通信系统对传输带宽的要求，频谱聚合通过聚合连续或者非连续的频谱带宽来满足下一代无线通信系统对传输带宽的要求。同时，针对无线通信系统可能没有足够的无线频谱带宽以供频谱聚合的问题，引入了认知无线电技术，来解决没有足够无线频谱带宽的问题。通过认知无线电技术，感知空闲的频谱带宽，以供进行频谱聚合，满足用户对无线频谱带宽的需求。由于采用认知无线电技术获取的空闲频谱带宽是认知占用的，对其的占用受授权用户的影响，当授权用户使用此认知频段时，必须释放对此认知频段的占用，以免对授权用户造成有害干扰。许多学者对基于认知无线电技术的无线通信系统的频谱聚合技术进行了大量研究，并提出了多种频谱聚合资源分配算法，这些算法在负载均衡、公平性等方面具有良好性能，但是这些算法主要考虑系统的吞吐量、负载均衡和各用户之间的公平性，而没有考虑用户业务的QoS需求。时延是影响用户实时传输业务的一个重要指标，而目前的频谱聚合资源分配算法并没有考虑实时业务的时延要求，而且在基于认知无线电技术的无线通信系统中，受授权用户接入的影响，这些资源分配算法的时延性能将恶化，无法满足实时业务的时延要求。如何根据实时业务的时延要求进行频谱聚合资源分配，是基于认知无线电技术的频谱聚合系统需要面对的问题。因此，有必要对基于认知无线电技术的频谱聚合进行成分载波的配置和切换算法的研究，使认知用户能够根据用户的QoS需求进行成分载波的配置切换。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有认知无线电条件下频谱聚合技术没有考虑实时业务的时延要求，从而无法满足实时业务的时延要求的问题而提出的一种面向实时业务的成分载波配置切换方法。
上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：
步骤一、根据认知用户数据选取N个待聚合的成分载波，获得认知用户传输时间T；
步骤二、根据N个待聚合的成分载波上主用户的到达率和服务率，计算认知用户传输时间T的数学期望E(T)和方差D(T)；
步骤三、根据认知用户传输时间T的数学期望计算认知用户的服务强度ρsu，根据ρsu计算认知用户聚合时的平均时延Tw；
步骤四、如果认知用户聚合时的平均时延Tw等于认知用户期望的平均时延Td，通过频谱聚合资源分配算法将认知用户数据通过频谱资源分配算法分配在成分载波上进行传输，如果认知用户聚合时的平均时延Tw不等于认知用户期望的平均时延Td，重新选取待聚合的成分载波，重复步骤一至步骤三，直至认知用户聚合时的平均时延Tw等于认知用户期望的平均时延Td为止，然后通过频谱聚合资源分配算法将认知用户数据分配给相应的成分载波进行传输。
发明效果
本发明的目的是在基于认知无线电的频谱聚合技术中提供一种面向实时业务的成分载波配置切换算法，以解决目前频谱聚合技术中现有资源分配算法无法保证认知用户进行实时业务传输时对时延要求的问题。
针对现有的频谱聚合资源分配算法不能保证用户进行实时业务传输时时延要求，本发明提出一种面向实时业务的成分载波配置和切换方法，在基于认知无线电技术的频谱聚合技术中，满足认知用户在实时传输业务上的时延要求，优化在认知无线电技术条件下频谱聚合资源分配方法的性能。
本发明涉及一种认知无线电技术领域中的频谱聚合成分载波配置切换方法，具体涉及在使用认知无线电技术感知的无线信道进行频谱聚合时，为了满足认知用户传输实时业务的时延要求，对频谱聚合认知使用的成分载波进行配置和相应的切换，从而满足认知用户对实时业务时延的要求如图1和图2所示。
附图说明
图1为实施例提出的在不同主用户到达率情况下认知用户传输时间的平均时延示意图；
图2为实施例提出的在不同主用户到达率情况下认知用户聚合的成分载波数示意图；
图3为具体实施方式一提出的一种面向实时业务的成分载波配置切换方法示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～图3说明本实施方式的一种面向实时业务的成分载波配置切换方法，具体是按照以下步骤制备的：
步骤一、根据认知用户数据选取N个待聚合的成分载波，获得认知用户传输时间T；
步骤二、根据N个待聚合的成分载波上主用户的到达率和服务率，计算认知用户传输时间T的数学期望E(T)和方差D(T)；
步骤三、根据认知用户传输时间T的数学期望计算认知用户的服务强度ρsu，根据ρsu计算认知用户聚合时的平均时延Tw；
步骤四、如果认知用户聚合时的平均时延Tw等于认知用户期望的平均时延Td，通过频谱聚合资源分配算法将认知用户数据通过频谱资源分配算法分配在成分载波上进行传输，如果认知用户聚合时的平均时延Tw不等于认知用户期望的平均时延Td，重新选取待聚合的成分载波，重复步骤一至步骤三，直至认知用户聚合时的平均时延Tw等于认知用户期望的平均时延Td为止，然后通过频谱聚合资源分配算法将认知用户数据分配给相应的成分载波进行传输；
这种面向实时业务的成分载波配置和切换算法很好地保证了认知用户数据传输的平均时延，解决了目前频谱聚合技术中现有资源分配算法无法保证认知用户进行实时业务传输时对时延要求的问题；
通过以上六步步骤，面向实时业务的成分载波配置和切换算法能够保证认知用户数据传输的平均时延满足设计要求。
本实施方式效果：
本实施方式的目的是在基于认知无线电的频谱聚合技术中提供一种面向实时业务的成分载波配置切换算法，以解决目前频谱聚合技术中现有资源分配算法无法保证认知用户进行实时业务传输时对时延要求的问题。
针对现有的频谱聚合资源分配算法不能保证用户进行实时业务传输时时延要求，本实施方式提出一种面向实时业务的成分载波配置和切换方法，在基于认知无线电技术的频谱聚合技术中，满足认知用户在实时传输业务上的时延要求，优化在认知无线电技术条件下频谱聚合资源分配方法的性能。
本实施方式涉及一种认知无线电技术领域中的频谱聚合成分载波配置切换方法，具体涉及在使用认知无线电技术感知的无线信道进行频谱聚合时，为了满足认知用户传输实时业务的时延要求，对频谱聚合认知使用的成分载波进行配置和相应的切换，从而满足认知用户对实时业务时延的要求如图1和图2所示。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中根据认知用户数据选取N个待聚合的成分载波，获得认知用户传输时间T具体为：
其中，F是认知用户数据(单位bit)，C是所有成分载波的吞吐量(单位bps)，N是频谱聚合时聚合的成分载波数量，Ci是第i个成分载波的吞吐量(单位bps)，Ti，pu是主用户数据传输时间。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：：步骤二中计算认知用户传输时间T的数学期望E(T)：
其中，λi,pu是第i个成分载波上主用户的到达率，μi,pu是第i个成分载波上主用户的服务率。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中计算认知用户传输时间T的数学方差D(T)：
其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中根据认知用户传输时间T的数学期望计算认知用户的服务强度ρsu具体为：
ρsu＝λE(T) (4)
其中，ρsu是认知用户的服务强度，λ是认知用户的到达率。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三中根据ρsu计算认知用户聚合时的平均时延Tw具体为：
其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤四中如果认知用户聚合时的平均时延Tw不等于认知用户期望的平均时延Td，重新选取待聚合的成分载波具体为：
当Tw大于Td时，本发明提出的成分载波配置和切换算法将增加成分载波的吞吐量，或者认知用户降低传输的数据，以此降低认知用户聚合时的平均时延；
当Tw小于Td时，降低成分载波的吞吐量，或者认知用户增加传输的数据，以此增加认知用户聚合时的平均时延。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例一种面向实时业务的成分载波配置切换方法，具体是按照以下步骤制备的：
本发明的目的是实现认知用户采用频谱聚合技术进行数据传输时，根据认知用户的时延要求和认知用户的传输模式，进行成分载波配置切换：步骤一、根据单个认知用户待传输数据包的大小、当前使用的成分载波数和吞吐量、每个成分载波上主用户参数，进行认知用户数据传输时间的期望和方差计算；
步骤二、根据步骤一的结果，计算认知用户数据传输时间的平均时延；
步骤三、如果通过步骤二计算得到的认知用户数据传输时间的平均时延满足设定的平均时延，则进行数据传输。如果通过步骤二计算得到的认知用户数据传输时间的平均时延不满足设定的平均时延，则重新选择成分载波的数量和吞吐量，重复步骤一至步骤二，直至通过步骤二计算得到的认知用户数据传输时间的平均时延满足设定的平均时延，则进行数据传输。
在本仿真环境中，共有10个成分载波供聚合，为便于仿真分析，假设每个成分载波具有相同的带宽、调制方式和主用户参数。每个成分载波的带宽为3MHz，调制方式和编码方式为64QAM(5/6)，每个认知用户传输的数据大小为2Mbits，设定的时延要求是小于200毫秒。主用户的相关参数中主用户到达率如仿真图中所示，主用户服务率设为50用户/秒。从图1和图2可以看出，本发明提出的面向实时业务的成分载波配置和切换算法在不同的认知用户到达率和不同的主用户到达率情况下，通过聚合不同的成分载波数可以满足设定的平均时延小于等于200毫秒的要求，达到了本发明专利预计的性能指标。
本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种面向实时业务的成分载波配置切换方法，其特征在于一种面向实时业务的成分载波配置切换方法具体是按照以下步骤进行的：
步骤一、根据认知用户数据选取N个待聚合的成分载波，获得认知用户传输时间T；
步骤二、根据N个待聚合的成分载波上主用户的到达率和服务率，计算认知用户传输时间T的数学期望E(T)和方差D(T)；
步骤三、根据认知用户传输时间T的数学期望计算认知用户的服务强度ρsu，根据ρsu计算认知用户聚合时的平均时延Tw；
步骤四、如果认知用户聚合时的平均时延Tw等于认知用户期望的平均时延Td，通过频谱聚合资源分配算法将认知用户数据通过频谱资源分配算法分配在成分载波上进行传输，如果认知用户聚合时的平均时延Tw不等于认知用户期望的平均时延Td，重新选取待聚合的成分载波，重复步骤一至步骤三，直至认知用户聚合时的平均时延Tw等于认知用户期望的平均时延Td为止，然后通过频谱聚合资源分配算法将认知用户数据分配给相应的成分载波进行传输。
2.根据权利要求1所述一种面向实时业务的成分载波配置切换方法，其特征在于：步骤一中根据认知用户数据选取N个待聚合的成分载波，获得认知用户传输时间T具体为：
<mrow>
<mi>T</mi>
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</mrow>
</mrow>
其中，F是认知用户数据，C是所有成分载波的吞吐量，N是频谱聚合时聚合的成分载波数量，Ci是第i个成分载波的吞吐量，Ti，pu是主用户数据传输时间。
3.根据权利要求1所述一种面向实时业务的成分载波配置切换方法，其特征在于：步骤二中计算认知用户传输时间T的数学期望E(T)：
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<mi>E</mi>
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<mo>-</mo>
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<mo>(</mo>
<mn>2</mn>
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</mrow>
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其中，λi,pu是第i个成分载波上主用户的到达率，μi,pu是第i个成分载波上主用户的服务率。
4.根据权利要求1所述一种面向实时业务的成分载波配置切换方法，其特征在于：步骤二中计算认知用户传输时间T的数学方差D(T)：
<mrow>
<mi>D</mi>
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5.根据权利要求1所述一种面向实时业务的成分载波配置切换方法，其特征在于：步骤三中根据认知用户传输时间T的数学期望计算认知用户的服务强度ρsu具体为：
ρsu＝λE(T) (4)
其中，ρsu是认知用户的服务强度，λ是认知用户的到达率。
6.根据权利要求1所述一种面向实时业务的成分载波配置切换方法，其特征在于：步骤三中根据ρsu计算认知用户聚合时的平均时延Tw具体为：
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<mi>T</mi>
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7.根据权利要求1所述一种面向实时业务的成分载波配置切换方法，其特征在于：步骤四中如果认知用户聚合时的平均时延Tw不等于认知用户期望的平均时延Td，重新选取待聚合的成分载波具体为：
当Tw大于Td时，增加成分载波的吞吐量，或者认知用户降低传输的数据，以此降低认知用户聚合时的平均时延；
当Tw小于Td时，降低成分载波的吞吐量，或者认知用户增加传输的数据，以此增加认知用户聚合时的平均时延。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |