CN105141404B - 一种LTE-A系统中基于QoE的无线资源分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LTE‑A系统中基于QoE的无线资源分配方法，包括以下步骤：1)对小区中每个用户测量聚合成员载波的信道质量，再通过香农公式估算得到各资源块RB上的瞬时速率ri(n,s)，由此计算得到mos(n,s)；2)根据各资源块RB上的平均数据速率，计算得到各用户在音频、浏览及视频上的平均意见得分MOS；3)根据各用户的平均意见得分MOS计算得到各用户的优选级N，然后将成分载波的RBn给最高优选级N*对应的用户；4)获取第s+1时刻各资源块RB上的平均数据速率，然后重复步骤2)和3)，直至信息传输完成为止。本发明能够有效的保证各用户体验质量的公平性。

Description

一种LTE-A系统中基于QoE的无线资源分配方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，涉及一种无线资源分配方法，具体涉及一种LTE-A系统中基于QoE的无线资源分配方法。
背景技术
随着无线通信技术的不断发展和多样性服务的不断涌现，人们对于无线通信的要求越来越高。为了保证服务质量，服务提供方需要一种以用户体验满意度为衡量标准的服务评价体系。目前广泛采用QoS(Quality of service,服务质量)作为服务的度量标准，QoS评价参数包括服务系统的技术层面指标如丢包率、掉话率、吞吐率、时延、抖动等。但这些指标仅仅在技术层面反映了服务的性能，忽略了用户对于服务的主观感受。QoE(Quality ofExperence,用户体验质量)是用户在使用过程中建立起来的一种综合服务感受，其不仅反映了包含了基本的服务技术层面QoS，同时也包含了用户的行为习惯、主观感受等大量非技术因素的作用，是用户对不同服务设备、网络、应用或业务的服务质量和性能的综合主观评价。
LTE-Advanced是以LTE的技术基础为核心进行的后续演进，LTE-A对进一步提升系统性能，改善小区用户服务满意度及用户QoE分布不均等问题都有很高要求，仅以QoS作为服务的衡量标准并不能全面代表用户对于服务的满意度，故在衡量多业务性能时，提出以QoE作为用户体验质量衡量标准。然而同一小区中由于用户业务及距基站位置不同导致QoE分布不均，用户QoE公平性较低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种LTE-A系统中基于QoE的无线资源分配方法，该方法能够有效的保证各用户体验质量的公平性。
为达到上述目的，本发明所述的LTE-A系统中基于QoE的无线资源分配方法具体包括以下步骤：
1)对小区中每个用户测量聚合成员载波的信道质量，根据小区中每个用户的信道质量，通过香农公式估算得到各资源块RB上的瞬时速率ri(n,s)，根据各资源块RB上的瞬时速率ri(n,s)得到各用户在音频、浏览及视频上的初始平均意见得分mos(n,s)；
2)获取各资源块RB上当前的平均数据速率根据各资源块RB上当前的平均数据速率计算得到各用户在音频、浏览及视频上的当前平均意见得分MOSi(s)；
3)根据步骤2)得到的各用户在音频、浏览及视频上的当前平均意见得分MOS计算得到各用户的优选级N，然后将成分载波的RBn给最高优选级N*对应的用户，其中
其中，0≤i≤K，K为用户的个数；
4)获取第s+1时刻各资源块RB上的平均数据速率然后重复步骤2)和3)，直至信息传输完成为止。
用户在音频上的当前意见得分为MOSaudio为：
其中，PEP为目标分组差错，a及b均为常数。
用户在浏览上的当前意见得分MOSweb为：
其中，K1和K2为常数，RTT为往返时间，FS为网页的大小，MSS为最大段的大小，L为空闲时段的慢启动循环数，L＝min[L1,L2]，
用户在视频上的当前意见得分MOSV(PSBRV)为：
其中，PSNRV为视频用户的峰值信噪比，PSNR4.5与PSNR1.0为在可获得的用户体验质量分别为不可接受和非常满意时用户的峰值信噪比，d、e均为常数，
其中，u，v，w为时间变量常数。
第s+1时刻的第i个用户的平均数据速率的表达式为：
其中，TC为观察窗口的长度，为S时刻的为用户预设的值，ri(n,s)为第i个用户在资源块RBn上的瞬时速率。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的LTE-A系统中基于QoE的无线资源分配方法在使用过程中，先计算各资源块上的瞬时速率，然后以用户在音频、浏览及视频上的平均速率为指导，获取各用户在音频、浏览及视频上的平均意见得分，再根据用户在音频、浏览及视频上的平均意见得分划分各用户的优选级，最后将成分载波的RBn给最高优选级N*对应的用户，从而有效的保证各用户体验质量的公平性，操作简单，实用性极强。
附图说明
图1为实施例一的得到的各用户的QoE公平性示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明所述的LTE-A系统中基于QoE的无线资源分配方法具体包括以下步骤：
1)对小区中每个用户测量聚合成员载波的信道质量，根据小区中每个用户的信道质量通过香农公式估算得到各资源块RB上的瞬时速率ri(n,s)，计算得到各用户在音频、浏览及视频上的平均意见得分mos(n,s)；
2)根据各资源块RB上的平均数据速率计算得到各用户在音频、浏览及视频上的平均意见得分MOSi(s)；
3)根据步骤2)得到的各用户的平均意见得分MOS计算得到各用户的优选级N，然后将成分载波的RBn给最高优选级N*对应的用户，其中
其中，0≤i≤K，K为用户的个数，MOSi(s)为第i个用户的平均意见得分，mosi(n,s)为第i个用户的平均意见得分；
4)获取第s+1时刻各资源块RB上的平均数据速率然后重复步骤2)和3)，直至信息传输完成为止。
用户在音频上的意见得分为MOSaudio为：
其中，PEP为目标分组差错，a及b均为常数。
用户在浏览上的意见得分MOSweb为：
其中，K1和K2为常数，RTT为往返时间，FS为网页的大小，MSS为最大段的大小，L为空闲时段的慢启动循环数，L＝min[L1,L2]，
用户在视频上的意见得分MOSV(PSBRV)为：
其中，PSNRV为视频用户的峰值信噪比，PSNR4.5与PSNR1.0为在可获得的用户体验质量分别为不可接受和非常满意时用户的峰值信噪比，d、e均为常数，
其中，u，v，w为时间变量常数。
第s+1时刻的第i个用户在资源块RBn上的平均数据速率的表达式为：
其中，TC为观察窗口的长度，为S时刻的为用户预设的值，ri(n,s)为第i个用户在资源块RBn上的瞬时速率。
实施例一
1)根据小区中每个用户的信道质量通过香农公式估算得到各资源块RB上的瞬时速率ri(n,s)，计算得到各用户在音频、浏览及视频上的平均意见得分mos(n,s)，其中
ri(n,s)＝Blog(1+SNRi(n,s)) (8)
2)根据各资源块RB上的平均数据速率，计算得到各用户在音频、浏览及视频上的平均意见得分MOSi(s)：
其中，设音频的用户数为10个，用户在音频上的意见得分为MOSaudio为：
其中，PEP为目标分组差错，PEP与目标误码率BER直接相关，a及b均为常数。a及b通过给定的速率Ra在无分组差错(PEP＝0)情况下计算得到。
第20-30个用户为浏览用户，用户在浏览上的意见得分MOSweb为：
其中，K1和K2为常数，RTT为往返时间，FS为网页的大小，MSS为最大段的大小，L为空闲时段的慢启动循环数，L＝min[L1,L2]，
K1和K2通过对于网络浏览应用实验结果分析获得，分别为1.1120和4.6746。
用户在视频上的意见得分MOSV(PSBRV)为：
其中，PSNRV为视频用户的峰值信噪比，PSNR4.5与PSNR1.0为在可获得的用户体验质量分别为不可接受和非常满意时用户的峰值信噪比，d、e均为常数，d和e根据PSNR的临界值决定，d和e使MOS值介于1.0与4.5之间，
其中，u，v，w为时间变量常数。
3)根据步骤2)得到的各用户的平均意见得分MOS计算得到各用户的优选级N，然后将成分载波的RBn给最高优选级N*对应的用户，其中
其中，0≤i≤K，K为用户的个数，MOSi(s)为第i个用户的平均意见得分，mosi(n,s)为第i个用户在资源块上RBn的瞬时速率；
4)获取第s+1时刻各资源块RB上的平均数据速率然后重复步骤2)和3)，直至信息传输完成为止。
其中，TC为观察窗口的长度，为S时刻的ri(n,s)为第i个用户在资源块RBn上的瞬时速率。
发明目的为提高小区用户公平性，所以引入公平性指数Fairnessindex对用户公平性做出仿真，公平性指数Fa定义为：Fa是小区中所有用户的QoE性能的公平性指数，取0～1之间的连续值。Fa的值越接近1表示用户的公平性越好。
图1可以看出，在用户数较少时，三种方法QoE公平性表现良好，公平性指数Fa均接近最大值1，但在用户数逐渐增加时，未经过资源调度的方法Fa值有下降明显，经典PF算法Fa值也有所下降。论文中提出的QoE-PF算法公平性指数Fa下降最为缓和，说明经过QoE-PF算法进行资源调度后，小区用户QoE公平性较未进行调度和经典PF资源调度得到明显提高。

Claims (4)

1.一种LTE-A系统中基于QoE的无线资源分配方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)对小区中每个用户测量聚合成员载波的信道质量，根据小区中每个用户的信道质量，通过香农公式估算得到各资源块RB上的瞬时速率ri(n,s)，根据各资源块RB上的瞬时速率ri(n,s)得到各用户在音频、浏览及视频上的初始平均意见得分mos(n,s)；
2)获取各资源块RB上当前的平均数据速率根据各资源块RB上当前的平均数据速率计算得到各用户在音频、浏览及视频上的当前平均意见得分MOSi(s)；
3)根据步骤2)得到的各用户在音频、浏览及视频上的当前平均意见得分MOS计算得到各用户的优选级N，然后将成分载波的资源块RBn给最高优选级N*对应的用户，其中
其中，0≤i≤K，K为用户的个数，n为用户数目，s为时隙；
4)获取第s+1时刻各资源块RB上的平均数据速率然后重复步骤2)和3)，直至信息传输完成为止；
用户在音频上的当前意见得分为MOSaudio为：
其中，PEP为目标分组差错，a及b均为常数。
2.根据权利要求1所述的LTE-A系统中基于QoE的无线资源分配方法，其特征在于，用户在浏览上的当前意见得分MOSweb为：
其中，K1和K2为常数，RTT为往返时间，FS为网页的大小，MSS为最大段的大小，L为空闲时段的慢启动循环数，L＝min[L1,L2]，
3.根据权利要求1所述的LTE-A系统中基于QoE的无线资源分配方法，其特征在于，用户在视频上的当前意见得分MOSV(PSBRV)为：
其中，PSNRV为视频用户的峰值信噪比，PSNR4.5与PSNR1.0为在可获得的用户体验质量分别为不可接受和非常满意时用户的峰值信噪比，d、e均为常数，
其中，u，v，w为时间变量常数。
4.根据权利要求1所述的LTE-A系统中基于QoE的无线资源分配方法，其特征在于，第s+1时刻的第i个用户的平均数据速率的表达式为：
其中，TC为观察窗口的长度，为S时刻的 为用户预设的值，ri(n,s)为第i个用户在资源块RBn上的瞬时速率。
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