CN106714312B - 一种无线网络资源管理的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线网络资源管理的方法和装置，初始化无线网络资源池，把无线网络资源沿着时间维度、频率维度和功率维度分别划分出多个时隙、频段和功率段；其中，时隙、频段和功率段上的无线网络资源组成了无线网络资源块；根据一个及多个用户的服务质量需求，为用户分配无线网络资源块；根据用户在不同频段和时隙的信道信息，确定已分配无线网络资源块在无线网络资源池的位置；其中，无线网络资源池的位置信息包括：无线网络资源块所处的时隙、频段和功率段；根据一个及多个用户的服务质量需求，调整已分配无线网络资源块的功率。本发明实现灵活的资源分配、高能源效率以及较低的计算复杂度。

Description

一种无线网络资源管理的方法和装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种无线网络资源管理的方法和装置。
背景技术
随着大量移动设备使用量的增加，信息和通信行业每年需要花费大量的能源。高能源效率的无线网络资源管理已经成为一个重要的经济问题，同时也使运营商面临着可持续发展的挑战。目前，社会上广泛应用的是一种按时频划分的频谱网格，称为无线网络资源块(RB)，它简化了实际系统中资源分配的程序。然而，它缺乏服务质量保证的条件，只能实现次优化。目前，由于RB需要信道增益和服务质量要求应用的所有组合，不能实现较低计算复杂度的优化。因此，当今社会迫切需要一种新的无线网络资源管理方案，它应该具有灵活的资源分配，高能源效率以及较低的计算复杂度，以实现资源的最优化配置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无线网络资源管理的方法和装置，以克服上述现有技术存在的缺陷。本发明将无线网络资源块(RB)扩展为三个维度，通过引入功率域进行功率分复用以处理其他用户的干扰，这样可以同时传输在一个合理的发射功率时任意两个用户，在保证具有较低计算复杂度的基础上，实现资源的最优化配置。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种无线网络资源管理的方法，包括以下步骤：
步骤1：初始化无线网络资源池，把无线网络资源沿着时间维度、频率维度和功率维度分别划分出多个时隙、频段和功率段；
其中，时隙、频段和功率段上的无线网络资源组成无线网络资源块；
步骤2：根据一个及多个用户的服务质量需求，为用户分配无线网络资源块；
步骤3：根据用户在不同频段和时隙的信道信息，确定已分配无线网络资源块在无线网络资源池的位置；
其中，无线网络资源池的位置信息包括：无线网络资源块所处的时隙、频段和功率段；
步骤4：根据一个及多个用户的服务质量需求，调整已分配无线网络资源块的功率。
进一步地，步骤1中所述的无线网络资源池是对无线网络资源进行分区的配置机制，其总帧长、总带宽和最大发射功率由系统确定。
进一步地，步骤2中为用户分配无线网络资源块的具体方法为：根据不同用户服务质量要求及用户在不同频段和时隙的信道信息，为用户分配零个及若干个无线网络资源块。
进一步地，步骤3中确定已分配无线网络资源块在无线网络资源池中位置的具体方法为：根据不同用户在相同频段和时隙的信道衰减程度不同，在每一个时隙和频段，按照信道衰减程度对每一个用户依次排序，信道衰减程度小的用户排序序号小；利用排序的结果确定无线网络资源块在无线网络资源池中的位置。
进一步地，步骤4中调整已分配无线网络资源块功率的具体方法为：根据步骤3的排序结果，为每一个时隙和频段内的所有无线网络资源块调整功率段的宽度；
根据排序序号最小的用户所需要的服务质量，计算第一个无线网络资源块的功率段的宽度；
根据序号排第二的用户所需要的服务质量和第一个功率段的宽度，计算第二个无线网络资源块的功率段的宽度；
依次计算所有无线网络资源块功率段的宽度，根据计算的结果，调整每一个无线网络资源块相应的功率段。
一种无线网络资源管理装置，包括以下模块：
初始化模块：初始化无线网络资源池，把无线网络资源沿着时间维度、频率维度和功率维度分别划分出多个时隙、频段和功率段；
其中，时隙、频段和功率段上的无线网络资源组成无线网络资源块；
功率分配模块：根据一个及多个用户的服务质量需求，为用户分配无线网络资源块；
功率确定模块：根据用户在不同频段和时隙的信道信息，确定已分配无线网络资源块在资源池的位置；
其中，无线网络资源池的位置信息包括：无线网络资源块所处的时隙、频段和功率段；
功率调整模块：根据一个及多个用户的服务质量需求，调整已分配无线网络资源块的功率。
进一步地，所述的无线网络资源池是对无线网络资源进行分区的配置机制，其总帧长、总带宽和最大发射功率由系统确定。
进一步地，功率分配模块的工作过程为：根据不同用户服务质量要求及用户在不同频段和时隙的信道信息，为用户分配零个及若干个无线网络资源块。
进一步地，功率确定模块的工作过程为：根据不同用户在相同频段和时隙的信道衰减程度不同，在每一个时隙和频段，按照信道衰减程度对每一个用户依次排序，信道衰减程度小的用户排序序号小；利用排序的结果确定无线网络资源块在无线网络资源池中的位置。
进一步地，功率调整模块的工作过程为：根据功率确定模块的排序结果，为每一个时隙和频段内的所有无线网络资源块调整功率段的宽度；
根据排序序号最小的用户所需要的服务质量，计算第一个无线网络资源块功率段的宽度；
根据序号排第二的用户所需要的服务质量和第一个功率段的宽度，计算第二个无线网络资源块的功率段的宽度；
依次计算所有无线网络资源块功率段的宽度，根据计算的结果，调整每一个无线网络资源块相应的功率段。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明方法针对于不同信道时间和频率变化的特点，在现有采用均值功率技术的基础上，具体针对于不同时隙和带宽，划分出不同的无线网络资源块进行资源分配。也就是说，将资源块(RB)扩展为三个维度，通过引入功率域来进行功率分复用，针对于不同信道特点进行资源分配，使各个信道在更好的规避干扰的同时，明显地增加了系统的能量效率，实现了资源的最优化管理。
进一步地，功率域的划分使得系统可以同时利用衰落信道和叠加编码获得收益，在考虑了各独立功率段之间的干扰的情况下，这使得它不仅能保证用户服务质量要求，同时也具有较低的计算复杂度。
进一步地，分配的结果极大程度上满足不同用户的服务质量需求。
进一步地，确定已分配资源块在资源池位置的结果极大程度上考虑到用户在不同频段的信道信息，使系统获得更高的能量效率。
进一步地，对于已分配资源块功率的调整极大程度上考虑到用户在不同频段的信道信息和一个及多个用户的服务质量需求。
本发明装置将一系列无线网络资源块(RB)作为利用衰退信道所产生的频谱载体，以在满足用户设备服务质量需求的基础上，极大限度地降低计算复杂度。
附图说明
图1为无线网络资源管理示意图；
图2为无线网络资源管理流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
本发明实施例提供了一种无线网络资源管理的方法和装置，针对于不同信道时间和频率变化的特点，在现有采用均值功率技术的基础上，具体针对于不同时隙和带宽的情况，划分出不同的无线网络资源块(RB)。具体方法为：提出了一种能充分利用有限频谱的三维无线网络资源管理方案，将无线网络资源划分成若干沿时间轴相邻的无线网络资源块(RB)。
参见图1，为本发明实施例提出的无线网络资源管理方法的示意图，将无线网络资源块(RB)扩展为三个维度，功率域作为一个新的维度，来支持多个用户共享一个无线网络资源块(RB)。因此，通过引入功率分复用划分无线网络资源块(RB)，将获得新的潜力以提高系统的吞吐量和能源效率。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明：
参见图2，为本发明实施例提出的无线网络资源管理的方法的流程图，可以包括：
步骤1：初始化无线网络资源池，把无线网络资源沿着时间维度、频率维度和功率维度分别划分出多个时隙、频段和功率段；
其中，时隙、频段和功率段上的无线网络资源组成无线网络资源块；
将无线网络资源池进行初始化的具体方法包括：无线网络资源池作为一种对无线网络资源进行分区的配置机制，其中，总帧长、总带宽和最大发射功率已由系统确定；
把无线网络资源沿着时间维度、频率维度和功率维度分别划分出多个时隙、频段和功率段，其中，时隙、频段和功率段上的无线网络资源组成无线网络资源块。
下面以一个简单系统为例，对无线网络资源池进行初始化的方法进行详细说明。
假设无线网络资源池被分为多个无线网络资源块，其中，系统的总帧长为T，总带宽为B，总最大发射功率为N。假设每个无线网络资源块持续时间为t，带宽为b，发射功率为p，则假设一个矩阵C来代表无线网络资源块的配置，其大小为LMN，其中，L＝T/t，M＝B/b，N＝P/p。C[l,m,n]＝k代表了在位置(l,m,n)上的无线网络资源块被分配给第k个用户设备，并令矩阵的初始值为0。
步骤2：根据一个及多个用户的服务质量需求，为用户分配适量的无线网络资源块；
为用户分配适量无线网络资源块的具体方法为：根据不同用户服务质量要求及用户在不同频段和时隙的信道信息，为用户分配零个及若干个无线网络资源块。零个无线网络资源块的情况为：当用户需求小或者信道衰减程度大时，为其分配零个无线网络资源块以实现资源最优化配置。
步骤3：根据用户在不同频段和时隙的信道信息，确定已分配无线网络资源块在无线网络资源池的位置；
确定已分配无线网络资源块在无线网络资源池中位置的具体方法为：根据不同用户在相同频段和时隙的信道衰减程度不同，在每一个时隙和频段，按照信道衰减程度对每一个用户依次排序，信道衰减程度小的用户排序序号小；利用排序的结果确定无线网络资源块在无线网络资源池中的位置。
下面以一个简单系统为例，对确定已分配无线网络资源块在无线网络资源池位置的方法进行详细说明。
已知系统无线网络资源池在时域上分成L个时隙，在频域上分成M个频段，从第1到M频段，对第1到L个时隙分别确定无线网络资源块位置关系。从第一个频段开始，假设系统中有三个用户，分别表示为I1、I2和I3；与这三个用户所对应的信道衰减分别为h1、h2和h3，并且h1>h2＝h3；这三个用户的服务质量要求分别为q1、q2和q3,并且q1＞q2＞q3；用I1＞I2表示I1序号大于I2。
本发明实施例根据三个用户的信息确定其位置关系，具体为：根据信道衰减关系，可以得到三个用户的位置关系为I1＞I2,I3。进一步跟据用户的服务质量要求，可以得到三个用户的位置关系为I1＞I2＞I3。
类似地，对于多于三个无线网络资源块确定位置的情况，也有确定多个无线网络资源块位置的方法。
步骤4：根据一个及多个用户的服务质量需求，调整已分配无线网络资源块的功率；
调整已分配无线网络资源块功率的具体方法为：根据步骤3的排序结果，为每一个时隙和频段内的所有无线网络资源块调整功率段的宽度；
根据排序序号最小的用户所需要的服务质量，计算第一个无线网络资源块的功率段的宽度；
根据序号排第二的用户所需要的服务质量和第一个功率段的宽度，计算第二个无线网络资源块的功率段的宽度；
依次计算所有无线网络资源块功率段的宽度，根据计算的结果，调整每一个无线网络资源块相应的功率段。
下面以一个简单系统为例，对功率分配的方法进行详细说明。
已知系统无线网络资源池在时域上分成L个时隙，在频域上分成M个频段，从第1到M频段，对第1到L个时隙分别对无线网络资源块进行功率分配。从第一个频段开始，假设系统中有三个用户，分别表示为I1、I2和I3；这三个用户接收端的噪声功率分别为N1、N2和N3；服务质量要求这三个用户的香农速率分别为ν1、ν2和ν3；系统的信道带宽为B。
根据用户服务质量要求，利用香农公式，
Figure BDA0001187703560000081
其中N、P、B和ν分别表示噪声功率、接收信号功率、信道带宽和香农速率，决定第一个无线网络资源块功率段的宽度为
Figure BDA0001187703560000082
依次可以确定用户I2、I1的资源块功率段宽度分别为:
Figure BDA0001187703560000083
和
Figure BDA0001187703560000084
类似地，对于多于三个无线网络资源块功率分配的情况，也有多个无线网络资源块功率的分配方法。
此外，本发明实施例无线网络资源管理装置，包括：
初始化模块：初始化无线网络资源池，把无线网络资源沿着时间维度、频率维度和功率维度分别划分出多个时隙、频段和功率段；
其中，时隙、频段和功率段上的无线网络资源组成无线网络资源块；
功率分配模块：根据一个及多个用户的服务质量需求，为用户分配适量的无线网络资源块；
功率确定模块：根据用户在不同频段和时隙的信道信息，确定已分配无线网络资源块在无线网络资源池的位置；
其中，无线网络资源池的位置信息包括：无线网络资源块所处的时隙、频段和功率段；
功率调整模块：根据一个及多个用户的服务质量需求，调整已分配无线网络资源块的功率。
在本发明实施例中，初始化模块中无线网络资源池作为一种对无线网络资源进行分区的配置机制，其中，总帧长、总带宽和最大发射功率已由系统确定；
把无线网络资源沿着时间维度、频率维度和功率维度分别划分出多个时隙、频段和功率段，其中，时隙、频段和功率段上的无线网络资源组成无线网络资源块。
其中功率分配模块的工作过程具体为：根据不同用户服务质量要求及用户在不同频段和时隙的信道信息，为用户分配零个及若干个无线网络资源块。
其中功率确定模块的工作过程具体为：根据不同用户在相同频段和时隙的信道衰减程度不同，在每一个时隙和频段，按照信道衰减程度对每一个用户依次排序，信道衰减程度小的用户排序序号小；利用排序的结果确定无线网络资源块在无线网络资源池中的位置。
其中功率调整模块的工作过程具体为：根据功率确定模块的排序结果，为每一个时隙和频段内的所有无线网络资源块调整功率段的宽度；
根据排序序号最小的用户所需要的服务质量，计算第一个无线网络资源块的功率段的宽度；
根据序号排第二的用户所需要的服务质量和第一个功率段的宽度，计算第二个无线网络资源块的功率段的宽度；
依次计算所有无线网络资源块功率段的宽度，根据计算的结果，调整每一个无线网络资源块相应的功率段。
上述模块可以分布于一个装置，也可以分布于多个装置。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述无线网络资源管理的装置可以作为一个单独的装置独立设置，也可以集成在基站和移动终端设备中。
因此，这样的无线网络资源管理方案是一个利用频谱载体自由体积来分割成无线网络资源块(RB)的算法。将一系列无线网络资源块(RB)作为利用衰退信道所产生的频谱载体，以在满足用户设备服务质量需求的基础上，极大限度地降低计算复杂度。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM,U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

Claims (2)

1.一种无线网络资源管理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：初始化无线网络资源池，把无线网络资源沿着时间维度、频率维度和功率维度分别划分出多个时隙、频段和功率段；
其中，时隙、频段和功率段上的无线网络资源组成无线网络资源块；所述的无线网络资源池是对无线网络资源进行分区的配置机制，其总帧长、总带宽和最大发射功率由系统确定；
步骤2：根据一个及多个用户的服务质量需求，为用户分配无线网络资源块，具体方法为：根据不同用户服务质量要求及用户在不同频段和时隙的信道信息，为用户分配零个及若干个无线网络资源块；
零个无线网络资源块的情况为：当用户需求小或者信道衰减程度大时，为其分配零个无线网络资源块以实现资源最优化配置；
步骤3：根据用户在不同频段和时隙的信道信息，确定已分配无线网络资源块在无线网络资源池的位置；具体方法为：根据不同用户在相同频段和时隙的信道衰减程度不同，在每一个时隙和频段，按照信道衰减程度对每一个用户依次排序，信道衰减程度小的用户排序序号小；利用排序的结果确定无线网络资源块在无线网络资源池中的位置；假设有三个用户，分别表示为I1、I2和I3，根据三个用户的信息确定其位置关系，具体为：根据信道衰减关系，得到三个用户的位置关系为I1＞I2,I3，进一步跟据用户的服务质量要求，得到三个用户的位置关系为I1＞I2＞I3；
其中，无线网络资源池的位置信息包括：无线网络资源块所处的时隙、频段和功率段；
步骤4：根据一个及多个用户的服务质量需求，调整已分配无线网络资源块的功率，具体方法为：根据步骤3的排序结果，为每一个时隙和频段内的所有无线网络资源块调整功率段的宽度；
根据排序序号最小的用户所需要的服务质量，计算第一个无线网络资源块的功率段的宽度；
根据序号排第二的用户所需要的服务质量和第一个功率段的宽度，计算第二个无线网络资源块的功率段的宽度；
依次计算所有无线网络资源块功率段的宽度，根据计算的结果，调整每一个无线网络资源块相应的功率段。
2.一种无线网络资源管理装置，其特征在于，包括以下模块：
初始化模块：初始化无线网络资源池，把无线网络资源沿着时间维度、频率维度和功率维度分别划分出多个时隙、频段和功率段；
其中，时隙、频段和功率段上的无线网络资源组成无线网络资源块，所述的无线网络资源池是对无线网络资源进行分区的配置机制，其总帧长、总带宽和最大发射功率由系统确定；
功率分配模块：根据一个及多个用户的服务质量需求，为用户分配无线网络资源块；具体为：根据不同用户服务质量要求及用户在不同频段和时隙的信道信息，为用户分配零个及若干个无线网络资源块；零个无线网络资源块的情况为：当用户需求小或者信道衰减程度大时，为其分配零个无线网络资源块以实现资源最优化配置；
功率确定模块：根据用户在不同频段和时隙的信道信息，确定已分配无线网络资源块在资源池的位置；具体为：根据不同用户在相同频段和时隙的信道衰减程度不同，在每一个时隙和频段，按照信道衰减程度对每一个用户依次排序，信道衰减程度小的用户排序序号小；利用排序的结果确定无线网络资源块在无线网络资源池中的位置；假设有三个用户，分别表示为I1、I2和I3，根据三个用户的信息确定其位置关系，具体为：根据信道衰减关系，得到三个用户的位置关系为I1＞I2,I3，进一步跟据用户的服务质量要求，得到三个用户的位置关系为I1＞I2＞I3；
其中，无线网络资源池的位置信息包括：无线网络资源块所处的时隙、频段和功率段；
功率调整模块：根据一个及多个用户的服务质量需求，调整已分配无线网络资源块的功率，具体工作过程为：根据功率确定模块的排序结果，为每一个时隙和频段内的所有无线网络资源块调整功率段的宽度；
根据排序序号最小的用户所需要的服务质量，计算第一个无线网络资源块功率段的宽度；
根据序号排第二的用户所需要的服务质量和第一个功率段的宽度，计算第二个无线网络资源块的功率段的宽度；
依次计算所有无线网络资源块功率段的宽度，根据计算的结果，调整每一个无线网络资源块相应的功率段。
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