CN109803352B - 一种雾无线接入网络的资源调配方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种雾无线接入网络的资源调配方法，首先确定待调配的接入雾接入节点(F‑AP)的用户设备(FUE)在请求接入不同F‑AP时的信号强度，然后计算不同F‑AP到各个FUE的接入因子，根据接入因子大小及F‑AP可服务用户数量限制为各个FUE选择最合适的F‑AP进行接入。每个F‑AP根据各FUE请求文件时的信号强度和接入因子，确定调配优先级顺序。当资源有限无法调配所有请求的FUE时，采用非正交多址接入技术(NOMA)来服务未被调配的FUE，确定这些未能调配的FUE和已经调配的接入远程无线单元(RRH)的用户设备(RUE)如何进行配对完成信道复用，并对相同F‑AP下的FUE采用相同的资源块但配置不同的合适功率发送。应用本专利，可以进一步提高小区的频谱效率，节省平均调配时间，支持更多的UE同时被服务。

Description

一种雾无线接入网络的资源调配方法和装置

技术领域

本申请涉及雾无线接入网技术，特别涉及一种雾无线接入网络的资源调配方法和装置。

背景技术

目前，无线接入网(RAN，Radio Access Network)的调度方法包括：根据调度算法计算出每个用户设备(UE，User Equipment)的优先级，然后根据各个UE的优先级对UE进行排序实行用户调度和资源分配。

目前，雾无线接入网(Fog Radio Access Network，F-RAN)作为新兴无线接入网的一种形式被广泛关注。特别地，F-RAN可以在接入网对用户文件请求进行处理。具体雾无线接入网的系统框图如图1所示。在雾无线接入网中，传统的RRH通过结合边缘存储，协作无线信号处理(CRSP)和协同无线资源管理(CRRM)功能演进为雾无线接入节点(F-AP)，通过前传链路与云端相连。与云无线接入网(C-RAN)相同的是，云端BBU池通过集中式大规模协同多点传输技术(CoMP)对用户请求的业务进行联合处理与调度，抑制F-AP与高功率节点(HPN)之间的跨层干扰。与C-RAN不同的是，由于部分CRSP和CRRM功能被迁移到F-AP和雾接入用户设备(F-UE)中，且用户可以通过边缘设备的受限缓存直接获得数据业务而无需通过BBU池的集中式缓存，这一技术缓解了前传链路和BBU池的开销负担，并降低了传输时延。由于F-RAN由C-RAN演变而来，其完全兼容其他5G系统，一些先进技术都可以直接利用到F-RAN中来，因此，本申请关注于F-RAN中的传输模式选择和资源分配方法两方面，并致力于找到一种低复杂度，高精确度，有效的资源调配联合算法。

在现有的雾无线接入网中，根据移动速度，通信距离，用户设备和接入节点的位置，用户所需服务质量需求以及接入节点的处理和缓存能力等信息参数，为用户选择接入模式的方式包括四种：设备到设备(D2D)与中继模式，本地分布式协作模式(F-RAN模式)，全局C-RAN模式与HPN模式。现有资源调度方法主要集中于D2D技术，利用小区分裂增益来提升网络容量，扩展网络覆盖。但信道复用对于吞吐量提升的限制，模式选择与资源分配的分离使得网络系统性能提升并不显著。因此，上述的资源调配方法中优先级的计算涉及到各个UE的信道条件，历史信道状态信息(CSI，Channel State Information)以及业务属性等参数调整的影响，没有考虑到资源的有限性以及F-RAN中雾无线接入节点(F-AP)的存储、计算和处理能力的运用。同时，上述资源分配方法是在模式选择确定之后进行的，且不能最大化资源利用率，即当用户与资源一一对应后则不可发生改变，如当用户某时刻无请求业务时，为其分配的资源将会浪费。故现有资源分配方法不能自适应的根据网络环境的改变做出相应的调整，无法使系统的能量效率达到最大化。因此，现有技术中的资源调配技术无法保证用户UE的传输速率，尤其对于有限的资源服务多个用户时的情况，无法实现提高用户服务速率、系统能量效率与保证用户服务质量(QoS，Quality of Service)及用户公平性(Fairness)不下降的均衡。

发明内容

本申请提供一种雾无线接入网络的资源调配方法和装置，能够在资源分配时考虑到资源的有限性以及充分利用F-AP的存储、计算和处理能力，更合理地进行资源分配。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

一种雾无线接入网络的资源调配方法，包括：

确定待调配的接入F-AP的用户设备FUE在请求接入时的信号强度；其中，所述信号强度为信号功率值或信干噪比；

为各所述FUE选择接入节点，包括：确定不同F-AP到FUE的接入因子x＝R-μR；其中，每个FUE接入对应F-AP的服务速率R满足条件R≥μR，R为UE的目标服务速率，0<μ<1，根据所述UE所在环境设置μ的取值；

每个F-AP根据各FUE请求文件时的信号强度和接入因子，确定FUE的调配优先级顺序；其中，当不同FUE的所述接入因子相同时，所述信号强度越强，FUE的优先级越高；当不同FUE的所述信号强度相同时，所述接入因子越大，FUE的优先级越高；

按照各待调配FUE的优先级由高到低的顺序，进行用户接入及资源分配。

较佳地，所述每个F-AP确定各待调配FUE优先级排序包括：根据各所述待调配FUE的接入因子计算各FUE的业务影响因子，将所述FUE的信号强度和业务影响因子的乘积作为各所述待调配FUE的接入模式选择因子；每个F-AP将各所述待调配FUE的接入模式选择因子按照大小进行排序，并将排序结果作为各所述FUE的优先级排序结果；其中，所述接入因子越大，所述业务影响因子越大。

较佳地，当资源有限，无法调配所有请求的FUE时，允许F-AP采用非正交多址接入技术NOMA来服务多个FUE。

较佳地，确定未调配的FUE接入的F-AP，并且确定未调配的FUE与已调配的接入RRH的RUE的配对方式，以使用与所述已调配的RUE相同的信道，并对相同F-AP下的FUE采用相同的资源块但配置不同的功率发送；

其中，所述对已调配的RUE和未调配的FUE进行配对，具体为FUE间的信道复用配对，包括：

a、对应每个已调配的RUE，计算选择各个未调配的FUE进行信道复用时该RUE的效用函数，并按照效用函数的大小对未调配的FUE进行排序，构成该已调配RUE的偏好列表；其中，已调配RUE的效用函数定义为：当自身与一未调配FUE进行信道复用时所受到的来自信道复用的附加干扰；

对应每个未调配的FUE，计算复用各个已调配RUE所占用的信道时自身的效用函数，并按照效用函数的大小对可进行信道复用的已调配的RUE进行排序，构成该未调配FUE的偏好列表；其中，未调配UE的效用函数定义为：当自身复用一已调配RUE所占用的信道时所获得的数据速率；

b、将所有未调配的FUE作为请求信道复用的FUE；

c、所有请求信道复用的FUE向各自偏好列表中对应排序最高的已调配的RUE发送信道复用请求；

d、对应每个已调配的RUE，选择当前复用的未调配FUE和下一次请求信道复用的未调配的FUE；其中，对于任一已调配的RUE，确定整个申请复用流程中接收的所有请求对应的未调配的FUE在自身偏好列表中的排序位置，按照确定的排序位置选择对应最大的N个效用函数的未调配的FUE，作为自身当前的复用结果，将未选择的申请复用的FUE作为下一次请求复用的FUE；N为可以与任一已调配的RUE复用同一信道的最大未调配FUE数；

e、所有下一次请求信道复用的未调配的FUE从各自的偏好列表中将对应拒绝其申请的已调配的RUE删除，返回步骤c，直到不存在下一次请求复用的未调配的UE或者循环次数超过设定的阈值。

较佳地，以已调配的RUE的能量效率最大化为优化目标对相同F-AP下的FUE采用相同的资源块但配置不同的功率发送；

其中，所述功率分配的方法包括：在进行所述信道复用后，根据信道复用结果进行所述功率分配；或者，所述信道复用的方法包括：在进行所述功率分配后，根据功率分配结果进行所述信道复用。

一种雾无线接入网络的资源调配装置，包括：信号强度确定单元、接入节点选择单元、优先级排序单元和资源分配单元；

所述信号强度确定单元，用于确定待调配的UE在请求接入时的信号强度；其中，所述信号强度为信号功率值或信干噪比；

所述接入节点选择单元，用于为各待调配的FUE选择接入节点，并确定各所述FUE的接入因子x＝R-μR；其中，每个FUE接入对应接入节点的服务速率R满足条件R≥μR，R为FUE的目标服务速率，0<μ<1；

所述优先级排序单元，用于每个F-AP根据每个待调配FUE在请求文件时的信号强度和所述接入因子，确定调配优先级排序；其中，当不同FUE的所述接入因子相同时，所述信号强度越强，FUE的优先级越高；当不同FUE的所述信号强度相同时，所述接入越大，FUE的优先级越高；

所述资源分配单元，用于按照各所述FUE的优先级由高到低的顺序，进行模式接入及资源分配。

较佳地，所述资源分配单元包括初始资源分配子单元和信道复用子单元；

所述初始资源分配子单元，用于按照各所述FUE的优先级由高到低的顺序，进行资源分配；

所述信道复用子单元，用于当资源有限无法调配所有请求的FUE时，采用非正交多址接入技术来服务未被调配的FUE，并且确定这些未能调配的FUE和已经调配的RUE如何进行信道复用配对。

较佳地，所述信道复用子单元，对已调配的RUE与未能调配的FUE进行信道复用配对，并对相同F-AP下的FUE采用相同资源但配置不同发送功率完成资源分配。

由上述技术方案可见，本申请中，为各待调配的FUE选择接入节点时，需要保证每个FUE接入相应确定的雾接入节点后的服务速率R大于或等于FUE目标服务速率的μ倍，从而保证雾接入节点F-AP不会因为接入过多用户而导致此用户QoS和传输速率降低。同时，确定各待调配FUE请求接入时的信号强度和各FUE的接入因子x＝R-μR，每个F-AP根据各FUE的信号强度和接入因子，确定调配优先级顺序。其中，当信号强度相同时，接入因子越大，FUE的优先级越高；当接入因子相同时，信号强度越大，FUE的优先级越高。最后，按照FUE的优先级由高到低的顺序进行资源分配。通过上述处理，在进行优先级排序时，考虑了接入因子，也就是接入该待调配FUE后对相应接入节点的影响以及FUE接入后的传输速率，从而在资源分配时考虑到资源的有效性以及雾接入节点F-AP的存储、计算和处理能力，更合理地进行资源分配。

进一步地，在资源分配时，对于资源有限未能调配所有FUE时，对未能调配的FUE与已调配的RUE利用信道复用配对，使未调配的FUE复用已调配的RUE所占用的信道，并针对相同F-AP节点下的FUE使用相同的资源块但配置不同的合适功率发送，以达到资源合理分配的目的。最终可以进一步提高小区的频谱效率，节省平均调配时间，支持更多的FUE同时被服务。

附图说明

图1为雾无线接入网的系统框图；

图2为本申请中资源调配方法的基本流程示意图；

图3为本申请中联合资源调配示例示意图；

图4为本申请中资源调配装置的基本结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请做进一步详细说明。

本申请在资源调配时考虑接入模式的选择，使得系统可以根据用户的优先级，接入模式及节点，选择采用的多址接入技术自适应的分配有限的资源，达到接入模式选择和资源调配的一体化，随之能够在提高UE服务速率，系统能量效率(EE，Energy Efficiency)的同时保证用户的QoS，进一步提高小区的频谱效率，节省平均调配时间，支持更多的UE同时被服务。

基于此，本申请的基本思想是：为所有待调配的FUE选择接入模式时，考虑每个F-AP的缓存和处理能力；在进行资源分配时，考虑未调配的FUE的接入选择以及接入后的传输速率对相应接入节点的影响。

图2为本申请中资源调配方法的基本流程示意图。如图2所示，该方法包括：

步骤201，确定各待调配的FUE在请求接入时的信号强度。

本申请中，主要针对的是FUE的文件请求业务。

具体的，逐个提取当前接入子帧的调度队列中的各个FUE，获取各个FUE请求文件业务的信号强度s的取值，这里的信号强度可以是信号干扰噪声比值γ(SINR)或者信号功率，其中用户所处的信道状态信息可以使用历史统计的CSI值进行估计。

步骤202，为各FUE选择接入节点，并确定各FUE的接入因子x＝R-μR。

在为FUE选择接入节点时，每个FUE接入对应接入节点的服务速率R满足条件R≥μR，其中，R为FUE的目标服务速率，0<μ<1，该目标服务速率的计算可以遵循香农公式，即包括信号强度因素在内。

具体地，在现有雾无线接入网中，根据接入节点的位置信息以及邻近的雾接入点F-AP中是否缓存有FUE请求的文件，为FUE选择接入节点。当FUE附近存在F-AP节点n，且该F-AP n缓存有FUE请求的文件时，为FUE选择该邻近的F-AP n节点进行接入。鉴于每个F-AP的本地缓存、计算和处理能力，FUE接入F-AP n通常可以得到更好的QoS，FUE可以直接被F-APn进行文件业务的传输服务，不需要从云端下载，一般地，也可以减小用户等待时间，提升用户体验度。

但由于每个F-AP的缓存和服务能力有限，当进入其覆盖范围、请求其缓存文件的用户较多时，无法保证所有进入其覆盖范围内用户的服务需求。基于此，本申请中在FUE接入模式选择部分增加一个调度权重值μ，当用户接入邻近的F-AP节点获取的服务速率大于或等于其要求的服务速率的μ(0<μ<1)倍时，接入此F-AP；当用户接入邻近的F-AP节点获取的服务速率小于其要求的服务速率的μ倍时，用户不接入此F-AP，而选择次优或者次近的F-AP，经过调取权重的判断后选择是否接入，直到满足条件R≥μR，接入相应的F-AP。其中，μ的具体取值大小可以根据UE所在的环境以及网络为FUE提供的基本QoS要求进行设置。

这里，定义接入因子x＝R-μR，在为FUE选择接入节点后，计算对应于该接入节点的x，用于后续优先级排序。对于需要调度的各个FUE对应其接入节点计算相应的x。

步骤203，每个F-AP根据每个FUE在请求文件时的信号强度和接入因子，确定调配优先级顺序。

在为各个待调配FUE进行优先级排序时，假定不同待调配FUE的接入因子相同，则信号强度越强，FUE的优先级越高；假定不同FUE的信号强度相同，则接入因子越大，FUE的优先级越高。也就是说，接入因子与优先级的关系是单调递增的，信号强度与优先级的关系也是单调递增的。具体接入因子、信号强度与优先级的具体函数关系可以根据实际需要设定，只要满足上述条件即可。下面，本申请中给出一个示例：

可以根据待调配FUE的接入因子计算FUE的业务影响因子；其中，接入因子越大，业务影响因子越大，例如，业务影响因子可以为e^x，x≥0；

将FUE的信号强度和业务影响因子的乘积作为各FUE的接入模式选择因子，按照接入模式选择因子的大小进行优先级排序，接入模式选择因子越大，优先级越高。

在上述示例中，实际上是以接入模式选择因子代表了FUE的优先级，这种情况下，接入模式选择因子可以是信号强度与业务影响因子的乘积，也可以是其他运算形式，只要以下条件即可：接入模式选择因子与信号强度是单调递增的关系，接入模式选择因子与业务影响因子是单调递增的关系。

理论上，在两个调度周期内，若某用户的业务请求不改变，那么用户接入的节点很大可能不发生变化，但考虑到优先级的确定需要计算用户的接入因子，此时需要涉及与用户使用相同信道的用户数量的变化，进而会影响此用户所受干扰以及接入因子，故参考历史周期内用户接入情况以及历史优先级的排序来直接确定当前调度周期的FUE优先级不再可靠，需在新的周期内重新计算所有用户的业务影响因子，继而确定当前调度周期的FUE优先级。

步骤204，按照各FUE的优先级由高到低的顺序，进行资源分配。

最简单地，可以按照现有方式根据FUE的优先级进行资源分配。由于前述优先级排序和选择接入节点时考虑了资源的有限性和F-AP接入多个FUE后保证QoS的问题，因此，依照该优先级进行资源分配时，能够更合理地进行有限资源的分配。

另外，按照现有的资源分配方式，当为FUE分配资源时，如果资源有限，对于调度队列中未调配的FUE，在当前TTI将不再调度，需要等待下一个TTI再分配资源进行调度。而事实上，通过一些信道复用配对方法可以使未调配FUE复用已调配的RUE的信道，基于此，本申请中考虑应用信道复用方法提高当前TTI中被调度的用户数目。

具体地，在本步骤中进行资源分配时，优选地，当资源有限，不能调配所有FUE时，对于未调配的FUE和已经调度并分配了资源块的RUE来说可以进行信道复用配对，同时保证复用相同信道的未调配和FUE已调配的RUE的效用函数均得到提高。

更详细地，本申请中信道复用采用复杂度低、准确度高的方法对未调配的FUE与已调配的RUE进行信道复用的配对，在不影响已调配用户的QoS以及可以提高未调配FUE的用户速率的情况下进行信道复用。

下面介绍一种本申请给出的信道复用方法，假定已为各待调配用户分配了一定的信号发射功率，具体方法包括：

a、对应每个已调配的RUE，计算选择各个未调配的FUE进行信道复用时该RUE的效用函数，并按照效用函数的大小对未调配的FUE进行排序，构成该已调配RUE的偏好列表；其中，已调配RUE的效用函数定义为：当自身与一未调配FUE进行信道复用时所受到的来自信道复用的附加干扰；

对应每个未调配的FUE，计算复用各个已调配RUE所占用的信道时自身的效用函数，并按照效用函数的大小对可进行信道复用的已调配的RUE进行排序，构成该未调配FUE的偏好列表；其中，未调配FUE的效用函数定义为：当自身复用一已调配RUE所占用的信道时所获得的数据速率；

b、将所有未调配的FUE作为请求信道复用的FUE；

c、所有请求信道复用的FUE向各自偏好列表中对应排序最高的已调配的RUE发送信道复用请求；

d、对应每个已调配的RUE，选择当前复用的未调配FUE和下一次请求信道复用的未调配的FUE；其中，对于任一已调配的RUE，确定整个申请复用流程中接收的所有请求对应的未调配的FUE在自身偏好列表中的排序位置，按照确定的排序位置选择对应最大的N个效用函数的未调配的FUE，作为自身当前的复用结果，将未选择的申请复用的FUE作为下一次请求复用的FUE；N为可以与任一已调配的RUE复用同一信道的最大未调配FUE数；

e、所有下一次请求信道复用的未调配的FUE从各自的偏好列表中将对应拒绝其申请的已调配的RUE删除，返回步骤c，直到不存在下一次请求复用的未调配的FUE或者循环次数超过设定的阈值。

通过上述信道复用方法，能够按照未调配的FUE的偏好顺序发出复用请求，同时，已调配的RUE也可以按照自身的偏好来决定进行信道复用的FUE，极大地提高了信道复用算法效率，提高完成速度。同时，在处理过程中，通过对已调配的RUE允许复用的FUE节点数目的限制，保证复用信道后原已调配的RUE受到的干扰不超过阈值，并通过整个处理过程，保证复用相同信道的、未调配的FUE和已调配的RUE的效用函数均得到提高。

更进一步地，对于复用信道成功的未调配的FUE，多个接入相同F-AP的FUE可以通过NOMA技术采用相同资源块但配置不同的合适功率发送。针对每个F-AP节点建立优化目标找到相应信号发射功率值，使得节点服务用户在确定信道环境下获取的服务速率或者能量效率最大化。

而上述信道复用与功率分配两步处理可以是相互依赖，相互影响的，本申请将所述信道复用和功率分配联合管理形成新的资源调配方法，以未能调配和已经调配的RUE的效用函数最大化为优化目标，确定进行信道复用的FUE配对；以未调配的FUE的能量效率最大化为优化目标完成功率分配。对于整体资源调配方法来说，以最大化系统能量效率为优化目标对系统性能进行提升。从而实现动态分配信道以及节点发射功率的设置，最终最大程度提升小区频谱效率，节省平均调配时间，支持更多的FUE同时被服务。更详细地，信道复用和功率分配的两步处理，可以根据需要首先完成其中一步的处理，根据已完成的处理结果继续进行第二步处理。其中，优选地，在将信道复用和功率分配联合管理时，可以将信道复用和功率分配建模为斯塔克博格博弈模型，来进行信道复用和功率分配；当然，实际应用中，也可以采用其他的模型和联合管理方式，本申请对此不做具体限定。

至此，本申请中的资源调配方法流程结束。下面给出对应于上述方法的三个具体例子。

例一：

步骤401：计算当前接入子帧的调度队列中的各FUE请求文件时的信号强度，为FUE选择接入节点。其中假设所有进入F-AP覆盖范围内的FUE请求的文件业务在邻近F-AP中均有缓存。获取FUE的历史CSI计算FUE接入期望的F-AP时获得的服务速率R，与其要求的服务速率的μ倍进行比较R>μR，则可以确定此FUE可以直接接入此F-AP。如果R<μR，则此用户FUE需要重新寻找附近距离第二近的节点F-AP，按照同样方法进行接入判断。如果R＝μR，秉承资源节约，时间最小的原则选择最近节点接入。

步骤402：根据选择的接入节点计算业务影响因子为e^x；根据各FUE的信号强度和业务影响因子计算接入模式选择因子。

步骤403：利用计算的接入模式选择因子确定各个FUE优先级，并按照优先级对所有FUE进行排序，即按照各个FUE的接入模式选择因子值排序，建立当前接入子帧的调度队列。

步骤404：根据FUE的优先级排序以及请求文件业务的类型，依次为FUE分配资源及申请信道复用。资源分配方法为现有技术，此处不再赘述。信道复用对于在当前接入子帧的调度队列中但未被调度的FUE来说，按照此前已经建立的偏好列表PL顺序向已调配的FUE进行申请复用的发送，只有双方均获益复用才可申请复用成功。以此类推完成信道的复用。如图3所示。

例二：

步骤501：计算当前接入子帧的调度队列中的各FUE请求文件时的信号强度，为FUE选择接入节点。获取用户FUE的历史CSI计算FUE接入期望的F-AP时获得的服务速率，与其要求的服务速率的μ倍进行比较，比较方法如401，这里不再赘述。其中假设当前所有进入F-AP的覆盖范围内的FUE请求的文件业务在邻近F-AP中部分没有缓存，即部分进入F-AP覆盖范围内的用户不可以接入F-AP节点，只能选择接入距离第二近的F-AP节点。

步骤502：根据选择的接入节点计算业务影响因子为e^x；根据各FUE的信号强度和业务影响因子计算接入子帧的调度队列中的各FUE的接入模式选择因子。

步骤503：利用计算的接入模式选择因子确定各个FUE优先级，并按照优先级对所有FUE进行排序，即按照各个FUE的接入模式选择值排序，建立当前接入子帧的调度队列。

步骤504：根据FUE的优先级排序以及请求文件业务的类型，依次为FUE分配资源分配及信道复用。资源分配方法与信道复用匹配如204所述，这里不再赘述。

例三：

步骤601：计算当前接入子帧的调度队列中的各FUE请求文件时的信号强度，为FUE选择接入节点。获取用户FUE的历史CSI计算FUE接入期望的F-AP时获得的服务速率，与其要求的服务速率的μ倍进行比较，比较方法如401，这里不再赘述。对于进入F-AP覆盖范围内的用户FUE请求的文件业务在F-AP中均有缓存。

步骤602：根据选择的接入节点获取用户FUE的业务影响因子为e^x。

步骤603：利用计算的接入模式选择因子确定各个FUE优先级，并按照优先级对所有FUE进行排序，即按照各个FUE的接入模式选择值排序，建立当前接入子帧的调度队列。

步骤604：根据FUE的优先级排序以及请求文件业务的类型，依次为FUE分配资源分配。对于没有被调度的用户FUE，将其按照历史CSI值与信号强度，地理位置坐标量化数值的乘积进行排序。在此本申请为了降低用户FUE接收处的SIC接收机复杂度，特只考虑两用户NOMA场景，即一个F-AP采用相同资源块但配置不同合适的功率服务两个FUE，但FUE的组合不受限。本申请利用已有技术的参考，对信道状态信息相似的两用户FUE进行组队，即上述排序从高到低，用户FUE依次两两组队，共同被一个F-AP服务。

步骤605：利用所述分好组的用户FUE获取的服务速率，对当前接入子帧的调度队列中的各个FUE进行功率分配和信道复用。信道复用方法如404所述，这里不再赘述。各个F-AP的功率分配政策包括：所有F-AP发射功率受限，各个F-AP均期望拥有更多的发射功率分配给自己服务的用户FUE，故F-AP之间为竞争关系，F-AP均只争取自己最大利益，利用GS算法和Lagrange对偶算法可以求解。利用求得数值得到功率分配结果。

本申请还提供了一种雾无线接入网络的资源调配装置，可以用于实施上述资源调配方法。图4为该资源调配装置的基本结构，具体包括：信号强度确定单元、接入节点选择单元、优先级排序单元和资源分配单元。

其中，信号强度确定单元，用于确定各请求文件的FUE在请求文件时的信号强度。接入节点选择单元，用于为各所述FUE选择接入节点，并确定各所述FUE的接入因子；其中，每个FUE接入对应接入节点的服务速率R满足条件R≥μR，R为FUE的目标服务速率，0<μ<1。优先级排序单元，用于每个F-AP根据每个待调配FUE在请求文件时的信号强度和所述接入因子，确定调配优先级顺序；其中，当不同FUE的接入因子相同时，信号强度越强，则FUE的优先级越高；当不同FUE的信号强度相同时，接入越大，则FUE的优先级越高。资源分配单元，用于按照各FUE的优先级由高到低的顺序，进行资源分配。

另外，优选地，资源分配单元包括初始资源分配子单元和信道复用子单元。其中，初始资源分配子单元，用于按照各FUE的优先级由高到低的顺序，进行资源分配。信道复用子单元，用于当资源有限不能调配所有FUE时，对已调配的RUE和未调配的FUE进行信道复用，并保证复用相同信道、已调配的RUE和未调配的FUE的效用函数均得到提高。

优选地，信道复用子单元，进一步用于对确定出的复用已调配RUE所占用的信道的所述未调配的FUE，多个接入相同的FUE通过使用相同资源块但配置不同合适的功率进行发送文件。这种处理结构下，优选地，信道复用子单元，对已调配的RUE和未调配的FUE进行信道复用和所述通过NOMA技术进行功率分配时，用于将信道复用和功率分配联合管理建模为新的资源调配方法，并以已调配RUE和未调配FUE的效用函数最大化为优化目标，确定进行信道复用的FUE对，并完成功率分配。

由上述可见，通过本申请中的资源调配方法和装置，对于有限资源服务多个用户时，解决了当资源有限而需要服务的用户数很大时如何实现用户服务质量QoS和FUE服务速率的均衡，尤其减小对于业务时延敏感度高的用户的业务下载时延不满足条件的情况，并且提高系统能量效率，最大程度提升用户的体验度；进一步提高小区的频谱效率，节省平均调配时间，支持更多的FUE同时被服务。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种雾无线接入网络的资源调配方法，其特征在于，包括：

确定待调配的接入F-AP的用户设备FUE在请求接入时的信号强度；其中，所述信号强度为信号功率值或信干噪比；

为各所述FUE选择接入节点，包括：确定不同F-AP到FUE的接入因子

其中，每个FUE接入对应F-AP的服务速率R满足条件

为UE的目标服务速率，0<μ<1，根据所述UE所在环境设置μ的取值；

每个F-AP根据各FUE请求文件时的信号强度和接入因子，确定FUE的调配优先级顺序；

其中，确定FUE的调配优先级顺序包括：根据各所述待调配FUE的接入因子计算各FUE的业务影响因子，根据所述FUE的信号强度和业务影响因子计算各FUE的接入模式选择因子；每个F-AP将各所述待调配FUE的接入模式选择因子按照大小进行排序，并将排序结果作为各所述FUE的优先级排序结果；其中，所述接入因子越大，所述业务影响因子越大；所述接入模式因子与信号强度是单调递增的关系，所述接入因子与业务因子是单调递增的关系；

按照各待调配FUE的优先级由高到低的顺序，进行用户接入及资源分配。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述FUE的信号强度和业务影响因子计算各FUE的接入模式选择因子包括：将所述FUE的信号强度和业务影响因子的乘积作为各所述待调配FUE的接入模式选择因子。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当资源有限，无法调配所有请求的FUE时，允许F-AP采用非正交多址接入技术NOMA来服务多个FUE，并确定未调配的FUE和已调配的RUE如何进行信道复用配对。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定未调配的FUE接入的F-AP，并且确定未调配的FUE与已调配的接入RRH的RUE的配对方式，以使用与所述已调配的RUE相同的信道，并对相同F-AP下的FUE采用相同的资源块但配置不同的功率发送；

其中，对已调配的RUE和未调配的FUE进行配对，具体为FUE间的信道复用配对，包括：

a、对应每个已调配的RUE，计算选择各个未调配的FUE进行信道复用时该RUE的效用函数，并按照效用函数的大小对未调配的FUE进行排序，构成该已调配RUE的偏好列表；其中，已调配RUE的效用函数定义为：当自身与一未调配FUE进行信道复用时所受到的来自信道复用的附加干扰；

对应每个未调配的FUE，计算复用各个已调配RUE所占用的信道时自身的效用函数，并按照效用函数的大小对可进行信道复用的已调配的RUE进行排序，构成该未调配FUE的偏好列表；其中，未调配UE的效用函数定义为：当自身复用一已调配RUE所占用的信道时所获得的数据速率；

b、将所有未调配的FUE作为请求信道复用的FUE；

c、所有请求信道复用的FUE向各自偏好列表中对应排序最高的已调配的RUE发送信道复用请求；

d、对应每个已调配的RUE，选择当前复用的未调配FUE和下一次请求信道复用的未调配的FUE；其中，对于任一已调配的RUE，确定整个申请复用流程中接收的所有请求对应的未调配的FUE在自身偏好列表中的排序位置，按照确定的排序位置选择对应最大的N个效用函数的未调配的FUE，作为自身当前的复用结果，将未选择的申请复用的FUE作为下一次请求复用的FUE；N为可以与任一已调配的RUE复用同一信道的最大未调配FUE数；

e、所有下一次请求信道复用的未调配的FUE从各自的偏好列表中将对应拒绝其申请的已调配的RUE删除，返回步骤c，直到不存在下一次请求复用的未调配的UE或者循环次数超过设定的阈值。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，以已调配的RUE的能量效率最大化为优化目标对相同F-AP下的FUE采用相同的资源块但配置不同的功率发送；

其中，功率分配的方法包括：在进行所述信道复用后，根据信道复用结果进行所述功率分配；或者，所述信道复用的方法包括：在进行所述功率分配后，根据功率分配结果进行所述信道复用。

6.一种雾无线接入网络的资源调配装置，其特征在于，包括：信号强度确定单元、接入节点选择单元、优先级排序单元和资源分配单元；

所述信号强度确定单元，用于确定待调配的UE在请求接入时的信号强度；其中，所述信号强度为信号功率值或信干噪比；

所述接入节点选择单元，用于为各待调配的FUE选择接入节点，并确定各所述FUE的接入因子

其中，每个FUE接入对应接入节点的服务速率R满足条件

为FUE的目标服务速率，0<μ<1；

所述优先级排序单元，用于每个F-AP根据每个待调配FUE在请求文件时的信号强度和所述接入因子，确定调配优先级排序；其中，确定FUE的调配优先级顺序包括：根据各所述待调配FUE的接入因子计算各FUE的业务影响因子，根据所述FUE的信号强度和业务影响因子计算各FUE的接入模式选择因子；每个F-AP将各所述待调配FUE的接入模式选择因子按照大小进行排序，并将排序结果作为各所述FUE的优先级排序结果；其中，所述接入因子越大，所述业务影响因子越大；所述接入模式因子与信号强度是单调递增的关系，所述接入因子与业务因子是单调递增的关系；

所述资源分配单元，用于按照各所述FUE的优先级由高到低的顺序，进行模式接入及资源分配。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述资源分配单元包括初始资源分配子单元和信道复用子单元；

所述初始资源分配子单元，用于按照各所述FUE的优先级由高到低的顺序，进行资源分配；

所述信道复用子单元，用于当资源有限无法调配所有请求的FUE时，采用非正交多址接入技术来服务未被调配的FUE，并且确定这些未能调配的FUE和已经调配的RUE如何进行信道复用配对。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述信道复用子单元，对已调配的RUE与未能调配的FUE进行信道复用配对，并对相同F-AP下的FUE采用相同资源但配置不同发送功率完成资源分配。

Images