CN111867103A - 联合用户配对方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

联合用户配对方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN111867103A CN202010599959.7A CN202010599959A CN111867103A CN 111867103 A CN111867103 A CN 111867103A CN 202010599959 A CN202010599959 A CN 202010599959A CN 111867103 A CN111867103 A CN 111867103A
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Abstract

本发明实施例提供一种联合用户配对方法、装置、设备及存储介质，所述方法包括：获取当前用户集合中每个剩余用户的速率；剩余用户是每一次用户配对过程中当前用户集合内待配对用户；将当前用户集合中速率最大的剩余用户与当前用户集合中的每一个其他剩余用户分别配对为临时组；获得所有临时组的比例公平速率和；基于所有临时组的比例公平速率和，获得其中速率最大的剩余用户的目标组。本发明实施例通过将速率最大的剩余用户与当前用户集合中的每一个其他剩余用户分别配对为临时组，并基于这些临时组的比例公平速率和得到速率最大的剩余用户的目标组，保证了用户公平性，使系统的比例公平形式速率最大化，同时提高了网络整体的吞吐量。

Description

联合用户配对方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种联合用户配对方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
近几年国内外就新型多址接入技术提出了很多接入方案。其中，关于功率域非正交多址接入的研究己经取得一些成果。例如，功率域NOMA(None-Orthogonal MultipleAccess，非正交多址接入)的基本原理是在发送端主动引入干扰信息，在功率域对用户信号进行叠加，在接收端采用串行干扰抵消技术进行解调。例如，在使用800MHz频带及2GHz频带的宏蜂窝中采用功率域NOMA的接入方式。以前只能为单一的无线资源(比如按频率和时间分割的资源块)分配一个用户，而功率域NOMA可将一个资源分配给多个用户。同时，采用将不同信号强度的用户信息线性叠加的方式，使得硬件结构比较简单。由于NOMA技术比OMA技术可以容纳更多的用户，提高了频谱效率和用户吞吐量。因此，越来越多的人考虑在网络切片中使用NOMA技术来提高系统的整体性能。
使用NOMA技术主要考虑的问题是用户的配对问题和功率分配问题。现有的方案均考虑仅在eMBB(Enhanced Mobile Broadband，网络增强型移动宽带)切片中或仅在URLLC(Ultra-Reliable Low Latency Cellular，超低可靠延迟通信)切片中使用NOMA技术，而未考虑eMBB和URLLC均存在的情况下使用NOMA提升系统的性能；且现有的方案在进行用户分配时，仅考虑到了用户信道质量对用户配对结果的影响，并未考虑到功率分配对用户配对结果的影响，以至于无法实现最优用户配对，进而在使用NOMA技术时无法最大化提高系统的整体性能。
因此，如何提出一种在使用NOMA更好地提升系统的性能，成为一个亟需解决的问题。
发明内容
针对现有存在的问题，本发明实施例提供一种联合用户配对方法、装置、设备及存储介质。
第一方面，本发明实施例提供的联合用户配对方法，包括：
获取当前用户集合中每个剩余用户的速率；所述剩余用户是每一次用户配对过程中所述当前用户集合内待配对用户；
将所述当前用户集合中速率最大的剩余用户与所述当前用户集合中的每一个其他剩余用户分别配对为临时组；
获得所述所有临时组的用于描述用户配对公平性的比例公平速率和；
基于所述所有临时组的比例公平速率和，获得所述当前用户集合中速率最大的剩余用户的目标组。
可选地，所述当前用户集合包括eMBB切片集合或URLLC切片集合；或
所述当前用户集合仅包括eMBB切片集合，或仅包括URLLC切片集合。
可选地，所述获得所述所有临时组的用于描述用户配对公平性的比例公平速率和；基于所述所有临时组的比例公平速率和，获得所述当前用户集合中速率最大的剩余用户的目标组，具体包括：
通过功率分配因子算法模型，计算得到所有临时组的功率分配因子；
基于所述所有临时组的功率分配因子，通过比例公平速率和算法模型，计算得到所有临时组的比例公平速率和；
遍历所有临时组，获取所述比例公平速率和最大的一个临时组；
将所述比例公平速率和最大的一个临时组，作为所述当前用户集合中速率最大的剩余用户的目标组；
其中，所述功率分配因子算法模型和所述比例公平速率和算法模型基于系统优化模型计算获得。
可选地，所述系统优化模型，具体包括：
Figure BDA0002558284680000031
Figure BDA0002558284680000032
Figure BDA0002558284680000033
Figure BDA0002558284680000034
Figure BDA0002558284680000035
Figure BDA0002558284680000036
Figure BDA0002558284680000037
其中α是功率分配因子，β为用户分配因子，p为用户分配到的功率；
K1代表eMBB切片标识，K2代表URLLC切片标识，eMBB切片中有N1个用户，URLLC切片有N2个用户；
i为eMBB切片的组标识；
Figure BDA0002558284680000038
为eMBB切片的第i组的第一个位置，若用户被分到eMBB切片的第i组的第一个用户，则
Figure BDA0002558284680000039
为1，否则为0；
Figure BDA00025582846800000310
为eMBB切片的第i组的第二个位置，若用户被分到eMBB切片的第i组的第二个用户，则
Figure BDA00025582846800000311
为1，否则为0；
Figure BDA00025582846800000312
为eMBB切片中第i组的第一个用户的速率，
Figure BDA00025582846800000313
为eMBB切片中第i组的第二个用户的速率；
j为URLLC切片的组标识；
Figure BDA00025582846800000314
为URLLC切片的第j组的第一个位置，若用户被分到URLLC切片的第j组的第一个用户，则
Figure BDA00025582846800000315
为1，否则为0；
Figure BDA00025582846800000316
为URLLC切片的第j组的第二个位置，若用户被分到URLLC切片的第j组的第二个用户，则
Figure BDA00025582846800000317
为1，否则为0；
Figure BDA00025582846800000318
为URLLC切片中第j组的第一个用户的速率，
Figure BDA00025582846800000319
为URLLC切片中第j组的第二个用户的速率；
ζ指用户标识，ζ＝1表示组内第1个用户，ζ＝2表示组内第2个用户，
Figure BDA00025582846800000320
是eMBB切片中第i组的第ζ个用户的速率，
Figure BDA00025582846800000321
是eMBB切片中用户的最小速率要求，
Figure BDA00025582846800000322
是URLLC切片中第i组的第ζ个用户的时延，
Figure BDA00025582846800000323
是URLLC切片中用户的最小时延要求；
Figure BDA00025582846800000324
代表eMBB切片中第i组用户分配到的功率，
Figure BDA00025582846800000325
代表URLLC切片中第j组用户分配到的功率，P是基站的总发射功率，对于所有i和j，
Figure BDA00025582846800000326
Figure BDA00025582846800000327
是eMBB切片中第i组的第ζ个用户的功率分配因子，代表eMBB切片中第i组的第ζ个用户分配到的功率系数，
Figure BDA0002558284680000041
是URLLC切片中第j组的第ζ个用户的功率分配因子，代表URLLC切片中第j组的第ζ个用户分配到的功率系数；
Figure BDA0002558284680000042
是eMBB切片中第i组的第一个用户的功率分配因子，
Figure BDA0002558284680000043
是eMBB切片中第i组的第二个用户的功率分配因子，
Figure BDA0002558284680000044
是URLLC切片中第j组的第一个用户的功率分配因子，
Figure BDA0002558284680000045
是URLLC切片中第j组的第二个用户的功率分配因子；
Figure BDA0002558284680000046
是eMBB切片中第i组的第ζ个用户的用户分配因子，
Figure BDA0002558284680000047
是URLLC切片中第j组的第ζ个用户的用户分配因子。
可选地，所述基于所述所有临时组的功率分配因子，通过比例公平速率和算法模型，计算得到所有临时组的比例公平速率和，具体包括：
若所述当前用户集合包括eMBB切片集合，则应用公式
Figure BDA0002558284680000048
计算eMBB切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的比例公平速率和Si；
若所述当前用户集合包括URLLC切片集合，则应用公式
Figure BDA0002558284680000049
计算URLLC切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的比例公平速率和Sj；
其中，K1代表eMBB切片标识，K2代表URLLC切片标识，i为eMBB切片的组标识，j为URLLC切片的组标识；
Figure BDA00025582846800000410
为eMBB切片中第i组的第一个用户的速率，
Figure BDA00025582846800000411
Figure BDA00025582846800000412
为eMBB切片中第i组的第二个用户的速率，
Figure BDA00025582846800000413
为URLLC切片中第j组的第一个用户的速率，
Figure BDA00025582846800000414
为URLLC切片中第j组的第二个用户的速率，
Figure BDA00025582846800000415
z为信道的高斯白噪声功率，B为子载波的带宽，
Figure BDA00025582846800000416
代表eMBB切片中第i组用户分配到的功率，
Figure BDA00025582846800000417
代表URLLC切片中第j组用户分配到的功率；
Figure BDA00025582846800000418
是eMBB切片中第i组的第一个用户的功率分配因子，
Figure BDA00025582846800000419
是eMBB切片中第i组的第二个用户的功率分配因子，
Figure BDA00025582846800000420
是URLLC切片中第j组的第一个用户的功率分配因子，
Figure BDA0002558284680000051
是URLLC切片中第j组的第二个用户的功率分配因子，
Figure BDA0002558284680000052
Figure BDA0002558284680000053
是eMBB切片中第i组的第一个用户的信道质量参数，
Figure BDA0002558284680000054
是eMBB切片中第i组的第二个用户的信道质量参数，
Figure BDA0002558284680000055
是URLLC切片中第j组的第一个用户的信道质量参数，
Figure BDA0002558284680000056
是URLLC切片中第j组的第二个用户的信道质量参数。
可选地，所述通过功率分配因子算法模型，计算得到所有临时组的功率分配因子，具体包括：
若所述当前用户集合包括eMBB切片集合，则应用公式
Figure BDA0002558284680000057
计算获得eMBB切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的当前功率分配因子
Figure BDA0002558284680000058
基于所述当前功率分配因子
Figure BDA0002558284680000059
获得eMBB切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的功率分配因子
Figure BDA00025582846800000510
其中，
Figure BDA00025582846800000511
为满足第一个用户最低速率要求时的功率分配因子，
Figure BDA00025582846800000512
为满足第二个用户最低速率要求时的功率分配因子；
Figure BDA00025582846800000513
是
Figure BDA00025582846800000514
的分子部分，其中，
Figure BDA00025582846800000515
若所述当前用户集合包括URLLC切片集合，则应用公式
Figure BDA00025582846800000516
计算获得URLLC切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的当前功率分配因子
Figure BDA00025582846800000517
基于
Figure BDA00025582846800000518
获得URLLC切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的功率分配因子
Figure BDA00025582846800000519
其中，
Figure BDA00025582846800000520
为满足第一个用户最高时延要求时的功率分配因子，
Figure BDA00025582846800000521
为满足第二个用户最高时延要求时的功率分配因子；
Figure BDA00025582846800000522
是
Figure BDA00025582846800000523
的分子部分，其中，
Figure BDA0002558284680000061
其中，
Figure BDA0002558284680000062
均为过程变量，
Figure BDA0002558284680000063
Figure BDA0002558284680000064
其中，K1代表eMBB切片标识，K2代表URLLC切片标识，i为eMBB切片的组标识，j为URLLC切片的组标识；z为信道的高斯白噪声功率；
Figure BDA0002558284680000065
代表eMBB切片中第i组用户分配到的功率，
Figure BDA0002558284680000066
代表URLLC切片中第j组用户分配到的功率；
Figure BDA0002558284680000067
是eMBB切片中第i组的第一个用户的信道质量参数，
Figure BDA0002558284680000068
是eMBB切片中第i组的第二个用户的信道质量参数，
Figure BDA0002558284680000069
是URLLC切片中第j组的第一个用户的信道质量参数，
Figure BDA00025582846800000610
是URLLC切片中第j组的第二个用户的信道质量参数。
可选地，所述方法还包括：
若所述当前用户集合中仅剩2个剩余用户，则直接将当前用户集合中仅剩的2个剩余用户配对为一组。
第二方面，本发明实施例提供的联合用户配对装置，其特征在于，包括：
速率获取模块，用于获取当前用户集合中每个剩余用户的速率；所述剩余用户是每一次用户配对过程中所述当前用户集合内待配对用户；
配对模块，用于将所述当前用户集合中速率最大的剩余用户与所述当前用户集合中的每一个其他剩余用户分别配对为临时组；
比例公平速率和获取模块，用于获得所述所有临时组的用于描述用户配对公平性的比例公平速率和；
配对模块，用于基于所述所有临时组的比例公平速率和，获得所述当前用户集合中速率最大的剩余用户的目标组。
第三方面，本发明实施例提供的电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所提供的联合用户配对方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供的非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所提供的联合用户配对方法的步骤。
本发明实施例提供的联合用户配对方法、装置、设备及存储介质，通过将速率最大的剩余用户与当前用户集合中的每一个其他剩余用户分别配对为临时组，并基于这些临时组的比例公平速率和得到速率最大的剩余用户的目标组，保证了用户公平性，使系统的比例公平形式的速率最大化，同时也提高了网络整体的吞吐量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的联合用户配对方法流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的联合用户配对装置结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的电子设备组成示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
随着5G在各个国家的商业化，许多主要技术受到了越来越多的关注，包括网络切片，NOMA，毫米波，大规模MIMO，边缘计算等。5G是一个全球标准，由于其覆盖的广域性、传输的高速性、连接的海量性和应用的多样性，传统的多址接入技术已经无法满足未来的数据需求。保证5G目标顺利实现的条件是采用具有灵活性和应变能力的多址接入技术，所以新型多址接入技术成为了无线通信当下最热门的关键技术之一。新型多址接入技术通过发送信号在空域、时域、频域和码域的叠加传输来实现多种场景下系统频谱效率和接入能力的显著提升。此外，新型多址技术可实现免调度传输，显著降低信令开销，缩短接入时延，节省终端功耗。
近几年国内外就新型多址接入技术提出了很多接入方案。日本NTT DoCoMo公司早在2010年就开始了相关研究，并且己经提出了比较系统化的方案。在NTT DoCoMo提出的5G构想中，各种蜂窝小区中将采用很多新技术，例如，在使用800MHz频带及2GHz频带的宏蜂窝中采用功率域NOMA的接入方式。该公司通过模拟，验证了在城市地区采用功率域NOMA的效果，并已证实采用该方法可使无线接入宏蜂窝的总吞吐量提高50％左右。
另外，网络切片是提供特定网络功能和网络特征的逻辑网络，它由一组网络功能实例和运行这些网络功能实例的计算、存储和网络资源组成，该逻辑网络能够满足特定业务的网络需求，从而为特定的业务场景提供网络服务。
网络切片通常具有以下优势：
(1)资源共享，降本增效：在物理设施上，多个网络切片同时运行在统一的x86架构基础设施上，可显著性降低网络建设成本，提高物理基础设施的利用率；
(2)逻辑隔离，安全可靠：由于逻辑上每个切片都是安全隔离的，每个切片有着自己独立的生命周期，一个网络切片的创建以及销毁不会影响到其他切片；
(3)按需定制，弹性伸缩：网络切片基于云计算的原生架构为不同的业务提供服务，所以可以根据不同的业务场景需求定制化基础设施即服务(Infrastructure as aService,IaaS)资源；云端监控的方式可实现对网络切片资源利用率的实时监控，提供高可靠的弹性伸缩，适应通信网络的潮汐效应；
(4)端到端，满足差异化需求：不同业务需求决定了网络切片的性能，通过端到端的部署方式，从核心网、传输网和接入网的不同切分，全面满足5G多样化的业务需求。
基于上述背景知识，为了解决在使用NOMA更好地提升系统的性能的问题，本发明各实施例的主要构思是，提出一种用于多业务切片的用户配对和功率分配的方案，通过将问题映射到一般优化算法建立模型，基于模型提出一种联合用户配对和功率分配方法(JUPPA Joint User Pairing and Power Allocation)，在解决功率分配的基础上进一步实现最优的用户配对，使系统的比例公平形式的速率最大化。
以下结合多个实施例对本发明进行详细介绍。
图1为本发明一实施例提供的联合用户配对方法流程示意图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤100，获取当前用户集合中每个剩余用户的速率；所述剩余用户是每一次用户配对过程中所述当前用户集合内待配对用户；
具体地，本实施例中，接收机使用连续干扰消除(SIC)进行解调。为了确保SIC的性能，可以将两个用户分组配对在一起。
可以理解的是，在本实施例中，用户集合中的所有用户均是需要配对的，因此在每一次用户配对过程中，只要是当前用户集合中还未配对的用户，均为当前用户集合内待配对用户，即剩余用户。
具体地，在每一次用户配对过程中，首先可以获取当前用户集合U，随后可以在当前用户集合U内的剩余用户进行两两配对过程中，获取剩余用户所在当前集合中所有待配对用户的速率。其中，在获取每个待配对用户的速率时，可以应用香农公式，基于子载波的带宽B，分配在第i个子载波的功率Pi，第i个子载波的信道质量参数hi以及信道的高斯白噪声功率z进行计算。
具体地，应用香农公式：
Figure BDA0002558284680000091
计算每个用户的速率Ri；
其中，B为每个子载波的带宽，Pi为分配在第i个子载波的功率，hi为第i个子载波的信道质量参数，z为信道的高斯白噪声功率；其中，可以理解的是，在本实施例中，每组用户使用一个子载波。每个子载波被分配相同的发射功率。一共有M个子载波，每个子载波的带宽均为B。
步骤101，将所述当前用户集合中速率最大的剩余用户与所述当前用户集合中的每一个其他剩余用户分别配对为临时组；
具体地，本实施例中，在每一次用户配对过程中，可以首先为当前用户集合内待配对用户中速率Ri最大的这一待配对用户进行配对，寻找其可配对的最优组。
具体地，为了实现找到当前用户集合内待配对用户中速率Ri最大的这一待配对用户的可配对的最优组，可以首先基于步骤100中计算得到的所有待配对用户的速率，找到用户速率最大的剩余用户a，随后可以将其他用户分别一一与其进行配对，得到多个临时组；例如，当前用户集合中，还剩余n+1个待配对用户，获得用户速率最大的剩余用户a后，将剩余n个待配对用户均分别与剩余用户a配对形成n个临时组。可以理解的是，用户速率最大的剩余用户a可配对的最优组可以从这n个临时组中选择出来。
步骤102，获得所述所有临时组的用于描述用户配对公平性的比例公平速率和；
具体地，本实施例中，为了保证用户配对的公平性，最大化比例公平形式的速率，可以将比例公平速率和用于描述用户配对公平性，并获得步骤101中配对的所有临时组的比例公平速率和，以帮助对用户速率最大的剩余用户a可配对的最优组的选择。
本实施例中，通过获取所有临时组的比例公平速率和，保证比例公平形式速率的最大化，保证每组配对中用户的公平性，从而使用户的功率分配因子根据信道增益具有区分度。
步骤103，基于所述所有临时组的比例公平速率和，获得所述当前用户集合中速率最大的剩余用户的目标组。
具体地，在获得所有临时组的比例公平速率和后，为了保证比例公平形式速率的最大化，可以基于所有临时组的比例公平速率和，从所有临时组中选择当前用户集合中速率最大的剩余用户a的目标组即可配对的最优组。
具体地，在得到当前用户集合中速率最大的剩余用户a的目标组后，即当前用户集合配对成功一组后，那么就会继续开始新的一轮用户配对过程；其中，新一轮的用户配对过程的用户集合即为上一轮用户集合去除已配对的这一组中的两个用户。
本发明实施例提供的联合用户配对方法、装置、设备及存储介质，通过将速率最大的剩余用户与当前用户集合中的每一个其他剩余用户分别配对为临时组，并基于这些临时组的比例公平速率和得到速率最大的剩余用户的目标组，保证了用户公平性，使系统的比例公平形式的速率最大化，同时也提高了网络整体的吞吐量。
在上述实施例的基础上，可选地，所述当前用户集合包括eMBB切片集合或URLLC切片集合；
具体地，本实施例中，当前用户集合可以包括eMBB切片或者URLLC切片集合，即本实施例可以适应在eMBB和URLLC共同存在的切片环境。
具体地，本实施例中，可以以下行链路NOMA蜂窝网络为例，该网络可以包含一个基站和两个网络切片，即eMBB切片及URLLC切片。基站的总发射功率为P。eMBB切片中有N1个用户，URLLC切片有N2个用户。接收机使用连续干扰消除(SIC)进行解调。为了确保SIC的性能，可以将两个用户分组在一起。每组用户使用一个子载波。每个子载波被分配相同的发射功率。一共有M个子载波，每个子载波的带宽为B。由于eMBB切片和URLLC切片是隔离的，因此用户配对只限于切片内部。本实施例中，信道状态信息是已知的。由于每个组中有两个用户，因此信道质量较差的用户的信号将首先被解调，然后去除该信号，再解调信道质量好的用户的信号。
在eMBB切片中，用户满足最小速率要求，服从以下约束：
Figure BDA0002558284680000111
其中
Figure BDA0002558284680000112
代表eMBB切片中第i个用户的速率，
Figure BDA0002558284680000113
代表eMBB切片中第i个用户的需要达到的最小速率。
在URLLC切片中，用户满足时延要求，服从以下约束：
Figure BDA0002558284680000114
其中
Figure BDA0002558284680000115
代表URLLC切片中第j个用户的延迟，
Figure BDA0002558284680000116
代表URLLC切片中第j个用户的最大延迟要求，ε限制了用户延迟高于要求的延迟的概率。
本实施例适应eMBB和URLLC共同存在的切片环境，在既保证了eMBB用户的最低速率和URLLC的时延要求下，最大化比例公平形式的速率，可以保证用户公平性的同时使网络整体的吞吐量提高。克服了现有技术中仅在eMBB切片中或仅在URLLC切片中使用NOMA技术，而未考虑eMBB和URLLC均存在的情况下使用NOMA提升系统的性能的缺陷。
或所述当前用户集合仅包括eMBB切片集合，或仅包括URLLC切片集合。
具体地，本实施例中，当前用户集合可以仅包括eMBB切片或仅包括URLLC切片。即本实施例也可以适应在仅有eMBB存在或仅有URLLC存在的切片环境。
具体地，本实施例中，可以以下行链路NOMA蜂窝网络为例，该网络可以包含一个基站和一个网络切片包括eMBB切片或URLLC切片，基站的总发射功率为P。该网络切片中有N1个用户。接收机使用连续干扰消除(SIC)进行解调。为了确保SIC的性能，可以将两个用户分组在一起。每组用户使用一个子载波。每个子载波被分配相同的发射功率。一共有M个子载波，每个子载波的带宽为B。本实施例中，信道状态信息是已知的。由于每个组中有两个用户，因此信道质量较差的用户的信号将首先被解调，然后去除该信号，再解调信道质量好的用户的信号。
其中，若当前用户集合仅包括eMBB切片，则当前用户集合中用户满足最小速率要求，服从以下约束：
Figure BDA0002558284680000121
其中
Figure BDA0002558284680000122
代表eMBB切片中第i个用户的速率，
Figure BDA0002558284680000123
代表eMBB切片中第i个用户的需要达到的最小速率。
其中，若当前用户集合仅包括URLLC切片，则当前用户集合中用户满足时延要求，服从以下约束：
Figure BDA0002558284680000124
其中
Figure BDA0002558284680000125
代表URLLC切片中第j个用户的延迟，
Figure BDA0002558284680000126
代表URLLC切片中第j个用户的最大延迟要求，ε限制了用户延迟高于要求的延迟的概率。
在上述实施例的基础上，可选地，所述基于所述所有临时组的比例公平速率和，获得所述当前用户集合中速率最大的剩余用户的目标组，具体包括：
遍历所有临时组，获取所述比例公平速率和最大的一个临时组；
将所述比例公平速率和最大的一个临时组，作为所述当前用户集合中速率最大的剩余用户的目标组。
具体地，本实施例中，比例公平速率和用来描述用户配对公平性；可以理解的是，本实施例中，比例公平速率和越大，即对应的临时组配对越公平。为了保证用户配对的公平性，最大化比例公平形式的速率，即在获取了所有临时组的比例公平速率和后，可以遍历所有临时组，对所有临时组的比例公平速率和进行比较，获得比例公平速率和最大的一个临时组，作为用户速率最大的剩余用户a的目标组，即可配对的最优组的选择。
本实施例中，获取所有临时组的比例公平速率和后通过找出使比例公平速率和最大的临时组作为目标组，实现了目标组的比例公平形式速率的最大化。
在上述实施例的基础上，可选地，所述获得所述所有临时组的比例公平速率和，具体包括：
通过功率分配因子算法模型，计算得到所有临时组的功率分配因子；
具体地，本实施例中，在考虑用来描述用户配对公平性的比例公平速率和时，首先可以考虑功率分配对用户配对结果的影响，通过功率分配因子算法模型求解最优的功率分配因子，以帮助实现最优用户配对，进而在使用NOMA技术时最大化提高系统的整体性能。
基于所述所有临时组的功率分配因子，通过比例公平速率和算法模型，计算得到所有临时组的比例公平速率和；
具体地，本实施例中，在得到最优的功率分配因子后，可以基于所有临时组的功率分配因子，通过比例公平速率和算法模型，分别计算得到所有临时组的比例公平速率和，以帮助实现最优的用户配对。
其中，所述功率分配因子算法模型和所述比例公平速率和算法模型基于系统优化模型计算获得。
具体地，本实施例中，用于计算功率分配因子的功率分配因子算法模型以及用于计算比例公平速率和的比例公平速率和算法模型均是基于系统优化模型计算获得的。
在上述实施例的基础上，可选地，所述系统优化模型，具体包括：
Figure BDA0002558284680000141
Figure BDA0002558284680000142
Figure BDA0002558284680000143
Figure BDA0002558284680000144
Figure BDA0002558284680000145
Figure BDA0002558284680000146
Figure BDA0002558284680000147
其中α是功率分配因子，β为用户分配因子，p为用户分配到的功率；
K1代表eMBB切片标识，K2代表URLLC切片标识，eMBB切片中有N1个用户，URLLC切片有N2个用户；
i为eMBB切片的组标识；
Figure BDA0002558284680000148
为eMBB切片的第i组的第一个位置，若用户被分到eMBB切片的第i组的第一个用户，则
Figure BDA0002558284680000149
为1，否则为0；
Figure BDA00025582846800001410
为eMBB切片的第i组的第二个位置，若用户被分到eMBB切片的第i组的第二个用户，则
Figure BDA00025582846800001411
为1，否则为0；
Figure BDA00025582846800001412
为eMBB切片中第i组的第一个用户的速率，
Figure BDA00025582846800001413
为eMBB切片中第i组的第二个用户的速率；
j为URLLC切片的组标识；
Figure BDA00025582846800001414
为URLLC切片的第j组的第一个位置，若用户被分到URLLC切片的第j组的第一个用户，则
Figure BDA00025582846800001415
为1，否则为0；
Figure BDA00025582846800001416
为URLLC切片的第j组的第二个位置，若用户被分到URLLC切片的第j组的第二个用户，则
Figure BDA00025582846800001417
为1，否则为0；
Figure BDA00025582846800001418
为URLLC切片中第j组的第一个用户的速率，
Figure BDA00025582846800001419
为URLLC切片中第j组的第二个用户的速率；
ζ指用户标识，ζ＝1表示组内第1个用户，ζ＝2表示组内第2个用户，
Figure BDA00025582846800001420
是eMBB切片中第i组的第ζ个用户的速率，
Figure BDA00025582846800001421
是eMBB切片中用户的最小速率要求，
Figure BDA00025582846800001422
是URLLC切片中第i组的第ζ个用户的时延，
Figure BDA00025582846800001423
是URLLC切片中用户的最小时延要求；
Figure BDA00025582846800001424
代表eMBB切片中第i组用户分配到的功率，
Figure BDA00025582846800001425
代表URLLC切片中第j组用户分配到的功率，P是基站的总发射功率，对于所有i和j，
Figure BDA00025582846800001426
Figure BDA00025582846800001427
是eMBB切片中第i组的第ζ个用户的功率分配因子，代表eMBB切片中第i组的第ζ个用户分配到的功率系数，
Figure BDA0002558284680000151
是URLLC切片中第j组的第ζ个用户的功率分配因子，代表URLLC切片中第j组的第ζ个用户分配到的功率系数；
Figure BDA0002558284680000152
是eMBB切片中第i组的第一个用户的功率分配因子，
Figure BDA0002558284680000153
是eMBB切片中第i组的第二个用户的功率分配因子，
Figure BDA0002558284680000154
是URLLC切片中第j组的第一个用户的功率分配因子，
Figure BDA0002558284680000155
是URLLC切片中第j组的第二个用户的功率分配因子；
Figure BDA0002558284680000156
是eMBB切片中第i组的第ζ个用户的用户分配因子，
Figure BDA0002558284680000157
是URLLC切片中第j组的第ζ个用户的用户分配因子。
具体地，当前用户集合包括eMBB切片集合或URLLC切片集合时，为了适应eMBB和URLLC共同存在的切片环境，且实现比例公平形式速率最大化，系统优化模型可以为：
Figure BDA0002558284680000158
Figure BDA0002558284680000159
Figure BDA00025582846800001510
Figure BDA00025582846800001511
Figure BDA00025582846800001512
Figure BDA00025582846800001513
Figure BDA00025582846800001514
其中，式(1)是本系统模型中的目标函数，用于控制比例公平形式速率最大化；s.t.指系统优化模型的约束条件，其中，C1指第一个约束条件，用于约束eMBB切片中用户满足最小速率要求
Figure BDA00025582846800001515
C2指第二个约束条件，用于约束URLLC切片中，用户满足最大时延要求
Figure BDA00025582846800001516
C3指第三个约束条件，用于约束基站总发射功率为P，且可以理解的是，每组用户使用一个子载波，每个子载波被分配相同的发射功率，即基站的总发射功率是平均分配到各组，即对于所有i和j，
Figure BDA00025582846800001517
C4指第四个约束条件，用于约束一组内两个用户的功率分配因子和为1；C5指第五个约束条件，用于约束功率分配因子的取值范围；C6指第六个约束条件，用于约束用户配对因子的取值范围。
本实施例通过针对比例公平形式的速率最大化提出优化目标为：
Figure BDA0002558284680000161
同时提出了相应的约束条件对eMBB和URLLC下的用户参数的约束，在eMBB和URLLC共同存在的切片环境中，既保证了eMBB用户的最低速率和URLLC的时延要求，也实现了最大化比例公平形式的速率，保证用户公平性的同时使网络整体的吞吐量提高。
具体地，若当前用户集合仅包括eMBB切片集合，为了实现比例公平形式速率最大化，系统优化模型可以为：
Figure BDA0002558284680000162
Figure BDA0002558284680000163
Figure BDA0002558284680000164
Figure BDA0002558284680000165
Figure BDA0002558284680000166
Figure BDA0002558284680000167
其中，式(2)是当前用户集合仅包括eMBB切片集合时本系统模型中的目标函数，用于控制比例公平形式速率最大化；s.t.指系统优化模型的约束条件，其中，C1指第一个约束条件，用于约束eMBB切片中用户满足最小速率要求
Figure BDA0002558284680000168
C3指第三个约束条件，用于约束基站总发射功率为P，且可以理解的是，每组用户使用一个子载波，每个子载波被分配相同的发射功率，即基站的总发射功率是平均分配到各组，即对于所有i，
Figure BDA0002558284680000169
均相等；C4指第四个约束条件，用于约束一组内两个用户的功率分配因子和为1；C5指第五个约束条件，用于约束功率分配因子的取值范围；C6指第六个约束条件，用于约束用户配对因子的取值范围。
具体地，若当前用户集合仅包括URLLC切片集合，为了实现比例公平形式速率最大化，系统优化模型可以为：
Figure BDA0002558284680000171
Figure BDA0002558284680000172
Figure BDA0002558284680000173
Figure BDA0002558284680000174
Figure BDA0002558284680000175
Figure BDA0002558284680000176
其中，式(3)是当前用户集合仅包括URLLC切片集合时本系统模型中的目标函数，用于控制比例公平形式速率最大化；其中，C2指第二个约束条件，用于约束URLLC切片中，用户满足最大时延要求
Figure BDA0002558284680000177
C3指第三个约束条件，用于约束基站总发射功率为P，且可以理解的是，每组用户使用一个子载波，每个子载波被分配相同的发射功率，即基站的总发射功率是平均分配到各组，即对于所有j，
Figure BDA0002558284680000178
均相等；C4指第四个约束条件，用于约束一组内两个用户的功率分配因子和为1；C5指第五个约束条件，用于约束功率分配因子的取值范围；C6指第六个约束条件，用于约束用户配对因子的取值范围。
本实施例中，α是功率分配因子，β为用户分配因子，p为用户分配到的功率；
K1代表eMBB切片标识，可以理解为上角标为K1的参数均是代表eMBB切片下的用户的参数；K2代表URLLC切片标识，可以理解为上角标为K2的参数是代表URLLC切片下的用户的参数，eMBB切片中有N1个用户，URLLC切片有N2个用户；
本实施例中，i为eMBB切片的组标识，即代表为eMBB切片下的第i个组；明显地，
Figure BDA0002558284680000179
为eMBB切片的第i组的第一个位置，若用户被分到eMBB切片的第i组的第一个用户，则
Figure BDA00025582846800001710
为1，否则为0；
Figure BDA00025582846800001711
为eMBB切片的第i组的第二个位置，若用户被分到eMBB切片的第i组的第二个用户，则
Figure BDA00025582846800001712
为1，否则为0；
Figure BDA00025582846800001713
为eMBB切片中第i组的第一个用户的速率，
Figure BDA00025582846800001714
为eMBB切片中第i组的第二个用户的速率；
本实施例中，j为URLLC切片的组标识，即代表URLLC下的第j个组；明显地，
Figure BDA0002558284680000181
为URLLC切片的第j组的第一个位置，若用户被分到URLLC切片的第j组的第一个用户，则
Figure BDA0002558284680000182
为1，否则为0；
Figure BDA0002558284680000183
为URLLC切片的第j组的第二个位置，若用户被分到URLLC切片的第j组的第二个用户，则
Figure BDA0002558284680000184
为1，否则为0；
Figure BDA0002558284680000185
为URLLC切片中第j组的第一个用户的速率，
Figure BDA0002558284680000186
为URLLC切片中第j组的第二个用户的速率；
本实施例中，ζ指用户标识，ζ＝1表示组内第1个用户，ζ＝2表示组内第2个用户，可以理解的是，由于用户配对为两两配对，因此ζ＝1或2。
本实施例中，
Figure BDA0002558284680000187
是eMBB切片中第i组的第ζ个用户的速率，
Figure BDA0002558284680000188
是eMBB切片中用户的最小速率要求，
Figure BDA0002558284680000189
是URLLC切片中第i组的第ζ个用户的时延，
Figure BDA00025582846800001810
是URLLC切片中用户的最小时延要求；
本实施例中，
Figure BDA00025582846800001811
代表eMBB切片中第i组用户分配到的功率，
Figure BDA00025582846800001812
代表URLLC切片中第j组用户分配到的功率，P是基站的总发射功率，对于所有i和j，
Figure BDA00025582846800001813
本实施例中，
Figure BDA00025582846800001814
是eMBB切片中第i组的第ζ个用户的功率分配因子，代表eMBB切片中第i组的第ζ个用户分配到的功率系数，
Figure BDA00025582846800001815
是URLLC切片中第j组的第ζ个用户的功率分配因子，代表URLLC切片中第j组的第ζ个用户分配到的功率系数；
Figure BDA00025582846800001816
是eMBB切片中第i组的第一个用户的功率分配因子，
Figure BDA00025582846800001817
是eMBB切片中第i组的第二个用户的功率分配因子，
Figure BDA00025582846800001818
是URLLC切片中第j组的第一个用户的功率分配因子，
Figure BDA00025582846800001819
是URLLC切片中第j组的第二个用户的功率分配因子；
本实施例中，
Figure BDA00025582846800001820
是eMBB切片中第i组的第ζ个用户的用户分配因子，
Figure BDA00025582846800001821
是URLLC切片中第j组的第ζ个用户的用户分配因子。
在上述实施例的基础上，可选地，所述基于所述所有临时组的功率分配因子，通过比例公平速率和算法模型，计算得到所有临时组的比例公平速率和，具体包括：
若所述当前用户集合包括eMBB切片集合，则应用公式：
Figure BDA00025582846800001822
计算eMBB切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的比例公平速率和Si；
若所述当前用户集合包括URLLC切片集合，则应用公式：
Figure BDA0002558284680000191
计算URLLC切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的比例公平速率和Sj；
其中，K1代表eMBB切片标识，K2代表URLLC切片标识，i为eMBB切片的组标识，j为URLLC切片的组标识；
Figure BDA0002558284680000192
为eMBB切片中第i组的第一个用户的速率，
Figure BDA0002558284680000193
Figure BDA0002558284680000194
为eMBB切片中第i组的第二个用户的速率，
Figure BDA0002558284680000195
为URLLC切片中第j组的第一个用户的速率，
Figure BDA0002558284680000196
为URLLC切片中第j组的第二个用户的速率，
Figure BDA0002558284680000197
z为信道的高斯白噪声功率，B为子载波的带宽，
Figure BDA0002558284680000198
代表eMBB切片中第i组用户分配到的功率，
Figure BDA0002558284680000199
代表URLLC切片中第j组用户分配到的功率；
Figure BDA00025582846800001910
是eMBB切片中第i组的第一个用户的功率分配因子，
Figure BDA00025582846800001911
是eMBB切片中第i组的第二个用户的功率分配因子，
Figure BDA00025582846800001912
是URLLC切片中第j组的第一个用户的功率分配因子，
Figure BDA00025582846800001913
是URLLC切片中第j组的第二个用户的功率分配因子，
Figure BDA00025582846800001914
Figure BDA00025582846800001915
是eMBB切片中第i组的第一个用户的信道质量参数，
Figure BDA00025582846800001916
是eMBB切片中第i组的第二个用户的信道质量参数，
Figure BDA00025582846800001917
是URLLC切片中第j组的第一个用户的信道质量参数，
Figure BDA00025582846800001918
是URLLC切片中第j组的第二个用户的信道质量参数。
具体地，本实施例中，若当前用户集合为eMBB切片集合，例如在eMBB和URLLC共同存在的切片环境时eMBB切片下的用户配对过程，或者是仅包括eMBB切片的环境下进行用户配对时，比例公平速率和最大化的问题可以转化为：
Figure BDA00025582846800001919
Figure BDA00025582846800001920
Figure BDA0002558284680000201
即应用公式
Figure BDA0002558284680000202
计算eMBB切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的比例公平速率和Si；
Figure BDA0002558284680000203
为eMBB切片中第i组的第一个用户的速率，
Figure BDA0002558284680000204
为eMBB切片中第i组的第二个用户的速率，
Figure BDA0002558284680000205
具体地，本实施例中，若当前用户集合为URLLC切片集合，例如在eMBB和URLLC共同存在的切片环境时URLLC切片下的用户配对过程，或者是仅包括URLLC切片的环境下进行用户配对时，比例公平速率和最大化的问题可以转化为：
Figure BDA0002558284680000206
Figure BDA0002558284680000207
Figure BDA0002558284680000208
即应用公式
Figure BDA0002558284680000209
计算URLLC切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的比例公平速率和Sj；
Figure BDA00025582846800002010
为URLLC切片中第j组的第一个用户的速率，
Figure BDA00025582846800002011
为URLLC切片中第j组的第二个用户的速率，
Figure BDA00025582846800002012
具体地，本实施例中，K1代表eMBB切片标识，可以理解为上角标为K1的参数均是代表eMBB切片下的用户的参数；K2代表URLLC切片标识，可以理解为上角标为K2的参数是代表URLLC切片下的用户的参数。
本实施例中，i为eMBB切片的组标识，即代表为eMBB切片下的第i个组；j为URLLC切片的组标识，即代表URLLC下的第j个组；z为信道的高斯白噪声功率；B为子载波的带宽。明显地，本实施例中，
Figure BDA00025582846800002013
代表eMBB切片中第i组用户分配到的功率，
Figure BDA00025582846800002014
代表URLLC切片中第j组用户分配到的功率；
Figure BDA00025582846800002015
是eMBB切片中第i组的第一个用户的信道质量参数，
Figure BDA00025582846800002016
是eMBB切片中第i组的第二个用户的信道质量参数，
Figure BDA00025582846800002017
是URLLC切片中第j组的第一个用户的信道质量参数，
Figure BDA0002558284680000211
是URLLC切片中第j组的第二个用户的信道质量参数。
本实施例中，
Figure BDA0002558284680000212
是eMBB切片中第i组的第一个用户的功率分配因子，
Figure BDA0002558284680000213
是eMBB切片中第i组的第二个用户的功率分配因子，可以理解的是，
Figure BDA0002558284680000214
是URLLC切片中第j组的第一个用户的功率分配因子，
Figure BDA0002558284680000215
是URLLC切片中第j组的第二个用户的功率分配因子，可以理解的是，
Figure BDA0002558284680000216
在上述实施例的基础上，可选地，所述通过功率分配因子算法模型，计算得到所有临时组的功率分配因子，具体包括：
若所述当前用户集合包括eMBB切片集合，则应用公式:
Figure BDA0002558284680000217
计算获得eMBB切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的当前功率分配因子
Figure BDA0002558284680000218
基于所述当前功率分配因子
Figure BDA0002558284680000219
获得eMBB切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的功率分配因子
Figure BDA00025582846800002110
其中，
Figure BDA00025582846800002111
为满足第一个用户最低速率要求时的功率分配因子，
Figure BDA00025582846800002112
为满足第二个用户最低速率要求时的功率分配因子；
Figure BDA00025582846800002113
是
Figure BDA00025582846800002114
的分子部分，其中，
Figure BDA00025582846800002115
若所述当前用户集合包括URLLC切片集合，则应用公式：
Figure BDA00025582846800002116
计算获得URLLC切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的当前功率分配因子
Figure BDA00025582846800002117
基于
Figure BDA00025582846800002118
获得URLLC切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的功率分配因子
Figure BDA00025582846800002119
其中，
Figure BDA00025582846800002120
为满足第一个用户最高时延要求时的功率分配因子，
Figure BDA00025582846800002121
为满足第二个用户最高时延要求时的功率分配因子；
Figure BDA00025582846800002122
是
Figure BDA00025582846800002123
的分子部分，其中，
Figure BDA0002558284680000221
其中，
Figure BDA0002558284680000222
均为过程变量，
Figure BDA0002558284680000223
Figure BDA0002558284680000224
其中，K1代表eMBB切片标识，K2代表URLLC切片标识，i为eMBB切片的组标识，j为URLLC切片的组标识；z为信道的高斯白噪声功率；
Figure BDA0002558284680000225
代表eMBB切片中第i组用户分配到的功率，
Figure BDA0002558284680000226
代表URLLC切片中第j组用户分配到的功率；
Figure BDA0002558284680000227
是eMBB切片中第i组的第一个用户的信道质量参数，
Figure BDA0002558284680000228
是eMBB切片中第i组的第二个用户的信道质量参数，
Figure BDA0002558284680000229
是URLLC切片中第j组的第一个用户的信道质量参数，
Figure BDA00025582846800002210
是URLLC切片中第j组的第二个用户的信道质量参数。
具体地，本实施例中，若当前用户集合包括eMBB切片集合时，例如在eMBB和URLLC共同存在的切片环境时eMBB切片下的用户配对过程，或者是仅包括eMBB切片的环境下进行用户配对时，考虑分组内功率分配因子的问题，可以应用公式：
Figure BDA00025582846800002211
计算获得eMBB切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的当前功率分配因子
Figure BDA00025582846800002212
可以理解的是，当前功率分配因子
Figure BDA00025582846800002213
表示为公式当前最优解；为了得到最优功率分配因子，可以基于
Figure BDA00025582846800002214
获得eMBB切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的功率分配因子
Figure BDA00025582846800002215
其中，
Figure BDA00025582846800002216
为满足第一个用户最低速率要求时的功率分配因子，
Figure BDA00025582846800002217
为满足第二个用户最低速率要求时的功率分配因子，均为本实施例中的已知量；
Figure BDA00025582846800002218
是
Figure BDA00025582846800002219
的分子部分，
Figure BDA00025582846800002220
对
Figure BDA00025582846800002221
进行通分计算后即可得到分子部分
Figure BDA00025582846800002222
若所述当前用户集合包括URLLC切片集合，例如在eMBB和URLLC共同存在的切片环境时URLLC切片下的用户配对过程，或者是仅包括URLLC切片的环境下进行用户配对时，可以应用公式：
Figure BDA0002558284680000231
计算获得URLLC切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的当前功率分配因子
Figure BDA0002558284680000232
可以理解的是，当前功率分配因子
Figure BDA0002558284680000233
表示为公式当前最优解；为了得到最优功率分配因子，可以基于
Figure BDA0002558284680000234
获得URLLC切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的功率分配因子
Figure BDA0002558284680000235
其中，
Figure BDA0002558284680000236
为满足第一个用户最高时延要求时的功率分配因子，
Figure BDA0002558284680000237
为满足第二个用户最高时延要求时的功率分配因子，均为本实施例中的已知量；
Figure BDA0002558284680000238
是
Figure BDA0002558284680000239
的分子部分，
Figure BDA00025582846800002310
对
Figure BDA00025582846800002311
进行通分操作后即可得到分子部分
Figure BDA00025582846800002312
具体地，本实施例中，
Figure BDA00025582846800002313
均为计算过程中引入的过程变量，主要是为了简化算式而进行的常量替换；其中，
Figure BDA00025582846800002314
Figure BDA00025582846800002315
具体地，本实施例中，K1代表eMBB切片标识，可以理解为上角标为K1的参数均是代表eMBB切片下的用户的参数；K2代表URLLC切片标识，可以理解为上角标为K2的参数是代表URLLC切片下的用户的参数。
本实施例中，i为eMBB切片的组标识，即代表为eMBB切片下的第i个组；j为URLLC切片的组标识，即代表URLLC下的第j个组；z为信道的高斯白噪声功率。
本实施例中，明显地，
Figure BDA00025582846800002316
代表eMBB切片中第i组用户分配到的功率，
Figure BDA00025582846800002317
代表URLLC切片中第j组用户分配到的功率；
Figure BDA00025582846800002318
是eMBB切片中第i组的第一个用户的信道质量参数，
Figure BDA00025582846800002319
是eMBB切片中第i组的第二个用户的信道质量参数，
Figure BDA00025582846800002320
是URLLC切片中第j组的第一个用户的信道质量参数，
Figure BDA00025582846800002321
是URLLC切片中第j组的第二个用户的信道质量参数。
以当前用户集合包括eMBB切片或URLLC切片为例，即以eMBB和URLLC共同存在的切片环境为例，此时基站的总发射功率P均分至eMBB切片和URLLC切片下的i+j组，即对于所有i和j，
Figure BDA0002558284680000241
若当前用户配对过程是eMBB切片下的用户配对过程，为了得到最优的用户配对，首先需要获得eMBB切片下的比例公平速率和，可以理解的是，因为不同业务切片中用户的需求是不同的，eMBB切片中用户是最低速率需求，URLLC切片中用户是最高时延需求，二者之间具有隔离性，所以在进行eMBB切片中用户配对过程的时候，可以暂时不考虑URLLC切片的用户，又因为本实施例中考虑的是分组内的功率分配因子，而每个分组中有两个用户，因此可以将eMBB切片下用户配对过程中的计算模型表达为：
Figure BDA0002558284680000242
Figure BDA0002558284680000243
Figure BDA0002558284680000244
Figure BDA0002558284680000245
Figure BDA0002558284680000246
Figure BDA0002558284680000247
因此，用于计算比例公平速率和Si的比例公平速率和算法模型为
Figure BDA0002558284680000248
即需要使
Figure BDA0002558284680000249
最大化，因此，可以将计算表达式
Figure BDA00025582846800002410
简化为：
Figure BDA00025582846800002411
由于对数函数是递增的，所以可将计算求解比例公平速率和的表达式
Figure BDA00025582846800002412
等价为：
Figure BDA00025582846800002413
为了计算方便，可以将C4移项并代入等价式子
Figure BDA00025582846800002414
中得到的式子记作
Figure BDA00025582846800002415
Figure BDA00025582846800002416
所以求解比例公平速率和时求解
Figure BDA0002558284680000251
的最大化可以转化为求
Figure BDA0002558284680000252
为了计算方便，可以定义两个量：
Figure BDA0002558284680000253
Figure BDA0002558284680000254
则
Figure BDA0002558284680000255
为了求出
Figure BDA0002558284680000256
的极值，可以求出
Figure BDA0002558284680000257
的一阶导数为：
Figure BDA0002558284680000258
为了计算方便，可以将
Figure BDA0002558284680000259
通分然后将分子记作
Figure BDA00025582846800002510
Figure BDA00025582846800002511
为了求得
Figure BDA00025582846800002512
的变化趋势，可以求得
Figure BDA00025582846800002513
的一阶导数和二阶导数分别为：
Figure BDA00025582846800002514
Figure BDA00025582846800002515
可以发现
Figure BDA00025582846800002516
可知
Figure BDA00025582846800002517
为递减函数，又因为g′(1)≤0；
所以，如果g′(0)≤0，则
Figure BDA00025582846800002518
如果g′(0)＞0，则存在一个
Figure BDA00025582846800002519
在
Figure BDA00025582846800002520
时，
Figure BDA00025582846800002521
在
Figure BDA00025582846800002522
时，
Figure BDA00025582846800002523
所以
Figure BDA00025582846800002524
在
Figure BDA00025582846800002525
上递增或递减，在
Figure BDA00025582846800002526
递减。又因为g(0)＞0，g(1)＜0，所以存在一个
Figure BDA00025582846800002527
它满足
Figure BDA00025582846800002528
此时
Figure BDA00025582846800002529
在
Figure BDA00025582846800002530
上递增，在
Figure BDA00025582846800002531
递减。又因为f(0)＝f(1)＝0，所以
Figure BDA00025582846800002532
在
Figure BDA00025582846800002533
取最大值，此时
Figure BDA00025582846800002534
满足下式:
Figure BDA00025582846800002535
即获得了用于计算eMBB切片下功率分配因子的功率分配因子算法模型。
可以令
Figure BDA0002558284680000261
为满足第一个用户最低速率要求时的功率分配因子，
Figure BDA0002558284680000262
为满足第二个用户最低速率要求时的功率分配因子。
令
Figure BDA0002558284680000263
则最佳功率分配因子为
Figure BDA0002558284680000264
若当前用户配对过程是URLLC切片下的用户配对过程，此时基站的总发射功率P均分至eMBB切片和URLLC切片下的i+j组，即对于所有i和j，
Figure BDA0002558284680000265
为了得到最优的用户配对，首先需要获得URLLC切片下的比例公平速率和，可以理解的是，因为不同业务切片中用户的需求是不同的，eMBB切片中用户是最低速率需求，URLLC切片中用户是最高时延需求，二者之间具有隔离性，所以在进行URLLC切片中用户配对过程的时候，可以暂时不考虑eMBB切片的用户，又因为本实施例中考虑的是分组内的功率分配因子，而每个分组中有两个用户，因此可以将URLLC切片下用户配对过程中的计算模型表达为：
Figure BDA0002558284680000266
Figure BDA0002558284680000267
Figure BDA0002558284680000268
Figure BDA0002558284680000269
Figure BDA00025582846800002610
Figure BDA00025582846800002611
因此，用于计算比例公平速率和Sj的比例公平速率和算法模型为
Figure BDA00025582846800002612
即需要使
Figure BDA00025582846800002613
最大化，因此，可以将计算表达式
Figure BDA00025582846800002614
简化为：
Figure BDA00025582846800002615
由于对数函数是递增的，所以可将计算求解比例公平速率和的表达式
Figure BDA00025582846800002616
等价为：
Figure BDA00025582846800002617
为了计算方便，可以将C4移项并代入等价式子
Figure BDA00025582846800002618
中得到的式子记作
Figure BDA0002558284680000271
Figure BDA0002558284680000272
所以求解比例公平速率和时求解
Figure BDA0002558284680000273
的最大化可以转化为求
Figure BDA0002558284680000274
为了计算方便，可以定义两个量：
Figure BDA0002558284680000275
Figure BDA0002558284680000276
则
Figure BDA0002558284680000277
为了求出
Figure BDA0002558284680000278
的极值，可以求出
Figure BDA0002558284680000279
的一阶导数为：
Figure BDA00025582846800002710
为了计算方便，可以将
Figure BDA00025582846800002711
通分然后将分子记作
Figure BDA00025582846800002712
Figure BDA00025582846800002713
为了求得
Figure BDA00025582846800002714
的变化趋势，可以求得
Figure BDA00025582846800002715
的一阶导数和二阶导数分别为：
Figure BDA00025582846800002716
Figure BDA00025582846800002717
可以发现
Figure BDA00025582846800002718
可知
Figure BDA00025582846800002719
为递减函数，又因为g′(1)≤0；
所以，如果g′(0)≤0，则
Figure BDA00025582846800002720
如果g′(0)＞0，则存在一个
Figure BDA00025582846800002721
在
Figure BDA00025582846800002722
时，
Figure BDA00025582846800002723
在
Figure BDA00025582846800002724
时，
Figure BDA00025582846800002725
所以
Figure BDA00025582846800002726
在
Figure BDA00025582846800002727
上递增或递减，在
Figure BDA00025582846800002728
递减。又因为g(0)＞0，g(1)＜0，所以存在一个
Figure BDA00025582846800002729
它满足
Figure BDA00025582846800002730
此时
Figure BDA00025582846800002731
在
Figure BDA00025582846800002732
上递增，在
Figure BDA00025582846800002733
递减。又因为f(0)＝f(1)＝0，所以
Figure BDA00025582846800002734
在
Figure BDA00025582846800002735
取最大值，此时
Figure BDA00025582846800002736
满足下式:
Figure BDA00025582846800002737
即获得了用于计算URLLC切片下功率分配因子的功率分配因子算法模型。
可以令
Figure BDA0002558284680000281
为满足第一个用户最高时延要求时的功率分配因子，
Figure BDA0002558284680000282
为满足第二个用户最高时延要求时的功率分配因子。
令
Figure BDA0002558284680000283
则最佳功率分配因子为
Figure BDA0002558284680000284
在上述实施例的基础上，可选地，所述方法还包括：
若所述当前用户集合中仅剩2个剩余用户，则直接将当前用户集合中仅剩的2个剩余用户配对为一组。
具体地，由于用户集合中的用户是有限的，在进行多轮用户配对过程后，会出现当前用户集合中仅剩2个剩余用户的情况，那么在其他用户配对都已经满足了配对比例公平形式最大化的基础上，最后剩下的2个剩余用户可以直接配对为一组，并不会对系统配对公平性产生影响。
本发明实施例提供的联合用户配对方法，通过将速率最大的剩余用户与当前用户集合中的每一个其他剩余用户分别配对为临时组，并基于这些临时组的比例公平速率和得到速率最大的剩余用户的目标组，保证了用户公平性，使系统的比例公平形式的速率最大化，同时也提高了网络整体的吞吐量。
图2为本发明一实施例提供的联合用户配对装置结构示意图，如图2所示，包括：速率获取模块201，配对模块202，比例公平速率和获取模块203，配对模块204；
其中速率获取模块201用于获取当前用户集合中每个剩余用户的速率；所述剩余用户是每一次用户配对过程中所述当前用户集合内待配对用户；
配对模块202用于将所述当前用户集合中速率最大的剩余用户与所述当前用户集合中的每一个其他剩余用户分别配对为临时组；
比例公平速率和获取模块203用于获得所述所有临时组的用于描述用户配对公平性的比例公平速率和；
配对模块204用于基于所述所有临时组的比例公平速率和，获得所述当前用户集合中速率最大的剩余用户的目标组。
具体地，首先通过速率获取模块201获取当前用户集合中每个剩余用户的速率；并通过配对模块202基于获取模块201获得的剩余用户速率找出速率最大的剩余用户，并将当前用户集合中速率最大的剩余用户与当前用户集合中的每一个其他剩余用户都分别配对为临时组；随后通过比例公平速率和获取模块203获得所有临时组的比例公平速率和；以使最后配对模块204可以基于所有临时组的比例公平速率和，获得所述当前用户集合中速率最大的剩余用户的目标组。
本发明实施例提供的联合用户配对装置，通过将速率最大的剩余用户与当前用户集合中的每一个其他剩余用户分别配对为临时组，并基于这些临时组的比例公平速率和得到速率最大的剩余用户的目标组，保证了用户公平性，使系统的比例公平形式的速率最大化，同时也提高了网络整体的吞吐量。
图3为本发明一实施例提供的电子设备组成示意图，如图3所示，该电子设备包括存储器(memory)301、处理器(processor)302及存储在存储器301上并可在处理器302上运行的程序，其中，存储器301和处理器302通过通信总线303完成相互间的通信，处理器302执行所述程序时实现如下步骤：
获取当前用户集合中每个剩余用户的速率；所述剩余用户是每一次用户配对过程中所述当前用户集合内待配对用户；
将所述当前用户集合中速率最大的剩余用户与所述当前用户集合中的每一个其他剩余用户分别配对为临时组；
获得所述所有临时组的用于描述用户配对公平性的比例公平速率和；
基于所述所有临时组的比例公平速率和，获得所述当前用户集合中速率最大的剩余用户的目标组。
此外，上述的存储器301中的计算机程序可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
处理器302执行所述程序所涉及的方法流程，具体可以参将上述方法实施例，此处不再赘述。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的数据传输处理方法流程，其具体的功能和流程可以详见上述方法实施例，此处不再赘述。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
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各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种联合用户配对方法，其特征在于，包括：
获取当前用户集合中每个剩余用户的速率；所述剩余用户是每一次用户配对过程中所述当前用户集合内待配对用户；
将所述当前用户集合中速率最大的剩余用户与所述当前用户集合中的每一个其他剩余用户分别配对为临时组；
获得所述所有临时组的用于描述用户配对公平性的比例公平速率和；
基于所述所有临时组的比例公平速率和，获得所述当前用户集合中速率最大的剩余用户的目标组。
2.根据权利要求1所述的联合用户配对方法，其特征在于，所述当前用户集合包括eMBB切片集合或URLLC切片集合；或
所述当前用户集合仅包括eMBB切片集合，或仅包括URLLC切片集合。
3.根据权利要求2所述的联合用户配对方法，其特征在于，所述获得所述所有临时组的用于描述用户配对公平性的比例公平速率和；基于所述所有临时组的比例公平速率和，获得所述当前用户集合中速率最大的剩余用户的目标组，具体包括：
通过功率分配因子算法模型，计算得到所有临时组的功率分配因子；
基于所述所有临时组的功率分配因子，通过比例公平速率和算法模型，计算得到所有临时组的比例公平速率和；
遍历所有临时组，获取所述比例公平速率和最大的一个临时组；
将所述比例公平速率和最大的一个临时组，作为所述当前用户集合中速率最大的剩余用户的目标组；
其中，所述功率分配因子算法模型和所述比例公平速率和算法模型基于系统优化模型计算获得。
4.根据权利要求3所述的联合用户配对方法，其特征在于，所述系统优化模型，具体包括：
Figure FDA0002558284670000011
Figure FDA0002558284670000021
Figure FDA0002558284670000022
Figure FDA0002558284670000023
Figure FDA0002558284670000024
Figure FDA0002558284670000025
Figure FDA0002558284670000026
其中α是功率分配因子，β为用户分配因子，p为用户分配到的功率；
K1代表eMBB切片标识，K2代表URLLC切片标识，eMBB切片中有N1个用户，URLLC切片有N2个用户；
i为eMBB切片的组标识；
Figure FDA0002558284670000027
为eMBB切片的第i组的第一个位置，若用户被分到eMBB切片的第i组的第一个用户，则
Figure FDA0002558284670000028
为1，否则为0；
Figure FDA0002558284670000029
为eMBB切片的第i组的第二个位置，若用户被分到eMBB切片的第i组的第二个用户，则
Figure FDA00025582846700000210
为1，否则为0；
Figure FDA00025582846700000211
为eMBB切片中第i组的第一个用户的速率，
Figure FDA00025582846700000212
为eMBB切片中第i组的第二个用户的速率；
j为URLLC切片的组标识；
Figure FDA00025582846700000213
为URLLC切片的第j组的第一个位置，若用户被分到URLLC切片的第j组的第一个用户，则
Figure FDA00025582846700000214
为1，否则为0；
Figure FDA00025582846700000215
为URLLC切片的第j组的第二个位置，若用户被分到URLLC切片的第j组的第二个用户，则
Figure FDA00025582846700000216
为1，否则为0；
Figure FDA00025582846700000217
为URLLC切片中第j组的第一个用户的速率，
Figure FDA00025582846700000218
为URLLC切片中第j组的第二个用户的速率；
ζ指用户标识，ζ＝1表示组内第1个用户，ζ＝2表示组内第2个用户，
Figure FDA00025582846700000219
是eMBB切片中第i组的第ζ个用户的速率，
Figure FDA00025582846700000220
是eMBB切片中用户的最小速率要求，
Figure FDA00025582846700000221
是URLLC切片中第i组的第ζ个用户的时延，
Figure FDA00025582846700000222
是URLLC切片中用户的最小时延要求；
Figure FDA00025582846700000223
代表eMBB切片中第i组用户分配到的功率，
Figure FDA00025582846700000224
代表URLLC切片中第j组用户分配到的功率，P是基站的总发射功率，对于所有i和j，
Figure FDA00025582846700000225
Figure FDA00025582846700000226
是eMBB切片中第i组的第ζ个用户的功率分配因子，代表eMBB切片中第i组的第ζ个用户分配到的功率系数，
Figure FDA00025582846700000227
是URLLC切片中第j组的第ζ个用户的功率分配因子，代表URLLC切片中第j组的第ζ个用户分配到的功率系数；
Figure FDA0002558284670000031
是eMBB切片中第i组的第一个用户的功率分配因子，
Figure FDA0002558284670000032
是eMBB切片中第i组的第二个用户的功率分配因子，
Figure FDA0002558284670000033
是URLLC切片中第j组的第一个用户的功率分配因子，
Figure FDA0002558284670000034
是URLLC切片中第j组的第二个用户的功率分配因子；
Figure FDA0002558284670000035
是eMBB切片中第i组的第ζ个用户的用户分配因子，
Figure FDA0002558284670000036
是URLLC切片中第j组的第ζ个用户的用户分配因子。
5.根据权利要求3所述的联合用户配对方法，其特征在于，所述基于所述所有临时组的功率分配因子，通过比例公平速率和算法模型，计算得到所有临时组的比例公平速率和，具体包括：
若所述当前用户集合包括eMBB切片集合，则应用公式
Figure FDA0002558284670000037
计算eMBB切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的比例公平速率和Si；
若所述当前用户集合包括URLLC切片集合，则应用公式
Figure FDA0002558284670000038
计算URLLC切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的比例公平速率和Sj；
其中，K1代表eMBB切片标识，K2代表URLLC切片标识，i为eMBB切片的组标识，j为URLLC切片的组标识；
Figure FDA0002558284670000039
为eMBB切片中第i组的第一个用户的速率，
Figure FDA00025582846700000310
Figure FDA00025582846700000311
为eMBB切片中第i组的第二个用户的速率，
Figure FDA00025582846700000312
Figure FDA00025582846700000313
为URLLC切片中第j组的第一个用户的速率，
Figure FDA00025582846700000314
Figure FDA00025582846700000315
为URLLC切片中第j组的第二个用户的速率，
Figure FDA00025582846700000316
z为信道的高斯白噪声功率，B为子载波的带宽，
Figure FDA00025582846700000317
代表eMBB切片中第i组用户分配到的功率，
Figure FDA00025582846700000318
代表URLLC切片中第j组用户分配到的功率；
Figure FDA00025582846700000319
是eMBB切片中第i组的第一个用户的功率分配因子，
Figure FDA00025582846700000320
是eMBB切片中第i组的第二个用户的功率分配因子，
Figure FDA00025582846700000321
Figure FDA00025582846700000322
是URLLC切片中第j组的第一个用户的功率分配因子，
Figure FDA00025582846700000323
是URLLC切片中第j组的第二个用户的功率分配因子，
Figure FDA0002558284670000041
Figure FDA0002558284670000042
是eMBB切片中第i组的第一个用户的信道质量参数，
Figure FDA0002558284670000043
是eMBB切片中第i组的第二个用户的信道质量参数，
Figure FDA0002558284670000044
是URLLC切片中第j组的第一个用户的信道质量参数，
Figure FDA0002558284670000045
是URLLC切片中第j组的第二个用户的信道质量参数。
6.根据权利要求3所述的联合用户配对方法，其特征在于，所述通过功率分配因子算法模型，计算得到所有临时组的功率分配因子，具体包括：
若所述当前用户集合包括eMBB切片集合，则应用公式
Figure FDA0002558284670000046
计算获得eMBB切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的当前功率分配因子
Figure FDA0002558284670000047
基于所述当前功率分配因子
Figure FDA0002558284670000048
获得eMBB切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的功率分配因子
Figure FDA0002558284670000049
其中，
Figure FDA00025582846700000410
Figure FDA00025582846700000411
为满足第一个用户最低速率要求时的功率分配因子，
Figure FDA00025582846700000412
为满足第二个用户最低速率要求时的功率分配因子；
Figure FDA00025582846700000413
是
Figure FDA00025582846700000414
的分子部分，其中，
Figure FDA00025582846700000415
若所述当前用户集合包括URLLC切片集合，则应用公式
Figure FDA00025582846700000416
计算获得URLLC切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的当前功率分配因子
Figure FDA00025582846700000417
基于
Figure FDA00025582846700000418
获得URLLC切片中速率最大的剩余用户的所有临时组的功率分配因子
Figure FDA00025582846700000419
其中，
Figure FDA00025582846700000420
Figure FDA00025582846700000421
为满足第一个用户最高时延要求时的功率分配因子，
Figure FDA00025582846700000422
为满足第二个用户最高时延要求时的功率分配因子；
Figure FDA00025582846700000423
是
Figure FDA00025582846700000424
的分子部分，其中，
Figure FDA00025582846700000425
其中，
Figure FDA0002558284670000051
均为过程变量，
Figure FDA0002558284670000052
Figure FDA0002558284670000053
其中，K1代表eMBB切片标识，K2代表URLLC切片标识，i为eMBB切片的组标识，j为URLLC切片的组标识；z为信道的高斯白噪声功率；
Figure FDA0002558284670000054
代表eMBB切片中第i组用户分配到的功率，
Figure FDA0002558284670000055
代表URLLC切片中第j组用户分配到的功率；
Figure FDA0002558284670000056
是eMBB切片中第i组的第一个用户的信道质量参数，
Figure FDA0002558284670000057
是eMBB切片中第i组的第二个用户的信道质量参数，
Figure FDA0002558284670000058
是URLLC切片中第j组的第一个用户的信道质量参数，
Figure FDA0002558284670000059
是URLLC切片中第j组的第二个用户的信道质量参数。
7.根据权利要求2所述的联合用户配对方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述当前用户集合中仅剩2个剩余用户，则直接将当前用户集合中仅剩的2个剩余用户配对为一组。
8.一种联合用户配对装置，其特征在于，包括：
速率获取模块，用于获取当前用户集合中每个剩余用户的速率；所述剩余用户是每一次用户配对过程中所述当前用户集合内待配对用户；
配对模块，用于将所述当前用户集合中速率最大的剩余用户与所述当前用户集合中的每一个其他剩余用户分别配对为临时组；
比例公平速率和获取模块，用于获得所述所有临时组的用于描述用户配对公平性的比例公平速率和；
配对模块，用于基于所述所有临时组的比例公平速率和，获得所述当前用户集合中速率最大的剩余用户的目标组。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述联合用户配对方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项联合用户配对方法的步骤。
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