CN115835401B - 物联网中基于lte的频域资源分配方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及人工智能技术，揭露了一种物联网中基于LET的频域资源分配方法，包括：生成物联网用户的分组业务；生成分组业务的业务权重，根据业务权重确定物联网用户的待传输的分组数据；获取待验证的优先分配算法，利用预设的数据资源对待验证的优先分配算法依次进行吞吐量、公平性以及频谱效率的验证，利用已验证的优先分配算法确定物联网用户的优先分配用户；获取所述分组数据的被分配频域资源，根据单纯形法和被分配频域资源对优先分配用户进行频域资源分配。此外，本发明还涉及区块链技术，数据列表可存储于区块链的节点。本发明还提出一种物联网中基于LET的频域资源分配系统。本发明可以提高物联网中基于LET的频域资源的分配效率。

Description

物联网中基于LTE的频域资源分配方法及系统

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种物联网中基于LTE的频域资源分配方法及系统。

背景技术

信息化时代的到来，使得信息在经济发展、社会进步和人们生活的各个方面都起着越来越重要的作用。人们对信息的多样性、安全性和及时性等要求不断提高，对能够随时随地、安全方便地获得所需信息的愿望也越来越强烈。移动通信具有个性化服务和移动性的特点，适应了信息化时代的新需求，使得这一愿望能够得以实现。近几年来，移动数据通信业务与移动多媒体业务的需求呈现出爆发性增长的态势随着移动通信网络的飞速发展，信息化需求的不断增加，3G网络难以满足业务的发展与市场的需求，LTE网络将逐渐成为移动通信网络的主角。

然而与移动通信密不可分的无线电资源极度有限，移动通信可用的频谱资源在不断减少，所以应该合理地利用有限的无线电频谱资源，为日益增长的用户群提供高质量的服务，优化对LTE频谱的有效利用，研究如何提高LTE频谱的效率，合理利用有限的频谱资源越来越重要。现如今，关于LTE系统中资源分配算法的研究本质上都是继承了正交频分复用系统资源分配算法的思路，主要是分析LTE系统中的各项服务质量指标，但是并没有根据LTE系统自身的特点来考虑LTE引入的自适应调制编码、多输入多输出、正交频分复用和混合自动重传请求等关键技术，导致物联网中基于LTE的频域资源分配效率较低，因此如何提升物联网中基于LTE的频域资源分配效率，成为了亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种物联网中基于LTE的频域资源分配方法及系统，其主要目的在于解决物联网中基于LTE的频域资源分配时效率较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种物联网中基于LTE的频域资源分配方法，包括：

生成物联网用户的业务需求，对所述业务需求进行业务分组，得到所述业务需求的分组业务；

对所述分组业务进行优先级配置，得到所述分组业务的业务权重，根据所述业务权重确定所述物联网用户的待传输的分组数据；

获取待验证的优先分配算法，利用预设的数据资源对所述待验证的优先分配算法进行吞吐量验证，确定通过所述吞吐量验证的优先分配算法为一级分配算法，其中，所述待验证的优先分配算法为：

其中，是目标用户的优先分配用户，/>是切换因子，/>是业务权重，/>是所述目标用户的标志，/>是所述目标用户在/>时刻时可达到的预测速率值，/>是所述目标用户在时间窗口内的平均速率，/>是时间标志；

对所述一级分配算法进行公平性验证，确定通过所述公平性验证的一级分配算法为二级分配算法；

对所述二级分配算法进行频谱效率验证，确定通过所述频谱效率验证的二级分配算法为已验证的优先分配算法，利用所述已验证的优先分配算法确定所述物联网用户的优先分配用户；

获取所述分组数据的被分配频域资源，根据单纯形法和所述被分配频域资源对所述优先分配用户进行频域资源分配。

可选地，所述对所述分组业务进行优先级配置，得到所述分组业务的业务权重，包括：

对所述分组业务进行及时性排序，得到所述分组业务的及时性序列，根据所述及时性序列对所述分组业务进行一级优先配置，得到所述分组业务的一级业务；

对所述分组业务进行重要性排序，得到所述分组业务的重要性序列，根据所述重要性序列对所述一级业务进行二级优先配置，得到所述一级业务的二级业务，根据所述二级业务确定所述分组业务的业务权重。

可选地，所述利用预设的数据资源对所述待验证的优先分配算法进行吞吐量验证，确定通过所述吞吐量验证的优先分配算法为一级分配算法，包括：

利用如下吞吐量公式计算所述优先分配用户的吞吐量：

其中，是所述优先分配用户的吞吐量，/>是所述目标用户/>的分组呼叫数量，/>是第/>次分组呼叫中的数据包数量,/>是所述目标用户/>在第/>个分组呼叫中的第/>个数据包内所能正确接收到的比特数，/>是所述目标用户的标志，/>是所述目标用户的用户分组的标志，/>是数据包的标志，/>是总仿真时间；

当所述优先分配用户的吞吐量大于预设的吞吐量阈值时，确定所述待验证的优先分配算法通过吞吐量验证。

可选地，所述对所述一级分配算法进行公平性验证，确定通过所述公平性验证的一级分配算法为二级分配算法，包括：

利用如下公平性算法计算所述一级分配算法的公平性指数：

其中，是所述一级分配算法的公平性指数，/>是用户的标志，/>是所述用户总数，表示每一个用户的吞吐量；

当所述公平性指数大于预设的公平阈值时，确定所述一级分配算法通过公平性验证。

可选地，所述对所述二级分配算法进行频谱效率验证，确定通过所述频谱效率验证的二级分配算法为已验证的优先分配算法，包括：

根据所述二级分配算法中各个所述目标用户的用户吞吐量生成所述目标用户的总吞吐量，利用所述总吞吐量生成所述目标用户的平均吞吐量；

获取所述目标用户的用户带宽，根据所述用户带宽和所述平均吞吐量生成所述目标用户的频谱效率；

当所述频谱效率大于预设的频谱阈值时，确定所述二级分配算法通过所述频谱效率验证。

可选地，所述根据单纯形法和所述被分配频域资源对所述优先分配用户进行频域资源分配，包括：

生成所述优先分配用户的频域资源分配的目标函数；

根据所述分组数据对所述被分配频域资源进行分类，得到所述被分配频域资源的分类频域资源，根据所述分类频域资源生成所述频域资源分配的约束条件；

在所述约束条件下，根据单纯形法生成所述目标函数的最优值，根据所述最优值对所述优先分配用户进行频域资源分配。

可选地，所述在所述约束条件下，根据单纯形法生成所述目标函数的最优值，包括：

利用如下所述约束条件绘制所述目标函数的可行域：

其中，表示所述目标函数受限于的一些条件，/>表示一个资源块不能分配给多个用户，只能分配给一个用户，/>表示每个用户所能得到的资源块数目是有限的，上限为/>，/>是所述/>中用户所能得到的资源块数目的上限值，/>表示每个资源块只能分配给一个用户，/>是丢比特率的门限值，/>是丢比特率，/>是数据包的标志，/>是数据包的总数，表示每个用户所能得到的资源块数目，/>是所述优先分配用户的标志，/>是所述优先分配用户的总数；

利用目所述目标函数和所述可行域确定所述目标函数的凸点，根据所述凸点生成所述目标函数的最优值。

可选地，所述对所述业务需求进行业务分组，得到所述业务需求的分组业务，包括：

对所述业务需求进行分词处理，得到所述业务需求的需求分词；

对所述需求分词进行去停用词处理，得到所述需求分词的标准分词；

对所述标准分词进行向量转化，得到所述标准分词的分词向量；

对所述分词向量进行分组，得到所述分词向量的类别向量，根据所述类别向量确定所述业务需求的分组业务。

可选地，所述对所述业务需求进行业务分组，得到所述业务需求的分组业务，包括：

确定所述业务需求的待分类的主题类别，选取所述业务需求中的其中一个业务需求为目标需求，逐个计算所述目标需求与所述主题类别的主题相似度；

选取所述主题相似度大于预设的相似度阈值的主题类别为目标类别，根据所述目标类别生成所述业务需求的分组业务。

为了解决上述问题，本发明还提供一种物联网中基于LTE的频域资源分配系统，所述系统包括：

分组业务模块，用于生成物联网用户的业务需求，对所述业务需求进行业务分组，得到所述业务需求的分组业务；

业务权重模块，用于对所述分组业务进行优先级配置，得到所述分组业务的业务权重，根据所述业务权重确定所述物联网用户的待传输的分组数据；

吞吐量验证模块，用于获取待验证的优先分配算法，利用预设的数据资源对所述待验证的优先分配算法进行吞吐量验证，确定通过所述吞吐量验证的优先分配算法为一级分配算法，其中，所述待验证的优先分配算法为：

其中，是目标用户的优先分配用户，/>是切换因子，/>是业务权重，/>是所述目标用户的标志，/>是所述目标用户在/>时刻时可达到的预测速率值，/>是所述目标用户在时间窗口内的平均速率，/>是时间标志；

公平性验证模块，用于对所述一级分配算法进行公平性验证，确定通过所述公平性验证的一级分配算法为二级分配算法；

频谱效率验证模块，用于对所述二级分配算法进行频谱效率验证，确定通过所述频谱效率验证的二级分配算法为已验证的优先分配算法，利用所述已验证的优先分配算法确定所述物联网用户的优先分配用户；

频域资源分配模块，用于获取所述分组数据的被分配频域资源，根据单纯形法和所述被分配频域资源对所述优先分配用户进行频域资源分配。

本发明实施例通过对所述分组业务进行优先级配置，得到所述分组业务的业务权重，充分考虑到业务服务质量的需求，对所述待验证的优先分配算法依次进行吞吐量、公平性和频谱效率的验证，保障了所述优先分配算法的优质性，其中，所述待验证的优先分配算法充分考虑了各个用户的实时信道增益和用户平均传输速率的公平性，并考虑到服务时延，利用所述已验证的优先分配算法确定所述物联网用户的优先分配用户是为了快速确定不同权重比物联网用户的任务的处理时效，利用单纯形法直接快速的对所述优先分配用户进行频域资源分配，保证了频域资源的使用率，并提高了所述频域资源分配的效率。因此本发明提出物联网中基于LTE的频域资源分配方法及系统，可以解决物联网中基于LTE的频域资源分配效率的问题。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的物联网中基于LTE的频域资源分配方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的算法的频谱效率验证的流程示意图；

图3为本发明一实施例提供的根据单纯形法进行频域资源分配的流程示意图；

图4为本发明一实施例提供的物联网中基于LTE的频域资源分配系统的功能模块图；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本申请实施例提供一种物联网中基于LTE的频域资源分配方法。所述物联网中基于LTE的频域资源分配方法的执行主体包括但不限于服务端、终端等能够被配置为执行本申请实施例提供的该方法的电子设备中的至少一种。换言之，所述物联网中基于LTE的频域资源分配方法可以由安装在终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行，所述软件可以是区块链平台。所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群、云端服务器或云端服务器集群等。所述服务器可以是独立的服务器，也可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、内容分发网络(ContentDelivery Network，CDN)、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。

参照图1所示，为本发明一实施例提供的物联网中基于LTE的频域资源分配方法的流程示意图。在本实施例中，所述物联网中基于LTE的频域资源分配方法包括：

S1、生成物联网用户的业务需求，对所述业务需求进行业务分组，得到所述业务需求的分组业务。

在本发明实施例中，物联网是指是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。

详细地，所述物联网用户是指使用物联网技术实现物与物、物与人的泛在连接的用户，所述业务需求可以包含交互业务、背景型业务、实时业务等，是针对所述物联网用户的用户需求而产生的，其中，所述用户需求是用户的目标，或用户要求系统必须能完成的任务。用例、场景描述和事件――响应表都是表达用户需求的有效途径。也就是说用户需求描述了用户能使用系统来做些什么。

详细地，所述对所述业务需求进行业务分组是为了确定所述业务需求的类型，可以采用聚类分析、相似度算法对所述业务需求进行分类。

在本发明实施例中，所述对所述业务需求进行业务分组，得到所述业务需求的分组业务，包括：

对所述业务需求进行分词处理，得到所述业务需求的需求分词；

对所述需求分词进行去停用词处理，得到所述需求分词的标准分词；

对所述标准分词进行向量转化，得到所述标准分词的分词向量；

对所述分词向量进行分组，得到所述分词向量的类别向量，根据所述类别向量确定所述业务需求的分组业务。

详细地，所述去停用词处理是指把文本中一些标点符号、数字、语气助词和一些不能代表文本特征的词语去掉，比如“的”、“了”、“吗”这些没有实际意义的词语，去停顿词操作的过程是先把所有没有意义词语列在一个表中，然后计算机读取文本分词后的文本数据，如果文本中的词语与列出的没有意义词语的表中的词语一样，那么这些一样的词语将被清除，其余不一样词语的会被保存留下。

详细地，可以利用预设的贝叶斯算法对所述分词向量进行分组。

在本发明实施例中，所述对所述业务需求进行业务分组，得到所述业务需求的分组业务，包括：

确定所述业务需求的待分类的主题类别，选取所述业务需求中的其中一个业务需求为目标需求，逐个计算所述目标需求与所述主题类别的主题相似度；

选取所述主题相似度大于预设的相似度阈值的主题类别为目标类别，根据所述目标类别生成所述业务需求的分组业务。

详细地，所述主题相似度可以利用欧氏距离、曼哈顿距离、余弦相似度、明可夫斯基距离等进行计算。

S2、对所述分组业务进行优先级配置，得到所述分组业务的业务权重，根据所述业务权重确定所述物联网用户的待传输的分组数据。

在本发明实施例中，所述业务权重是根据所述分组业务的及时性和重要性确定的，例如：对实时业务赋予最高优先级，对交互业务而言，可以赋予较低的优先级，而对于背景型业务，它允许的时延更长，所以其优先级最低，通过分析不同所述分组业务的业务权重可以得到不同业务的时间延迟，进而可以通过该所述的业务权重区分用户的传输速率是可变的还是恒定的。

在本发明实施例中，所述对所述分组业务进行优先级配置，得到所述分组业务的业务权重，包括：

对所述分组业务进行及时性排序，得到所述分组业务的及时性序列，根据所述及时性序列对所述分组业务进行一级优先配置，得到所述分组业务的一级业务；

对所述分组业务进行重要性排序，得到所述分组业务的重要性序列，根据所述重要性序列对所述一级业务进行二级优先配置，得到所述一级业务的二级业务，根据所述二级业务确定所述分组业务的业务权重。

详细地，所述及时性排序可以按所述分组业务对反馈的时间长短确定的，所述重要性排序可以根据所述分组业务的用户或者业务的经济效益确定。

进一步地，所述业务权重是根据及时性和重要性对所述分组业务进行加权配置得到的。

S3、获取待验证的优先分配算法，利用预设的数据资源对所述待验证的优先分配算法进行吞吐量验证，确定通过所述吞吐量验证的优先分配算法为一级分配算法。

在本发明实施例中，所述待验证的优先分配算法的克服了轮循分配算法的系统资源利用率是最低和最大载干比分配算法未考虑用户彼此之间的公平性这两种极端情况，所述待验证的优先分配算法通过定义分配优先级来分配系统资源，使得优先级高的用户优先进行分组数据传输，分配优先因子根据用户公平性准则和实时信道质量状况综合得出。所述待验证的优先分配算法的基本思想就是根据系统瞬时速率和长期平均速率的比值来选择用户，并且可以通过设置权重值调整不同的用户，实现同时兼顾用户使用效果和系统性能的目的。从公平性和吞吐量来看，比例公平分配算法介于轮循分配算法和最大载干比分配算法之间。

在本发明实施例中，所述待验证的优先分配算法为：

其中，是目标用户的优先分配用户，/>是切换因子，/>是业务权重，/>是所述目标用户的标志，/>是所述目标用户在/>时刻时可达到的预测速率值，/>是所述目标用户在时间窗口内的平均速率，/>是时间标志。

详细地，所述切换因子的引入是为了提高刚进入小区的用户的优先等级，因为处于小区边缘的用户优先级很低，这样的话，用户从一个小区切换到另一个小区，服务等级会出现跳跃性的情况，因此加入切换因子是非常必要的。

在本发明实施例中，所述利用预设的数据资源对所述待验证的优先分配算法进行吞吐量验证，确定通过所述吞吐量验证的优先分配算法为一级分配算法，包括：

利用如下吞吐量公式计算所述优先分配用户的吞吐量：

其中，是所述优先分配用户的吞吐量，/>是所述目标用户/>的分组呼叫数量，/>是第/>次分组呼叫中的数据包数量,/>是所述目标用户/>在第/>个分组呼叫中的第/>个数据包内所能正确接收到的比特数，/>是所述目标用户的标志，/>是所述目标用户的用户分组的标志，/>是数据包的标志，/>是总仿真时间；

当所述优先分配用户的吞吐量大于预设的吞吐量阈值时，确定所述待验证的优先分配算法通过吞吐量验证。

详细地，所述吞吐量是单位时间里成功传送数据业务数量大小的量纲，其单位为比特、字节以及分组，可以用用户接收到的正确信息比特数除以仿真的总时长来表示用户的数据吞吐量，吞吐量的大小主要由防火墙内网卡，及程序算法的效率决定，尤其是程序算法，会使防火墙系统进行大量运算，通信量大打折扣。

S4、对所述一级分配算法进行公平性验证，确定通过所述公平性验证的一级分配算法为二级分配算法。

在本发明实施例中，公平性是用户获得系统服务机会的量纲，在对所述用户的任务进行响应时，应该保证各个用户在应用过程中的公平性。

在本发明实施例中，所述对所述一级分配算法进行公平性验证，确定通过所述公平性验证的一级分配算法为二级分配算法，包括：

利用如下公平性算法计算所述一级分配算法的公平性指数：

其中，是所述一级分配算法的公平性指数，/>是用户的标志，/>是所述用户总数，表示每一个用户的吞吐量；

当所述公平性指数大于预设的公平阈值时，确定所述一级分配算法通过公平性验证。

详细地，当为1时，则表示系统中每个用户的资源分配需求均得到了满足，彼此之间的公平性达到最高，/>的取值在0～l之间，随着/>值的增大，其公平性也越好。

S5、对所述二级分配算法进行频谱效率验证，确定通过所述频谱效率验证的二级分配算法为已验证的优先分配算法，利用所述已验证的优先分配算法确定所述物联网用户的优先分配用户。

在本发明实施例中，所述频谱效率是衡量单位频带内的码元传输速率的一个参数，用户平均频谱效率表征系统中用户对频谱的利用效率，用来衡量系统的有效性，描述了能够提供多少容量，通过对发射功率进行合理分配，从而在保证系统信息传输速率与传输质量的前提下使系统的能量效率最大化，以实现绿色通信，即在保证满足系统通信功能正常运转的条件下实现节能减排。

在本发明实施例中，参图2所示，所述对所述二级分配算法进行频谱效率验证，确定通过所述频谱效率验证的二级分配算法为已验证的优先分配算法，包括：

S21、根据所述二级分配算法中各个所述目标用户的用户吞吐量生成所述目标用户的总吞吐量，利用所述总吞吐量生成所述目标用户的平均吞吐量；

S22、获取所述目标用户的用户带宽，根据所述用户带宽和所述平均吞吐量生成所述目标用户的频谱效率；

S23、当所述频谱效率大于预设的频谱阈值时，确定所述二级分配算法通过所述频谱效率验证。

详细地，所述用户带宽是指信道带宽，所述信道带宽与数据传输速率的关系可以用奈奎斯特(Nyquist)准则与香农(Shanon)定律描述，其中，所述奈奎斯特准则指出如果时间间隔为，通过理想通信信道传输窄脉冲信号，则前后码元之间不产生相互窜扰。

详细地，所述用户带宽的单位是b/s，即在规定时间内从一端流到另一端的信息量，带宽也称之为“数据传输率”。如10M带宽的意思是每秒可通过10Mb的信息流，通常指的带宽是指理论下载最大速率，实际情况下是达不到的。

详细地，所述已验证的优先分配算法可以提高用户连续高质量网络服务，所述已验证的优先分配算法在最大化系统吞吐量和保持用户公平性之间取得折衷值，充分考虑了各个用户的实时信道增益和用户平均传输速率的公平性。该算法给系统中的每个用户分配了相应的优先级，每次调度时，总是优先调度优先级高的，但随着用户速率的提高，其优先级降低，这样就使原来低优先级的用户获得更多的调度机会，所述已验证的优先分配算法综合考虑了用户的信道条件差异和对于公平性的要求，是对吞吐量和公平性的折中，既拥有可观的吞吐量，又有相当公平的调度。

S6、获取所述分组数据的被分配频域资源，根据单纯形法和所述被分配频域资源对所述优先分配用户进行频域资源分配。

在本发明实施例中，移动通信中的可用资源可以分为时域资源、空域资源和频域资源，通过采用合理有效的策略算法，提高系统资源的利用率，从而实现资源合理分配。

详细地，在频域上，一个组12个子载波构成，每个子载波的带宽为15kHz，一个组共占用180kHz的频带宽度，在时域上的一个时隙和频域上的12个子载波被称为一个资源块；所述被分配频域资源是指系统中的可用频域资源。

在本发明实施例中，参图3所示，所述根据单纯形法和所述被分配频域资源对所述优先分配用户进行频域资源分配，包括：

S31、生成所述优先分配用户的频域资源分配的目标函数；

S32、根据所述分组数据对所述被分配频域资源进行分类，得到所述被分配频域资源的分类频域资源，根据所述分类频域资源生成所述频域资源分配的约束条件；

S33、在所述约束条件下，根据单纯形法生成所述目标函数的最优值，根据所述最优值对所述优先分配用户进行频域资源分配。

详细地，所述单纯形法的基本想法是从线性规划可行集的某一个顶点出发，沿着使目标函数值下降的方向寻求下一个顶点，面顶点个数是有限的，所以，只要这个线性规划有最优解，那么通过有限步迭代后，必可求出最优解。

详细地，所述目标函数是为了获取频域资源分配的最优值建立的，其中所述最优值可以是最快速的频域资源分配方式，也可以是最节能的频域资源分配方式，也可以是效益最大的频域资源分配方式，所述频域资源分配方式的益处取决于所述目标函数的建立。

在本发明实施例中，所述在所述约束条件下，根据单纯形法生成所述目标函数的最优值，包括：

利用如下所述约束条件绘制所述目标函数的可行域：

其中，表示所述目标函数受限于的一些条件，/>表示一个资源块不能分配给多个用户，只能分配给一个用户，/>表示每个用户所能得到的资源块数目是有限的，上限为/>，/>是所述/>中用户所能得到的资源块数目的上限值，/>表示每个资源块只能分配给一个用户，/>是丢比特率的门限值，/>是丢比特率，/>是数据包的标志，/>是数据包的总数，表示每个用户所能得到的资源块数目，/>是所述优先分配用户的标志，/>是所述优先分配用户的总数；

利用目所述目标函数和所述可行域确定所述目标函数的凸点，根据所述凸点生成所述目标函数的最优值。

详细地，不同的业务类型的服务质量由不同的性能指标来指定，对于实时业务，常常用丢比特率来衡量；所述约束条件是根据所述资源块数目的所属用户确定的。

详细地，所述目标函数的凸点是指所述约束条件的凸集的顶点，所述凸集就是集合中任意两点的连线仍属于此集合；根据凸集中每个元素都满足约束条件，凸集中每个元素称为所述目标函数的可行解，显然可行解的数量是非常多的，可行解带入所述目标函数后一般得不到函数的最小值或最大值；如果可行解代入目标函数后可得到最值，那么这个可行解就成为最优解，亦即，由所述凸点代入所述目标函数后可以得到最优值。

本发明实施例通过对所述分组业务进行优先级配置，得到所述分组业务的业务权重，充分考虑到业务服务质量的需求，对所述待验证的优先分配算法依次进行吞吐量、公平性和频谱效率的验证，保障了所述优先分配算法的优质性，其中，所述待验证的优先分配算法充分考虑了各个用户的实时信道增益和用户平均传输速率的公平性，并考虑到服务时延，利用所述已验证的优先分配算法确定所述物联网用户的优先分配用户是为了快速确定不同权重比物联网用户的任务的处理时效，利用单纯形法直接快速的对所述优先分配用户进行频域资源分配，保证了频域资源的使用率，并提高了所述频域资源分配的效率。因此本发明提出物联网中基于LTE的频域资源分配方法，可以解决物联网中基于LTE的频域资源分配效率的问题。

如图4所示，是本发明一实施例提供的物联网中基于LTE的频域资源分配系统的功能模块图。

本发明所述物联网中基于LTE的频域资源分配系统100可以安装于电子设备中。根据实现的功能，所述物联网中基于LTE的频域资源分配系统100可以包括分组业务模块101、业务权重模块102、吞吐量验证模块103、公平性验证模块104、频谱效率验证模块105及频域资源分配模块106。本发明所述模块也可以称之为单元，是指一种能够被电子设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在电子设备的存储器中。

在本实施例中，关于各模块/单元的功能如下：

所述分组业务模块101，用于生成物联网用户的业务需求，对所述业务需求进行业务分组，得到所述业务需求的分组业务；

所述业务权重模块102，用于对所述分组业务进行优先级配置，得到所述分组业务的业务权重，根据所述业务权重确定所述物联网用户的待传输的分组数据；

所述吞吐量验证模块103，用于获取待验证的优先分配算法，利用预设的数据资源对所述待验证的优先分配算法进行吞吐量验证，确定通过所述吞吐量验证的优先分配算法为一级分配算法，其中，所述待验证的优先分配算法为：

其中，是目标用户的优先分配用户，/>是切换因子，/>是业务权重，/>是所述目标用户的标志，/>是所述目标用户在/>时刻时可达到的预测速率值，/>是所述目标用户在时间窗口内的平均速率，/>是时间标志；

所述公平性验证模块104，用于对所述一级分配算法进行公平性验证，确定通过所述公平性验证的一级分配算法为二级分配算法；

所述频谱效率验证模块105，用于对所述二级分配算法进行频谱效率验证，确定通过所述频谱效率验证的二级分配算法为已验证的优先分配算法，利用所述已验证的优先分配算法确定所述物联网用户的优先分配用户；

所述频域资源分配模块106，用于获取所述分组数据的被分配频域资源，根据单纯形法和所述被分配频域资源对所述优先分配用户进行频域资源分配。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块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。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。

因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明所指区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链(Blockchain)，本质上是一个去中心化的数据库，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了一批次网络交易的信息，用于验证其信息的有效性(防伪)和生成下一个区块。区块链可以包括区块链底层平台、平台产品服务层以及应用服务层等。

本申请实施例可以基于人工智能技术对相关的数据进行获取和处理。其中，人工智能（Artificial Intelligence，AI)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。

此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或系统也可以由一个单元或系统通过软件或者硬件来实现。第一、第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

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限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种物联网中基于LTE的频域资源分配方法，其特征在于，所述方法包括：

生成物联网用户的业务需求，对所述业务需求进行业务分组，得到所述业务需求的分组业务；

对所述分组业务进行优先级配置，得到所述分组业务的业务权重，根据所述业务权重确定所述物联网用户的待传输的分组数据；

获取待验证的优先分配算法，利用预设的数据资源对所述待验证的优先分配算法进行吞吐量验证，确定通过所述吞吐量验证的优先分配算法为一级分配算法，其中，所述待验证的优先分配算法为：

其中，是目标用户的优先分配用户，/>是切换因子，/>是业务权重，/>是所述目标用户的标志，/>是所述目标用户在/>时刻时可达到的预测速率值，/>是所述目标用户在时间窗口内的平均速率，/>是时间标志；

对所述一级分配算法进行公平性验证，确定通过所述公平性验证的一级分配算法为二级分配算法；

对所述二级分配算法进行频谱效率验证，确定通过所述频谱效率验证的二级分配算法为已验证的优先分配算法，利用所述已验证的优先分配算法确定所述物联网用户的优先分配用户；

获取所述分组数据的被分配频域资源，根据单纯形法和所述被分配频域资源对所述优先分配用户进行频域资源分配。

2.如权利要求1所述的物联网中基于LTE的频域资源分配方法，其特征在于，所述对所述分组业务进行优先级配置，得到所述分组业务的业务权重，包括：

对所述分组业务进行及时性排序，得到所述分组业务的及时性序列，根据所述及时性序列对所述分组业务进行一级优先配置，得到所述分组业务的一级业务；

对所述分组业务进行重要性排序，得到所述分组业务的重要性序列，根据所述重要性序列对所述一级业务进行二级优先配置，得到所述一级业务的二级业务，根据所述二级业务确定所述分组业务的业务权重。

3.如权利要求1所述的物联网中基于LTE的频域资源分配方法，其特征在于，所述利用预设的数据资源对所述待验证的优先分配算法进行吞吐量验证，确定通过所述吞吐量验证的优先分配算法为一级分配算法，包括：

利用如下吞吐量公式计算所述优先分配用户的吞吐量：

其中，是所述优先分配用户的吞吐量，/>是所述目标用户/>的分组呼叫数量，是第/>次分组呼叫中的数据包数量, />是所述目标用户/>在第/>个分组呼叫中的第个数据包内所能正确接收到的比特数，/>是所述目标用户的标志，/>是所述目标用户的用户分组的标志，/>是数据包的标志，/>是总仿真时间；

当所述优先分配用户的吞吐量大于预设的吞吐量阈值时，确定所述待验证的优先分配算法通过吞吐量验证。

4.如权利要求1所述的物联网中基于LTE的频域资源分配方法，其特征在于，所述对所述一级分配算法进行公平性验证，确定通过所述公平性验证的一级分配算法为二级分配算法，包括：

利用如下公平性算法计算所述一级分配算法的公平性指数：

其中，是所述一级分配算法的公平性指数，/>是用户的标志，/>是所述用户总数，/>表示每一个用户的吞吐量；

当所述公平性指数大于预设的公平阈值时，确定所述一级分配算法通过公平性验证。

5.如权利要求1所述的物联网中基于LTE的频域资源分配方法，其特征在于，所述对所述二级分配算法进行频谱效率验证，确定通过所述频谱效率验证的二级分配算法为已验证的优先分配算法，包括：

根据所述二级分配算法中各个所述目标用户的用户吞吐量生成所述目标用户的总吞吐量，利用所述总吞吐量生成所述目标用户的平均吞吐量；

获取所述目标用户的用户带宽，根据所述用户带宽和所述平均吞吐量生成所述目标用户的频谱效率；

当所述频谱效率大于预设的频谱阈值时，确定所述二级分配算法通过所述频谱效率验证。

6.如权利要求1所述的物联网中基于LTE的频域资源分配方法，其特征在于，所述根据单纯形法和所述被分配频域资源对所述优先分配用户进行频域资源分配，包括：

生成所述优先分配用户的频域资源分配的目标函数；

根据所述分组数据对所述被分配频域资源进行分类，得到所述被分配频域资源的分类频域资源，根据所述分类频域资源生成所述频域资源分配的约束条件；

在所述约束条件下，根据单纯形法生成所述目标函数的最优值，根据所述最优值对所述优先分配用户进行频域资源分配。

7.如权利要求6中所述的物联网中基于LTE的频域资源分配方法，其特征在于，所述在所述约束条件下，根据单纯形法生成所述目标函数的最优值，包括：

利用如下所述约束条件绘制所述目标函数的可行域：

其中，表示所述目标函数受限于的一些条件，/>表示一个资源块不能分配给多个用户，只能分配给一个用户，/>表示每个用户所能得到的资源块数目是有限的，上限为/>，/>是所述/>中用户所能得到的资源块数目的上限值，/>表示每个资源块只能分配给一个用户，是丢比特率的门限值，/>是丢比特率，/>是数据包的标志，/>是数据包的总数，/>表示每个用户所能得到的资源块数目，/>是所述优先分配用户的标志，/>是所述优先分配用户的总数；

利用目所述目标函数和所述可行域确定所述目标函数的凸点，根据所述凸点生成所述目标函数的最优值。

8.如权利要求7中所述的物联网中基于LTE的频域资源分配方法，其特征在于，所述对所述业务需求进行业务分组，得到所述业务需求的分组业务，包括：

对所述业务需求进行分词处理，得到所述业务需求的需求分词；

对所述需求分词进行去停用词处理，得到所述需求分词的标准分词；

对所述标准分词进行向量转化，得到所述标准分词的分词向量；

对所述分词向量进行分组，得到所述分词向量的类别向量，根据所述类别向量确定所述业务需求的分组业务。

9.如权利要求1至8中任一项中所述的物联网中基于LTE的频域资源分配方法，其特征在于，所述对所述业务需求进行业务分组，得到所述业务需求的分组业务，包括：

确定所述业务需求的待分类的主题类别，选取所述业务需求中的其中一个业务需求为目标需求，逐个计算所述目标需求与所述主题类别的主题相似度；

选取所述主题相似度大于预设的相似度阈值的主题类别为目标类别，根据所述目标类别生成所述业务需求的分组业务。

10.一种物联网中基于LTE的频域资源分配系统，其特征在于，所述系统包括：

分组业务模块，用于生成物联网用户的业务需求，对所述业务需求进行业务分组，得到所述业务需求的分组业务；

业务权重模块，用于对所述分组业务进行优先级配置，得到所述分组业务的业务权重，根据所述业务权重确定所述物联网用户的待传输的分组数据；

吞吐量验证模块，用于获取待验证的优先分配算法，利用预设的数据资源对所述待验证的优先分配算法进行吞吐量验证，确定通过所述吞吐量验证的优先分配算法为一级分配算法，其中，所述待验证的优先分配算法为：

其中，是目标用户的优先分配用户，/>是切换因子，/>是业务权重，/>是所述目标用户的标志，/>是所述目标用户在/>时刻时可达到的预测速率值，/>是所述目标用户在时间窗口内的平均速率，/>是时间标志；

公平性验证模块，用于对所述一级分配算法进行公平性验证，确定通过所述公平性验证的一级分配算法为二级分配算法；

频谱效率验证模块，用于对所述二级分配算法进行频谱效率验证，确定通过所述频谱效率验证的二级分配算法为已验证的优先分配算法，利用所述已验证的优先分配算法确定所述物联网用户的优先分配用户；

频域资源分配模块，用于获取所述分组数据的被分配频域资源，根据单纯形法和所述被分配频域资源对所述优先分配用户进行频域资源分配。