基于td-lte的虛擬專網(wǎng)的資源分配方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于TD-LTE的虛擬專網(wǎng)的資源分配方法，包括如下步驟：CQI值獲取步驟、負(fù)載計(jì)算步驟、計(jì)算預(yù)留資源塊數(shù)目步驟、預(yù)留資源塊步驟、資源分配步驟。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在保證高優(yōu)先級(jí)用戶的資源使用下最大化系統(tǒng)容量，提出改進(jìn)的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)劃分的資源分配方法，該方法結(jié)合了LTE的功能和頻率分集增益特性，提升了專網(wǎng)在傳輸速率、系統(tǒng)容量和系統(tǒng)復(fù)用方面的性能。
【專利說明】基于TD-LTE的虛擬專網(wǎng)的資源分配方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及基于TD-LTE的虛擬專網(wǎng)的資源分配方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有的通信領(lǐng)域中，針對(duì)特定行業(yè)用戶的需求的集群通信系統(tǒng)的地位日漸凸 顯。集群通信系統(tǒng)是圍繞調(diào)度和指揮主體業(yè)務(wù)的多應(yīng)用無線通信系統(tǒng)，因而不同行業(yè)和部 門對(duì)集群通信系統(tǒng)也有著不同的性能要求。例如，國家安全部門，對(duì)網(wǎng)絡(luò)延時(shí)要求很高，必 須建立短時(shí)延、高可靠性和安全性的集群通信系統(tǒng)；運(yùn)輸和服務(wù)行業(yè)，則是對(duì)支持用戶數(shù)量 和覆蓋范圍有較高要求，需要建立用戶數(shù)量多和覆蓋范圍廣的集群通信系統(tǒng)。
[0003] 2013年12月4日，工業(yè)和信息化部向中國移動(dòng)、中國電信、中國聯(lián)通正式發(fā)放了 第四代移動(dòng)通信業(yè)務(wù)牌照。TD-LTE系統(tǒng)下行采用0FDM(orthogonal frequency division multiplexing)正交頻分復(fù)用技術(shù)，一方面，OFDM技術(shù)作為調(diào)制技術(shù)，能夠有效的消除碼 間干擾；另一方面0FDM采用的靈活頻率分配方案，將數(shù)據(jù)分散到多個(gè)資源塊上傳輸，實(shí)現(xiàn) 了頻率分集增益，也極大的提高系統(tǒng)吞吐量。現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用中的集群通信系統(tǒng)沒有基于 TD-LTE數(shù)字集群通信系統(tǒng)，因此基于TD-LTE的數(shù)字集群通信系統(tǒng)需要進(jìn)一步研發(fā)?，F(xiàn)有的 數(shù)字集群通信系統(tǒng)造價(jià)很高，而且只能針對(duì)特定要求設(shè)計(jì)，復(fù)用率很低，同時(shí)優(yōu)先級(jí)固定劃 分，造成了資源空閑和系統(tǒng)容量降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種基于TD-LTE的虛擬專網(wǎng)的資源 分配方法。
[0005] 本發(fā)明提供了一種基于TD-LTE的虛擬專網(wǎng)的資源分配方法，包括如下步驟：
[0006] CQI值獲取步驟：演進(jìn)基站全信道發(fā)送參考信號(hào)給用戶，用戶估計(jì)CQI值并上報(bào)給 演進(jìn)基站，演進(jìn)基站記錄CQI值；
[0007] 負(fù)載計(jì)算步驟：根據(jù)負(fù)載閾值表，確定需要?jiǎng)澐謨?yōu)先級(jí)數(shù)目；
[0008] 計(jì)算預(yù)留資源塊數(shù)目步驟：按照對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)用戶在總用戶所占比例，計(jì)算需要給 高優(yōu)先級(jí)用戶預(yù)留的資源塊數(shù)目，剩余的資源塊留給非高優(yōu)先級(jí)用戶使用；
[0009] 預(yù)留資源塊步驟：根據(jù)用戶的優(yōu)先級(jí)使用對(duì)應(yīng)的預(yù)留資源，如果非高優(yōu)先級(jí)用戶， 則使用沒被標(biāo)定優(yōu)先級(jí)的資源塊；
[0010] 資源分配步驟：每個(gè)接入用戶分得的第一個(gè)資源塊，是該用戶在對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)的全 部資源塊中獲得最高信道增益的資源塊；第一輪每個(gè)用戶都分得了一個(gè)資源塊，據(jù)此計(jì)算 所有用戶的容量比R/Y，R為資源塊傳輸速率，Y為信噪比，如果在對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)的資源塊中 有未被使用的資源塊，則按照容量比由低到高逐個(gè)分配，每次分配一個(gè)資源塊，然后更新每 個(gè)用戶獲得的容量數(shù)據(jù)R，更新后根據(jù)新的容量比繼續(xù)由小到大逐個(gè)分配，直到分完；普通 用戶，沒有預(yù)留資源塊，直接在剩余的資源塊中分配資源。
[0011] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述負(fù)載計(jì)算步驟中：演進(jìn)基站通過無線資源管理 實(shí)體計(jì)算小區(qū)負(fù)載，P。是小區(qū)負(fù)載參考值，定義為已用的物理資源塊PRBs與總物理資源塊 的比值，

【權(quán)利要求】
1. 一種基于TD-LTE的虛擬專網(wǎng)的資源分配方法，其特征在于，包括如下步驟： CQI值獲取步驟：演進(jìn)基站全信道發(fā)送參考信號(hào)給用戶，用戶估計(jì)CQI值并上報(bào)給演進(jìn) 基站，演進(jìn)基站記錄CQI值； 負(fù)載計(jì)算步驟：根據(jù)負(fù)載閾值表，確定需要?jiǎng)澐謨?yōu)先級(jí)數(shù)目； 計(jì)算預(yù)留資源塊數(shù)目步驟：按照對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)用戶在總用戶所占比例，計(jì)算需要給高優(yōu) 先級(jí)用戶預(yù)留的資源塊數(shù)目，剩余的資源塊留給非高優(yōu)先級(jí)用戶使用； 預(yù)留資源塊步驟：根據(jù)用戶的優(yōu)先級(jí)使用對(duì)應(yīng)的預(yù)留資源，如果非高優(yōu)先級(jí)用戶，則使 用沒被標(biāo)定優(yōu)先級(jí)的資源塊； 資源分配步驟：每個(gè)接入用戶分得的第一個(gè)資源塊，是該用戶在對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)的全部資 源塊中獲得最高信道增益的資源塊；第一輪每個(gè)用戶都分得了一個(gè)資源塊，據(jù)此計(jì)算所有 用戶的容量比R/Y，R為資源塊傳輸速率，Y為信噪比，如果在對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)的資源塊中有 未被使用的資源塊，則按照容量比由低到高逐個(gè)分配，每次分配一個(gè)資源塊，然后更新每個(gè) 用戶獲得的容量數(shù)據(jù)R，更新后根據(jù)新的容量比繼續(xù)由小到大逐個(gè)分配，直到分完；普通用 戶，沒有預(yù)留資源塊，直接在剩余的資源塊中分配資源。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的資源分配方法，其特征在于，在所述負(fù)載計(jì)算步驟中：演進(jìn)基 站通過無線資源管理實(shí)體計(jì)算小區(qū)負(fù)載，P。是小區(qū)負(fù)載參考值，定義為已用的物理資源塊 PRBs與總物理資源塊的比值，
式中MPKE小區(qū)內(nèi)總得物力資源 塊，Du用戶申請(qǐng)的業(yè)務(wù)速率，R (SINRU)是用戶u每個(gè)資源塊可以提供的速率，SINRU是用戶u 的信號(hào)與干擾加噪聲比，若P。> 1表示小區(qū)過載；確定優(yōu)先級(jí)數(shù)目方法為：將[〇, 1]分成 9段，當(dāng)[〇, αι)時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)負(fù)載最低，采用最多的優(yōu)先級(jí)數(shù)目m，優(yōu)先級(jí)數(shù)目m〈l〇， 原因是LTE系統(tǒng)提供了 9個(gè)優(yōu)先級(jí)配置，當(dāng)[αι，α2)時(shí)，減少一個(gè)優(yōu)先級(jí)數(shù)目，以此 類推，當(dāng)p。e [α8, α9)時(shí)，只能保證一個(gè)優(yōu)先級(jí)的用戶組，優(yōu)先級(jí)數(shù)目2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的資源分配方法，其特征在于，在所述計(jì)算預(yù)留資源塊數(shù)目 步驟中：根據(jù)各優(yōu)先級(jí)用戶數(shù)占總用戶數(shù)的比例，計(jì)算出每個(gè)優(yōu)先級(jí)需要預(yù)留的資源塊數(shù) 目：
其中，RB_num_priority是各優(yōu)先級(jí)用戶預(yù)留資源數(shù)目，num_priority是對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí) 用戶數(shù)目； C(i) = {RB_num_priority(i)}, A = A-C ； 其中，C(i)為預(yù)留給i優(yōu)先級(jí)用戶的所有資源塊集合，A是全部資源塊集合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的資源分配方法，其特征在于，在所述預(yù)留資源塊步驟中：根據(jù) CQI的信道質(zhì)量信息，將前RB_num_priority(l)個(gè)信道質(zhì)量最好的資源塊標(biāo)識(shí)為優(yōu)先級(jí)1 用戶組預(yù)留資源，按照同樣的方法給在剩下的資源塊中將信道質(zhì)量最好的資源塊標(biāo)識(shí)為優(yōu) 先級(jí)為2,以此類推；
其中，c(i)為預(yù)留給i優(yōu)先級(jí)用戶的所有資源塊集合，A是全部資源塊集合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的資源分配方法，其特征在于，在所述資源分配步驟中，高優(yōu)先 級(jí)用戶資源分配方法為：當(dāng)給優(yōu)先級(jí)為1的用戶分配資源塊時(shí)，在預(yù)留給優(yōu)先級(jí)為1的資源 中找到每個(gè)用戶相對(duì)獲得最大增益的資源塊，并把它分配給該用戶，更新傳輸速度數(shù)據(jù)，將 剩下的預(yù)留資源按照容量比由小到大分配給所有優(yōu)先級(jí)為1的用戶，每次分配一個(gè)RB，直 到預(yù)留資源分配完；普通用戶資料分配方法為：對(duì)于所有普通用戶，先給每個(gè)用戶分配1個(gè) 相對(duì)信道增益最大資源塊，剩下的資源按照容量比由小到大分配，直到分配完成。
6. -種基于TD-LTE的虛擬專網(wǎng)的資源分配系統(tǒng)，其特征在于，包括： CQI值獲取模塊：用于演進(jìn)基站全信道發(fā)送參考信號(hào)給用戶，用戶估計(jì)CQI值并上報(bào) 給演進(jìn)基站，演進(jìn)基站記錄CQI值； 負(fù)載計(jì)算模塊：用于根據(jù)負(fù)載閾值表，確定需要?jiǎng)澐謨?yōu)先級(jí)數(shù)目； 計(jì)算預(yù)留資源塊數(shù)目模塊：用于按照對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)用戶在總用戶所占比例，計(jì)算需要給 高優(yōu)先級(jí)用戶預(yù)留的資源塊數(shù)目，剩余的資源塊留給非高優(yōu)先級(jí)用戶使用； 預(yù)留資源塊模塊：用于根據(jù)用戶的優(yōu)先級(jí)使用對(duì)應(yīng)的預(yù)留資源，如果非高優(yōu)先級(jí)用戶， 則使用沒被標(biāo)定優(yōu)先級(jí)的資源塊； 資源分配模塊：用于每個(gè)接入用戶分得的第一個(gè)資源塊，是該用戶在對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)的全 部資源塊中獲得最高信道增益的資源塊；第一輪每個(gè)用戶都分得了一個(gè)資源塊，據(jù)此計(jì)算 所有用戶的容量比R/Y，R為資源塊傳輸速率，Y為信噪比，如果在對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)的資源塊中 有未被使用的資源塊，則按照容量比由低到高逐個(gè)分配，每次分配一個(gè)資源塊，然后更新每 個(gè)用戶獲得的容量數(shù)據(jù)R，更新后根據(jù)新的容量比繼續(xù)由小到大逐個(gè)分配，直到分完；普通 用戶，沒有預(yù)留資源塊，直接在剩余的資源塊中分配資源。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的資源分配系統(tǒng)，其特征在于，在所述負(fù)載計(jì)算模塊中：演進(jìn)基 站通過無線資源管理實(shí)體計(jì)算小區(qū)負(fù)載，P。是小區(qū)負(fù)載參考值，定義為已用的物理資源塊 PRBs與總物理資源塊的比值，
式中MPKE小區(qū)內(nèi)總得物力資源 塊，Du用戶申請(qǐng)的業(yè)務(wù)速率，R (SINRU)是用戶u每個(gè)資源塊可以提供的速率，SINRU是用戶u 的信號(hào)與干擾加噪聲比，若P。> 1表示小區(qū)過載；確定優(yōu)先級(jí)數(shù)目方法為：將[〇, 1]分成 9段，當(dāng)[〇, αι)時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)負(fù)載最低，采用最多的優(yōu)先級(jí)數(shù)目m，優(yōu)先級(jí)數(shù)目m〈l〇， 原因是LTE系統(tǒng)提供了 9個(gè)優(yōu)先級(jí)配置，當(dāng)[αι，α2)時(shí)，減少一個(gè)優(yōu)先級(jí)數(shù)目，以此 類推，當(dāng)p。e [α8, α9)時(shí)，只能保證一個(gè)優(yōu)先級(jí)的用戶組，優(yōu)先級(jí)數(shù)目2。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的資源分配系統(tǒng)，其特征在于，在所述計(jì)算預(yù)留資源塊數(shù)目 模塊中：根據(jù)各優(yōu)先級(jí)用戶數(shù)占總用戶數(shù)的比例，計(jì)算出每個(gè)優(yōu)先級(jí)需要預(yù)留的資源塊數(shù) 目：
其中，RB_num_priority是各優(yōu)先級(jí)用戶預(yù)留資源數(shù)目，num_priority是對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí) 用戶數(shù)目； C(i) = {RB_num_priority(i)}, A = A-C ； 其中，c(i)為預(yù)留給i優(yōu)先級(jí)用戶的所有資源塊集合，A是全部資源塊集合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的資源分配系統(tǒng)，其特征在于，在所述預(yù)留資源塊模塊中：根據(jù) CQI的信道質(zhì)量信息，將前RB_num_priority(l)個(gè)信道質(zhì)量最好的資源塊標(biāo)識(shí)為優(yōu)先級(jí)1 用戶組預(yù)留資源，按照同樣的方法給在剩下的資源塊中將信道質(zhì)量最好的資源塊標(biāo)識(shí)為優(yōu) 先級(jí)為2,以此類推；
其中，C(i)為預(yù)留給i優(yōu)先級(jí)用戶的所有資源塊集合，A是全部資源塊集合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的資源分配系統(tǒng)，其特征在于，在所述資源分配模塊中，高優(yōu) 先級(jí)用戶資源分配方法為：當(dāng)給優(yōu)先級(jí)為1的用戶分配資源塊時(shí)，在預(yù)留給優(yōu)先級(jí)為1的資 源中找到每個(gè)用戶相對(duì)獲得最大增益的資源塊，并把它分配給該用戶，更新傳輸速度數(shù)據(jù)， 將剩下的預(yù)留資源按照容量比由小到大分配給所有優(yōu)先級(jí)為1的用戶，每次分配一個(gè)RB， 直到預(yù)留資源分配完；普通用戶資料分配方法為：對(duì)于所有普通用戶，先給每個(gè)用戶分配1 個(gè)相對(duì)信道增益最大資源塊，剩下的資源按照容量比由小到大分配，直到分配完成。
【文檔編號(hào)】H04W72/04GK104302005SQ201410371231
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】張霆廷, 張欽宇, 邢學(xué)強(qiáng), 崔文華 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院