[發(fā)明專利]一種基于遺傳算法優(yōu)化傳輸速率權(quán)重的業(yè)務(wù)調(diào)度方法

有效

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• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111328146B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任光亮;韓西榮;丁建;張文超
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W72/10
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 侯瓊;王品華

1.一種基于遺傳算法優(yōu)化傳輸速率權(quán)重的業(yè)務(wù)調(diào)度方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)獲取通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率集合：

通信系統(tǒng)中所有發(fā)送端用戶，分別根據(jù)各自的傳輸信道質(zhì)量選擇與之相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸速率，所有數(shù)據(jù)傳輸速率從低到高組成通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率集合E；

(2)確定系統(tǒng)平均吞吐量和用戶間公平性的適應(yīng)度函數(shù)表達式：

(2.1)根據(jù)下式計算系統(tǒng)平均吞吐量T：

其中，S表示總的調(diào)度時隙數(shù)；N為系統(tǒng)所能容納的最大用戶數(shù)；c_i,s表示第i個用戶在第s個調(diào)度時隙內(nèi)在每個資源塊上的數(shù)據(jù)傳輸速率；x_i,s表示系統(tǒng)在第s個調(diào)度時隙內(nèi)為第i個用戶分配的資源塊數(shù)；p_i,s表示第i個用戶在第s個調(diào)度時隙內(nèi)連續(xù)分配的傳輸時間；P表示系統(tǒng)的運行總時間；

(2.2)采用的簡式指數(shù)計算用戶間公平性F：

其中，x_i表示第i個用戶在整個調(diào)度過程中的資源占用率；

(2.3)得到綜合衡量系統(tǒng)平均吞吐量和用戶間公平性的適應(yīng)度函數(shù)f表達式如下：

其中，T_maxC/I表示該系統(tǒng)采用最大載干比Max C/I調(diào)度算法時的系統(tǒng)平均吞吐量；F_RR表示該系統(tǒng)采用輪詢RR調(diào)度算法時的用戶間公平性的簡式指數(shù)；α表示系統(tǒng)平均吞吐量所占權(quán)重，且α＝[0,1]；

(3)確定通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率權(quán)重：

根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)f建立遺傳算法搜索模型，搜索使適應(yīng)度函數(shù)f最大的集合E中各個數(shù)據(jù)傳輸速率的權(quán)重；通過仿真搜索到各個數(shù)據(jù)傳輸速率的最佳權(quán)重，將其定為通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率權(quán)重；

(4)獲取用戶在當前被調(diào)度資源塊上的數(shù)據(jù)傳輸速率：

基站根據(jù)輸入的信道質(zhì)量指示CQI矩陣，獲取每個請求服務(wù)的用戶在當前被調(diào)度資源塊上的數(shù)據(jù)傳輸速率e_d；

(5)獲取用戶參數(shù)和業(yè)務(wù)參數(shù)：

基站分別獲取每個請求服務(wù)的用戶的緩存狀態(tài)及請求服務(wù)的業(yè)務(wù)，得到影響調(diào)度結(jié)果的相關(guān)參數(shù)，即用戶參數(shù)和業(yè)務(wù)參數(shù)，包括：用戶在截至上一時隙的平均吞吐量、用戶數(shù)據(jù)等待時延、用戶業(yè)務(wù)容忍時延；

(6)計算用戶調(diào)度優(yōu)先級參數(shù)：

(6.1)根據(jù)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率權(quán)重確定用戶在當前被調(diào)度資源塊上的數(shù)據(jù)傳輸速率e_d的權(quán)值；

(6.2)對用戶參數(shù)和業(yè)務(wù)參數(shù)進行線性歸一化，得到歸一化后的權(quán)值；

(6.3)采用最大權(quán)值延時優(yōu)先算法M-LWDF，獲取用戶在當前被調(diào)度資源塊上的調(diào)度優(yōu)先級參數(shù)；

(7)根據(jù)調(diào)度優(yōu)先級參數(shù)調(diào)度資源塊：

將當前被調(diào)度資源塊分配給調(diào)度優(yōu)先級參數(shù)最大的請求服務(wù)的用戶；

(8)更新資源分配矩陣：

對未分配資源塊重復(fù)執(zhí)行步驟(4)～(7)，直至所有資源塊分配完成，得到最終資源塊分配矩陣，即完成業(yè)務(wù)調(diào)度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于：步驟(2.2)中資源占用率x_i通過下式計算得到：

其中S表示總的調(diào)度時隙數(shù)；x_i,s表示系統(tǒng)在第s個調(diào)度時隙內(nèi)為第i個用戶分配的資源塊數(shù)；p_i,s表示第i個用戶在第s個調(diào)度時隙內(nèi)連續(xù)分配的傳輸時間；N_RB表示每個時隙系統(tǒng)調(diào)度的最大資源塊數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于：步驟(3)中遺傳算法搜索模型具體為：將集合E中各個數(shù)據(jù)傳輸速率的權(quán)重作為遺傳算法搜索的自變量，采用遺傳算法中的差分進化算法，確定遺傳算法的最大迭代次數(shù)G_m，通過初始化、變異、交叉和選擇操作，逐代優(yōu)化集合E中各個數(shù)據(jù)傳輸速率的權(quán)重，使適應(yīng)度函數(shù)f達到最大值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于：步驟(3)中仿真搜索是在仿真系統(tǒng)中進行，系統(tǒng)在遺傳算法的每次迭代后得到對應(yīng)的適應(yīng)度函數(shù)f值，當達到遺傳算法的最大迭代次數(shù)G_m時，系統(tǒng)獲得最大的適應(yīng)度函數(shù)f值，該值對應(yīng)的集合E中各個數(shù)據(jù)傳輸速率的權(quán)重，即為各個數(shù)據(jù)傳輸速率的最佳權(quán)重。