[發明專利]一種基于遺傳算法優化傳輸速率權重的業務調度方法

有效

• 申請號: 202010161498.5
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111328146B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 任光亮;韓西榮;丁建;張文超
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W72/10
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 侯瓊;王品華

1.一種基于遺傳算法優化傳輸速率權重的業務調度方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)獲取通信系統的數據傳輸速率集合：

通信系統中所有發送端用戶，分別根據各自的傳輸信道質量選擇與之相應的數據傳輸速率，所有數據傳輸速率從低到高組成通信系統的數據傳輸速率集合E；

(2)確定系統平均吞吐量和用戶間公平性的適應度函數表達式：

(2.1)根據下式計算系統平均吞吐量T：

其中，S表示總的調度時隙數；N為系統所能容納的最大用戶數；c_i,s表示第i個用戶在第s個調度時隙內在每個資源塊上的數據傳輸速率；x_i,s表示系統在第s個調度時隙內為第i個用戶分配的資源塊數；p_i,s表示第i個用戶在第s個調度時隙內連續分配的傳輸時間；P表示系統的運行總時間；

(2.2)采用的簡式指數計算用戶間公平性F：

其中，x_i表示第i個用戶在整個調度過程中的資源占用率；

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

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

(3)確定通信系統的數據傳輸速率權重：

根據適應度函數f建立遺傳算法搜索模型，搜索使適應度函數f最大的集合E中各個數據傳輸速率的權重；通過仿真搜索到各個數據傳輸速率的最佳權重，將其定為通信系統的數據傳輸速率權重；

(4)獲取用戶在當前被調度資源塊上的數據傳輸速率：

基站根據輸入的信道質量指示CQI矩陣，獲取每個請求服務的用戶在當前被調度資源塊上的數據傳輸速率e_d；

(5)獲取用戶參數和業務參數：

基站分別獲取每個請求服務的用戶的緩存狀態及請求服務的業務，得到影響調度結果的相關參數，即用戶參數和業務參數，包括：用戶在截至上一時隙的平均吞吐量、用戶數據等待時延、用戶業務容忍時延；

(6)計算用戶調度優先級參數：

(6.1)根據通信系統的數據傳輸速率權重確定用戶在當前被調度資源塊上的數據傳輸速率e_d的權值；

(6.2)對用戶參數和業務參數進行線性歸一化，得到歸一化后的權值；

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

(7)根據調度優先級參數調度資源塊：

將當前被調度資源塊分配給調度優先級參數最大的請求服務的用戶；

(8)更新資源分配矩陣：

對未分配資源塊重復執行步驟(4)～(7)，直至所有資源塊分配完成，得到最終資源塊分配矩陣，即完成業務調度。

2.根據權利要求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表示總的調度時隙數；x_i,s表示系統在第s個調度時隙內為第i個用戶分配的資源塊數；p_i,s表示第i個用戶在第s個調度時隙內連續分配的傳輸時間；N_RB表示每個時隙系統調度的最大資源塊數。

3.根據權利要求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中各個數據傳輸速率的權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G_m，通過初始化、變異、交叉和選擇操作，逐代優化集合E中各個數據傳輸速率的權重，使適應度函數f達到最大值。

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