[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

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010161498.5
• 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(jì)）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

本發(fā)明公開了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，主要解決現(xiàn)有方法難以綜合衡量吞吐量和用戶公平性性能，對于不同系統(tǒng)的適應(yīng)性較差的問題。包括：1)獲取系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率集合；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)；3)根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)建立遺傳算法搜索模型；4)結(jié)合搜索模型，仿真確定各數(shù)據(jù)傳輸速率的最佳權(quán)重；5)獲取用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率、用戶參數(shù)和業(yè)務(wù)參數(shù)；6)計(jì)算用戶調(diào)度優(yōu)先級；7)根據(jù)調(diào)度優(yōu)先級調(diào)度資源塊，并對未分配的資源塊重復(fù)執(zhí)行調(diào)度步驟完成調(diào)度。本發(fā)明采用遺傳算法搜索系統(tǒng)各數(shù)據(jù)傳輸速率的最佳權(quán)重，可靈活更改適應(yīng)度函數(shù)，有效提升了業(yè)務(wù)調(diào)度方法對于不同系統(tǒng)的適應(yīng)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及無線通信技術(shù)，更進(jìn)一步涉及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，可用于衛(wèi)星通信、移動通信、電離層散射通信及對流層散射通信。

背景技術(shù)

在通信領(lǐng)域，帶寬資源非常有限，多個(gè)用戶共享有限的帶寬資源。因此，如何提高無線資源的頻譜利用率、如何在用戶間分配資源是通信領(lǐng)域面臨的一重要挑戰(zhàn)。資源調(diào)度算法需結(jié)合系統(tǒng)需求，為多個(gè)用戶的多個(gè)業(yè)務(wù)分配合理的頻譜資源。在無線通信中，無線信道的時(shí)變特性以及用戶業(yè)務(wù)的多樣性使得無線資源調(diào)度的實(shí)施遇到重重困難，尤其是當(dāng)用戶處于小區(qū)邊緣位置或信號較不穩(wěn)定環(huán)境中，如何保證系統(tǒng)平均吞吐量的同時(shí)，又保證用戶間公平性是通信系統(tǒng)資源調(diào)度中的關(guān)鍵問題。而通常系統(tǒng)平均吞吐量和用戶間公平性是一對此消彼長的關(guān)系，需要根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行取舍折中。但從量化指標(biāo)上去衡量系統(tǒng)平均吞吐量和用戶間公平性的綜合性能，并且根據(jù)這個(gè)量化指標(biāo)去設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)調(diào)度方法，是比較難實(shí)現(xiàn)的。

近年，一些時(shí)域和頻域資源調(diào)度方法相繼被提出，較為經(jīng)典的有三類：第一類是輪詢RR調(diào)度算法，該方法中基站按照固定的順序?yàn)樾^(qū)用戶提供服務(wù)，用戶間公平性性能最優(yōu)，但是由于沒有考慮信道質(zhì)量，導(dǎo)致系統(tǒng)整體吞吐量很差；第二類是最大載干比Max C/I調(diào)度算法，該方法將信道條件好壞作為首要考慮條件，導(dǎo)致信道條件惡劣的用戶可能一直得不到資源調(diào)度，用戶間公平性最差，系統(tǒng)吞吐量性能最優(yōu)；第三類是比例公平PF調(diào)度算法，該方法是輪詢RR調(diào)度和最大載干比調(diào)度Max C/I算法的折中，在保證所有用戶平均數(shù)據(jù)傳輸量最大的同時(shí)確保不會出現(xiàn)某些用戶長期得不到調(diào)度的現(xiàn)象，該方法的不足之處在于系統(tǒng)整體的性能不高，且不能應(yīng)用于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。為了支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，朗訊貝爾實(shí)驗(yàn)室提出了最大權(quán)值時(shí)延優(yōu)先M-LWDF算法，該算法的主要思想是綜合考慮分組隊(duì)列的時(shí)延和信道狀態(tài)信息，對系統(tǒng)資源進(jìn)行調(diào)度。但在不同系統(tǒng)中，最大權(quán)值時(shí)延優(yōu)先M-LWDF算法中的參數(shù)元并不適合，不能滿足不同系統(tǒng)對于業(yè)務(wù)調(diào)度算法的不同要求，其調(diào)度靈活性較差。

南京郵電大學(xué)在其申請?zhí)枮?01610372747.9，名稱為“一種基于RB反饋的LTE資源調(diào)度算法”的專利申請文件中公開了一種基于反饋的資源調(diào)度算法。該發(fā)明通過統(tǒng)計(jì)前一段設(shè)定時(shí)間內(nèi)的資源塊的分配情況來影響當(dāng)前周期內(nèi)的資源分配，來降低比例公平調(diào)度PF算法計(jì)算復(fù)雜度。但是，該方法仍然存在的不足之處是，該方法其實(shí)是對最大載干比調(diào)度Max C/I算法進(jìn)行了一個(gè)反饋因子加權(quán)，犧牲了用戶間公平性獲取系統(tǒng)平均吞吐量性能，沒有量化的標(biāo)準(zhǔn)衡量方法性能；且該方法中時(shí)間觀察窗長度的選取直接影響性能，方法靈活性不高。

徐小波在其發(fā)表的碩士論文“基于遺傳算法的霧計(jì)算資源調(diào)度研究”(上海師范大學(xué)，2019)中提出基于線性加權(quán)的遺傳算法，設(shè)立三個(gè)優(yōu)化目標(biāo)，分別為時(shí)延、通信負(fù)載和服務(wù)費(fèi)用，根據(jù)用戶要求實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)調(diào)度優(yōu)化，且該方法適合用戶對某一目標(biāo)偏好的情況下，可以獲得較好的優(yōu)化效果，但是對于一般性用戶要求，想要獲得整體較好的服務(wù)質(zhì)量，該遺傳算法不能夠表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出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，用于解決傳統(tǒng)業(yè)務(wù)調(diào)度方法對于不同系統(tǒng)的不同要求適應(yīng)性差，難以采用量化指標(biāo)去衡量系統(tǒng)平均吞吐量和用戶間公平性的綜合性能的問題。然而，當(dāng)系統(tǒng)平均吞吐量和用戶間公平性的綜合性能被量化時(shí)，系統(tǒng)在選擇業(yè)務(wù)調(diào)度方法時(shí)就會更加明確，更為主動。