CN102845028B - 一种资源分配的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种资源分配的方法及装置，涉及通信领域，用以实现有效提升用户间的公平性，并进一步实现向各用户合理分配资源。所述方法包括：根据上一时刻的公平性参数、上一时刻的边均比以及预设临界值更新当前时刻的公平性参数，边均比为小区边缘平均吞吐量与***平均吞吐量之比，公平性参数不小于零；根据上一时刻各个用户的用户平均吞吐量、当前时刻的公平性参数以及当前时刻下各个用户的信道条件获取最大化***效用时的分配方案；按照所述最大化***效用时的分配方案进行资源分配，以使得当前时刻的边均比相对于上一时刻的边均比趋于预设临界值。本发明方案适用于***资源分配的场景。

Description

一种资源分配的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种资源分配的方法及装置。背景技术

在***资源一定情况下，小区边缘平均吞吐量和***平均吞吐量之间存在折中。一方面，小区边缘用户的信道条件较差，为达到与小区中心用户一样地用户体验，小区边缘用户比信道条件好的小区中心用户需要更多的***资源；另一方面，整个***平均吞吐量主要取决于小区中心用户的吞吐量，如果将过多的***资源分配给小区边缘用户，那么会影响其他用户的用户体验及整个***的平均吞吐量，因此需要一种折中小区边缘平均吞吐量与***平均吞吐量的方法，这种折中方法实际上反映了一定的用户公平性。

在现有技术中提出了一种保证一定公平性要求的基于α公平效用函数调度算法，是保证用户公平性的调度算法。例如，用户速率之间满足一定比例，用来衡量用户间的公平性。在现有技术中采用了基于基尼(Jain)公平性系数来衡量用户间的公平性，定义如下：

其中，表示用户k的平均速率，***用户数为K。若求得的基尼公平性系数越大，则表示***用户间越公平，若公平性系数较小，则说明用户间的公平性较差，***根据此基尼系数对分配给各个用户的资源进行调整。

在实现上述折中方法的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：虽然采用基于基尼公平性系数的公平效用函数的方法，可以根据衡量的***公平性对***资源进行分配，但是利用上述公平性系数在资源分配的过程中无法有效提升用户间的公平性，进一步无法向各用户合理分配资源。

发明内容

本发明的实施例提供一种资源分配的方法及装置，用以实现有效提升用户间的公平性，并进一步实现向各用户合理分配资源。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种资源分配的方法，根据上一时刻的公平性参数、上一时刻的边均比以及预设临界值更新当前时刻的公平性参数，所述边均比为小区边缘平均吞吐量与***平均吞吐量之比，所述公平性参数不小于零；根据上一时刻各个用户的用户平均吞吐量、所述当前时刻的公平性参数以及当前时刻下各个用户的信道条件获取最大化***效用时的分配方案；按照所述最大化***效用时的分配方案进行资源分配，以使得当前时刻的边均比相对于上一时刻的边均比趋于所述预设临界值。

所述预设临界值为根据经验值所选取的小区边缘平均吞吐量与***平均吞吐量的合理折中点。

一种资源分配的装置，包括：更新单元，用于根据上一时刻的公平性参数、上一时刻的边均比以及预设临界值更新当前时刻的公平性参数，所述边均比为小区边缘平均吞吐量与***平均吞吐量之比，所述公平性参数不小于零；获取单元，用于根据上一时刻各个用户的用户平均吞吐量、所述当前时刻的公平性参数以及当前时刻下各个用户的信道条件获取最大化***效用时的分配方案；分配单元，用于按照所述最大化***效用时的分配方案进行资源分配，以使得当前时刻的边均比相对于上一时刻的边均比趋于预设临界值。

本发明实施例提了一种资源分配的方法及装置，根据上一时刻的公平性参数和边均比以及预设临界值更新当前时刻的公平性参数，根据当前时刻的公平性参数和上一时刻的各个用户的平均吞吐量更新当前时刻的分配权重，根据各个用户的当前时刻的分配权重和各个用户的信道条件计算出最大化***效用的分配方案，并按此分配方案进行资源分配。这种引用了边均比的资源分配方法及装置，能够利用边均比更新公平性参数，并在资源分配的过程中反映出小区边缘吞吐量和***平均吞吐量关键技术指标的定性关系，从而实现有效提升用户间的公平性，并进一步实现向各用户合理分配资源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种资源分配的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种用户吞吐量分布CDF曲线；

图3为图1所示的资源分配的方法的步骤102的具体流程图；

图4为本发明实施例提供的一种资源分配的方法的具体实例的方法流程图；

图5为图4所示的资源分配的方法的具体实施例的步骤402的具体流程图；

图6为为发明实施例提供的一种边均比和公平性参数的仿真效果示意图；

图7为发明实施例提供的一种用户吞吐量的仿真效果示意图；

图8本发明实施例提供的一种资源分配的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种资源分配的方法，如图1所示，包括：

101、根据上一时刻的公平性参数、上一时刻的边均比以及预设临界值更新当前时刻的公平性参数，所述边均比为小区边缘平均吞吐量与***平均吞吐量之比，所述公平性参数不小于零。

具体的，首先，根据边均比的预设临界值和采用的效用函数选择相应的含有边均比的公平性参数更新公式。例如，边均比的预设临界值是F₀，且用基于α公平效用函数来控制***效用和公平性，则优选的，更新公平性参数的更新公式为：α[t]＝max[0，α[t-1]+c_α·(F₀-F[t-1])]，其中，t表示任一时刻，α[t]表示t时刻的公平性参数，F[t-1]是t-1时刻的边均比，c_α是算法参数且为正值。然后，除第一时刻(即t＝1时)外，根据上一时刻的公平性参数、边均比和预设临界值求取当前时刻的公平性参数，公平性参数是不小于零的数。由上式可知，当α[t-1]+c_α·(F₀-F[t-1])的值小于0时，t时刻的公平性参数α的值为0，当α[t-1]+c_α·(F₀-F[t-1])的值大于0是，t时刻的公平性参数α的值为α[t-1]+c_α·(F₀-F[t-1])的值。

需要说明的是，第一时刻是更新公平性参数的初始时刻，第一时刻的公平性参数值可以预先设置或使用其他方法得到，本发明对此并不做限定。

需要说明的是，预设临界值为根据经验值所选取的小区边缘平均吞吐量与***平均吞吐量的合理折中点，***的边均比在接近预设临界值F₀时，***既兼顾各个用户间的公平性，又能兼顾小区边缘平均吞吐量与***平均吞吐量的合理折中，且在边均比为F₀时，效果最优。

边均比为小区边缘平均吞吐量与***平均吞吐量之比。某一时刻的小区边缘平均吞吐量为，在该时刻***中全部或部分边缘用户的用户平均吞吐量的平均值；某一时刻的***平均吞吐量为，在该时刻***中全部或部分用户的用户平均吞吐量的平均值。如图2所示，可以通过用户吞吐量分布CDF曲线来体现***的边均比，在图2中，选定小区边缘平均吞吐量为用户吞吐量CDF曲线的5％CDF(Cumulative Distribution Function，累积分布函数)用户吞吐量的点，选定***平均吞吐量为用户吞吐量CDF曲线的50％CDF用户吞吐量的点，此时边均比当边均比F接近0时，表示小区边缘平均吞吐量很差，用户吞吐量CDF曲线较平缓，如场景3的曲线，***公平性差，当边均比F接近1时，表示小区边缘平均吞吐量和***平均吞吐量相当，用户吞吐量CDF曲线较陡峭，如场景1的曲线，此时***公平性较好。

其中，边缘用户是小区中在基站覆盖范围边缘的用户，中心用户是小区中靠近基站的用户。

需要说明的是，用户吞吐量分布CDF曲线来体现***的边均比时，可任意选定一点作为小区边缘平均吞吐量，任意选定另一点作为***平均吞吐量，且***平均吞吐量的CDF应该比小区边缘吞吐量的CDF大，例如，在上例中选取用户吞吐量分布CDF曲线的5％CDF用户吞吐量的点表示小区边缘平均吞吐量，选取用户吞吐量分布CDF曲线的50％CDF用户吞吐量的点表示***平均吞吐量，也可以选择用户吞吐量分布CDF曲线的10％CDF用户吞吐量的点表示小区边缘平均吞吐量，选取用户吞吐量分布CDF曲线的90％CDF用户吞吐量的点表示***平均吞吐量，本发明对此并不做限制。

需要说明的是，公平性参数的更新公式根据不同的效用函数，可以做相应变化，但所有的更新公式中都包含有边均比以及边均比的预设临界值，本发明实施例对此并不做限定。

102、根据上一时刻各个用户的用户平均吞吐量、所述当前时刻的公平性参数以及当前时刻下各个用户的信道条件获取最大化***效用时的分配方案。

具体的，如图3所示，上述步骤102具体包括：

1021、根据上一时刻各个用户的用户平均吞吐量、当前时刻的公平性参数，求取当前时刻下各个用户的分配权重。

其中，如上例所述，使用基于α公平效用函数来控制***效用和公平性，且边均比的预设临界值为F₀。除第一时刻外，根据上一时刻各个用户的用户平均吞吐量、当前时刻的公平性参数，利用α公平效用函数，求取当前时刻下各个用户的分配权重。

需要说明的是，第一时刻的各个用户的用户平均吞吐量为0。

1022、根据当前时刻下各个用户的分配权重以及当前时刻下各个用户的信道条件得到最大化***效用时的分配方案。

其中，根据步骤1021求取的各个用户的分配权重，以及当前时刻下各个用户的信道条件计算出最大化***效用时的分配方案。

103、按照所述最大化***效用时的分配方案进行资源分配，以使得当前时刻的边均比相对于上一时刻的边均比趋于所述预设临界值。

具体的，根据步骤102所计算出当前时刻的分配方案，并在当前时刻对各个用户进行***资源的分配，分配资源后，当前时刻的小区边缘平均吞吐量和***平均吞吐量发生改变，使得边均比变大或变小，比上一时刻的边均比更趋于预设临界值。

需要说明的是，根据上述的理论分析，当边均比等于预设临界值时，则根据上述资源分配方案会使得边均比稳定在预设临界值。但在实际应用中，边均比只能近似等于预设临界值，且在一定精度范围内，边均比会稳定于预设临界值。

本发明实施例提供了一种资源分配的方法，根据上一时刻的公平性参数和边均比以及预设临界值更新当前时刻的公平性参数，根据当前时刻的公平性参数、上一时刻的各个用户的平均吞吐量和各个用户的信道条件计算出最大化***效用的分配方案，并按此分配方案进行资源分配。这种引用了边均比的资源分配的方法，能够利用边均比更新公平性参数，且在资源分配的过程中反映出小区边缘吞吐量和***平均吞吐量关键技术指标的定性关系，从而实现有效提升用户间的公平性，并进一步实现向各用户合理分配资源。

下面以边均比的预设临界值是F₀，用基于α公平效用函数来控制***效用和公平性为例进行具体说明，此时资源分配方法，如图4所示，包括：

401、根据上一时刻的公平性参数α、上一时刻的边均比F以及预设临界值F₀更新当前时刻的公平性参数α。

具体的，公平性参数α根据公平性参数的更新公式进行更新，优选的，公平性参数的更新公式为α[t]＝max[0，α[t-1]+c_α·(F₀-F[t-1])]。其中，t表示任一时刻，α[t]表示t时刻的公平性参数，F[t-1]是t-1时刻的边均比，优选的，***中所有用户均参与计算***平均吞吐量，即 $F[t-1]={\stackrel{\‾}{R}a}_{i\%}[t-1]/\left(\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\stackrel{\‾}{R_k}\right[t-1]/K),{\stackrel{\‾}{R}a}_{i\%}[t-1]$ 表示t-1时刻小区边缘平均吞吐量，i％(0＜i＜100)表示参与计算小区边缘平均吞吐量的边缘用户的用户数与***中用户总数的比值， ${\stackrel{\‾}{R}a}_{i\%}[t-1]={\stackrel{\‾}{R}a}_{i\%[}[t-2]-c_{i\%}\·\left(f_{\mathrm{belowi}\%}\right[t-2]-i\%),$ f_belowi％[t-2]为***中的用户的用户数与***中用户总数之比，c_i％和c_α是算法参数且为正值，为***中第k个用户在t-2时刻所求取的用户平均吞吐量，k＝1，2，......，K，表示***中第1个，第2个，......，第K个用户，K表示***中用户总数，表示t-1时刻***平均吞吐量，j％(0＜j≤100)表示参与计算***平均吞吐量的用户的用户数与***中用户总数的比值， ${\stackrel{\‾}{R}b}_{j\%}[t-1]=\underset{n=l}{\overset{h}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{R}}_n[t-1]/h-l+1,\underset{n=l}{\overset{h}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{R}}_n[t-1]$ 表示参与计算***平均吞吐量的用户的用户平均吞吐量之和，h-l+1表示参与计算***平均吞吐量的用户的用户数，为***中第n个用户在t-1时刻所求取的用户平均吞吐量，n＝l，l+1，......，h，表示***中参与计算***平均吞吐量的用户为第l个用户，第l+1个用户，......，第h个用户，且l≥1，h≤K。

若t-1时刻的边均比F小于F₀，由公平性参数更新公式α[t]＝max[0，α[t-1]+c_α·(F₀-F[t-1])]可知，t时刻的公平性参数α相对与t-1时刻的公平性参数α会变大。

若t-1时刻的边均比F大于F₀，由公平性参数更新公式α[t]＝max[0，α[t-1]+c_α·(F₀-F[t-1])]可知，t时刻的公平性参数α相对与t-1时刻的公平性参数α会变小或t时刻的公平性参数α的值为0。

优选的，在一时刻各个用户的用户平均吞吐量通过alpha滤波的方式得到，具体公式为：

${\stackrel{\‾}{R}}_k[t-1]=(1-\mathrm{\β})\·{\stackrel{\‾}{R}}_k[t-2]+\mathrm{\β}\·R_k[t-1],$

其中，为***中第k个用户在t-1时刻所求取的用户平均吞吐量，R_k[t-1]是第k个用户在t-1时刻的用户瞬时吞吐量，第k个用户在t-1时刻的用户瞬时吞吐量为t-1时刻第k个用户的用户信道条件和t-1时刻第k个用户的分配到的资源块个数的乘积，k＝1，2，......，K，表示***中第1个，第2个，......，第K个用户，K表示***中用户总数β是范围为(0，1)的滤波因子。

402、根据上一时刻各个用户的用户平均吞吐量当前时刻的公平性参数α[t]以及当前时刻下各个用户的信道条件获取最大化***效用时的分配方案。

具体的，如图5所示，上述步骤402具体包括：

4021、根据上一时刻各个用户的用户平均吞吐量当前时刻的公平性参数α[t]，求取当前时刻下各个用户的分配权重

其中，按照权重计算公式，求取t时刻下各个用户的分配权重具体的，权重计算公式为：其中，t表示任一时刻，w_k ^t表示t时刻第k个用户的分配权重，k＝1，2，......，K，表示***中第1个，第2个，......，第K个用户，K表示***中用户总数，是公平效用函数的导数， $U_{\mathrm{\α}}\left(\stackrel{\‾}{R_k}\right[t-1\left]\right)=\left\{\begin{array}{c}\frac{1}{1-\mathrm{\α}}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{R}}_k^{1-\mathrm{\α}}[t-1],\mathrm{\α}\≥0,\mathrm{\α}\≠1\\ \underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\log {\stackrel{\‾}{R}}_k[t-1],\mathrm{\α}=1\end{array}\right.,$ α表示公平性参数，表示t-1时刻第k个用户所求取的用户平均吞吐量。

4022、根据所述当前时刻下各个用户的分配权重以及当前时刻下各个用户的信道条件得到最大化***效用时的分配方案。

具体的，根据步骤4021求取的各个用户的分配权重和最大化***吞效用时资源分配的计算公式，计算出t时刻最大化***效用时资源分配的分配方案。进一步的，最大化***效用时资源分配的计算公式为：

$\begin{array}{c}\underset{M^t\∈Z^{K+}}{\max }\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{w}_k^t\·M_k^t\·\mathrm{FE}\left({\mathrm{SINR}}_k^t\right)\\ s.t.\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{M}_k^t\≤M_{\max }\end{array}\text{,}$

其中，为目标函数，t表示任一时刻，w_k ^t表示t时刻第k个用户的分配权重，s.t.表示约束条件，SINR表示信号干扰噪声比，表示t时刻第k个用户的信号干扰噪声比，表示在t时刻第k个用户的由SINR所映射的等效频谱效率函数，即为第k个用户的信道条件，表示t时刻第k个用户分配的资源块个数，M_max表示***的总资源块个数。

若t-1时刻的边均比F小于F₀，说明小区边缘平均吞吐量太小，小区边缘用户的用户吞吐量太小，即需要重新分配***资源，使得小区边缘用户的用户吞吐量提高，进而提高小区边缘平均吞吐量，使得t时刻的边均比相对于t-1时刻的边均比要大，更接近预设临界值F₀。这就要在保证最大化***效用的情况下，为小区边缘用户分配更多的资源，所以就要求在t时刻分配给小区边缘用户资源比t-1时刻的要多。根据分配权重的公式 $U_{\mathrm{\α}}\left(\stackrel{\‾}{R_k}\right[t-1\left]\right)=\left\{\begin{array}{c}\frac{1}{1-\mathrm{\α}}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{R}}_k^{1-\mathrm{\α}}[t-1],\mathrm{\α}\≥0,\mathrm{\α}\≠1\\ \underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\log {\stackrel{\‾}{R}}_k[t-1],\mathrm{\α}=1\end{array}\right.$ 可知，t时刻的分配权重w随着t时刻公平性参数α的增大而减小，但在t时刻小区边缘各个用户的分配权重大于小区各个中心用户的分配权重，且相对于小区各个中心用户，小区各个边缘用户的分配权重提高了。根据最大化***效用时资源分配的计算公式： $\begin{array}{c}\underset{M^t\∈Z^{K+}}{\max }\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{w}_k^t\·M_k^t\·\mathrm{FE}\left({\mathrm{SINR}}_k^t\right)\\ s.t.\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{M}_k^t\≤M_{\max }\end{array}$ 可知，在t时刻计算出***资源的分配方案，即为各个用户应分配的资源块个数。这时，由于相对于小区各个中心用户，小区各个边缘用户的分配权重提高了，所以，计算出的在t时刻分配给小区边缘用户的资源块个数要大于在t-1时刻分配的资源块个数，则小区边缘平均吞吐量提高了，小区的边均比也相应的增大了，所以相对于t-1时刻的边均比，t时刻的边均比更接近F₀。

需说明的是，为了保证***的各个用户间的公平性，小区边缘用户的分配权重大于小区中心用户的分配权重。例如，某时刻，小区某个边缘用户的分配权重为1/9^0.6，小区某个中心用户的分配权重为1/25^0.6，此时公平性参数为0.6，下一时刻，小区公平性参数增大至1.5，则此时小区某个边缘用户的分配权重变为1/9^1.5，小区某个中心用户的分配权重变为1/25^1.5虽然小区某边缘用户的分配权重减小了，但相应的，小区某中心用户的分配权重也减小了，且小区某中心用户的分配权重的减小速度比小区某边缘用户分配权值减小的速度快的多，所以相对来说，小区某边缘用户的分配权重提高了。

若t-1时刻的边均比F大于F₀，说明***并没有达到最优效果，需要降低边均比，使得t时刻的边均比比t-1时刻的边均比小，更接近预设临界值F₀。也就是说，***平均吞吐量太小，需要重新分配***资源，使得***平均吞吐量增大。***平均吞吐量取决于小区中心用户的平均吞吐量，增大***平均吞吐量就要提高小区中心用户的平均吞吐量，就要在保证***各个用户公平的情况下，为小区中心用户更多的资源，所以要求在t时刻分配给中心用户的资源比t-1时刻的要多。若t时刻的公平性参数α相对于t-1时刻的公平性参数α减小了，且根据分配权重的公式 $U_{\mathrm{\α}}\left(\stackrel{\‾}{R_k}\right[t-1\left]\right)=\left\{\begin{array}{c}\frac{1}{1-\mathrm{\α}}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{R}}_k^{1-\mathrm{\α}}[t-1],\mathrm{\α}\≥0,\mathrm{\α}\≠1\\ \underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\log {\stackrel{\‾}{R}}_k[t-1],\mathrm{\α}=1\end{array}\right.$ 可知，t时刻的分配权重w随着t时刻公平性参数α的减小而增大，虽然小区各个中心用户的分配权重小于小区各个边缘用户的分配权重，但在t时刻相对于小区各个边缘用户，小区中心用户的分配权重提高了。根据最大化***效用时资源分配的计算公式： $\begin{array}{c}\underset{M^t\∈Z^{K+}}{\max }\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{w}_k^t\·M_k^t\·\mathrm{FE}\left({\mathrm{SINR}}_k^t\right)\\ s.t.\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{M}_k^t\≤M_{\max }\end{array}$ 可知，在t时刻计算出***资源的分配方案，即为各个用户应分配的资源块个数。这时，相对于小区各个边缘用户，小区各个中心用户的分配权重提高了，所以，计算出的t时刻分配给小区各个中心用户的资源块个数大于t-1时刻的资源块个数，则***平均吞吐量提高了，小区的边均比也相应的减小了，所以相对于t-1时刻的边均比，t时刻的边均比更接近F₀。

需说明的是，为了保证***的各个用户间的公平性，小区边缘用户的分配权重大于小区中心用户的分配权重。例如，某时刻，小区某个边缘用户的分配权重为1/9²，小区某个中心用户的分配权重为1/25²，此时公平性参数为2，下一时刻，小区公平性参数减小至0.5，则此时小区某个边缘用户的分配权重变为1/9^0.5，小区某个中心用户的分配权重变为1/25^0.5。虽然小区某边缘用户的分配权重增大了，但相应的，小区某中心用户的分配权重也增大了，且小区某中心用户的分配权重的增大速度比小区某边缘用户分配权值增大的速度快的多，所以相对来说，小区某中心用户的分配权重提高了。

若t-1时刻的边均比F大于F₀，且t时刻的公平性参数α为0，且根据分配权重的公式 $U_{\mathrm{\α}}\left(\stackrel{\‾}{R_k}\right[t-1\left]\right)=\left\{\begin{array}{c}\frac{1}{1-\mathrm{\α}}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{R}}_k^{1-\mathrm{\α}}[t-1],\mathrm{\α}\≥0,\mathrm{\α}\≠1\\ \underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\log {\stackrel{\‾}{R}}_k[t-1],\mathrm{\α}=1\end{array}\right.$ 可知，t时刻的分配权重w为1，由最大化***效用时资源分配的计算公式 $\begin{array}{c}\underset{M^t\∈Z^{K+}}{\max }\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{w}_k^t\·M_k^t\·\mathrm{FE}\left({\mathrm{SINR}}_k^t\right)\\ s.t.\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{M}_k^t\≤M_{\max }\end{array}$ 可知，分配各个用户资源块个数主要与各个用户的用户信道条件有关。由于小区各个中心用户的信道条件比小区各个边缘用户的信道条件好，所以***的资源多数分配给小区中心用户，所以t时刻的***平均吞吐量增大了，边均比减小了，也就是说，在t时刻的边均比相对于t-1时刻的边均比更接近于F₀。

403、按照最大化***效用时的分配方案进行资源分配，以使得当前时刻的边均比相对于上一时刻的边均比趋于所述预设临界值F₀。

具体的，通过步骤402的各个公式可求出在最大化***效用时，各个用户应分配的资源块个数，并按照计算出的分配方案为各个用户分配***资源，分配资源后，当前时刻的小区边缘平均吞吐量和***平均吞吐量发生改变，使得边均比变大或变小，比上一时刻的边均比更接近预设临界值。

本发明实施例提供了一种资源分配的方法，根据上一时刻的公平性参数和边均比以及预设临界值更新当前时刻的公平性参数，根据当前时刻的公平性参数、上一时刻的各个用户的平均吞吐量和各个用户的信道条件计算出最大化***效用的分配方案，并按此分配方案进行资源分配。这种引用了边均比的资源分配的方法，能够利用边均比更新公平性参数，并在资源分配的过程中反映出小区边缘吞吐量和***平均吞吐量关键技术指标的定性关系，从而实现有效提升用户间的公平性，并进一步实现向各用户合理分配资源。

下面以在LTE上行***中仿真时间为20000个TTI为例，示例性的进行说明。

若在LTE上行***中K＝8，即共有8个用户，M_max＝48，即***的总资源块个数为48块，F₀＝0.2，i％＝5％，即参与计算小区边缘平均吞吐量的边缘用户的用户数与***中用户总数的比值为5％，且c_5％＝10，c_α＝0.01。并在TTI＝10001时，用户信道条件发送改变，如图6所示。在图6中可以看出，边均比F及公平性参数α随着TTI变化的过程。在TTI＝0时，边均比F＝0.35，公平性参数α＝1。为了使边均比F慢慢趋于0.2，即趋于F₀，并最大化***吞吐量，随着TTI的增加，公平性参数α自适应逐渐稳定在0.6附近。当用户信道条件发生改变后，即TTI＝10001时，边均比F减小了，为了使边均比F增大，重新趋于F₀，且最大化***吞吐量，公平性参数自适应调整到2.5左右，使得边均比F很快重新稳定在0.2。

各个用户吞吐量随着TTI变化的过程如图7所示。用户信道条件发生改变之后，即在TTI＝10001之后，由于边均比F减小，公平性参数α需要增大，使得各个用户的分配权重减小，但相对于小区各个中心用户，小区各个边缘用户的分配权重提高了，所以在图7中可以看出中心用户的吞吐量减小了。

相对于上述方法，提供了一种资源分配的装置，如图8所示，包括：

更新单元801，用于根据上一时刻的公平性参数、上一时刻的边均比以及预设临界值更新当前时刻的公平性参数，边均比为小区边缘平均吞吐量与***平均吞吐量之比，所述公平性参数不小于0。

具体的，更新单元801按照公平性参数更新公式更新当前时刻的公平性参数，优选的，公平性参数更新公式为：

α[t]＝max[0，α[t-1]+c_α·(F₀-F[t-1])]，其中，t表示任一时刻，α[t]表示t时刻的公平性参数，F[t-1]是t-1时刻的边均比，优选的，***中所有用户均参与计算***平均吞吐量，即， $F[t-1]={\stackrel{\‾}{R}a}_{i\%}[t-1]/\left(\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\stackrel{\‾}{R_k}\right[t-1]/K),$ F₀是预设临界值，表示t-1时刻小区边缘平均吞吐量，i％(0＜i＜100)表示参与计算小区边缘平均吞吐量的边缘用户的用户数与***中用户总数的比值， ${\stackrel{\‾}{R}a}_{i\%}[t-1]={\stackrel{\‾}{R}a}_{i\%[}[t-2]-c_{i\%}\·\left(f_{\mathrm{belowi}\%}\right[t-2]-i\%),$ f_belowi％[t-2]为***中的用户的用户数与***中用户总数之比，c_i％和c_α是算法参数且为正值，为***中第k个用户在t-2时刻所求取的用户平均吞吐量，k＝1，2，......，K，表示***中第1个，第2个，......，第K个用户，K表示***中用户总数，表示t-1时刻***平均吞吐量，j％(0＜j≤100)表示参与计算***平均吞吐量的用户的用户数与***中用户总数的比值， ${\stackrel{\‾}{R}b}_{j\%}[t-1]=\underset{n=l}{\overset{h}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{R}}_n[t-1]/h-l+1,\underset{n=l}{\overset{h}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{R}}_n[t-1]$ 表示参与计算***平均吞吐量的用户的用户平均吞吐量之和，h-l+1表示参与计算***平均吞吐量的用户的用户数，为***中第n个用户在t-1时刻所求取的用户平均吞吐量，n＝l，l+1，......，h，表示***中参与计算***平均吞吐量的用户为第l个用户，第l+1个用户，......，第h个用户，且l≥1，h≤K。

优选的，在一时刻各个用户的用户平均吞吐量通过alpha滤波的方式得到，具体公式为：其中，R_k[t-1]是第k个用户在t-1时刻的瞬时吞吐量，第k个用户在t-1时刻的用户瞬时吞吐量为t-1时刻第k个用户的用户信道条件和t-1时刻第k个用户的分配到的资源块个数的乘积，k＝1，2，......，K，表示***中第1个，第2个，......，第K个用户，K表示***中用户总数，β是范围为(0，1)的滤波因子。

边均比为小区边缘平均吞吐量与***平均吞吐量之比。某一时刻的小区边缘平均吞吐量为，在该时刻***中全部或部分边缘用户的用户平均吞吐量的平均值；某一时刻的***平均吞吐量为，在该时刻***中全部或部分用户的用户平均吞吐量的平均值。

获取单元802，用于根据上一时刻各个用户的用户平均吞吐量、当前时刻的公平性参数以及当前时刻下各个用户的信道条件获取最大化***效用时的分配方案。

具体的，首先，获取单元802根据上一时刻各个用户的用户平均吞吐量、当前时刻的公平性参数，求取当前时刻下各个用户的分配权重。其中，权重求取模块具体按照权重公式求取当前时刻下各个用户的分配权重。优选的，权重计算公式为：其中，t表示任一时刻，w_k ^t表示t时刻第k个用户的分配权重，k＝1，2，......，K，表示***中第1个，第2个，......，第K个用户，K表示***中用户总数，是***公平效用函数的导数， $U_{\mathrm{\α}}\left(\stackrel{\‾}{R_k}\right[t-1\left]\right)=\left\{\begin{array}{c}\frac{1}{1-\mathrm{\α}}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{R}}_k^{1-\mathrm{\α}}[t-1],\mathrm{\α}\≥0,\mathrm{\α}\≠1\\ \underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\log {\stackrel{\‾}{R}}_k[t-1],\mathrm{\α}=1\end{array}\right.,$ α表示公平性参数，表示t-1时刻所求取的第k个用户的用户平均吞吐量。

然后，获取单元802在根据当前时刻下各个用户的分配权重以及当前时刻下各个用户的信道条件得到最大化***效用时的分配方案。

具体的，获取单元802具体按照最大化***效用时资源分配的计算公式，求取当前时刻最大化***效用。其中，最大化***效用时资源分配的计算公式为：

$\begin{array}{c}\underset{M^t\∈Z^{K+}}{\max }\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{w}_k^t\·M_k^t\·\mathrm{FE}\left({\mathrm{SINR}}_k^t\right)\\ s.t.\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{M}_k^t\≤M_{\max }\end{array},$ 具体的， $\underset{M^t\∈Z^{K+}}{\max }\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{w}_k^t\·M_k^t\·\mathrm{FE}\left({\mathrm{SINR}}_k^t\right)$ 为目标函数，t时刻表示任一时刻，w_k ^t表示t时刻第k个用户的分配权重，s.t.表示约束条件，SINR表示信号干扰噪声比，表示t时刻第k个用户的信号干扰噪声比，表示在t时刻第k个用户的由SINR所映射的等效频谱效率函数，即表示第k个用户的信道条件，表示t时刻第k个用户分配的资源块个数，M_max表示***的总资源块个数。

分配单元803，用于按照最大化***效用时的分配方案进行资源分配，以使得当前时刻的边均比相对于上一时刻的边均比趋于预设临界值。

本发明实施例提供了一种资源分配的装置，可执行上述方法实施例中的动作，例如，更新单元根据上一时刻的公平性参数和边均比更新当前时刻的公平性参数，获取单元根据当前时刻的公平性参数、上一时刻的各个用户的平均吞吐量和各个用户的信道条件获取最大化***效用的分配方案，分配单元按照获取单元获取的分配方案进行资源分配。这种引用了边均比资源分配的装置，能够利用边均比更新公平性参数，并在资源分配的过程中反映出小区边缘吞吐量和***平均吞吐量关键技术指标的定性关系，从而实现有效提升用户间的公平性，并进一步实现向各用户合理分配资源。

本发明实施例还提供了一种处理器，用于根据上一时刻的公平性参数、上一时刻的边均比以及预设临界值更新当前时刻的公平性参数，所述边均比为小区边缘平均吞吐量与***平均吞吐量之比，所述公平性参数不小于零；根据上一时刻各个用户的用户平均吞吐量、所述当前时刻的公平性参数以及当前时刻下各个用户的信道条件获取最大化***效用时的分配方案；按照所述最大化***效用时的分配方案进行资源分配，以使得当前时刻的边均比相对于上一时刻的边均比趋于所述预设临界值。该处理器可以与存储器相连接，该存储器用于存储该处理器处理的信息。该处理器执行的动作可以参照上述实施例提供的资源分配方法中的内容，在此不再赘述。所述处理器可以存在于基站中，用于分配资源。

本发明实施例还提供一种芯片，该芯片用于分配资源，该芯片可以包括上述的处理器。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元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单元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单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，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单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种资源分配的方法，其特征在于，

根据上一时刻的公平性参数、上一时刻的边均比以及预设临界值更新当前时刻的公平性参数，所述边均比为小区边缘平均吞吐量与***平均吞吐量之比，所述公平性参数不小于零；

根据上一时刻各个用户的用户平均吞吐量、所述当前时刻的公平性参数以及当前时刻下各个用户的信道条件获取最大化***效用时的分配方案；

按照所述最大化***效用时的分配方案进行资源分配，以使得当前时刻的边均比相对于上一时刻的边均比趋于所述预设临界值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据上一时刻的公平性参数、上一时刻的边均比以及预设临界值更新当前时刻的公平性参数包括：

按照公平性参数更新公式更新当前时刻的公平性参数；其中，所述公平性参数更新公式为：α[t]＝max[0,α[t-1]+c_α·(F₀-F[t-1])]；

其中，t表示任一时刻，α[t]表示t时刻的公平性参数，F[t-1]是t-1时刻的边均比，F₀是预设临界值，c_α是算法参数且为正值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，t-1时刻的边均比F[t-1]的计算公式为：

其中，表示t-1时刻小区边缘平均吞吐量，i％，0<i<100，表示参与计算小区边缘平均吞吐量的边缘用户的用户数与***中用户总数的比值，表示t-1时刻***平均吞吐量，j％，0<j≤100，表示参与计算***平均吞吐量的用户的用户数与***中用户总数的比值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述t-1时刻小区边缘平均吞吐量的计算公式为

t-1时刻***平均吞吐量的计算公式为

其中，f_belowi％[t-2]为***中的用户的用户数与***中用户总数之比，c_i％是算法参数且为正值，为***中第k个用户在t-2时刻所求取的用户平均吞吐量，k＝1,2，......,K，表示***中第1个,第2个，......，第K个用户，K表示***中用户总数； 中，表示参与计算***平均吞吐量的用户的用户平均吞吐量之和，h-l+1表示参与计算***平均吞吐量的用户的用户数，为***中第n个用户在t-1时刻所求取的用户平均吞吐量，n＝l，l+1,......,h，表示***中参与计算***平均吞吐量的用户为第l个用户，第l+1个用户,......,第h个用户，且l≥1，h≤K。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述根据上一时刻各个用户的用户平均吞吐量、所述当前时刻的公平性参数以及当前时刻下各个用户的信道条件获取最大化***效用时的分配方案包括：

根据上一时刻各个用户的用户平均吞吐量、所述当前时刻的公平性参数，求取当前时刻下各个用户的分配权重；

根据所述当前时刻下各个用户的分配权重以及当前时刻下各个用户的信道条件得到最大化***效用时的分配方案。

6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，某一时刻的小区边缘平均吞吐量为，在该时刻***中全部或部分边缘用户的用户平均吞吐量的平均值；

某一时刻的***平均吞吐量为，在该时刻***中全部或部分用户的用户平均吞吐量的平均值。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在一时刻各个用户的用户平均吞吐量通过alpha滤波的方式得到，具体公式为：

其中，R_k[t-1]是第k个用户在t-1时刻的用户瞬时吞吐量，所述第k个用户在t-1时刻的用户瞬时吞吐量为t-1时刻第k个用户的用户信道条件和t-1时刻第k个用户的分配到的资源块个数的乘积，k＝1,2，......,K，表示***中第1个,第2个，......，第K个用户，K表示***中用户总数，β是范围为(0，1)的滤波因子。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据上一时刻各个用户的用户平均吞吐量、所述当前时刻的公平性参数，求取当前时刻下各个用户的分配权重包括：

按照权重计算公式，求取当前时刻下各个用户的分配权重；其中，所述权重计算公式为：

其中，t表示任一时刻，w_k ^t表示t时刻第k个用户的分配权重，k＝1,2，......,K，表示***中第1个,第2个，......，第K个用户，K表示***中用户总数，是***公平效用函数的导数，α表示公平性参数，表示t-1时刻第k个用户所求取的用户平均吞吐量。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前时刻下各个用户的分配权重以及当前时刻下各个用户的信道条件得到最大化***效用时的分配方案包括：

按照最大化***效用时资源分配的计算公式，计算出当前时刻最大化***效用时的分配方案；其中，所述最大化***效用时资源分配的计算公式为：

其中，为目标函数，t时刻表示任一时刻，w_k ^t表示t时刻第k个用户的分配权重，s.t.表示约束条件，SINR表示信号干扰噪声比，表示t时刻第k个用户的信号干扰噪声比，表示在t时刻第k个用户的由SINR所映射的等效频谱效率函数，表示t时刻第k个用户分配的资源块个数,M_max表示***的总资源块个数。

10.一种资源分配的装置，其特征在于，包括：

更新单元，用于根据上一时刻的公平性参数、上一时刻的边均比以及预设临界值更新当前时刻的公平性参数，所述边均比为小区边缘平均吞吐量与***平均吞吐量之比，所述公平性参数不小于零；

获取单元，用于根据上一时刻各个用户的用户平均吞吐量、所述当前时刻的公平性参数以及当前时刻下各个用户的信道条件获取最大化***效用时的分配方案；

分配单元，用于按照所述最大化***效用时的分配方案进行资源分配，以使得当前时刻的边均比相对于上一时刻的边均比趋于预设临界值。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，

所述更新单元，具体用于按照公平性参数更新公式更新当前时刻的公平性参数；

其中，所述公平性参数更新公式为：

α[t]＝max[0,α[t-1]+c_α·(F₀-F[t-1])]，t表示任一时刻，α[t]表示t时刻的公平性参数，F[t-1]是t-1时刻的边均比，F₀是预设临界值，c_α是算法参数且为正值。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述t-1时刻的边均比F[t-1]的计算公式为：

其中，表示t-1时刻小区边缘平均吞吐量，i％，0<i<100，表示参与计算小区边缘平均吞吐量的边缘用户的用户数与***中用户总数的比值，表示t-1时刻***平均吞吐量，j％，0<j≤100，表示参与计算***平均吞吐量的用户的用户数与***中用户总数的比值。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述t-1时刻小区边缘平均吞吐量的计算公式为

t-1时刻***平均吞吐量的计算公式为

其中，f_belowi％[t-2]为***中的用户的用户数与***中用户总数之比，c_i％是算法参数且为正值，为***中第k个用户在t-2时刻所求取的用户平均吞吐量，k＝1,2，......,K，表示***中第1个,第2个，......，第K个用户，K表示***中用户总数； 中，表示参与计算***平均吞吐量的用户的用户平均吞吐量之和，h-l+1表示参与计算***平均吞吐量的用户的用户数，为***中第n个用户在t-1时刻所求取的用户平均吞吐量，n＝l，l+1,......,h，表示***中参与计算***平均吞吐量的用户为第l个用户，第l+1个用户,......,第h个用户，且l≥1，h≤K。

14.根据权利要求10-13任一项所述的装置，其特征在于，所述获取单元具体用于：

根据上一时刻各个用户的用户平均吞吐量、所述当前时刻的公平性参数，求取当前时刻下各个用户的分配权重；根据所述当前时刻下 各个用户的分配权重以及当前时刻下各个用户的信道条件得到最大化***效用时的分配方案。

15.根据权利要求10-13任一项所述的装置，其特征在于，某一时刻的小区边缘平均吞吐量为，在该时刻***中全部或部分边缘用户的用户平均吞吐量的平均值；

某一时刻的***平均吞吐量为，在该时刻***中全部或部分用户的用户平均吞吐量的平均值。

16.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述更新单元中，在一时刻各个用户的用户平均吞吐量通过alpha滤波的方式得到，具体公式为：

其中，R_k[t-1]是第k个用户在t-1时刻的用户瞬时吞吐量，所述第k个用户在t-1时刻的用户瞬时吞吐量为t-1时刻第k个用户的用户信道条件和t-1时刻第k个用户的分配到的资源块个数的乘积，k＝1,2,......,K，表示***中第1个,第2个，......，第K个用户，K表示***中用户总数，β是范围为(0，1)的滤波因子。

17.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述获取单元求取当前时刻下各个用户的分配权重具体为，按照权重计算公式，求取当前时刻下各个用户的分配权重；

其中，所述权重计算公式为：

其中，t表示任一时刻，w_k ^t表示t时刻第k个用户的分配权重，k＝1,2，......,K，表示***中第1个,第2个，......，第K个用户，K表示***中用户总数，是***公平效用函数的导数，α表示公平性参数，表示t-1时刻所求取的第k个用户的用户平均吞吐量。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述得到模块具体用于，按照最大化***效用时资源分配的计算公式，求取当前时刻最大化***效用时各个用户的资源分配；

其中，所述最大化***效用时资源分配的计算公式为：

其中，为目标函数，t时刻表示任一时刻，w_k ^t表示t时刻第k个用户的分配权重，s.t.表示约束条件，SINR表示信号干扰噪声比，表示t时刻第k个用户的信号干扰噪声比，表示在t时刻第k个用户的由SINR所映射的等效频谱效率函数，表示t时刻第k个用户分配的资源块个数,M_max表示***的总资源块个数。