CN111148250B - 一种网络资源分配方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种网络资源分配方法及装置，应用于LTE‑U***，其中，该方法包括：接收来自基站的下行链路参考信号，得到用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比，转化得到用户设备在载波分量上等效的信号与干扰加噪声比；根据预设映射关系，得到用户设备在载波分量上的信道质量，根据该信道质量及用户设备的位置特征信息，对用户设备进行聚类，得到多类用户设备；判断各类用户设备是否受Wi‑Fi***干扰，最终对各类用户设备所使用的网络资源进行分配。通过实施本发明，解决了现有的相关技术中存在的隐藏终端问题而导致影响网络资源分配的问题，得到最优的网络资源分配方案来保证用户的服务质量的要求。

Description

一种网络资源分配方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种网络资源分配方法及装置。
背景技术
随着移动设备数量和应用数量的快速增长，现有的蜂窝网络中的有限授权频谱难以满足当前的移动数据业务需求。此外，由于授权频谱非常稀缺和昂贵，运营商提出非授权频段共享技术(Long TermEvolution-Unlicensed，LTE-U)，旨在通过非授权频谱上大量的可用资源来缓解移动通信压力。LTE-U利用现有的载波聚合技术来聚合授权与非授权频段，以此来提供更大的覆盖面积和网络容量。然而，由于LTE-U与Wi-Fi***使用不同的非授权信道访问机制，LTE-U的引入将严重影响***的性能。因此，需设计出公平有效的共存机制来保证两种网络的和谐共存。
现有的相关技术中存在两种共存机制，先听后说(Listen Before Talk,LBT)和载波侦听自适应传输(Carrier Sensing Adaptive Transmission，CSAT)，不同的地区要求使用不同的机制来保证LTE-U与Wi-Fi***的和谐共存。在LTE-U与Wi-Fi共存的场景中，即使采用上述两种共存机制，但当LTE-U发射机在Wi-Fi发射机的感知范围外时，或者Wi-Fi发射机在LTE-U发射机的感知范围外时，两者都不能监听到对方，导致数据冲突和传输失败，产生隐藏终端问题，从而导致上述的共存机制会使两种***产生冲突，影响网络资源的分配，因此，如何设计网络资源的分配来保证用户的服务质量的要求是至关重要的。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有相关技术中的共存机制会使LTE-U***与Wi-Fi***产生冲突，从而影响网络资源分配的缺陷，从而提供一种网络资源分配方法及装置。
根据第一方面，本发明实施例公开了一种网络资源分配方法，应用于LTE-U***，所述LTE-U***包括：基站、用户设备及无线访问节点，所述方法包括：接收来自基站的下行链路参考信号；根据所述基站的下行链路参考信号计算得到所述用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比；根据所述用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比转化得到用户设备在载波分量上等效的信号与干扰加噪声比；根据所述用户设备在载波分量上等效的信号与干扰加噪声比及预设的映射关系，得到用户设备在载波分量上的信道质量；根据所述用户设备在载波分量上的信道质量以及用户设备的位置特征信息，对所述用户设备进行聚类，得到多类用户设备；根据同一类用户设备及所述无线访问节点的位置特征信息判断各类用户设备是否受Wi-Fi***的干扰；根据各类用户设备是否受Wi-Fi***干扰对各类用户设备所使用的网络资源进行分配。
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，通过下述公式计算所述用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比：
Figure BDA0002333365670000031
其中，
Figure BDA0002333365670000032
表示所述用户在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比，
Figure BDA0002333365670000033
和
Figure BDA0002333365670000034
分别表示所述用户的传输功率以及信道增益，σ2表示加性高斯白噪声功率，pw和gk,w分别表示Wi-Fi的传输功率以及信道增益，Ww,k是在用户周围且使用相同信道的无线访问节点的集合。
结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述根据各类用户设备是否受Wi-Fi***干扰对各类用户设备所使用的网络资源进行分配，包括：根据所述子载波上不受Wi-Fi***的干扰的同类用户设备，确定子载波的分配限制条件；根据所述子载波的分配限制条件、用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件和非授权频段上的服务质量限制条件以及预设的授权的功率限制条件与非授权频段上的功率限制条件，确定LTE-U***中下行链路中网络资源的分配。
结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，通过下述公式计算所述LTE-U***中下行链路中网络资源的分配：
Figure BDA0002333365670000035
其中，
Figure BDA0002333365670000036
表示所述子载波的分配指数。
结合第一方面第二实施方式，在第一方面第四实施方式中，通过下述公式计算不受Wi-Fi***干扰的各类用户设备的下行链路传输速率：
Figure BDA0002333365670000041
其中，
Figure BDA0002333365670000042
表示所述用户设备的下行链路传输速率，B表示下行链路的子信道带宽。
结合第一方面第二实施方式，在第一方面第五实施方式中，通过下述公式计算所述子载波的分配限制条件、预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件和非授权频段上的服务质量限制条件以及预设的授权的功率限制条件与非授权频段上的功率限制条件：
Figure BDA0002333365670000043
Figure BDA0002333365670000044
Figure BDA0002333365670000045
Figure BDA0002333365670000046
Figure BDA0002333365670000047
Figure BDA0002333365670000048
Figure BDA0002333365670000049
其中，Km表示所述子载波上不受Wi-Fi***的干扰的用户设备集合，约束(1a)和(1b)是预设的子载波分配限制条件，约束(1c)表示预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件，约束(1d)表示预设的用户设备在非授权频段的服务质量限制条件，约束(1e)表示预设的授权的功率限制条件，(1f)表示预设的非授权的功率限制条件。
结合第一方面第二实施方式，在第一方面第六实施方式中，所述根据所述子载波的分配限制条件、用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件和非授权频段上的服务质量限制条件以及预设的授权的功率限制条件与非授权频段上的功率限制条件，确定LTE-U***中下行链路中网络资源的分配，包括：根据授权频段上的子载波的分配限制条件、授权频段上的用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件以及预设的授权的功率限制条件，确定所述授权资源的分配；根据预设的授权资源载波分量的最大功率确定要分配给所述子载波的第一功率；根据所述第一功率，得到用户设备当前的速率；根据所述第一功率和所述用户设备当前的速率，将授权载波分量子载波分配给具有最大速率的用户设备；根据预设的速率限制条件和预设损耗限制条件调整所述授权载波分量的子载波的分配，根据所述第一功率与所述授权载波分量的子载波的分配确定用户设备的第一速率。
结合第一方面第六实施方式，在第一方面第七实施方式中，通过下述公式确定所述授权资源的分配：
Figure BDA0002333365670000061
其中，
Figure BDA0002333365670000062
表示载波分量的分配指数；
根据下述公式计算所述根据授权频段上的子载波的分配限制条件、授权频段上的用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件以及预设的授权的功率限制条件：
Figure BDA0002333365670000063
Figure BDA0002333365670000064
Figure BDA0002333365670000065
Figure BDA0002333365670000066
Figure BDA0002333365670000067
Figure BDA0002333365670000068
其中，
Figure BDA0002333365670000069
表示所述授权频段上的用户设备的下行链路传输速率；
通过下述公式计算所述第一功率：
Figure BDA00023333656700000610
其中，
Figure BDA00023333656700000611
表示所述第一功率，
Figure BDA00023333656700000612
表示所述授权资源的最大功率，N表示所述子载波的数量；
通过下述公式计算所述预设的速率限制条件和预设损耗限制条件：
Figure BDA0002333365670000071
Figure BDA0002333365670000072
Figure BDA0002333365670000073
其中，Al表示待分配的授权载波分量上的子载波集合。
通过下述公式计算所述第一速率：
Figure BDA0002333365670000074
其中，
Figure BDA0002333365670000075
表示授权载波分量上的最优的子载波的分配，
Figure BDA0002333365670000076
表示授权载波分量上的最优的功率分配。
结合第一方面第二实施方式，在第一方面第八实施方式中，所述根据所述子载波的分配限制条件、用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件和非授权频段上的服务质量限制条件以及预设的授权的功率限制条件与非授权频段上的功率限制条件，确定LTE-U***中下行链路中网络资源的分配，包括：根据非授权频段上的子载波的分配限制条件、非授权频段上的用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在非授权频段的服务质量限制条件以及预设的非授权的功率限制条件，确定所述非授权资源的分配；根据预设的非授权资源载波分量的最大功率确定要分配给所述子载波的第二功率；根据所述第二功率，得到用户设备当前的速率；根据所述第二功率和所述用户设备当前的速率，将非授权载波分量子载波分配给具有最大速率的用户设备；根据预设的速率限制条件和预设损耗限制条件调整所述非授权载波分量的子载波的分配。
结合第一方面第八实施方式，在第一方面第九实施方式中，通过下述公式确定所述非授权资源的分配：
Figure BDA0002333365670000081
其中，
Figure BDA0002333365670000082
表示非载波分量的分配指数；
根据下述公式计算所述根据非授权频段上的子载波的分配限制条件、非授权频段上的用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在非授权频段的服务质量限制条件以及预设的非授权的功率限制条件：
Figure BDA0002333365670000083
Figure BDA0002333365670000084
Figure BDA0002333365670000085
Figure BDA0002333365670000086
Figure BDA0002333365670000091
Figure BDA0002333365670000092
其中，
Figure BDA0002333365670000093
表示所述非授权频段上的用户设备的下行链路传输速率，
Figure BDA0002333365670000094
表示用户设备在非授权频段的服务质量限制条件；
通过下述公式计算所述第二功率：
Figure BDA0002333365670000095
其中，
Figure BDA0002333365670000096
表示所述第二功率，
Figure BDA0002333365670000097
表示所述非授权资源的最大功率，N表示所述子载波的数量；
通过下述公式计算所述预设的速率限制条件和预设损耗限制条件：
Figure BDA0002333365670000098
Figure BDA0002333365670000099
Figure BDA00023333656700000910
其中，Au表示待分配的非授权载波分量上的子载波的集合。
根据第二方面，本发明实施例公开了一种网络资源分配装置，所述装置包括：接收模块，用于接收来自基站的下行链路参考信号；计算模块，用于根据所述基站的下行链路参考信号计算得到用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比；转换模块，用于根据所述用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比转化得到用户设备在载波分量上等效的信号与干扰加噪声比；获取信道质量模块，用于根据所述用户设备在载波分量上等效的信号与干扰加噪声比及预设的映射关系，得到用户设备在载波分量上的信道质量；聚类模块，用于根据所述用户设备在载波分量上的信道质量以及用户设备的位置特征信息，对所述用户设备进行聚类，得到多类用户设备；判断模块，用于根据同一类用户设备及无线访问节点的位置特征信息判断各类用户设备是否受Wi-Fi***的干扰；分配模块，用于根据各类用户设备是否受Wi-Fi***干扰对各类用户设备所使用的网络资源进行分配。
根据第三方面，本发明实施例公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面任一实施方式中任一项所述的网络资源分配方法的步骤。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明所提供的一种网络资源分配方法及装置，应用于LTE-U***，其中，该方法包括：接收来自基站的下行链路参考信号，得到用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比，继而转化得到用户设备在载波分量上等效的信号与干扰加噪声比；根据预设的映射关系，得到用户设备在载波分量上的信道质量，根据用户设备在载波分量上的信道质量及用户设备的位置特征信息，对用户设备进行聚类，得到多类用户设备；判断各类用户设备是否受Wi-Fi***干扰，最终对各类用户设备所使用的网络资源进行分配。通过实施本发明，解决了现有的使LTE-U***与Wi-Fi***共存的技术中存在的隐藏终端而导致影响网络资源分配的问题，从而可以得到最优的网络资源分配方案来保证用户服务质量的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明中LTE-U***的一个具体示例的结构框图；
图2为本发明实施例1中一种网络资源分配方法的一个具体示例的流程框图；
图3为本发明实施例1中一种网络资源分配方法中对用户进行聚类的示意图；
图4为本发明实施例1中一种网络资源分配方法中确定授权资源分配的一个具体示例的流程框图；
图5为本发明实施例1中一种网络资源分配方法中确定非授权资源分配的一个具体示例的流程框图；
图6为本发明实施例2中一种网络资源分配装置的一个具体示例的原理框图。
附图标记：
1-LTE-U***的上传链路；
2-LTE-U***的下行链路；
3-Wi-Fi***的干扰；
10-无线访问节点；
20-用户设备；
30-用户设备的聚类中心；
40-基站。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例提供的一种网络资源分配方法及装置，应用于LTE-U***，如图1所示，LTE-U***包括基站、LTE-U用户设备、无线访问节点(Wi-Fi Access Points,Wi-FiAPs)，具体地，可以是K个用户设备、多个Wi-Fi APs共享非授权频段上的网络资源。基站通过聚合多个载波分量来为用户提供下行链路传输速率，基站通过LTE-U***的上传链路1以及LTE-U***的下行链路2与用户设备进行双向通信，多个载波分量的集合可以用M＝{0,1,…,M}表示，其中m＝0表示授权频段上的载波分量，{1,…,M}表示非授权频段上的载波分量集合。每个载波分量又被分为N个子载波，第m个载波分量上的子载波可以用集合
Figure BDA0002333365670000131
表示。
在LTE-U***与Wi-Fi***共存的场景中，由于LTE-U***中的用户可能会在Wi-Fi***中的无线访问节点的辐射范围内，当LTE-U中的用户受到Wi-Fi***的干扰3时，也就是Wi-Fi***会同LTE-U***中的用户争夺非授权频段上的网络资源，影响用户正常使用网络资源，因此我们提出了一种网络资源分配方法。
实施例1
本发明实施例提供一种网络资源分配方法，可以应用于无线通信网络中，由于移动设备和应用数量快速增加而造成的资源不足，需要开发新的资源，由此引发的需要对网络资源再次分配的具体应用场景中，本实施例中的网络资源分配方法，如图2所示，包括：
步骤S11：接收来自基站的下行链路参考信号。在本实施例中，基站(BaseStation，BS)是LTE-U***必不可少的组成部分，基站是公用移动通信基站，是无线电台的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与用户设备之间进行信息传递的无线电收发信电台；基站通过下行链路与用户设备进行通信，下行链路参考信号包括用户设备的传输功率、信道增益、传输过程中存在的加性高斯白噪声功率等物理量。
步骤S12：根据基站的下行链路参考信号计算得到用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比。
示例性的，用户设备可以是LTE-U***中的LTE-U用户，在LTE-U***可以存在K个用户设备，用于通过下行链路分别与基站进行通信；载波分量可以是授权频段上的载波分量，用m＝0表示，也可以是非授权频段上的载波分量的集合，用{1,…,M}表示，LTE-U***中的基站可以通过聚合授权频段上的载波分量与非授权频段上的载波分量来为多个用户设备提供更高的、符合用户设备需求的下行链路传输速率，具体地，每一个载波分量都可以被分为N个子载波，因此，第m个载波分量上的子载波可以用集合Nm表示；信号与干扰加噪声比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)表示接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号的强度的比值，也就是表示信噪比，具体地，有用信号可以是在信道传输过程中，携带有效信息的信号分量，干扰信号可以是在信道传输过程中，产生的噪声和干扰信号，例如，加性高斯白噪声。
步骤S13：根据用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比转化得到用户设备在载波分量上等效的信号与干扰加噪声比。
示例性的，根据下行链路参考信号计算出用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比后，通过宽带压缩技术可以将用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比转化成用户设备在此载波分量上等效的信噪比。
步骤S14：根据用户设备在载波分量上等效的信号与干扰加噪声比及预设的映射关系，得到用户设备在载波分量上的信道质量；在本实施例中，预设的映射关系可以是不同的信号与干扰加噪声比对应不同的用户设备在载波分量上的信道质量，具体地，第一信号与干扰加噪声比为X1，对应的第一信道质量为Y1，第二信号与干扰加噪声比为X2，对应的第二信道质量为Y2，通过多个历史数据拟合计算可以得到信号与干扰加噪声比与信道质量的拟合关系曲线，可以将该拟合关系曲线作为预设的映射关系，从而经过上述步骤得到的用户设备在此载波分量上等效的信噪比，就可以通过该映射关系，得到对应的用户设备在载波分量上的信道质量。
步骤S15：根据用户设备在载波分量上的信道质量以及用户设备的位置特征信息，对用户设备进行聚类，得到多类用户设备。
示例性的，位置特征信息可以是用户设备在LTE-U***中位置信息，可以用坐标表示，也可以用距离各无线访问节点的长度表示，本领域技术人员可以根据需要确定，本发明对此不作限定。
示例性的，如图3所示，用户设备在基站的可覆盖范围内不规则分布，图3是已经完成用户设备的聚类的示意图，10表示无线访问节点，20表示用户设备，30表示用户设备的聚类中心，40表示LTE-U***的基站，距离无线访问节点10距离较近的用户设备聚类就会收到Wi-Fi***的影响。具体地，根据用户设备20在载波分量上的信道质量以及用户设备20的位置特征信息，可以通过K-means++聚类算法，对用户设备20进行聚类，根据聚类结果，得到同类用户设备，同类用户设备在不同的信道上会受到相似干扰。具体地，聚类中的聚类数目，也就是一个聚类中用户设备的数量可以通过平方和误差函数以及平方和误差变化率来确定，可以通过下述公式计算：
Figure BDA0002333365670000161
其中，E表示平方和误差，I表示用户设备的聚类数，sk表示用户设备k的位置特征信息以及信道质量信息，Ci表示第i个聚类，ci表示第i个聚类的中心；
Figure BDA0002333365670000162
其中，RateI表示确定I个聚类时的平方和误差变化率，当平方和误差变化率最大时，确定LTE-U***中最佳的用户设备聚类数量。
步骤S16：根据同一类用户设备及无线访问节点的位置特征信息判断各类用户设备是否受Wi-Fi***的干扰；在本实施例中，同一类用户设备信道质量特征相同，在不同的信道上受到相似干扰的用户将被划分为同一类用户设备，再根据聚类与无线访问节点的位置关系，实际上是判断聚类内的用户设备是否在无线访问节点的覆盖范围内，根据上述两个步骤，就可以区别用户设备是否会受到Wi-Fi***的干扰。
步骤S17：根据各类用户设备是否受Wi-Fi***干扰对各类用户设备所使用的网络资源进行分配，在本实施例中，首先确认用户设备受Wi-Fi***干扰或者不受Wi-Fi***干扰，对于不受Wi-Fi***干扰的用户设备k，可以分配网络资源中非授权频段上的载波分量，属于可以分配非授权频段资源的用户集合，可以用Km表示；对于受Wi-Fi***干扰的LTE-U用户设备，基站可以为此类用户设备分配其他的载波分量来避免Wi-Fi***的干扰，其他的载波分量可以是授权频段上的载波分量，也可以是非授权频段上饿到载波分量，也就是说，此时，对于所有的用户设备来说，此时，都可以认为不会受到Wi-Fi***的干扰。此时，可以为用户设备分配授权频段上的网络资源以及非授权频段上的网络资源。
本发明实施例公开了一种网络资源分配方法，应用于LTE-U***，其中，该方法包括：根据接收到的来自基站的下行链路参考信号，可以得到用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比，继而通过宽带压缩技术可以转化得到用户设备在载波分量上等效的信号与干扰加噪声比；根据预设的映射关系，得到用户设备在载波分量上的信道质量，根据用户设备在载波分量上的信道质量及用户设备的位置特征信息，对用户设备进行聚类，得到多类用户设备；判断各类用户设备是否受Wi-Fi***干扰，最终对各类用户设备所使用的网络资源进行分配。结合基站与用户设备通信过程中的下行链路参考信号，给用户设备分类，根据不同类别为用户设备分配网络资源，解决了现有的网络资源分配技术中存在的LTE-U***与Wi-Fi相互干扰，不能公平共存，继而影响网络分配的问题，提高了网络资源的效率，也可以为用户设备分配最优的网络资源，在保证用户设备服务质量的要求下，提供尽量大的下行链路传输速率，提升网络通讯性能。
作为本申请一个可选的实施方式，上述的步骤S12，具体包括：通过下述公式计算用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比：
Figure BDA0002333365670000181
其中，
Figure BDA0002333365670000182
表示用户在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比，
Figure BDA0002333365670000183
和
Figure BDA0002333365670000184
分别表示用户的传输功率以及信道增益，σ2表示加性高斯白噪声功率，pw和gk,w分别表示Wi-Fi的传输功率以及信道增益，Ww,k是在用户周围且使用相同信道的无线访问节点的集合。
通过上述公式，综合考虑用户设备与基站进行通信时下行链路的参考信号，相比于现有技术，可以使得根据不同子载波上的信噪比，更精确的得到用户设备在各载波分量上的信噪比。
作为本申请一个可选的实施方式，步骤S17，根据各类用户设备是否受Wi-Fi***干扰对各类用户设备所使用的网络资源进行分配，具体包括：
根据子载波上不受Wi-Fi***的干扰的同类用户设备，确定子载波的分配限制条件；
根据子载波的分配限制条件、用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件和非授权频段上的服务质量限制条件以及预设的授权的功率限制条件与非授权频段上的功率限制条件，确定LTE-U***中下行链路中网络资源的分配。
示例性的，子载波的分配限制条件，表示在网络资源分配中，载波分量上的子载波的分配指数的限制条件，具体是可以分配非授权频段上的网络资源的用户设备的子载波分配指数的限制条件，以及不可分配非授权频段上的网络资源的用户设备的子载波分配指数的限制条件；服务质量限制条件包括，服务质量指标包括时延、吞吐量、丢包率、公平性等；功率限制条件是分配的网络资源所产生的功率要满足的功率限制条件。
具体地，可以通过下述公式计算LTE-U***中下行链路中网络资源的分配：
Figure BDA0002333365670000191
其中，
Figure BDA0002333365670000192
表示子载波的分配指数。
具体地，可以通过下述公式计算不受Wi-Fi***干扰的各类用户设备的下行链路传输速率：
Figure BDA0002333365670000201
其中，
Figure BDA0002333365670000202
表示用户设备的下行链路传输速率，B表示下行链路的子信道带宽。
作为本申请一个可选的实施方式，本发明实施例提供的网络资源分配方法，还包括：通过下述公式计算子载波的分配限制条件、预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件和非授权频段上的服务质量限制条件以及预设的授权的功率限制条件与非授权频段上的功率限制条件：
Figure BDA0002333365670000203
Figure BDA0002333365670000204
Figure BDA0002333365670000205
Figure BDA0002333365670000206
Figure BDA0002333365670000207
Figure BDA0002333365670000208
Figure BDA0002333365670000209
其中，Km表示子载波上不受Wi-Fi***的干扰的用户设备集合，约束(1a)和(1b)是预设的子载波分配限制条件，约束(1c)表示预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件，约束(1d)表示预设的用户设备在非授权频段的服务质量限制条件，约束(1e)表示预设的授权的功率限制条件，(1f)表示预设的非授权的功率限制条件。
通过上述公式得到LTE-U***中下行链路的网络资源的分配，相比于现存的网络资源分配方案，可以有效的避免LTE-U***与Wi-Fi***产生冲突的情况，使得LTE-U***中分配非授权频段上的资源可以不受Wi-Fi***的干扰，由此获得了最优的网络资源分配方案，提高了网络资源的利用率，也在一定程度上降低了网络资源分配的成本。
作为本申请一个可选的实施方式，本发明实施例提供的网络资源分配方法，根据子载波的分配限制条件、用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件和非授权频段上的服务质量限制条件以及预设的授权的功率限制条件与非授权频段上的功率限制条件，确定LTE-U***中下行链路中网络资源的分配，如图4所示，还包括：
步骤S21：根据授权频段上的子载波的分配限制条件、授权频段上的用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件以及预设的授权的功率限制条件，确定授权资源的分配。
步骤S22：根据预设的授权资源载波分量的最大功率确定要分配给子载波的第一功率，在本实施例中，首先可以确定功率分配，将LTE-U***中存在的最大功率平均分配给载波分量上的所有子载波。
步骤S23：根据所述第一功率，得到用户设备当前的速率；在本实施例中，用户设备当前的速率与根据预设的授权资源载波分量的最大功率而分配给子载波的第一功率有关，当第一功率增大时，用户设备当前速率也随之增大。
步骤S24：根据所述第一功率和所述用户设备当前的速率，将授权载波分量的子载波分配给具有最大速率的用户设备；
步骤S25：根据预设的速率限制条件和预设损耗限制条件调整授权载波分量的子载波的分配，具体地，在网络资源分配过程中，需要让所有用户满足速率限制，所以需要根据预设的速率限制条件，将原来最大化分配的子载波重新调整，在调整过程中，为了最小化子载波的重新调整带来的损耗，分配给用户设备的网络资源也需要满足预设的功率的限制条件，也就是说，按照预设的速率限制条件和预设损耗限制条件重新调整用户设备的网络资源分配，直到所有用户满足要求；
步骤S26：根据所述第一功率与所述授权载波分量的子载波的分配确定用户设备的第一速率。
具体地，通过下述公式确定授权资源的分配：
Figure BDA0002333365670000221
其中，
Figure BDA0002333365670000222
表示载波分量的分配指数；
根据下述公式计算根据授权频段上的子载波的分配限制条件、授权频段上的用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件以及预设的授权的功率限制条件：
Figure BDA0002333365670000231
Figure BDA0002333365670000232
Figure BDA0002333365670000233
Figure BDA0002333365670000234
Figure BDA0002333365670000235
Figure BDA0002333365670000236
其中，
Figure BDA0002333365670000237
表示授权频段上的用户设备的下行链路传输速率；
通过下述公式计算第一功率：
Figure BDA0002333365670000238
其中，
Figure BDA0002333365670000239
表示第一功率，
Figure BDA00023333656700002310
表示授权资源的最大功率，N表示子载波的数量；
通过下述公式计算预设的速率限制条件和预设损耗限制条件：
Figure BDA00023333656700002312
Figure BDA00023333656700002311
Figure BDA0002333365670000241
其中，Al表示待分配的授权载波分量上的子载波集合。
通过下述公式计算所述第一速率：
Figure BDA0002333365670000242
其中，
Figure BDA0002333365670000243
表示授权载波分量上的最优的子载波的分配，
Figure BDA0002333365670000244
表示授权载波分量上的最优的功率分配。
通过上述公式得到LTE-U***中授权频段上的网络资源的分配，相比于现存的网络资源分配方案，解决了隐藏终端问题，由此获得了网络资源分配方案，在授权资源分配完成后，根据***要求调整授权资源的分配，在满足所有用户的服务质量的要求下，提高了网络资源的利用率，降低了网络资源分配的成本。
作为本申请一个可选的实施方式，本发明实施例提供的网络资源分配方法，根据子载波的分配限制条件、用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件和非授权频段上的服务质量限制条件以及预设的授权的功率限制条件与非授权频段上的功率限制条件，确定LTE-U***中下行链路中网络资源的分配，如图5所示，还包括：
步骤S31：根据非授权频段上的子载波的分配限制条件、非授权频段上的用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在非授权频段的服务质量限制条件以及预设的非授权的功率限制条件，确定非授权资源的分配；
步骤S32：根据预设的非授权资源载波分量的最大功率确定要分配给子载波的第二功率，在本实施例中，首先可以确定功率分配，将LTE-U***中存在的最大功率平均分配给载波分量上的所有子载波。
步骤S33：根据所述第二功率，得到用户设备当前的速率；在本实施例中，用户设备当前的速率与根据预设的非授权资源载波分量的最大功率而分配给子载波的第二功率有关，当第二功率增大时，用户设备当前的速率也随之增大。
步骤S34：根据所述第二功率和所述用户设备当前的速率，将非授权载波分量的子载波分配给具有最大速率的用户设备；
步骤S35：根据预设的速率限制条件和预设损耗限制条件调整非授权载波分量的子载波的分配，具体地，在网络资源分配过程中，需要让所有用户满足速率限制，所以需要根据预设的速率限制条件，将原来最大化分配的子载波重新调整，在调整过程中，为了最小化子载波的重新调整带来的损耗，分配给用户设备的网络资源也需要满足预设的功率的限制条件，也就是说，按照预设的速率限制条件和预设损耗限制条件重新调整用户设备的网络资源分配，直到所有用户满足要求。
具体地，通过下述公式确定非授权资源的分配：
Figure BDA0002333365670000251
其中，
Figure BDA0002333365670000261
表示非载波分量的分配指数；
根据下述公式计算根据非授权频段上的子载波的分配限制条件、非授权频段上的用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在非授权频段的服务质量限制条件以及预设的非授权的功率限制条件：
Figure BDA0002333365670000262
Figure BDA0002333365670000263
Figure BDA0002333365670000264
Figure BDA0002333365670000265
Figure BDA0002333365670000266
Figure BDA0002333365670000267
其中，
Figure BDA0002333365670000268
表示非授权频段上的用户设备的下行链路传输速率，
Figure BDA0002333365670000269
表示用户设备在非授权频段的服务质量限制条件；
通过下述公式计算第二功率：
Figure BDA00023333656700002610
其中，
Figure BDA00023333656700002611
表示第二功率，
Figure BDA00023333656700002612
表示非授权资源的最大功率，N表示子载波的数量；
通过下述公式计算预设的速率限制条件和预设损耗限制条件：
Figure BDA0002333365670000271
Figure BDA0002333365670000272
Figure BDA0002333365670000273
其中，Au表示待分配的非授权载波分量上的子载波的集合。
通过上述公式得到LTE-U***中非授权频段上的网络资源的分配，通过对用户设备的聚类，区分用户设备是否会受到Wi-Fi***的干扰，由此获得了网络资源分配方案，在非授权资源分配完成后，根据***要求调整非授权资源的分配，在满足所有用户的服务质量的要求下，提高了网络资源的利用率，降低了网络资源分配的成本。
实施例2
本发明实施例提供一种网络资源分配装置，可以应用于无线通信网络中，由于移动设备和应用数量快速增加而造成的资源不足，需要开发新的资源，由此引发的需要对网络资源再次分配的具体应用场景中，如图6所示，该装置包括：
接收模块41，用于接收来自基站的下行链路参考信号，详细实施内容可参见上述方法实施例的步骤S11的相关描述。
计算模块42，用于根据基站的下行链路参考信号计算得到用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比，详细实施内容可参见上述方法实施例的步骤S12的相关描述。
转换模块43，用于根据用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比转化得到用户设备在载波分量上等效的信号与干扰加噪声比，详细实施内容可参见上述方法实施例的步骤S13的相关描述。
获取信道质量模块44，用于根据用户设备在载波分量上等效的信号与干扰加噪声比及预设的映射关系，得到用户设备在载波分量上的信道质量，详细实施内容可参见上述方法实施例的步骤S14的相关描述。
聚类模块45，用于根据用户设备在载波分量上的信道质量以及用户设备的位置特征信息，对用户设备进行聚类，得到多类用户设备，详细实施内容可参见上述方法实施例的步骤S15的相关描述。
判断模块46，用于根据同一类用户设备及无线访问节点的位置特征信息判断各类用户设备是否受Wi-Fi***的干扰，详细实施内容可参见上述方法实施例的步骤S16的相关描述。
分配模块47，用于根据各类用户设备是否受Wi-Fi***干扰对各类用户设备所使用的网络资源进行分配，详细实施内容可参见上述方法实施例的步骤S17的相关描述。
本发明实施例公开了一种网络资源分配装置，应用于LTE-U***，其中，该装置包括：通过接收模块接收到的来自基站的下行链路参考信号，可以通过计算模块得到用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比，继而通过转换模块可以转化得到用户设备在载波分量上等效的信号与干扰加噪声比；通过获取信道质量模块，根据预设的映射关系，得到用户设备在载波分量上的信道质量，根据用户设备在载波分量上的信道质量及用户设备的位置特征信息，通过聚类模块，对用户设备进行聚类，得到多类用户设备；判断各类用户设备是否受Wi-Fi***干扰，最终对各类用户设备所使用的网络资源进行分配。结合基站与用户设备通信过程中的下行链路参考信号，给用户设备分类，根据不同类别为用户设备分配网络资源，解决了现有的网络资源分配技术中存在的LTE-U***与Wi-Fi相互干扰，不能公平共存，继而影响网络分配的问题，提高了网络资源的效率，也可以为用户设备分配最优的网络资源，在保证用户设备服务质量的要求下，提供尽量大的下行链路传输速率，提升网络通讯性能。
实施例3
本发明实施例还提供了一种非暂态计算机可读介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令用于使计算机执行如上述实施例中任意一项描述的网络资源分配方法，其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard DiskDrive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种网络资源分配方法，应用于LTE-U***，所述LTE-U***包括：基站、用户设备及无线访问节点，其特征在于，所述方法包括：
接收来自基站的下行链路参考信号；
根据所述基站的下行链路参考信号计算得到所述用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比；
根据所述用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比转化得到用户设备在载波分量上等效的信号与干扰加噪声比；
根据所述用户设备在载波分量上等效的信号与干扰加噪声比及预设的映射关系，得到用户设备在载波分量上的信道质量；
根据所述用户设备在载波分量上的信道质量以及用户设备的位置特征信息，对所述用户设备进行聚类，得到多类用户设备；
根据同一类用户设备及所述无线访问节点的位置特征信息判断各类用户设备是否受Wi-Fi***的干扰；
根据各类用户设备是否受Wi-Fi***干扰对各类用户设备所使用的网络资源进行分配。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下述公式计算所述用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比：
Figure FDA0003909564460000021
其中，
Figure FDA0003909564460000022
表示所述用户在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比，
Figure FDA0003909564460000023
和
Figure FDA0003909564460000024
分别表示所述用户的传输功率以及信道增益，σ2表示加性高斯白噪声功率，pw和gk,w分别表示Wi-Fi的传输功率以及信道增益，Ww,k是在用户周围且使用相同信道的无线访问节点的集合，m表示载波分量的索引值，k表示LTE-U用户的索引值，n表示子载波的索引值，w表示Wi-Fi的索引值，m＝0表示授权频段上的载波分量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据各类用户设备是否受Wi-Fi***干扰对各类用户设备所使用的网络资源进行分配，包括：
根据所述子载波上不受Wi-Fi***的干扰的同类用户设备，确定子载波的分配限制条件；
根据所述子载波的分配限制条件、用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件和非授权频段上的服务质量限制条件以及预设的授权的功率限制条件与非授权频段上的功率限制条件，确定LTE-U***中下行链路中网络资源的分配。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过下述公式计算所述LTE-U***中下行链路中网络资源的分配：
Figure FDA0003909564460000031
其中，
Figure FDA0003909564460000032
表示所述子载波的分配指数，
Figure FDA0003909564460000033
表示所述用户设备的下行链路传输速率。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过下述公式计算不受Wi-Fi***干扰的各类用户设备的下行链路传输速率：
Figure FDA0003909564460000034
其中，
Figure FDA0003909564460000035
表示所述用户设备的下行链路传输速率，B表示下行链路的子信道带宽。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过下述公式计算所述子载波的分配限制条件、预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件和非授权频段上的服务质量限制条件以及预设的授权的功率限制条件与非授权频段上的功率限制条件：
Figure FDA0003909564460000036
Figure FDA0003909564460000037
Figure FDA0003909564460000038
Figure FDA0003909564460000041
Figure FDA0003909564460000042
Figure FDA0003909564460000043
Figure FDA0003909564460000044
其中，Km表示所述子载波上不受Wi-Fi***的干扰的用户设备集合，约束(1a)和(1b)是预设的子载波分配限制条件，约束(1c)表示预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件，约束(1d)表示预设的用户设备在非授权频段的服务质量限制条件，约束(1e)表示预设的授权的功率限制条件，(1f)表示预设的非授权的功率限制条件，
Figure FDA0003909564460000045
表示所述子载波的分配指数，
Figure FDA0003909564460000046
表示所述用户设备的下行链路传输速率，M表示多个载波分量的集合，K表示用户的数量，Nm表示第m个载波分量上的子载波的集合，N0表示授权载波分量子载波的集合，
Figure FDA0003909564460000047
表示授权分量载波上子载波的分配指数，
Figure FDA0003909564460000048
表示用户设备在授权分量载波的下行链路传输速率，
Figure FDA0003909564460000049
表示用户在授权分量载波的传输功率，Rk,min表示第k个用户的最低速率，
Figure FDA00039095644600000410
表示授权频段上的最大传输功率，
Figure FDA00039095644600000411
表示非授权频段上的最大传输功率，
Figure FDA00039095644600000412
表示第k个用户在授权频段的最低速率。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述子载波的分配限制条件、用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件和非授权频段上的服务质量限制条件以及预设的授权的功率限制条件与非授权频段上的功率限制条件，确定LTE-U***中下行链路中网络资源的分配，包括：
根据授权频段上的子载波的分配限制条件、授权频段上的用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件以及预设的授权的功率限制条件，确定授权资源的分配；
根据预设的授权资源载波分量的最大功率确定要分配给所述子载波的第一功率；
根据所述第一功率，得到用户设备当前的速率；
根据所述第一功率和所述用户设备当前的速率，将授权载波分量的子载波分配给具有最大速率的用户设备；
根据预设的速率限制条件和预设损耗限制条件调整所述授权载波分量子载波的分配；
根据所述第一功率与所述授权载波分量的子载波的分配确定用户设备的第一速率。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过下述公式确定所述授权资源的分配：
Figure FDA0003909564460000061
其中，
Figure FDA0003909564460000062
表示载波分量的分配指数，N0表示授权载波分量子载波的集合；
根据下述公式计算所述根据授权频段上的子载波的分配限制条件、授权频段上的用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件以及预设的授权的功率限制条件：
Figure FDA0003909564460000063
Figure FDA0003909564460000064
Figure FDA0003909564460000065
Figure FDA0003909564460000066
Figure FDA0003909564460000067
Figure FDA0003909564460000068
其中，
Figure FDA0003909564460000069
表示所述授权频段上的用户设备的下行链路传输速率，K表示用户的数量，
Figure FDA00039095644600000610
表示第k个用户在授权频段的最低速率，
Figure FDA00039095644600000611
表示授权频段上的最大传输功率；
通过下述公式计算所述第一功率：
Figure FDA0003909564460000071
其中，
Figure FDA0003909564460000072
表示所述第一功率，
Figure FDA0003909564460000073
表示所述授权资源的最大功率，N表示所述子载波的数量；
通过下述公式计算所述预设的速率限制条件和预设损耗限制条件：
Figure FDA0003909564460000074
Figure FDA0003909564460000075
Figure FDA0003909564460000076
其中，Al表示待分配的授权载波分量上的子载波集合；
通过下述公式计算所述第一速率：
Figure FDA0003909564460000077
其中，
Figure FDA0003909564460000078
表示授权载波分量上的最优的子载波的分配，
Figure FDA0003909564460000079
表示授权载波分量上的最优的功率分配，
Figure FDA00039095644600000710
表示用户在授权频段的信道增益。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述子载波的分配限制条件、用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在授权频段的服务质量限制条件和非授权频段上的服务质量限制条件以及预设的授权的功率限制条件与非授权频段上的功率限制条件，确定LTE-U***中下行链路中网络资源的分配，包括：
根据非授权频段上的子载波的分配限制条件、预设的用户设备在非授权频段的服务质量限制条件以及预设的非授权的功率限制条件，确定非授权资源的分配；
根据预设的非授权资源载波分量的最大功率确定要分配给所述子载波的第二功率；
根据所述第二功率，得到用户设备当前的速率；
根据所述第二功率和所述用户设备当前的速率，将非授权载波分量的子载波分配给具有最大速率的用户设备；
根据预设的速率限制条件和预设损耗限制条件调整所述非授权载波分量的子载波的分配。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过下述公式确定所述非授权资源的分配：
Figure FDA0003909564460000081
其中，
Figure FDA0003909564460000082
表示所述子载波的分配指数，当m≠0时，
Figure FDA0003909564460000083
则表示非载波分量的分配指数；
根据下述公式计算所述根据非授权频段上的子载波的分配限制条件、非授权频段上的用户设备的下行链路传输速率、预设的用户设备在非授权频段的服务质量限制条件以及预设的非授权的功率限制条件：
Figure FDA0003909564460000091
Figure FDA0003909564460000092
Figure FDA0003909564460000093
Figure FDA0003909564460000094
Figure FDA0003909564460000095
Figure FDA0003909564460000096
其中，
Figure FDA0003909564460000097
表示所述非授权频段上的用户设备的下行链路传输速率,
Figure FDA0003909564460000098
表示用户设备在非授权频段的服务质量限制条件，M表示多个载波分量的集合，K表示用户的数量，Nm表示第m个载波分量上的子载波的集合，Rk,min表示第k个用户的最低速率，
Figure FDA0003909564460000099
表示非授权频段上的最大传输功率，
Figure FDA00039095644600000910
表示第一速率，Km表示第m个载波分量的用户的集合；
通过下述公式计算所述第二功率：
Figure FDA0003909564460000101
其中，
Figure FDA0003909564460000102
表示所述第二功率
Figure FDA0003909564460000103
表示所述非授权资源的最大功率，N表示所述子载波的数量；
通过下述公式计算所述预设的速率限制条件和预设损耗限制条件：
Figure FDA0003909564460000104
Figure FDA0003909564460000105
Figure FDA0003909564460000106
其中，Au表示待分配的非授权载波分量上的子载波的集合。
11.一种网络资源分配装置，其特征在于，所述装置包括：
接收模块，用于接收来自基站的下行链路参考信号；
计算模块，用于根据所述基站的下行链路参考信号计算得到用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比；
转换模块，用于根据所述用户设备在各个载波分量上的不同子载波的信号与干扰加噪声比转化得到用户设备在载波分量上等效的信号与干扰加噪声比；
获取信道质量模块，用于根据所述用户设备在载波分量上等效的信号与干扰加噪声比及预设的映射关系，得到用户设备在载波分量上的信道质量；
聚类模块，用于根据所述用户设备在载波分量上的信道质量以及用户设备的位置特征信息，对所述用户设备进行聚类，得到多类用户设备；
判断模块，用于根据同一类用户设备及无线访问节点的位置特征信息判断各类用户设备是否受Wi-Fi***的干扰；
分配模块，用于根据各类用户设备是否受Wi-Fi***干扰对各类用户设备所使用的网络资源进行分配。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-10中任一项所述的网络资源分配方法的步骤。
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