一种快速响应的无线资源管理方法

1.本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种快速响应的无线资源管理方法。


背景技术：

2.无线资源管理是在有限带宽的条件下，为网络内无线用户终端提供业务质量保障，其基本出发点是在网络话务量分布不均匀、信道特性因信道衰弱和干扰而起伏变化等情况下，灵活分配和动态调整无线传输部分和网络的可用资源。
3.随着5g网络的发展人们在使用无线网络设备也在激增，使用人数和设备的增多对无线网络提出了更高的要求，控制器在进行资源分配时，不会根据客户的使用需求进行分配，导致分配不均匀出现信号差的影响，严重影响用户体验，因此需要一种快速响应的无线资源管理装置满足需求。
4.中国专利申请号200510037617.1公开了一种在移动通信系统中对无线资源(频率、时隙、码道、天线发送功率等)管理的方案及其实现方法，该方法综合使用移动通信系统中有关无线资源管理的相关技术(即功率控制、信道分配、调度技术、呼叫准入控制、切换技术和自适应链路等)，依据各种业务传输的要求和对无线信道估计的结果，由一个无线资源管理控制装置周期性地更新系统参数对移动通信系统的无线资源进行调配。上述现有技术中，对于信道分配和调度很难实现数据同步处理，并且对于无线信道的估计容易存在偏差，造成资源分配差异。
5.中国专利申请号201910433049.9公开一种基于5g网络多域协同无线资源管理系统，包括系统管理主机，所述系统管理主机通过信号分别连接有无线资源管理系统、信号处理系统、信号接收模块和信号发送模块，信号处理系统能够对信号接收模块接收到的信号做处理，让信号发送模块发出的信号更能满足人们的需求，所述信号发送模块通过信号连接有多载波聚合通道模块。本发明还提出了一种基于5g网络多域协同无线资源管理方法。上述现有技术中，对于外界的干扰缺乏有效的抵抗，导致信号接收模块接收到的信号容易有较强的干扰，影响正常通信和数据的安全。


技术实现要素：

6.针对现有技术不足，本发明的目的在于提供了一种快速响应的无线资源管理方法，根据用户的速率表现来分配合适的信道，满足不同用户的需求量，提高资源配置速率，提高系统性能，提高用户网络速率；通过设置干扰管理模块结合深度学习，对信号进行抑制干扰，减少外界干扰的影响，增强数据传输的安全性。
7.本发明提供如下技术方案：
8.一种快速响应的无线资源管理方法，包括以下步骤：s1，系统初始化获取可用子信道数目；
9.s2，当第一部分资源分配执行之后，系统将评估累计时间达到设定的时长是否大于设定值，设定值为第二部分调整数值的更新频率；
10.s3，若累计时间大于设定值，系统将会对网络的子信道数目进行调整，从而提升系统的传输性能，提高网络速率，若系统的累计时间再次达到设定值，将再次进行动态调整；
11.s4，若累计时间小于设定值，则返回第一步重新进行资源分配。
12.优选的，在资源分配执行时，系统通过减少性能较好的无线网络子信道数目，提升系能较差的无线网络性能，在每次选择系能能较好的无线网络时，减少子1个信道数目，性能较差的子信道数目加1，性能较差的无线网络f与性能较好的无线网络g之间满足，g＝(n
‑
1)
·
f/n；上式中，g为减少一个信道之后新的无线网络性能。
13.优选的，在进行动态调整的过程中，若无线网络在第一部分中性能较差，则在动态调整过程中应该被分配更多的子信道，设无线网络m中的r
a
是在每个更新时间t内的实际用户速率，r
t
为设定的目标速率，f为无线网络的性能，则f＝r
a
/r
t
；上式中，若f大于等于1则表示无线网络能够满足用户的使用需求，若每个f小于1，则表示无线网络不能够满足用户的使用需求，若每个信道所有的f均小于1，表示每个信道都不能满足使用需求，在此情况下，系统不进行动态调整。
14.优选的，资源分配执行完成之后，若将网络分配成子信道数目为n，为了更加有效的分配资源，采用轮训思想进行网络选择。设一个区域内有n个虚拟网络，将第一个网络分配一个子信道，然后第二个网络分配一个子信道，直到低n个网络分配一个子信道，在第一轮结束后，系统重新迭代对无线网络进行分配子信道，循环往复。在进行信道分配时，为无线网络分配就最大优先级值的子信道及对应的用户。
15.优选的，资源分配的方法包括，步骤a，区域网络节点获取节点信息，节点信息包括自身参数和节点通信速率；步骤b，上位机通过控制器获取节点信息。
16.优选的，资源分配的方法还包括步骤c，根据区域节点获取的节电通信速率判断你是否需要进行网络资源分配，若需要进行分配则继续执行操作，若不需要分配，则返回步骤a重新获取节点信息；步骤d，系统根据节点信息，对网络的子信道数目进行调整，生成资源分配文件；步骤e，根据生成资源分配文件对网络区域节点进行子信道数目动态调整。
17.优选的，累计计时模块通过gps授时模块进行计时，准确的提供时间信息，保证系统功能的准时切换。
18.一种快速响应的无线资源管理方法采用一种快速响应的无线资源管理装置，包括无线网络控制器；所述无线网络控制器连接有通信单元，通信单元连接上位机，所述无线网络控制器包括资源调度模块、资源分配模块、干扰管理模块、数据传输模块；
19.资源调度模块对每个无线网络客户端分配可变数目的信道，信道的数目取决于无线网络客户端的用户速率表现；
20.资源分配模块包括无线资源分配模块和动态调整模块，无线资源分配模块是在每个虚拟网络子信道数目确定的前提下进行具体用户资源分配，动态调整模块是动态的调整每个无线网络分配的子信道数目。
21.优选的，所述干扰管理模块包括时域干扰抑制和频域干扰抑制，根据不同干扰信号在时、频域不同的特征表现，为干扰管理的网络训练选取合适的输入。
22.优选的，所述数据传输模块包括多个区域节点和汇聚节点，汇聚节点将区域节点收集的数据信息统一处理发送至通信单元和上位机；汇聚节点与区域节点之间通过无线连接方式传输，无线连接方式为链式连接、分布式连接或者星型连接。
23.优选的，所述通信单元包括控制器、区域节点、可配置逻辑单元、授时模块；所述控制器与区域节点、可配置逻辑单元、授时模块连接。
24.优选的，所述控制器获取区域节点的信息，区域节点的信息传输至上位机，上位机判断是否需要进行资源分配。
25.优选的，上位机根据区域节点上传的数据生成资源分配文件。
26.优选的，上位机控制无线网络控制器调整每个无线网络区域节点分配的子信道数目。
27.优选的，所述授时模块为gps授时模块。
28.另外，无线信号传输中通过所述干扰管理模块抑制干扰，增加有用信号的完整性，减少信号损失，增强系统的安全性；抑制干扰的过程为，通信单元的输入层采用n
·
2样本格式，其中n是数据序列采样点数，2为特征通道数，将述输入的数据编程适用于网格处理的三维尺寸n
·1·
2，之后通过四层级编码结构进行特征提取；特征提取采用两层复数卷积，卷积核大小为3
·
1，步长1，每个卷基通道数为8；通过四层级的解码结构(特征提取+上采样层)和特征融合，解码的特征提取采用两层复数卷基层，卷积参数和编码参数一致，特征融合方式对数据维度相同的层级的张量相加，获取对应编码特征；最后通过三层复数卷积，前两层卷积用于提取四层级特征融合后的特征，卷积层参数与编码结构中的特征提取参数一致，最后一层卷积用于输出结果。上述过程适用于处理时域干扰和频域干扰，根据实际的网络表现，提取时域、频域特征，做为网络训练的合适输入数据信息，增加干扰抑制的效果，保证传输数据的安全性，并且不影响系统的传输性能。
29.另外，资源分配模块对于频谱资源的分配采用动态分配，具体步骤如下：第一步，通过rmc模块感知无线网络信息，得出业务请求，提出频谱分配需求；第二步，通过无线网络控制器管理所所有频谱需求信息，并通过信息交互接口将信息传递至nrm模块；第三步，nrm模块根据接受的信息、频谱需求，计算基站干扰矩阵，将频谱资源多粒度信道划分，得到信道集合，计算干扰矩阵；第四步，使用分配矩阵a进行分块处理，根据频谱分配结果实现重构，同时通过gps授时模块开始计时，运行一个周期结束，重新进入第一步开始进行频谱重新分配，当步骤终止时，即为最有分配。通过以上步骤处理，提高了分配过程中搜索效率，在进行频谱分配时采用动态分配，灵活性高，降低系统消耗率，提升系统性能。
30.数据传输模块中，在无线通信的过程中，设一个通信区域节点为q，当该节点与另一区域节点连接时，在相遇后的t时刻内发送监测消息，则区域节点q取值满足0
‑
t，无线信号传输的安全节点q分布函数满足：x(q<a)＝a/t；上式中a为约束阈值，取值范围为0
‑
t；当a小于0时，两个区域节点产生通信的概率为1
‑
x。通信区域节点感知到的数据概率f满足：f＝p(t
f
<t)＝(p(t
y
<t)
‑
p(t
y
<0))/p(t
y
<0)；上式中，t
y
为区域节点y通信时的周期，t为通信时间约束阈值，t
f
为链路数据通信持续时间；为了提升无线网络数据传输的安全性，区域节点传输控制参数c满足：c＝λβ(1
‑
p)e(t
f
)；上式中，λ为无线网络区域节点平均传输次数，β为区域节点数据传输速率，e(t
f
)为区域节点持续传输时间的平均值；p为区域节点直接产生通信数据的概率。
31.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
32.(1)本发明一种快速响应的无线资源管理方法，根据用户的速率表现来分配合适的信道，满足不同用户的需求量，提高资源配置速率，提高系统性能，提高用户网络速率；通过设置干扰管理模块结合深度学习，对信号进行抑制干扰，减少外界干扰的影响，增强数据传输的安全性。
33.(2)本发明一种快速响应的无线资源管理方法，系统对网络的子信道数目进行自动调整，从而提升系统的传输性能，提高网络速率，累计计时模块通过gps授时模块进行计时，准确的提供时间信息，保证系统功能的准时切换。
34.(3)本发明一种快速响应的无线资源管理方法，在分配资源时，系统通过减少性能较好的无线网络子信道数目，提升系能较差的无线网络性能，在每次选择系能能较好的无线网络时，减少子1个信道数目，性能较差的子信道数目加1，通过以上方法是每个无线网络的子信道数目均得到调整，满足用户使用速率，提高系统性能。
35.(4)本发明一种快速响应的无线资源管理方法，处理时域干扰和频域干扰，根据实际的网络表现，提取时域、频域特征，做为网络训练的合适输入数据信息，增加干扰抑制的效果，保证传输数据的安全性，并且不影响系统的传输性能。
36.(5)本发明一种快速响应的无线资源管理方法，对于频谱资源的分配采用动态分配，提高了分配过程中搜索效率，在进行频谱分配时采用动态分配，灵活性高，降低系统消耗率，提升系统性能。
37.(6)本发明一种快速响应的无线资源管理方法，数据传输模块通过对无线传输区域节点的参数限制，提升无线网络数据传输的安全性。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
39.图1是本发明的整体系统框图。
40.图2是本发明的通信单元框图。
41.图3是本发明的资源调度流程图。
42.图4是本发明的干扰管理流程图。
43.图5是本发明的动态调整流程图。
44.图6时本发明方法流程图。
具体实施方式
45.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
46.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
47.实施例一；
48.如图6所示，一种快速响应的无线资源管理方法，包括以下步骤：s1，系统初始化获取可用子信道数目；
49.s2，当第一部分资源分配执行之后，系统将评估累计时间达到设定的时长是否大于设定值，设定值为第二部分调整数值的更新频率；
50.s3，若累计时间大于设定值，系统将会对网络的子信道数目进行调整，从而提升系统的传输性能，提高网络速率，若系统的累计时间再次达到设定值，将再次进行动态调整；
51.s4，若累计时间小于设定值，则返回第一步重新进行资源分配。
52.在资源分配执行时，系统通过减少性能较好的无线网络子信道数目，提升系能较差的无线网络性能，在每次选择系能能较好的无线网络时，减少子1个信道数目，性能较差的子信道数目加1，性能较差的无线网络f与性能较好的无线网络g之间满足，g＝(n
‑
1)
·
f/n；上式中，g为减少一个信道之后新的无线网络性能。
53.在进行动态调整的过程中，若无线网络在第一部分中性能较差，则在动态调整过程中应该被分配更多的子信道，设无线网络m中的r
a
是在每个更新时间t内的实际用户速率，r
t
为设定的目标速率，f为无线网络的性能，则f＝r
a
/r
t
；上式中，若f大于等于1则表示无线网络能够满足用户的使用需求，若每个f小于1，则表示无线网络不能够满足用户的使用需求，若每个信道所有的f均小于1，表示每个信道都不能满足使用需求，在此情况下，系统不进行动态调整。
54.资源分配执行完成之后，若将网络分配成子信道数目为n，为了更加有效的分配资源，采用轮训思想进行网络选择。设一个区域内有n个虚拟网络，将第一个网络分配一个子信道，然后第二个网络分配一个子信道，直到低n个网络分配一个子信道，在第一轮结束后，系统重新迭代对无线网络进行分配子信道，循环往复。在进行信道分配时，为无线网络分配就最大优先级值的子信道及对应的用户。
55.实施例二：
56.如图1
‑
2所示，一种快速响应的无线资源管理装置，包括无线网络控制器；所述无线网络控制器连接有通信单元，通信单元连接上位机，所述无线网络控制器包括资源调度模块、资源分配模块、干扰管理模块、数据传输模块；
57.资源调度模块对每个无线网络客户端分配可变数目的信道，信道的数目取决于无线网络客户端的用户速率表现；
58.资源分配模块包括无线资源分配模块和动态调整模块，无线资源分配模块是在每个虚拟网络子信道数目确定的前提下进行具体用户资源分配，动态调整模块是动态的调整每个无线网络分配的子信道数目。
59.所述干扰管理模块包括时域干扰抑制和频域干扰抑制，根据不同干扰信号在时、频域不同的特征表现，为干扰管理的网络训练选取合适的输入。
60.所述数据传输模块包括多个区域节点和汇聚节点，汇聚节点将区域节点收集的数
据信息统一处理发送至通信单元和上位机；汇聚节点与区域节点之间通过无线连接方式传输，无线连接方式为链式连接、分布式连接或者星型连接。
61.所述通信单元包括控制器、区域节点、可配置逻辑单元、授时模块；所述控制器与区域节点、可配置逻辑单元、授时模块连接。
62.所述控制器获取区域节点的信息，区域节点的信息传输至上位机，上位机判断是否需要进行资源分配。
63.上位机根据区域节点上传的数据生成资源分配文件。
64.上位机控制无线网络控制器调整每个无线网络区域节点分配的子信道数目。
65.所述授时模块为gps授时模块。
66.实施例三：
67.如图3、5所示，在实施例一的基础上，所述资源调度模块有效满足不同网络用户的速率需求，采用比例公平中的优先级保证移动程度的公平性，在具体分配过程中，每个子网络都将分配一定数目的子信道，子信道具体数目根据子网络平均速率进行动态调整；分配过程如下：第一步，系统初始化获取可用子信道数目；第二步，当第一部分资源分配执行之后，系统将评估累计时间是否达到设定的时长是否大于设定值，设定值为第二部分调整数值的更新频率；第三步，若累计时间大于设定值，系统将会对网络的子信道数目进行调整，从而提升系统的传输性能，提高网络速率，若系统的累计时间再次达到设定值，将再次进行动态调整；若累计时间小于设定值，则返回第一步重新进行资源分配；累计计时模块通过gps授时模块进行计时，准确的提供时间信息，保证系统功能的准时切换。
68.在上述资源分配的过程中，执行分配完成之后，若将网络分配成子信道数目为n，为了更加有效的分配资源，采用轮训思想进行网络选择。设一个区域内有n个虚拟网络，将第一个网络分配一个子信道，然后第二个网络分配一个子信道，直到低n个网络分配一个子信道，在第一轮结束后，系统重新迭代对无线网络进行分配子信道，循环往复。在进行信道分配时，为无线网络分配就最大优先级值的子信道及对应的用户；在进行动态调整的过程中，若无线网络在第一部分中性能较差，则在动态调整过程中应该被分配更多的子信道，设无线网络m中的r
a
是在每个更新时间t内的实际用户速率，r
t
为设定的目标速率，f为无线网络的性能，则f＝r
a
/r
t
；上式中，若f大于等于1则表示无线网络能够满足用户的使用需求，若每个f小于1，则表示无线网络不能够满足用户的使用需求，若每个信道所有的f均小于1，表示每个信道都不能满足使用需求，在此情况下，系统不进行动态调整；另外，在分配资源时，系统通过减少性能较好的无线网络子信道数目，提升系能较差的无线网络性能，在每次选择系能能较好的无线网络时，减少子1个信道数目，性能较差的子信道数目加1，性能较差的无线网络f与性能较好的无线网络g之间满足，g＝(n
‑
1)
·
f/n；上式中，g为减少一个信道之后新的无线网络性能。通过以上方法是每个无线网络的子信道数目均得到调整，满足用户使用速率，提高系统性能。
69.实施例四：
70.在实施例二的基础上，资源调度模块使用资源分配的方法包括，步骤a，区域网络节点获取节点信息，节点信息包括自身参数和节点通信速率；步骤b，上位机通过控制器获取节点信息；步骤c，根据区域节点获取的节电通信速率判断你是否需要进行网络资源分配，若需要进行分配则继续执行操作，若不需要分配，则返回步骤a重新获取节点信息；步骤
d，系统根据节点信息，对网络的子信道数目进行调整，生成资源分配文件；步骤e，根据生成资源分配文件对网络区域节点进行子信道数目动态调整。
71.实施例五
72.如图4所示，在实施例一的基础上，无线信号传输中通过所述干扰管理模块抑制干扰，增加有用信号的完整性，减少信号损失，增强系统的安全性；抑制干扰的过程为，通信单元的输入层采用n
·
2样本格式，其中n是数据序列采样点数，2为特征通道数，将述输入的数据编程适用于网格处理的三维尺寸n
·1·
2，之后通过四层级编码结构进行特征提取；特征提取采用两层复数卷积，卷积核大小为3
·
1，步长1，每个卷基通道数为8；通过四层级的解码结构(特征提取+上采样层)和特征融合，解码的特征提取采用两层复数卷基层，卷积参数和编码参数一致，特征融合方式对数据维度相同的层级的张量相加，获取对应编码特征；最后通过三层复数卷积，前两层卷积用于提取四层级特征融合后的特征，卷积层参数与编码结构中的特征提取参数一致，最后一层卷积用于输出结果。上述过程适用于处理时域干扰和频域干扰，根据实际的网络表现，提取时域、频域特征，做为网络训练的合适输入数据信息，增加干扰抑制的效果，保证传输数据的安全性，并且不影响系统的传输性能。
73.资源分配模块对于频谱资源的分配采用动态分配，具体步骤如下：第一步，通过rmc模块感知无线网络信息，得出业务请求，提出频谱分配需求；第二步，通过无线网络控制器管理所所有频谱需求信息，并通过信息交互接口将信息传递至nrm模块；第三步，nrm模块根据接受的信息、频谱需求，计算基站干扰矩阵，将频谱资源多粒度信道划分，得到信道集合，计算干扰矩阵；第四步，使用分配矩阵a进行分块处理，根据频谱分配结果实现重构，同时通过gps授时模块开始计时，运行一个周期结束，重新进入第一步开始进行频谱重新分配，当步骤终止时，即为最有分配。通过以上步骤处理，提高了分配过程中搜索效率，在进行频谱分配时采用动态分配，灵活性高，降低系统消耗率，提升系统性能。
74.实施例六：
75.数据传输模块中，在无线通信的过程中，设一个通信区域节点为q，当该节点与另一区域节点连接时，在相遇后的t时刻内发送监测消息，则区域节点q取值满足0
‑
t，无线信号传输的安全节点q分布函数满足：x(q<a)＝a/t；上式中a为约束阈值，取值范围为0
‑
t；当a小于0时，两个区域节点产生通信的概率为1
‑
x。通信区域节点感知到的数据概率f满足：f＝p(t
f
<t)＝(p(t
y
<t)
‑
p(t
y
<0))/p(t
y
<0)；上式中，t
y
为区域节点y通信时的周期，t为通信时间约束阈值，t
f
为链路数据通信持续时间；为了提升无线网络数据传输的安全性，区域节点传输控制参数c满足：c＝λβ(1
‑
p)e(t
f
)；上式中，λ为无线网络区域节点平均传输次数，β为区域节点数据传输速率，e(t
f
)为区域节点持续传输时间的平均值；p为区域节点直接产生通信数据的概率。
76.通过上述技术方案得到的装置是一种快速响应的无线资源管理方法，根据用户的速率表现来分配合适的信道，满足不同用户的需求量，提高资源配置速率，提高系统性能，提高用户网络速率；通过设置干扰管理模块结合深度学习，对信号进行抑制干扰，减少外界干扰的影响，增强数据传输的安全性。系统对网络的子信道数目进行自动调整，从而提升系
统的传输性能，提高网络速率，累计计时模块通过gps授时模块进行计时，准确的提供时间信息，保证系统功能的准时切换。在分配资源时，系统通过减少性能较好的无线网络子信道数目，提升系能较差的无线网络性能，在每次选择系能能较好的无线网络时，减少子1个信道数目，性能较差的子信道数目加1，通过以上方法是每个无线网络的子信道数目均得到调整，满足用户使用速率，提高系统性能。处理时域干扰和频域干扰，根据实际的网络表现，提取时域、频域特征，做为网络训练的合适输入数据信息，增加干扰抑制的效果，保证传输数据的安全性，并且不影响系统的传输性能。对于频谱资源的分配采用动态分配，提高了分配过程中搜索效率，在进行频谱分配时采用动态分配，灵活性高，降低系统消耗率，提升系统性能。数据传输模块通过对无线传输区域节点的参数限制，提升无线网络数据传输的安全性。
77.本发明中未详细阐述的其它技术方案均为本领域的现有技术，在此不再赘述。
78.以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。