CN101291514B - 无线通信系统中资源分配的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种无线通信系统中资源分配的方法和装置，该方法包括以下步骤：步骤S202，基站根据至少一个用户设备反馈的信息和至少一种调度算法获取用户设备对应于每个无线资源的优先级并根据优先级为用户设备预分配无线资源；步骤S204，基站对预分配无线资源的预分配结果进行优化；以及步骤S206，基站根据优化后的预分配结果将数据发送到用户设备。通过本发明，能够提高系统和用户的吞吐量，克服信道质量不好的资源块对传输容量的影响，以提高频谱效率。

Description

无线通信系统中资源分配的方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种无线通信系统中资源分配的方法和装置。

背景技术

随着人们对交流信息的需求日益提高，单纯以话音为主的移动通信方式已渐渐不能满足人们的要求，因此将来的移动通信系统必须在保证话音业务的基础上，提供传送图片文件、收发邮件、上网冲浪，视频点播等多媒体业务，以满足用户对高速数据的需求。

为了在现有网络基础上提供更高速和更先进的无线数据通信业务，出现了各种用于移动数据通信的增强技术，如正交频分多址(OFDM)技术，多载波宽带码分多址(MC-WCDAMA)等。这都需要考虑多个子载波上的信道质量会有差别，这也对调度，资源分配会有不同程度的影响。

在现有的分组调度算法中：

最大载干比的基本思想是利用注水原理的思想，只考虑信道质量这个因素，以达到网络的峰值吞吐量。但是即便如此，由于不同资源块(RB，Resource Block，在一个时隙上的子载波集合)上对于一个UE(用户设备，User Equipment)也会有不同的信道质量，所以尽管这个UE在一个RB集合上的信道质量都是最好的，但将这些RB用一种调制编码方式发送也不会使得频谱利用率最高。

轮询的算法的基本思想是保证小区内的用户按照某种确定的顺序循环占用等时间的无线资源来进行通信。尽管算法保障了每个用户的接入机会，但是在接入后，也需要考虑到分给该用户的无线资源是否可用，在分给用户的无线资源中剔除不可用的或影响传输容量的资源块。

比例公平算法的基本思想是比例公平算法的主要思想是给小区内的用户分配一个相应的优先级，小区中优先级最大的用户接受服务。其关键部分在于优先级的算法，根据不同的要求，优先级可以根据，系统吞吐量，公平性以及业务的服务质量(QoS)三个方面来确定。但是根据优先级得到的资源分配原则，很难达到频谱利用率最高。

发明内容

针对以上一个或多个问题，本发明提供了一种无线通信系统中资源分配的方法和装置，能够提高系统和用户的吞吐量，克服了信道质量不好的资源块对传输容量的影响，以提高频谱效率。

根据本发明的无线通信系统中资源分配的方法包括以下步骤：步骤S202，基站根据至少一个用户设备反馈的信息和至少一种调度算法获取用户设备对应于每个无线资源的优先级并根据优先级为用户设备预分配无线资源；步骤S204，基站对预分配无线资源的预分配结果进行优化；以及步骤S206，基站根据优化后的预分配结果将数据发送到用户设备。

步骤S202包括：步骤S202-2，基站根据用户设备的反馈信息和不同业务的服务质量要求，采用至少一种调度算法计算用户设备对应于每个资源块的优先级；步骤S202-4，基站根据优先级对应关系为每个资源块选取对应于其的优先级最高的用户设备；以及步骤S202-6，基站将预分配给同一用户设备的资源块组成资源块集合。

步骤S204包括：步骤S204-2，基站去除资源块集合中对应用户设备不可用的资源块；以及步骤S204-4，将去除的资源块分配给未被调度的用户设备和/或分配到能够增加传输容量的资源块集合中。

根据本发明的无线通信系统中资源分配的装置包括：预分配模块，用于根据至少一个用户设备反馈的信息和至少一种调度算法获取用户设备对应于每个无线资源的优先级并根据优先级为用户设备预分配无线资源；资源优化模块，用于对预分配无线资源的预分配结果进行优化；以及资源分配模块，用于根据优化后的预分配结果将数据发送到用户设备。

预分配模块包括：优先级确定模块，用于根据用户设备的反馈信息和不同业务的服务质量要求，采用至少一种调度算法计算用户设备对应于每个资源块的优先级；以及资源块集合确定模块，用于根据优先级对应关系为每个资源块选取对应于其的优先级最高的用户设备，并将预分配给同一用户设备的资源块组成资源块集合。

本发明采用以下至少一种调度算法：根据最大载干比进行调度；采用轮询的方式进行调度；以及采用比例公平算法进行调度。

资源优化模块包括：资源去除模块，用于筛选并去除资源块集合中对应用户设备不可用的资源块；以及资源再分配模块，用于将去除的资源块分配给未被调度的用户设备和/或分配到能够增加传输容量的资源块集合中。

在本发明中，资源块为时频资源块。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的无线通信系统中资源分配的装置的框图；

图2是根据本发明的无线通信系统中资源分配的方法的流程图；以及

图3是根据本发明的实施例的无线通信系统中资源分配的方法的流程图。

具体实施方式

下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。

图1是根据本发明的无线通信系统中资源分配的装置的框图。如图1所示，本发明的无线通信系统中资源分配的装置包括：预分配模块102，用于根据至少一个用户设备反馈的信息和至少一种调度算法获取用户设备对应于每个无线资源的优先级并根据优先级为用户设备预分配无线资源；资源优化模块104，用于对预分配无线资源的预分配结果进行优化；以及资源分配模块106，用于根据优化后的预分配结果将数据发送到用户设备。

预分配模块102包括：优先级确定模块102-2，用于根据用户设备的反馈信息和不同业务的服务质量要求，采用至少一种调度算法计算用户设备对应于每个资源块的优先级；以及资源块集合确定模块102-4，用于根据优先级对应关系为每个资源块选取对应于其的优先级最高的用户设备，并将预分配给同一用户设备的资源块组成资源块集合。

本发明采用以下至少一种调度算法：根据最大载干比进行调度；采用轮询的方式进行调度；以及采用比例公平算法进行调度。

资源优化模块104包括：资源去除模块104-2，用于筛选并去除资源块集合中对应用户设备不可用的资源块；以及资源再分配模块104-4，用于将去除的资源块分配给未被调度的用户设备和/或分配到能够增加传输容量的资源块集合中。

其中，资源块为时频资源块。

图2是根据本发明的无线通信系统中资源分配的方法的流程图。如图2所示，本发明的无线通信系统中资源分配的方法包括：

步骤S202，根据调度结果对无线资源进行预分配。

基站根据至少一个用户设备反馈的信息和至少一种调度算法获取用户设备对应于每个无线资源的优先级并根据优先级为用户设备预分配无线资源。

步骤S202包括：步骤S202-2，基站根据用户设备的反馈信息和不同业务的服务质量要求，采用至少一种调度算法计算用户设备对应于每个资源块的优先级；步骤S202-4，基站根据优先级对应关系为每个资源块选取对应于其的优先级最高的用户设备；以及步骤S202-6，基站将预分配给同一用户设备的资源块组成资源块集合。

步骤S204，基站对预分配无线资源的预分配结果进行优化。

因为属于相同RB集合的RB，其信道质量可能会有差异，为了减小不可用的RB或是会影响传输容量的RB对频谱效率的影响，需要在每个RB集合中对RB进行筛选，以达到频谱利用率最大

步骤S204包括：步骤S204-2，基站去除资源块集合中对应用户设备不可用的资源块；以及步骤S204-4，将剔除的RB进行二次分配：将去除的资源块分配给未被调度的用户设备和/或分配到能够增加传输容量的资源块集合中。

步骤S206，将分配好的资源块集合组成一个传输块，用相应的调制编码方式进行发送。

图3是根据本发明的实施例的无线通信系统中资源分配的方法的流程图。

第一步：

根据比例公平算法计算用户在每个RB上的优先级(S302)，具体计算方法如下所示：

$P_{k,n}\left(i\right)=\frac{R_{k,n}\left(i\right)}{T_k^{\mathrm{\α}}\left(i\right)}---\left(1\right)$

其中，P_k，n为第k个用户在第n个RB上的优先级，R_k，n是在当前时刻i该用户在这个RB上传输容量，T_k为该UE截至当前时刻的平均吞吐量，这里T_k不仅是时间上的平均，而且也进行资源块上的平均，α为指数调节因子，用以调节该算法在公平性与系统吞吐量之间的侧重点。平均吞吐量的算法如下：

$T_k(i+1)=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\β}{T}_k\left(i\right)& \mathrm{non}-\mathrm{scheduled\; user\; at\; time\; i}\\ \mathrm{\β}{T}_k\left(i\right)+(1-\mathrm{\β})R_k\left(i\right)& \mathrm{scheduled\; user\; at\; time\; i}\end{array}\right.---\left(2\right)$

R_k(i)为该UE在第i个时刻的瞬时吞吐量，即它在第i时刻发送的数据量，β为遗忘因子这里选取归一化的等待时间作为遗忘因子。

如果考虑小区边缘的用户，还可以将上述算法做成分段函数，对于不属于小区边缘的用户采取上述算法。还需要注意对每个用户不可用的资源块，在计算其的优先级时，应该将用户在该RB上的优先级降低，以避免在资源与分配时，这个用户对该RB的占用，以至于系统频谱效率的下降。

而对于小区边缘的用户，算法采取增大调节因子来改变这些用户在其可用的资源块上的优先级，对于不可用的RB采取与上相同的做法，以降低误块率。

第二步：

遍历所有RB，根据计算出来的每个用户在每个RB上的优先级进行调度，即每个RB分配给对于它优先级最高的用户(S304-S306)。

第三步：

遍历所有用户(S308)，对于被调度到的用户，首先将对其来说不可用的RB剔除，再将剩余根据优先级预分配到的RB组成RB集合，选取对当前用户来说使其在当前时刻达到传输容量最大的RB组合(S310)。这里传输容量的计算方法是根据每个RB上的信道质量以及该信道质量对应的传输格式来计算的，对于RB组合的传输容量计算，首先需要将若干个RB上的信道质量进行拟合，得到一个等效的信道质量，再根据这个等效的信道质量对应的传输格式与RB个数计算出传输容量，式(3)中给出了OFDM系统下的信道容量的计算方法：

Capability＝(NUM_RB*NUM_Subcarrier*NUM_Symbol*m-EndBit)*n　　(3)

其中，NUM_RB为RB组合中RB的个数，NUM_Subcarrier为子载波个数，NUM_Symbol为符号个数，m对应传输块所使用的调制方式，n对应于传输块所使用的编码速率，EndBit为尾比特所占比特数。

筛选方法有很多，例如：

不考虑计算复杂度的情况下可以对RB集合中的RB根据其不同的信道质量进行排列组合，得到所有组合情况下的传输容量，选取其中传输容量最大的RB组合。

为了简化计算的复杂度，可以将RB集合中的RB按照信道质量从好到差的顺序进行排列，按照每次向下增加一个RB的方法计算其相应的传输容量，最后比较各种组合下传输容量的大小，选择其中最大的情况。

下面根据第二种方法给出了一个例子：

基站根据用户的优先级给用户k分配的五个RB，其相应的信道质量用信道质量标识(CQI)表示出来，见表

表1

 

RB ID	CQI值
		2	15
6	13
		4	8

 

13	8
		10	6

在多个资源块拟合一个等效信道质量的时候，工程上基站可以根据CQI对应的门限SINR来拟合出等效的SINR在对应到一个等效的CQI，每个CQI值对应一种调制编码方式(MCS)，这样就可以根据式(3)计算出该RB组合的对应的传输容量，其中NUM_Subcarrier＝24，NUM_Symbol＝10，EndBit＝24如表2所示：

表2

 

RB编号	Used RB ID	TB大小	使用的CQI值	MCS
					1	2	1132.8	15	64QAM4/5
2	2，6	1713.6	12	64QAM3/5
					4	2，6，4，13	1516.8	7	QPSK4/5
5	2，6，4，13，10	1584	5	QPSK2/3

得到上表后，根据TB大小进行排序，选取TB最大的一种情况，如果有两种方案同时达到TB最大，选取RB占用少的情况已减少出错概率，在本例中选取两个RB(2，6)最佳。

第四步：

当所有用户设备都遍历完成后，将剩余的RB进行重新分配(S312-S318)。在本实例中采取分配给未被调度的用户与将将剩余的RB分配给能增大传输容量的RB集相结合的方法，步骤如下：

对剩余用户重复第一步到第三步过程。

若还有未被调度的用户或者RB继续上述过程。

若所有用户都已分配到资源，但仍有未被分配的RB，将RB根据容量最大原理，将其分配给能够增大传输容量的RB集合，如下例所示。

若剩余RB上的CQI为6，以分配RB集合为表3中所示：

表3

 

RB编号	TB大小	使用的CQI值	MCS
				1	1132.8	15	64QAM 4/5
2	1713.6	12	64QAM 3/5
				4	1516.8	7	QPSK 4/5
5	1584	5	QPSK 2/3

如果将这个RB分配到第五个RB集合中，因为其信道质量高于其等效信道质量，所以不会将其信道质量变差，同时传输容量由先前的1584变成1904。如果所有RB都已分配，则完成优化。

第五步：根据优化结果发送数据包(S320)。

以上仅为本发明的优选实施例而已，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。

Claims (8)

1.一种无线通信系统中资源分配的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S202，基站根据至少一个用户设备反馈的信息和至少一种调度算法获取所述用户设备对应于每个资源块的优先级并根据所述优先级为所述用户设备预分配资源块；

步骤S204，所述基站对预分配资源块的预分配结果进行优化；以及

步骤S206，所述基站根据优化后的预分配结果将数据发送到所述用户设备；

其中，所述步骤S204包括：

步骤S204-2，所述基站去除所述资源块集合中所述对应用户设备不可用的资源块；以及

步骤S204-4，将去除的资源块分配给未被调度的用户设备和/或分配到能够增加传输容量的资源块集合中。

2.根据权利要求1所述的无线通信系统中资源分配的方法，其特征在于，所述步骤S202包括：

步骤S202-2，所述基站根据所述用户设备的反馈信息和不同业务的服务质量要求，采用至少一种调度算法计算所述用户设备对应于每个资源块的优先级；

步骤S202-4，所述基站根据所述优先级对应关系为每个资源块选取对应于其的优先级最高的用户设备；以及

步骤S202-6，所述基站将预分配给同一所述用户设备的资源块组成资源块集合。

3.根据权利要求2所述的无线通信系统中资源分配的方法，其特征在于，所述基站采用以下至少一种调度算法：

所述基站根据最大载干比进行调度；

所述基站采用轮询的方式进行调度；以及

所述基站采用比例公平算法进行调度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的无线通信系统中资源分配的方法，其特征在于，所述资源块为时频资源块。

5.一种无线通信系统中资源分配的装置，其特征在于包括：

预分配模块，用于根据至少一个用户设备反馈的信息和至少一种调度算法获取所述用户设备对应于每个资源块的优先级并根据所述优先级为所述用户设备预分配资源块；

资源优化模块，用于对预分配资源块的预分配结果进行优化；以及

资源分配模块，用于根据优化后的预分配结果将数据发送到所述用户设备；

其中，所述资源优化模块包括：

资源去除模块，用于筛选并去除所述资源块集合中所述对应用户设备不可用的资源块；以及

资源再分配模块，用于将去除的资源块分配给未被调度的用户设备和/或分配到能够增加传输容量的资源块集合中。

6.根据权利要求5所述的无线通信系统中资源分配的装置，其特征在于，所述预分配模块包括：

优先级确定模块，用于根据所述用户设备的反馈信息和不同业务的服务质量要求，采用至少一种调度算法计算所述用户设备对应于每个资源块的优先级；以及

资源块集合确定模块，用于根据所述优先级对应关系为每个资源块选取对应于其的优先级最高的用户设备，并将预分配给同一所述用户设备的资源块组成资源块集合。

7.根据权利要求6所述的无线通信系统中资源分配的装置，其特征在于，所述优先级确定模块采用以下至少一种调度算法：

所述基站根据最大载干比进行调度；

所述基站采用轮询的方式进行调度；以及

所述基站采用比例公平算法进行调度。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的无线通信系统中资源分配的装置，其特征在于，所述资源块为时频资源块。

Images