CN101384066A - 资源分配的方法、系统和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例公开了一种资源分配方法、系统和设备。该方法包括:获取当前调度周期内用户终端的各可分配资源块的优先级;根据所述用户终端在前一调度周期分配得到的资源,生成所述用户终端的窗函数;根据所述窗函数以及所述各可分配资源块的优先级,获取所述各可分配资源块的加窗优先级;根据所述各可分配资源块的加窗优先级,从所述各可分配资源块中选择资源块分配给所述用户终端。通过使用本发明的实施例,控制干扰水平的随机波动,保证了干扰的局部稳定性,改善了链路自适应的性能,提高了系统的频谱使用率。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,尤其涉及一种资源分配的方法、系统和设备。
背景技术
在CDMA(Code Division Multiple Access,码分多址)系统中,信号扩展到了整个频带,接收机在通过解扰、解扩等技术将信号恢复的同时还将小区间干扰白化。因此,信道分配并不会改变小区间的干扰分布,只有网络级的小区负载大小改变才会改变干扰分布。在3GPP(3rd Generation PartnershipProject,第三代合作伙伴项目)LTE(Long Term Evolution,长期演进)系统中,上行采用SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access,单载波频分多址)技术,小区内的用户通过正交频分实现多址,小区内用户之间的干扰几乎可以忽略。
如图1所,为3GPP LTE的系统架构示意图示,基站与服务网关之间通过S1接口相连接,而eNB(eNodeB,演进基站)与eNB之间通过X2接口相连,通过X2接口传输的信令时延约为20ms。由于3GPP LTE的动态调度间隔为ms量级,因此各基站只能进行独立调度。另一方面,由于服务小区每个频率资源块上只有很少数目的强干扰用户,邻近小区频率资源的调度将使服务小区各个频率资源块上受到的干扰产生剧烈波动。图2A和图2B分别给出了服务小区不同资源在调度时刻t1和t2的受干扰情况,为了简化分析,仅仅考虑资源块f1在不同时刻受到的干扰波动情况。在t1调度时刻,资源块f1在非服务小区分配给用户5使用,而用户5距离服务小区基站比较远,所以在此时刻,在服务小区占有资源f1的用户4受到的干扰很小;在t2调度时刻,资源块f1在非服务小区分配给用户6使用,而用户6距离服务小区基站距离较近,所以在此时刻,在服务小区占有资源f1的用户4受到的干扰相比于t1时刻大大增加。可以看出,不同时刻资源块f1上干扰分布发生了很大变化。小区间干扰波动导致服务小区无法进行有效的链路自适应传输,增加了多小区组网实现难度。
现有技术中提供了一种干扰协调方案。以目标小区为例,每个扇区根据地理位置或干扰特性分成6个小区边界区域和小区中央,小区边界区域Ci只能使用频谱fi小区中央可以使用全部频谱资源,但只能以低功率使用频谱资源f1(f1是预设的全部频谱资源中的部分频谱资源)。该方案需要根据用户产生的干扰特性不同,进行用户分组。
发明人在实现本发明的过程中,发现现有技术中的上述方案存在以下问题:根据用户的干扰特性进行用户分组时,只能保证用户的干扰大尺度(由传播路径损耗引起)一样,不能保证干扰小尺度(由电磁波的散射和反射引起)一样。另外由于终端位置及信道小尺度的差异,使得干扰水平不可控,干扰水平以TTI(Transmission Time Interval,传输时间间隔)为量级随机波动,从而对链路自适应传输的有效性造成不良影响。
发明内容
本发明的实施例提供一种资源分配的方法、系统和设备,以克服小区间干扰水平的随机波动,提高链路自适应的有效性。
本发明的实施例提供一种资源分配的方法,包括:
获取当前调度周期内用户终端的各可分配资源块的优先级;
根据所述用户终端在前一调度周期分配得到的资源,生成所述用户终端的窗函数;
根据所述窗函数以及所述各可分配资源块的优先级,获取所述各可分配资源块的加窗优先级;
根据所述各可分配资源块的加窗优先级,从所述各可分配资源块中选择资源块分配给所述用户终端。
本发明的实施例还提供一种资源调度设备,位于基站设备上,包括:
优先级获取单元,用于获取当前调度周期内用户终端的各可分配资源块的优先级;
窗函数生成单元,用于根据所述用户终端在前一调度周期分配得到的资源,生成所述用户终端的窗函数;
加窗优先级获取单元,用于根据所述窗函数以及所述各可分配资源块的优先级,获取所述各可分配资源块的加窗优先级;
资源分配单元,用于根据所述加窗优先级获取单元获取的各可分配资源块的加窗优先级,从所述各可分配资源块中选择资源块分配给所述用户终端。
本发明的实施例还提供一种资源系统,包括用户终端,以及上述资源调度设备。
与现有技术相比,本发明的实施例具有以下优点:
构造窗函数并获取各可分配资源块的加窗优先级,根据加窗优先级从资源块中选择资源块分配给用户终端。从而可以控制干扰水平的随机波动,保证了干扰的局部稳定性,改善了链路自适应的性能,提高了系统的频谱使用率。
附图说明
图1是现有技术中3GPP LTE的系统架构示意图;
图2A和图2B是现有技术中不同时刻受干扰情况示意图;
图3是本发明的实施例中资源分配方法的流程图;
图4是本发明的实施例中窗函数的示意图;
图5是本发明的实施例中资源分配方法的另一流程图;
图6是本发明的实施例中单用户资源分配过程示意图;
图7是本发明的实施例中非服务小区多用户资源分配过程示意图;
图8是本发明的实施例中资源调度设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例提供一种资源分配方法,如图3所示,包括:
步骤s301、获取当前调度周期内用户终端的各可分配资源块的优先级。
步骤s302、根据用户终端在前一调度周期分配得到的资源,生成用户终端的窗函数。
步骤s303、根据窗函数以及各可分配资源块的优先级,获取各可分配资源块的加窗优先级。
步骤s304、根据各可分配资源块的加窗优先级,从各可分配资源块中选择资源块分配给用户终端。
本发明的实施例所提供的方法中,根据用户终端的各可分配资源块的优先级以及窗函数,获取各可分配资源块的加窗优先级作为向用户终端分配资源的标准。从而控制干扰水平的随机波动,保证了干扰的局部稳定性,改善了链路自适应的性能,提高了系统的频谱使用率。
以下结合一具体的应用场景描述本发明中资源分配方法的具体实施。本发明的实施例主要针对用户终端连续进行调度的场景。其具体实施步骤如图5所示,包括:
步骤s501、初始化窗长度L和参数η,具体的值可以根据经验进行设置。
其中,L为窗口宽度,η为常数且0≤η≤1。
步骤s502、在调度周期n,计算用户终端在各可分配资源块k上的优先级。
具体的,以采用PF(Proportional Fairness,正比公平)调度方法进行用户终端资源的调度为例,则第n个调度周期用户终端i在第k资源块的优先级可以根据ri,k(n)/Ri(n)进行计算。其中ri,k(n)为第n个调度周期用户终端i在第k资源块的最大传输速率,Ri(n)是第n个调度周期用户终端i的加窗平均速率。
步骤s503、生成该用户终端的窗函数。
具体的,根据在调度周期(n-1)时用户终端i分配得到的资源块的编号的平均值,得到中央位置,从而确定参数ki(n-1),并根据窗长度L和参数η,生成用户终端特定的窗函数:
Gi{k-ki(n-1),L,η}
其中,k为可分配资源块的编号,ki(n-1)为第(n-1)个调度周期用户终端i分配得到的各资源块的编号的均值,L为窗口宽度,通过调整L的长度可以设置Gi{k-ki(n-1),L,η}=1的资源块的个数,η为常数且0≤η≤1;
当k-ki(n-1)的值位于窗口宽度L外时,Gi{k-ki(n-1),L,η}值为η;
当k-ki(n-1)的值位于窗口宽度L内时,Gi{k-ki(n-1),L,η}值在[η,1]之间。具体的,可以采用如下的方式:可分配资源块k距离ki(n-1)的距离越远,Gi{k-ki(n-1),L,η}的值越小;或Gi{k-ki(n-1),L,η}的值恒为1。另外,若k=ki(n-1),则Gi{k-ki(n-1),L,η}=1。
具体的,以Gi{k-ki(n-1),L,η}是如图4所示的窗函数为例:
步骤s504、将用户终端在各可分配资源块k上的优先级与窗函数对应相乘,得到各可分配资源块k的加窗优先级。
对于第n个调度周期,用户终端i在第k资源块的加窗优先级为:
步骤s505、根据各可分配资源块的加窗优先级进行资源分配,并记录调度周期n时各用户终端的资源分配状态。
具体的,该步骤可以是:获取具有最大加窗优先级的可分配资源块,将具有最大加窗优先级的可分配资源块分配给用户终端。
步骤s506、调度周期n变为n+1,返回步骤s502。
需要说明的是,上述图4所示的窗函数只是窗函数的具体一个具体实现,实际应用中的窗函数并不限于此。例如,当k-ki(n-1)的值位于窗口宽度L内时,Gi{k-ki(n-1),L,η}的值根据可分配资源块k距离ki(n-1)的距离进行变化,可分配资源块k距离ki(n-1)的距离越远,Gi{k-ki(n-1),L,η}的值越小。
本发明的实施例所提供的方法中,根据用户终端的各可分配资源块的优先级以及窗函数,获取各可分配资源块的加窗优先级作为向用户终端分配资源的标准。
另外,以上定义的窗函数可以用于限制无线资源块的瞬时使用,从而在时频域控制控制干扰的波动,使干扰具有局部稳定性。η取值范围为[0,1],当η=1时,相当于资源使用无限制。当η=0时,用户终端只能使用上一次分配到资源的附近资源,从而使该用户终端产生的干扰在频域发生一定偏移,因此能保证干扰的局部稳定性,从而控制干扰水平的随机波动,改善了链路自适应的性能,提高了系统的频谱使用率。
本发明的一实施例中,以单用户环境资源分配为例,描述本发明实施例中资源分配方法的具体实施方式。图6给出了单用户环境资源分配过程,灰色区域表示针对该UE调度器可供分配的资源,白色区域表示针对该UE调度器不可分配的资源。为了叙述方便,假设每个用户终端最多只能得到一个资源块,另外,假设L=3,即可供UE分配的资源块数量为3。
在作为初始状态的调度周期Slot(n-1)(调度周期的长度即为一个TTI)时刻,可供分配的资源块为{1,2,3},由于资源块3信干噪比比较高,资源块3分配给该用户终端。
在调度周期n时刻,以资源块3为中心,可供分配的资源块为{2,3,4}。以采用PF调度方法进行用户资源的调度为例,对于同一个用户终端,在各资源块k(k=2,3,4)上的优先级为ri,k(n)/Ri(n)。对于Ri(n),由Ri(n)的定义可知,对于同一用户终端,Ri(n)均相同。对于ri,k(n),对于同一用户终端,信干噪比越高则ri,k(n)的值越大,即资源块4的ri,k(n)/Ri(n)值最大。即,对于同一用户终端而言,可以用各可分配资源块的信干噪比表示各可分配资源块的优先级的相对大小。
用户终端在各资源块k上的窗函数为Gi{k-3,L,η},由图4以及公式(1)所示的窗函数可知,对于资源块k(k=2,3,4),用户终端的窗函数相同,即有Gi{}=1。
将用户终端在各资源块k上的优先级与窗函数对应相乘后,即可得到各资源块k的加窗优先级。由上述描述可知,资源块4的加窗优先级最高,因此将资源块4分配给该用户终端。
随后的调度周期n+1、n+2、n+3时刻的资源调度方法以此类推。从以上资源分配过程可以看出,调度器在给一特定用户终端进行资源分配时,该用户终端所得到的资源块在频域维度变化较慢,从而保证干扰水平在频域的局部稳定性,又能得到一定的信道频率选择性增益。
本发明的另一实施例中,以多用户环境干扰特性分析为例,描述本发明实施例中资源分配方法的具体实施方式。
图7为非服务小区中多用户终端资源分配的示意图,假设每个得到调度的用户终端分到四个连续的资源块。在调度周期(n),用户终端1分配得到的资源为{0,1,2,3},用户终端2分配得到的资源为{4,5,6,7}。根据本发明实施例提供的资源分配方法,与上述图6中所示的单用户资源分配过程相似,对用户终端1和用户终端2分别生成窗函数并获取各可分配资源块的加窗优先级,根据用户终端1的各可分配资源块的加窗优先级,假设在调度周期(n+1)时刻,用户终端1分配得到的资源为{4,5,6,7};根据用户终端2的各可分配资源块的加窗优先级,假设在调度周期(n+1)时刻,用户终端2分配得到的资源为{0,1,2,3}。该资源块分配过程中,同一个资源块不能分配给两个用户终端。
下面分析邻近服务小区在资源块{3,4}上受到非服务小区内用户终端1和用户终端2的干扰。假设用户终端1和用户终端2与邻近服务小区的信道大尺度特性相同。因此在调度周期(n),邻近服务小区资源块{3,4}上的干扰功率谱密度为:
(3)
PI(n)=(|hUE1(n,k+3)|2+|hUE2(n,k+4)|2)/2 (4)
在调度周期(n+1),邻近服务小区资源块{3,4}上的平均干扰功率谱密度为:
PI(n+1)=(|hUE1(n+1,4)|2+|hUE2(n+1,3)|2)/2 (5)
由于用户终端1和用户终端2之间信道响应独立且服从复高斯分布,n和(n+1)时刻平均干扰功率的相关系数为:
E<PI(n)PI(n+1)>
=(E<hUE1(n,k+3)hUE1(n+1,k+4)h* UE1(n,k+3)h* UE1(n+1,k+4)>
+E<hUE2(n,k+4)hUE2(n+1,k+3)h* UE2(n,k+4)h* UE2(n+1,k+3)>)/4 (6)
=(ρ2(0,0)+ρ2(1,1))/2(其中ρ(Δt,Δf)=α(Δt)β(Δf))
=1/2+α2(1)β2(1)/2
调度周期(n)和(n+1)的干扰功率谱密度的归一化均方误差为:
E<|PI{n+1}-PI{n}|2>=1-α2(1)β2(1) (7)
为了进行结果分析,对本发明实施例提供的上述方法进行了系统仿真。为了简化和便于系统结果分析,系统仿真考虑两小区,接收天线为全向天线。当η=1时,调度器无窗限制,此设置可以认为是基准方案。当干扰信号和有用信号的大尺度衰落都为-110dB时,η=0时系统频谱利用率能提高42.5%;当干扰信号和有用信号的大尺度衰落分别为-110dB和-106dB时,η=0时系统频谱利用率能提高15.9%;当干扰信号和有用信号的大尺度衰落都为-110dB和-102dB时,η=0.7时系统频谱利用率能提高8.8%。
从仿真结果可以得到以下结论:
(1)、当干扰信道大尺度变大时,干扰信号变弱,干扰随机波动对链路自适应的破坏作用变小,因此所提方案取得的性能增益也逐渐变小;
(2)、当干扰信号较强时(干扰信道大尺度衰落为-110dB和-106dB),η=0时系统性能较好,也就是说控制干扰波动性得到的性能增益大于信道频率选择性性能增益损失,因此此时需要严格控制干扰波动;反之,η=0.7时系统性能较优,系统需要在控制干扰波动性得到的性能增益和信道频率选择性性能增益之间进行折中。
本发明实施例提供的方法中,构造窗函数并获取各可分配资源块的加窗优先级,根据加窗优先级从资源块中选择资源块分配给用户终端。从而可以控制干扰水平的随机波动,保证了干扰的局部稳定性,改善了链路自适应的性能,提高了系统的频谱使用率。
本发明的实施例还提供一种资源调度设备,如图8所示,包括:
优先级获取单元10,用于获取当前调度周期内用户终端的各可分配资源块的优先级。
窗函数生成单元20,用于根据用户终端在前一周期分配得到的资源,生成用户终端的窗函数。具体的,所谓分配得到的资源,可以用分配得到的资源块的编号表示。
加窗优先级获取单元30,用于根据窗函数生成单元20生成的窗函数、以及优先级获取单元10获取的各可分配资源块的优先级,获取各可分配资源块的加窗优先级;具体的,对于每一可分配资源块,将可分配资源块的优先级与用户终端的窗函数相乘,获取各可分配资源块的加窗优先级。
资源分配单元40,用于根据加窗优先级获取单元30获取的各可分配资源块的加窗优先级,从分配资源块选择资源块分配给用户终端。具体的,获取具有最大加窗优先级的可分配资源块,将具有最大加窗优先级的可分配资源块分配给用户终端。
具体的,对于第n个调度周期,窗函数具体为:
Gi{k-ki(n-1),L,η}
其中,其中,k为可分配资源块的编号,ki(n-1)为第(n-1)个调度周期用户终端i分配得到的各资源块的编号的均值,L为窗口宽度,通过调整L的长度可以设置Gi{k-ki(n-1),L,η}=1的资源块的个数,η为常数且0≤η≤1。
当k-ki(n-1)的值位于窗口宽度L外时,Gi{k-ki(n-1),L,η}值为η;
当k-ki(n-1)的值位于窗口宽度L内时,Gi{k-ki(n-1),L,η}值在[η,1]之间。具体的,可以采用如下的方式:可分配资源块k距离ki(n-1)的距离越远,Gi{k-ki(n-1),L,η}的值越小;或Gi{k-ki(n-1),L,η}的值恒为1。另外,若k=ki(n-1),则Gi{k-ki(n-1),L,η}=1。
本发明的实施例还提供一种资源系统,包括用户终端,以及上述的资源调度设备。其中,该资源调度设备可以是基站,或基站的一个功能单元。或者,是集成在其他具有资源调度功能的网元中。
如果以该资源调度设备为基站为例,则该基站:用于获取当前调度周期内用户终端的各可分配资源块的优先级;根据用户终端在前一调度周期分配得到的资源,生成用户终端的窗函数;根据窗函数以及各可分配资源块的优先级,获取各可分配资源块的加窗优先级;根据加窗优先级获取单元获取的各可分配资源块的加窗优先级,从各可分配资源块中选择资源块分配给用户终端。
另外,该基站可以是LTE中的基站,或扁平架构中的基站。
当然,也可以采用前述对资源调度设备的模块划分来实现。
本发明实施例提供的系统和设备中,构造窗函数并获取各可分配资源块的加窗优先级,根据加窗优先级从资源块中选择资源块分配给用户终端。从而可以控制干扰水平的随机波动,保证了干扰的局部稳定性,改善了链路自适应的性能,提高了系统的频谱使用率。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现,也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解,本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来,该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM,U盘,移动硬盘等)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的方法。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例,但是,本发明并非局限于此,任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1、一种资源分配方法,其特征在于,包括:
获取当前调度周期内用户终端的各可分配资源块的优先级;
根据所述用户终端在前一调度周期分配得到的资源,生成所述用户终端的窗函数;
根据所述窗函数以及所述各可分配资源块的优先级,获取所述各可分配资源块的加窗优先级;
根据所述各可分配资源块的加窗优先级,从所述各可分配资源块中选择资源块分配给所述用户终端。
2、如权利要求1所述的资源分配方法,其特征在于,对于第n个调度周期,所述窗函数具体为:
Gi{k-ki(n-1),L,η}
其中,k为可分配资源块的编号,ki(n-1)为第(n-1)个调度周期用户终端i分配得到的各资源块的编号的均值,L为窗口宽度,η为常数且0≤η≤1;
当k-ki(n-1)的值位于所述窗口宽度L外时,所述Gi{k-ki(n-1),L,η}值为η;
当k-ki(n-1)的值位于所述窗口宽度L内时,所述Gi{k-ki(n-1),L,η}值在[η,1]之间。
3、如权利要求2所述的资源分配方法,其特征在于,当k-ki(n-1)的值位于所述窗口宽度L内时,可分配资源块k距离所述ki(n-1)的距离越远,所述Gi{k-ki(n-1),L,η}的值越小;或所述Gi{k-ki(n-1),L,η}的值恒为1。
4、如权利要求2所述的资源分配方法,其特征在于,当k-ki(n-1)的值位于所述窗口宽度L内时,若k=ki(n-1),则Gi{k-ki(n-1),L,η}=1。
5、如权利要求1至4任一项所述的资源分配方法,其特征在于,
当前调度周期为第n个调度周期,用户终端的序号为i,可分配资源块的序号为k,所述获取当前调度周期内用户终端的各可分配资源块的优先级包括:
根据ri,k(n)/Ri(n)计算第n个调度周期用户终端i在第k资源块的优先级,其中,ri,k(n)为第n个调度周期用户终端i在第k资源块的最大传输速率,Ri(n)为第n个调度周期用户终端i的加窗平均速率。
6、如权利要求1至4任一项所述的资源分配方法,其特征在于,获取所述各可分配资源块的加窗优先级包括:
对于每一可分配资源块,将可分配资源块的优先级与所述用户终端的窗函数相乘,获取所述各可分配资源块的加窗优先级。
7、如权利要求6所述的资源分配方法,其特征在于,所述根据所述各可分配资源块的加窗优先级,从所述各可分配资源块中选择资源块分配给所述用户终端包括:
获取具有最大加窗优先级的可分配资源块,将所述具有最大加窗优先级的可分配资源块分配给所述用户终端。
8、一种资源调度设备,其特征在于,包括:
优先级获取单元,用于获取当前调度周期内用户终端的各可分配资源块的优先级;
窗函数生成单元,用于根据所述用户终端在前一调度周期分配得到的资源,生成所述用户终端的窗函数;
加窗优先级获取单元,用于根据所述窗函数以及所述各可分配资源块的优先级,获取所述各可分配资源块的加窗优先级;
资源分配单元,用于根据所述加窗优先级获取单元获取的各可分配资源块的加窗优先级,从所述各可分配资源块中选择资源块分配给所述用户终端。
9、如权利要求8所述的资源调度设备,其特征在于,对于第n个调度周期,所述窗函数具体为:
Gi{k-ki(n-1),L,η}
其中,k为可分配资源块的编号,ki(n-1)为第(n-1)个调度周期用户终端i分配得到的各资源块的编号的均值,L为窗口宽度,η为常数且0≤η≤1;
当k-ki(n-1)的值位于所述窗口宽度L外时,所述Gi{k-ki(n-1),L,η}值为η;
当k-ki(n-1)的值位于所述窗口宽度L内时,所述Gi{k-ki(n-1),L,η}值在[η,1]之间。
10、一种资源调度系统,包括用户终端,以及如权利要求8或9所述的资源调度设备。
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