CN101741802B - 一种用于ofdma系统基站的数据映射方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于OFDMA系统基站中的数据映射方法，假设二维无线传输资源T(s，t)在两个维度上分别划分为t个资源块和s个资源块，第i个PDU映射请求所需的资源块数为R_i，则所述数据映射方法包括：1)对当前帧的PDU队列的每个PDU映射请求所需的资源块数进行分解，对于第i个PDU映射请求，将其所需资源块数分解为R_i＝k_i×s+r_i(0≤k_i≤t，0≤r_i＜s，i＞0)，k_i、r_i均为整数；2)选择出k_i大于0的PDU映射请求，将其中余数r_i为0的PDU映射请求直接映射到相邻的k_i列上；3)将剩余的资源块分配给k_i大于0且余数r_i不为0的PDU映射请求和k_i等于0的PDU映射请求。本发明资源利用率高；并且分段次数少，减少了分段的IE所带来的额外开销。

Description

一种用于OFDMA系统基站的数据映射方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体地说，本发明涉及一种用于多载波正交频分多址接入(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA)无线网络基站中的数据映射方法。

背景技术

在OFDMA系统(例如物理层采用OFDMA模式的IEEE 802.16系统)中，无线信道被划分多个基本的时频二维区域，每个所述时频二维区域都是一个最小的不可再次划分的基本无线资源块(下文中简称为无线资源块)，是数据调制的最小单位。如图1所示，无线资源块有两个维度，分别代表时隙长度和基本频带宽度。在OFDMA系统中，待传输数据与无线传输资源之间需要进行匹配，该匹配过程如图2所示，它包含两个主要步骤，即数据调度和数据映射。数据调度是指根据当前的无线资源状态以及待传输数据的总数据量，确定为传输当前的待传输数据需要分配多少个PDU(全称ProtocolData Unit，译为协议数据单元)中，同时进一步确定每个PDU的容量(即数据量)是多少。而数据映射则是以数据调度的结果为基础，为每个PDU分配无线传输资源，即确定为每个PDU分配哪些具体的无线资源块的过程。参考图2，在对待传输数据和无线传输资源进行匹配时，调度器从各连接上将业务数据调度出来后置入各PDU，将各PDU置入映射队列，数据映射器将队列中的PDU取出来放置到OFDMA信道中合适的二维区域上。在当前帧内无法被映射的PDU作为遗留数据返还给调度器在下一帧进行处理。一种高效的数据映射算法不仅能提高信道利用率，而且可以减少整个数据调度与发送过程的处理时延。

Raster算法是目前信道利用率较高的一种数据映射方案(可参考Y.Ben-Shimol，I.Kitroser，Y.Dinitz.Two-dimensional mapping for wireless OFDMA systems.IEEE Trans.onBroadcasting，Vol.52，No.3，September 2006，pp.388-396)，其映射过程为：

(1)将PDU队列的映射请求按各PDU所请求的资源块数目降序排列；

(2)选择一行内能映射下的不分段的资源块数最大的PDU映射请求；

(3)若没有满足条件(2)的请求，选择最大的PDU映射请求进行分段映射；

(4)一行内仅剩的一个资源块时，该资源块为未用资源块，所有可用资源块用完时，将剩余PDU映射请求返回给调度器，参加在下一帧的调度和映射。

图3给出了在一个T(8，10)的二维区域上对PDU队列映射请求R＝{24，19，16，8，7，6，5}进行Raster映射的情况。其中第四行最后一个资源块为未用资源块。数字表示PDU映射请求所对应的资源块数，每个数字对应一个IE(信息单元)。从图中可以统计出，Raster算法消耗IE数为12，未用时隙数为1，返回请求数为2。

从这个例子可以看出Raster算法会消耗较多的IE，而每个IE包括IE描述、通用头、分段头以及CRC(Cyclic Redundancy Check，译为循环冗余校验)码等信息，这些信息都要消耗额外的无线传输资源，因此如果PDU分段过多可能反而会付出更多的代价。因此，如何在尽量减少PDU分段次数的前提下减少资源块的浪费，进而提高无线资源利用率是数据映射迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高无线资源利用率的数据映射方法。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种用于OFDMA系统基站中的数据映射方法，假设二维无线传输资源T(s，t)在两个维度上分别划分为t个资源块和s个资源块，第i个PDU映射请求所需的资源块数为R_i，则所述数据映射方法包括：

1)对当前帧的PDU队列的每个PDU映射请求所需的资源块数进行分解，对于第i个PDU映射请求，将其所需资源块数分解为R_i＝k_i×s+r_i(0≤k_i≤t，0≤r_i＜s，i＞0)，k_i、r_i均为整数；

2)选择出k_i大于0的PDU映射请求，将其中余数r_i为0的PDU映射请求直接映射到相邻的k_i列上；

3)将剩余的资源块分配给k_i大于0且余数r_i不为0的PDU映射请求和k_i等于0的PDU映射请求。

其中，所述步骤3)中，将k_i大于0且余数r_i不为0的PDU映射请求分段为余数为0的PDU分片和对应资源块数为r_i的PDU分片，将其中余数为0的PDU分片映射到相邻的k_i列上；

然后将剩余的资源块分配给k_i等于0的PDU映射请求和所述对应资源块数为r_i的PDU分片。

其中，所述步骤3)中，优先将资源块分配给所述对应资源块数为r_i的PDU分片。

其中，所述步骤3)中，所述剩余的资源块逐列进行分配。

其中，所述步骤3)中，包括下列子步骤：

31)对于当前的未分配的一列资源块，将所对应的资源块数r_i最大的PDU映射请求或PDU分片映射到当前列中的连续资源块上；

32)查找所对应的资源块数r_i小于等于当前列中剩余资源块数目的PDU映射请求或PDU分片，并将其映射到该当前列中的连续的剩余资源块上；

33)如当前列剩余资源块数为0，则开始分配下一列资源块，如当前列剩余资源块数大于1，重复执行步骤32)。

其中，所述步骤32)中，如所有PDU映射请求和PDU分片所对应的资源块数r_i均大于当前列中剩余资源块数目，则对当前对应的资源块数最小的PDU映射请求或PDU分片进行分段映射。

其中，所述步骤33)中，如当前列剩余资源块数为1，判断对应资源块数最小的PDU映射请求或PDU分片的调制编码方式是否为16QAM-3/4、64QAM-1/2、64AQM-2/3或64QAM-3/4，若是，则对对应资源块数最小的PDU映射请求或PDU分片进行分段映射，否则，当前列剩余的最后一个资源块成为未用资源块，直接开始分配下一列资源块。

其中，在所述数据映射方法中，所述二维无线传输资源T(s，t)的列方向既可以是时间维度，也可以是频率维度。

为实现上述发明目的，本发明还提供了另一种用于OFDMA系统基站中的数据映射方法，假设二维无线传输资源T(s，t)在两个维度上分别划分为t个资源块和s个资源块，第i个PDU映射请求所需的资源块数为R_i，则所述数据映射方法包括：

1)对当前帧的PDU队列的每个PDU映射请求所需的资源块数进行分解，对于第i个PDU映射请求，将其所需资源块数分解为R_i＝k_i×s+r_i(0≤k_i≤t，0≤r_i＜s，i＞0)，k_i、r_i均为整数；

2)选择出k_i大于0的PDU映射请求，k_i大于0且余数r_i不为0的PDU映射请求分段为余数为0的PDU分片和对应资源块数为r_i的PDU分片，将其中余数为0的PDU分片映射到相邻的k_i列上；

3)将剩余的资源块分配给剩余的PDU分片、k_i大于0且余数r_i为0的PDU映射请求和k_i等于0的PDU映射请求。

其中，所述步骤3)中，将k_i大于0且余数r_i为0的PDU映射请求直接映射到相邻的k_i列上；

然后将剩余的资源块分配给k_i等于0的PDU映射请求和所述对应资源块数为r_i的PDU分片。

与现有技术相比，本发明具有下列技术效果：

1、资源利用率高；

2、分段次数少，减少了分段的IE所带来的额外开销。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图1是OFDMA时频二维区域划分示意图；

图2是调度和数据映射流程示意图；

图3是Raster映射示例图；

图4本发明一个实施例的FITS映射示例图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步地描述。

本发明提供了一种用于OFDMA系统基站中的数据映射方法，该方法主要是对下行数据进行数据映射，但需要指出的是，该数据映射方法同样适用于上行数据。

为方便描述，假设二维无线传输资源T(s，t)在两个维度上分别划分为t个资源块和s个资源块，第i个PDU映射请求所需的资源块数为R_i。如图1所示，在一个实施例中，横坐标为行，代表时间维度，划分为t个资源块；纵坐标为列，代表频率维度，划分为s个资源块。下文中的描述均依次划分为依据，但需要指出的是，这种划分方式并不是唯一的，比如，二维无线传输资源T(s，t)的列方向既可以是频率维度，也可以是时间维度，这不影响本发明的实现。

在一个实施例中，所述数据映射方法包括下列步骤：

1)对当前帧的PDU队列的每个PDU映射请求所需的资源块数进行分解，对于第i个PDU映射请求，将其所需资源块数分解为R_i＝k_i×s+r_i(0≤k_i≤t，0≤r_i＜s，i＞0)，k_i、r_i均为整数；

2)选择出k_i大于0的PDU映射请求，将其中余数r_i为0的PDU映射请求直接映射到相邻的k_i列上；将其中余数r_i不为0的PDU映射请求分段为余数为0的PDU分片和对应资源块数为r_i的PDU分片，将其中余数为0的PDU分片映射到相邻的k_i列上；

3)将剩余的资源块分配给所述k_i等于0的PDU映射请求和所述对应资源块数为r_i的PDU分片。

上述数据映射方案中，首先尽可能为每个PDU分配一个完整的矩形区域。对于不能形成矩形的PDU则进行分段，将其中较大的PDU分片映射到矩形区域。由于每个矩形区域仅需要一个IE，因此本方案相对于Raster算法可以大大地节省IE开销。

在上述实施例的基础上，还可以进一步地优化其中步骤3)。比如，可以在步骤2)中给所有未映射PDU分片标记“优先”标识，在步骤3)中优先将资源块分配给带有“优先”标识的PDU分片。这样可以尽可能地将同一PDU映射请求分段而成的所有PDU分片在同一帧中传输出去。

在另一个优选的实施例中，所述步骤3)可以对剩余的资源块逐列进行分配。该实施例的步骤3)中，对每一列的分配方法包括下列子步骤(需要说明的是，这些步骤仅是一个优选方案，它们并不是实现本发明的唯一途径)：

31)对于当前的未分配的一列资源块，将所对应的资源块数r_i最大的PDU映射请求或PDU分片映射到当前列中的连续资源块上；

32)查找所对应的资源块数r_i小于等于当前列中剩余资源块数目的PDU映射请求或PDU分片，并将其映射到该当前列中的连续的剩余资源块上；如所有PDU映射请求和PDU分片所对应的资源块数r_i均大于当前列中剩余资源块数目，则对当前对应的资源块数最小的PDU映射请求或PDU分片进行分段映射；

33)如当前列剩余资源块数为0，则开始分配下一列资源块，如当前列剩余资源块数大于1，重复执行步骤32)；如当前列剩余资源块数为1，判断对应资源块数最小的PDU映射请求或PDU分片的调制编码方式是否为16QAM-3/4、64QAM-1/2、64AQM-2/3或64QAM-3/4，若是，则对对应资源块数最小的PDU映射请求或PDU分片进行分段映射，否则，当前列剩余的最后一个资源块成为未用资源块，直接开始分配下一列资源块。

该优选实施例可以尽可能地减少未用资源块数目，每列中最多只有一个未用资源块，因此该优选实施例可以进一步地提高资源利用率。另外，该优选实施例在剩余资源块数为1时，根据调制编码方式的不同选择不同的策略，对16QAM-3/4、64QAM-1/2、64AQM-2/3或64QAM-3/4编码方式的PDU映射请求或PDU分片进行分段，从而进一步优化了资源利用率。本为重将该优选实施例的算法称为截断排序分段映射算法(Fragment It withTruncated Sort，FITS)。

本发明中，在步骤3)中的所有剩余资源块列都被分配完毕后，如仍然存在未映射的PDU映射请求或PDU分片，则将该PDU映射请求或PDU分片发回调度器，待下一帧(或周期)重新进行调度和映射。在发回时，可以对未映射的PDU映射请求或PDU分片标记“优先”标识，以使其在下一帧中被优先调度和映射。

图4给出了在一个T(8，10)的二维区域上对PDU队列映射请求R＝{24，19，16，8，7，6，5}，采用FITS算法进行数据映射的结果。从图4中可以统计出，FITS算法消耗IE数为8，未用时隙数为0，返回请求数为1。对照背景技术中的描述及图3，可以看到，Raster算法的频谱效率和资源利用率不如本发明提出的FITS算法。

为了全面比较Raster算法和本发明在各种情况下的映射性能，发明人做了大量的仿真试验。测试业务分为两种：定长固定比特率业务，简称CBR业务；变长变化比特率业务，简称VBR业务。仿真试验表明无论在什么情况下，本发明FITS算法的映射效率总是大于等于Raster算法，映射代价小于等于Raster算法。在一个10M信道带宽的系统中，传输CBR业务和VBR业务，FITS算法比Raster的吞吐量分别提高了5.4％和4.1％，这是一个很可观的提高。并且，与Raster算法相比，FITS算法在提高映射性能的同时，并没有增加计算复杂度。所以，FITS算法是OFDMA实际系统中一种切实可行的高效的二维数据映射算法。

以上所述内容，仅为本发明具体的实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于OFDMA系统基站中的数据映射方法，其中，二维无线传输资源T(s,t)在两个维度上分别划分为t个资源块和s个资源块，第i个PDU映射请求所需的资源块数为R_i，则所述数据映射方法包括：

1）对当前帧的PDU队列的每个PDU映射请求所需的资源块数进行分解，对于第i个PDU映射请求，将其所需资源块数分解为R_i=k_i×s+r_i(0≤k_i≤t,0≤r_i<s,i>0)，k_i、r_i均为整数；

2）选择出k_i大于0的PDU映射请求，将其中余数r_i为0的PDU映射请求直接映射到相邻的k_i列上;

3)将剩余的资源块分配给k_i大于0且余数r_i不为0的PDU映射请求和k_i等于0的PDU映射请求。

2.根据权利要求1所述的数据映射方法，其特征在于，所述步骤3）包括子步骤:

31）将k_i大于0且余数r_i不为0的PDU映射请求分段为余数为0的PDU分片和对应资源块数为ri的PDU分片，将其中余数为0的PDU分片映射到相邻的k_i列上;

32）然后将剩余的资源块分配给k_i等于0的PDU映射请求和所述对应资源块数为r_i的PDU分片。

3.根据权利要求2所述的数据映射方法，其特征在于，所述步骤32）还包括：优先将资源块分配给所述对应资源块数为r_i的PDU分片。

4.根据权利要求2所述的数据映射方法，其特征在于，所述步骤32）中，所述剩余的资源块逐列进行分配。

5.根据权利要求4所述的数据映射方法，其特征在于，所述步骤32）包括下列子步骤：

321）对于当前的未分配的一列资源块，将所对应的资源块数r_i最大的PDU映射请求或PDU分片映射到当前列中的连续资源块上；

322）查找所对应的资源块数r_i小于等于当前列中剩余资源块数目的PDU映射请求或PDU分片，并将其映射到该当前列中的连续的剩余资源块上；

323）如当前列剩余资源块数为0，则开始分配下一列资源块，如当前列剩余资源块数大于1，重复执行步骤322）。

6.根据权利要求5所述的数据映射方法，其特征在于，所述步骤322）还包括:如所有PDU映射请求和PDU分片所对应的资源块数r_i均大于当前列中剩余资源块数目，则对当前对应的资源块数最小的PDU映射请求或PDU分片进行分段映射。

7.根据权利要求5所述的数据映射方法，其特征在于，所述步骤323）还包括:如当前列剩余资源块数为1，判断对应资源块数最小的PDU映射请求或PDU分片的调制编码方式是否为16QAM-3/4、64QAM-1/2、64AQM-2/3或64QAM-3/4，若是，则对对应资源块数最小的PDU映射请求或PDU分片进行分段映射，否则，当前列剩余的最后一个资源块成为未用资源块，直接开始分配下一列资源块。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的数据映射方法，其特征在于，所述二维无线传输资源T(s,t)的列方向既可以是时间维度，也可以是频率维度。

9.一种用于OFDMA系统基站中的数据映射方法，假设二维无线传输资源T(s,t)在两个维度上分别划分为t个资源块和s个资源块，第i个PDU映射请求所需的资源块数为R_i，则所述数据映射方法包括：

1）对当前帧的PDU队列的每个PDU映射请求所需的资源块数进行分解，对于第i个PDU映射请求，将其所需资源块数分解为R_i=k_i×s+r_i(0≤k_i≤t,0≤r_i<s,i>0)，k_i、r_i均为整数；

2）选择出k_i大于0的PDU映射请求，k_i大于0且余数r_i不为0的PDU映射请求分段为余数为0的PDU分片和对应资源块数为r_i的PDU分片，将其中余数为0的PDU分片映射到相邻的k_i列上;

3)将剩余的资源块分配给剩余的PDU分片、k_i大于0且余数r_i为0的PDU映射请求和k_i等于0的PDU映射请求。

10.根据权利要求9所述的数据映射方法，其特征在于，所述步骤3）还包括:将k_i大于0且余数r_i为0的PDU映射请求直接映射到相邻的k_i列上；

然后将剩余的资源块分配给k_i等于0的PDU映射请求和所述对应资源块数为r_i的PDU分片。

Images