CN101835161A - 多小区无线通信系统的动态资源分配方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多小区无线通信系统的动态资源分配方法和设备。在本发明中，控制器接收信道状态信息、小区间干扰信息以及流量需求信息；根据上述接收的信息对子信道分配进行全局优化，以使所述系统的上行和下行吞吐量实现最大化；将子信道分配结果发送给基站；所述基站根据所述接收的子信道分配结果，针对每种业务类别，利用比例公平调度算法对各帧中的各个时隙进行指定；发送时隙指定的结果至移动台。根据本发明的技术方案，考虑了用户的QoS要求、小区间干扰以及上行链路流量需求等因素，使得每个用户能够得到与其流量需求以及QoS要求相匹配的宽带资源，并且提高了系统的总的上行和下行吞吐量。

Description

多小区无线通信系统的动态资源分配方法和设备

技术领域

本发明涉及无线通信技术，尤其涉及一种多小区无线通信系统的动态资源分配方法和设备。

背景技术

目前，对于下一代无线通信系统的移动语音和数据业务的需求正在目益增长。在增加系统的用户容量的同时，保证每个用户的服务质量(QoS)要求是在构建这些系统时需要考虑的主要问题。

常规的蜂窝通信系统的结构比较简单，但是不能有效地利用无线资源。在蜂窝通信系统中一般采用频率复用技术，即重复使用相同的频率以便提高系统的容量和频谱的效率，这种频率复用技术一般来说是静态的。图1示出了现有技术的复用因子为3的蜂窝通信系统。在图1所示意的系统中，每个小区的编号表示所用的不同频带。从图1中可以看出，有3种频带被复用。然而，这种系统存在着明显的缺陷。这是因为，无论在一个小区中对于多少个用户进行服务，分配给每个小区中的频带总是固定的，只是系统频谱的1/3。当某一小区中的用户激增时，该小区中的各个用户的流量需求就无法得到满足。很显然，这种频率分配的灵活性的缺失不能满足移动用户的流量需求的动态特性。

针对上述问题，现有技术中存在着多种技术解决方案。正交频分复用(OFDM)技术是其中的一种。在OFDM系统中，基于关于信道条件的反馈信息，可以实现自适应的用户-子载波指定。如果这种指定被很快地实现，就能够进一步降低OFDM系统的快速衰减以及窄带同信道干扰，从而实现更好的系统频谱效率。而且，不同数量的子载波被指定给不同的用户，以便支持不同的QoS要求，即分别控制各个用户的数据速率以及错误概率。由于具有可缩放性和多入多出天线(MIMO)友好性，以及能够利用信道频率选择性的优点，OFDM被认为非常适合于宽带无线网络。因此，OFDM已经成为用于宽带无线网络，例如3GPP长期演进(LTE)以及WiMAX(IEEE 802.16)的主要技术解决方案。

OFDMA是OFDM数字调制方案的多用户版本。在OFDMA系统中，通过向各个用户指定子载波的子集进行多路接入，从而实现来自多个用户的同时的低数据速率传输。

正交频分多址(OFDMA)可以被看作是OFDM与时分多址(TDMA)或者时域统计多路复用(即分组模式通信)的结合。低数据速率用户利用低传输功率，而不是利用“脉冲的”高功率载波来同时进行发送，并且可以实现较小的固定延迟。OFDMA系统也可以被看作是频域多址和时域多址的结合，其中资源按照时-频空间被分割，并且按照OFDM符号索引以及OFDM子载波索引来指定时隙。

业已知道，无线资源管理在优化OFDMA系统的性能时起到非常重要的作用。但是，即使不存在小区间的干扰，优化信道资源分配也是非常难以处理的问题。在实践中，其他的限制，例如各个用户的速率要求也会使该问题更加难以解决。更为重要的是，很多关于OFDMA资源分配的技术解决方案仍然局限在单小区的情形，而不能解决多小区情形下的资源分配优化问题。

因此，需要提供一种用于多小区系统的分配子载波(有时也被称为资源块)的技术解决方案，使得整个系统的吞吐量实现最大化。为此，需要考虑多个问题，诸如小区间干扰、多用户分集的利用、用户间资源分配的公平以及性能和实现复杂性之间的折中等。而且，由于在无线移动网络环境中，信道状态条件(CSI)、用户位置以及用户行为都具有动态特性，因而该技术解决方案需要考虑多小区OFDMA系统的不同业务的CSI、流量需求以及QoS要求，从而进行动态无线资源分配。

在现有技术中，公开了在多小区OFDMA系统中分配资源的多种技术解决方案。在G.Li和H.Liu的“Downlink Radio Resource Allocation for Multi-Cell OFDMA System”，IEEE Trans.on Wireless Communications，vol.5，no.12，Dec.2006中，提出了一种用于多小区OFDMA系统的下行无线资源分配方案，其中在无线资源控制器(RNC)和基站(BS)中实现动态资源分配。就在RNC和BS之间区分无线资源控制判定而言，该方案是半分布式的。根据该方案，RNC在超帧级中判定哪个信道将由哪个BS使用之后，BS在帧级上判定哪个用户被分配给哪个信道。该方案阐述了分别对于RNC和BS的优化问题，并且提供了具有计算效率的算法，该算法可以执行干扰避免和流量/信道自适应的函数。

图2示出了根据上述方案的在多小区OFDMA系统中进行下行无线资源分配的方框图。从图2可以看出，多小区OFDMA系统包括RNC、BS和移动台(MS)。在该系统中，各个MS将其CSI以及优势干扰信息报告给BS，BS然后将接收到的CSI以及优势干扰信息再报告给无线资源控制器。随后，无线网络控制器执行超帧级子信道分配，而BS执行帧级调度。

具体地说，无线资源控制器(RNC)控制着多个BS，根据由各个BS报告的所有MS的CSI信息以及优势干扰信息进行全局优化，将子信道分配结果发送给各个BS，并且将对于各个MS分配的子信道建议发送给各个BS，从而通过执行超帧级的无线资源分配使得系统的下行吞吐量实现最大化。

下面具体描述无线网络控制器实现全局优化的具体过程。

无线网络控制器根据BS报告的所有用户的CSI信息以及所有用户的优势干扰信息，并且按照以下公式进行全局优化，从而实现系统的下行吞吐量的最大化：

$\underset{Y}{\max }\left(\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=1}{\overset{M_t}{\mathrm{\Σ}}}{y}_{\mathrm{mn}}(s_{\mathrm{mn}}-\underset{i\∈M_{J_{\mathrm{mn}}}}{\mathrm{\Σ}}{y}_{\mathrm{in}}(s_{\mathrm{mn}}-I_{\mathrm{mn}}))\right)$

其中：

表示由于优势干扰信息导致的速率降低量；

表示第m个用户在信道n上的传输率；

满足约束条件：

$1)\underset{m\∈M_1}{\mathrm{\Σ}}{y}_{\mathrm{mn}}\∈\{\mathrm{0,1}\},1=\mathrm{1,2},...,L;n=\mathrm{1,2},...,N,$

2)y_mn∈{0，1}，m＝1，2，...，M_t；n＝1，2，...，N

其中

表示一个BS中每个信道在任意时刻最多只能被一个用户使用；

其中：

Y＝[y_mn]表示子信道分配矩阵；

N表示可用的子信道数目；

L表示BS数目；

M_t表示所有BS中的用户总数；

s_mn表示用户m在信道n上没有优势干扰信息时的可达速率；

I_mn表示用户m在信道n上有优势干扰信息时的可达速率；

J_mn表示用户m在信道n上的优势干扰基站的索引；

M_Jmn表示用户m在信道n上优势干扰基站内的用户集合。

在上述全局优化的过程中，MS i测量相邻小区对其的干扰，并且从中得出对其干扰程度最高的BSl，将BSl认为是优势干扰基站，将来自BSl的信号认为是对MS i的优势干扰信息。该优势干扰信息由未加入优势干扰时测量的MS i的信干噪比(SINR)与加入优势干扰时测量的MSi的信干噪比来表示。

在无线资源控制器进行全局优化后，将子信道分配结果发送给各个BS，并且将对于各个MS分配的子信道建议发送给各个BS。然后，BS进行帧级调度，即根据各个MS的流量情况以及信道情况，将各帧中的各个时隙分别指定给不同的MS。

下面描述BS如何根据MS的CSI以及流量情况来最大化基站的吞吐量的具体过程。具体地说，BS根据以下公式对帧内各时隙资源进行指定：

$\underset{Z}{\max }\left(\frac{1}{t_s}\underset{m=1}{\overset{M_1}{\mathrm{\Σ}}}\min \right\{q_m,t_s\underset{n=1}{\overset{N_1}{\mathrm{\Σ}}}(s_{\mathrm{mn}}-X_{J_{\mathrm{mn}}n}(s_{\mathrm{mn}}-I_{\mathrm{mn}}))z_{\mathrm{mn}}\left\}\right)$

其中：

表示用户m在信道n上的可达速率；

表示用户m在一个时隙可以传输的比特数；

满足约束条件：

$\underset{m=1}{\overset{M_1}{\mathrm{\Σ}}}{z}_{\mathrm{mn}}\∈\left\{\mathrm{0,1}\right\},n=\mathrm{1,2},...,N_1,$

z_mn∈{0，1}，m＝1，2，...，M₁；n＝1，2，...，N₁

其中：

q_m表示用户m的缓冲区占据量；

N₁表示给BS_I分配的子信道的数量；

M₁表示BS₁中的用户的数量；

t_s表示一个时隙的时长；

X＝[x_ln]表示RNC对基站的子信道分配矩阵；

Z＝[z_mn]表示本时隙中对用户的子信道分配矩阵。

最后，MS根据BS所指定的时隙来接听下行链路流量。

此外，美国专利申请US 2007/0077793A1涉及在多小区OFDMA下行系统中的动态复用分割。在该文献中，考虑利用动态子信道分配来解决蜂窝OFDMA的复用分割问题。该问题被划分为两个子问题，并且采用两步式的子优化方法。在第一个子问题中，RNC根据关于所有小区中的每个用户的限制信息，解决复用分割问题。在第二个子问题中，在复用分割模式已由RNC确定的情况下，每个BS根据小区中的每个用户的准确信息，解决其小区中的吞吐量最大化的问题。

从以上的描述可以看出，在现有技术中有多种因素没有考虑，诸如QoS要求、多个同信道干扰、上行链路流量等，从而限制了在多小区OFDMA系统中动态资源分配的实际应用的可能性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于多小区无线通信系统的动态资源分配方法和设备。

根据本发明的一个方面，提供了一种多小区无线通信系统的控制器，所述控制器包括：

接收装置，用于接收基站发送的信道状态信息、小区间干扰信息以及流量需求信息；

全局优化装置，用于根据所述接收装置接收的信息对子信道分配进行全局优化，以使所述系统的上行和下行吞吐量实现最大化；

发送装置，用于将所述全局优化装置作出的子信道分配结果发送给基站。

根据本发明的另一个方面，提供了一种多小区无线通信系统的基站，所述基站包括：

接收装置，用于接收控制器所发送的子信道分配结果；

调度装置，用于根据所述接收装置接收的子信道分配结果，针对每种业务类别，利用比例公平调度算法对各帧中的各个时隙进行指定；

发送装置，用于发送所述调度装置的时隙指定结果至移动台。

根据本发明的再一个方面，提供了一种多小区无线通信系统的控制器中的资源分配方法，所述方法包括步骤：

(1)接收信道状态信息、小区间干扰信息以及流量需求信息；

(2)根据上述接收的信息对子信道分配进行全局优化，以使所述系统的上行和下行吞吐量实现最大化；

(3)将子信道分配结果发送给基站。

根据本发明的再一个方面，提供了一种多小区无线通信系统的基站中的资源分配方法，所述方法包括步骤：

(1)接收子信道分配结果；

(2)根据所述接收的子信道分配结果，针对每种业务类别，利用比例公平调度算法对各帧中的各个时隙进行指定；

(3)发送时隙指定的结果至移动台。

根据本发明的再一个方面，提供了一种多小区无线通信系统中的资源分配系统，包括：控制器以及基站。

根据本发明的再一个方面，提供了一种多小区无线通信系统中的资源分配方法，所述方法包括步骤：

(1)控制器接收信道状态信息、小区间干扰信息以及流量需求信息；

(2)根据上述接收的信息对子信道分配进行全局优化，以使所述系统的上行和下行吞吐量实现最大化；

(3)将子信道分配结果发送给基站；

(4)所述基站根据所述接收的子信道分配结果，针对每种业务类别，利用比例公平调度算法对各帧中的各个时隙进行指定；

(5)发送时隙指定的结果至移动台。

本发明考虑了用户的QoS要求、小区间干扰以及上行链路流量需求等因素，使用两级动态资源分配，即在控制器中实现多个小区之间的资源分配，以便在小区之间有效地分配子信道，并且基于信道条件以及QoS要求，在小区内的用户之间进行资源调度，从而使得每个用户能够得到与其流量需求以及QoS要求相匹配的宽带资源，并且提高了系统的总的上行和下行吞吐量。

附图说明

图1示出了现有技术的复用因子为3的蜂窝通信系统。

图2示出了现有技术的在多小区OFDMA系统中进行下行无线资源分配的方框图。

图3示出了根据本发明的多小区无线通信系统的方框图。

图4示出了根据本发明的多小区无线通信系统中的控制器的结构方框图。

图5示出了根据本发明的多小区无线通信系统中的基站的结构方框图。

图6示出了根据本发明的多小区无线通信系统的控制器中的资源分配方法的流程图。

图7示出了根据本发明的多小区无线通信系统的基站中的资源分配方法的流程图。

图8示出了根据本发明的用于多小区OFDMA系统的资源分配系统的方框图。

图9示出了根据本发明的在多小区无线通信系统中的资源分配方法。

图10示出了根据本发明的一个实施例的多小区OFDMA系统的动态资源管理的方框图。

图11示出了根据本发明的另一个实施例的带有接纳控制的多小区OFDMA系统的动态资源管理的方框图。

具体实施方式

下面参照附图并结合具体实施例来描述根据本发明的多小区无线通信系统的动态资源分配方法和设备。

图3示出了根据本发明的多小区无线通信系统的方框图。如图3所示，所述多小区无线通信系统包括控制器31、多个基站321-32n以及多个移动台3311-33nn，其中控制器31控制着基站321-32n并执行超帧级子信道分配，基站321-32n执行帧级调度。

在本发明中，移动台3311-33nn将所测量的信道状态信息、小区间干扰信息和带宽要求分别报告给基站321-32n，并且根据所述基站321-32n所指定的时隙来传输和接收数据流量。在本发明的一个具体实施例中，移动台3311-33nn所测量的信道状态信息利用信干噪比的形式来表示。小区间干扰信息利用不存在干扰时，移动台3311-33nn测量的信干噪比以及存在相邻小区干扰时移动台3311-33nn测量的信干噪比来表示。带宽需要反映移动台3311-33nn接入某些业务类别时所需要的带宽。

基站321-32n根据移动台3311-33nn报告的信道状态信息、小区间干扰信息和带宽要求，分别得到各子信道的平均下行链路的信号强度、各子信道的平均上行链路的信号强度以及流量需求，并且将这些信息报告给控制器31。在本发明的一个具体实施例中，基站321通过对移动台报告的不同子信道上的信号强度直接求平均、或者进行加权平均，计算出各子信道的平均下行链路的信号强度，并且通过测量不同子信道上本小区的用户信号强度以及各相邻小区的用户的信号强度，对各小区内用户的信号强度直接求平均、或者进行加权平均，计算出各子信道的平均上行链路的信号强度。在本发明的再一个具体实施例中，基站321对于移动台3311-331n报告的带宽要求进行汇总，例如对于这些带宽要求进行累加，从而得到用户的流量需求。

控制器31根据从各个基站接收的各子信道的平均下行链路的信号强度、各子信道的平均上行链路的信号强度，获取各小区的用户平均下行链路信干噪比和各小区的基站上行链路信干噪比，并且根据从各个基站接收的用户的流量需求得到流量需求信息。然后，执行对于子信道分配的全局优化，以使所述系统的总的上行和下行吞吐量实现最大化。最后，基站321-32n分配由控制器31指定的子信道内的资源。针对每种业务类别，利用比例公平调度算法对各帧中的各个时隙进行指定，并且将时隙指定结果发送给移动台。

需要说明的是，图3所示的多小区无线通信系统中的控制器、基站以及移动台之间的连接和信息交互可以利用现有的接口和协议来实现。

在本发明的一个实施例中，所述多小区无线通信系统是多小区OFDMA系统。

在本发明的另一个实施例中，所述多小区无线通信系统是3GPP长期演进(LTE)中定义的多小区无线通信系统，其中基站321-32n是eNodeB，而移动台3311-331n是用户设备UE。

下面结合附图对所述多小区无线通信系统作进一步的描述。

参考图10，图10示出了根据本发明的一个实施例的多小区OFDMA系统的动态资源管理的方框图。在该实施例中，多小区OFDMA系统包括控制器、基站和移动台。在图10所示的实施例中，使用了两级动态资源管理，即控制器执行的超帧级子信道分配以及基站执行的帧级调度。

具体地说，各个移动台将CSI、所测量的小区间干扰信息以及自己的带宽要求报告给相应的基站，基站将上述信息再报告给控制器。控制器根据上述信息导出各个基站中用户的平均CSI、各个基站的小区间干扰信息以及各个基站的流量需求。随后，控制器根据上述导出的信息，利用全局优化将子信道分配给各个基站，使得总的下行链路和上行链路的系统吞吐量实现最大。在执行全局优化之后，控制器仅仅需要发送被分配给每个基站的子信道，并不发送对于每个移动台的资源分配建议。

接着，基站根据控制器所分配的子信道，利用针对每种业务类别的比例公平调度算法，调度每个帧内的时隙资源，从而将每个帧内的时隙分配给不同的移动台。随后，移动台根据基站的调度结果来传送和接收业务。

参考图11，本发明还示出了根据本发明的另一个实施例的带有接纳控制的多小区OFDMA系统的动态资源管理的方框图。与图10所示的实施例相比，该实施例中采用了呼叫接纳控制技术。

如图11所示，新业务的业务接纳请求先从移动台传递到基站，接着从基站传递到控制器。控制器基于系统带宽可用性来判定是否准许所述新业务的接入。接着，接纳控制结果从控制器经由基站被发送到移动台。

以下对本发明系统中的控制器以及基站做进一步的描述，图4示出了根据本发明的多小区无线通信系统中的控制器的结构方框图。从图4可以看出，控制器31包括接收装置41、全局优化装置42以及发送装置43。其中接收装置41接收来自基站321-32n的信道状态信息、小区间干扰信息以及流量需求信息，并且从基站321-32n接收新业务的业务接纳请求。全局优化装置42根据所述接收装置41接收的信息对子信道分配执行全局优化，以使所述系统的总的上行和下行吞吐量实现最大化。随后，全局优化装置42将子信道分配结果通过发送装置43发送给基站321-32n。在本发明中所述的控制器还可以包括接纳控制装置44，接纳控制装置44针对接收装置41所接收的业务接纳请求，根据所述系统的带宽可用性来确定是否准许新业务的接入，生成接纳控制结果，并且将接纳控制结果通过发送装置43发送给基站321-32n。

根据本发明的一个实施例，所述全局优化装置42还包括：

获取装置421，用于根据接收装置41接收的信道状态信息以及小区间干扰信息，获取各小区的用户平均下行链路信干噪比和各小区的基站上行链路信干噪比；以及

子信道分配装置422，用于在满足所述流量需求信息的前提下，根据获取装置421接收的信干噪比，并且按照各个基站在所有子信道上的上行和下行传输速率之和最大时的子信道的分配方式，生成子信道分配结果，并且将子信道分配结果提供给发送装置43。

根据本发明的一个实施例，其中所述子信道分配装置422在满足以下条件的前提下，即

1)x_ln∈{0，1}，l＝1，2，...，L；n＝1，2，...，N；

其表示下行最小流量需求限制；

其表示上行最小流量需求限制；

按照以下公式对子信道分配进行全局优化，以使所述系统的上行和下行吞吐量实现最大化，从而生成子信道分配结果：

$\underset{X}{\max }(\mathrm{\λ}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}R\left({\mathrm{SINR}}_n^l\right)x_{l_n}+\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}R\left({{\mathrm{SINR}}_n^l}^{\′}\right)x_{l_n}),$

其中：

表示平均上行信干噪比；

表示基站l中所有用户在子信道n上的平均下行信干噪比SINR；

速率函数R(SINR)是在子信道n上，在SINR下运用自适应调制和编码能达到的速率；

X＝[x_ln]表示子信道分配矩阵；

λ是时分双工系统的下行链路-上行链路帧的时间比，或者频分双工系统的下行链路-上行链路的频率带宽比；

r_min(i)是用户i所有业务类别的下行最小速率要求之和，r_min’(i)是用户i所有业务类别的上行最小速率要求之和。

根据本发明的另一实施例，在速率函数R(SINR_n)没有被预先得到时，利用shannon信道容量定理对自适应速率调节进行估计，根据以下公式进行全局优化：

$\underset{X}{\max }(\mathrm{\λ}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\log (1+{\mathrm{SINR}}_n^l)x_{l_n}+\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\log (1+{{\mathrm{SINR}}_n^l}^{\′})x_{l_n})$

需要明确指出的是，上述的全局优化方案只是本发明的具体实施例，用以示例的目的。对于本领域技术人员很显然的是，可以针对不同的应用场景、不同的应用要求，改变这些参数的类型和/或内容，从而实现不同的全局优化方案。

根据本发明的一个实施例，当且仅当以下表达式被满足的时候，接纳控制装置44才允许新业务的接入：

$\underset{i\&Element;M_t}{\mathrm{\&Sigma;}}\frac{r_{\min }\left(i\right)}{E\left[r\left(i\right)\right]}+\frac{r_{\min }\left(m\right)}{E\left[r\left(m\right)\right]}<1$

其中E[r(i)]是用户i基于信道反馈得到的预估速率，M_t表示所述系统中的所有用户，r_min(i)是用户i所有业务类别的下行最小速率要求之和。

图5示出了根据本发明的多小区无线通信系统中的基站的结构方框图。从图5可以看出，基站321包括接收装置51、调度装置52以及发送装置54。接收装置51接收来自移动台3311-331n的CSI、小区间干扰信息以及带宽要求。调度装置52根据接收装置51接收的CSI、小区间干扰信息以及带宽要求，分别得到各子信道的平均下行链路的信号强度、各子信道的平均上行链路的信号强度以及流量需求，并且将这些信息通过发送装置54报告给控制器31。

在控制器31执行超帧级子信道分配之后，基站321执行帧级调度。具体地说，接收装置51接收控制器31所发送的子信道分配结果。调度装置52根据接收装置51接收的子信道分配结果，针对每种业务类别，利用比例公平调度算法对各帧中的各个时隙进行指定。发送装置54发送调度装置52的时隙指定结果至移动台3311-331n。

在本发明中对应于上述的控制器，所述基站也可以包括业务请求接纳装置53。在接纳控制过程中，接收装置51接收来自移动台3311-331n的新业务的业务接纳请求，业务请求接纳装置53将所述接收的业务接纳请求通过发送装置54发送给控制器31。在控制器31作出接纳控制判定之后，接收装置51接收来自控制器31的接纳控制结果，业务请求接纳装置53将接纳控制结果通过发送装置54发送给对应的移动台。

根据本发明的一个实施例，调度装置52对于相同业务类别，在每个时隙t，选择使下述公式最大化的用户向其分配时隙t：

$\underset{i\&Element;M_1}{\max }\frac{r(i,t)}{E\left[r(i,t)\right]},$

在作出分配判定之后的每个时隙中，按照下述公式更新每个用户的平均速率：

$E\left[r(i,t+1)\right]=(1-\frac{1}{t_c})E\left[r(i,t)\right]+\frac{1}{t_c}\&times;r(i,t)$

其中r(i，t)是在时隙t用户i的瞬时速率的估计，E[r(i，t)]是在时隙t用户i的平均速率的估计，t_c是时间常数。

根据本发明的一个实施例，调度装置52对于具有不同优先级的业务类别，按照业务类别的优先级递减的顺序，进行时隙的分配；对于具有相同优先级的业务类别，利用比例公平调度算法对各帧中的各个时隙进行指定。

根据本发明的一个实施例，对于不同的业务类别，按照这些业务类别的原始服务质量要求而分配不同的优先级。

图6示出了根据本发明的多小区无线通信系统的控制器中的资源分配方法的流程图。如图6所示，在步骤S61中，接收信道状态信息、小区间干扰信息以及流量需求。在步骤S62中，根据上述接收的信息对子信道分配进行全局优化，以使所述系统的上行和下行吞吐量实现最大化。在步骤S63中，将子信道分配结果发送给基站。

根据本发明的一个实施例，在步骤S62中，还包括步骤：

根据所述接收的信道状态信息以及小区间干扰信息，获取各小区的用户平均下行链路信干噪比和各小区的基站上行链路信干噪比；以及

在满足所述流量需求信息的前提下，根据上述接收的信干噪比，并且按照各个基站在所有子信道上的上行和下行传输速率之和最大时的子信道的分配方式，生成子信道分配结果。

根据本发明的一个实施例，在步骤S62中，在满足以下条件的前提下，即

1)

，l＝1，2，...，L；n＝1，2，...，N；

其表示下行最小流量需求限制；

其表示上行最小流量需求限制；

按照以下公式对子信道分配进行全局优化，以使所述系统的上行和下行吞吐量实现最大化，从而生成子信道分配结果：

$\underset{X}{\max }(\mathrm{\&lambda;}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}R\left({\mathrm{SINR}}_n^l\right)x_{l_n}+\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}R\left({{\mathrm{SINR}}_n^l}^{\&prime;}\right)x_{l_n}),$

其中：

表示平均上行信干噪比；

表示基站l中所有用户在子信道n上的平均下行信干噪比SINR；

速率函数R(SINR)是在子信道n上，在SINR下运用自适应调制和编码能达到的速率；

X＝[x_ln]表示子信道分配矩阵；

λ是时分双工系统的下行链路-上行链路帧的时间比，或者频分双工系统的下行链路-上行链路的频率带宽比；

r_min(t)是用户i所有业务类别的下行最小速率要求之和，r_min’(i)是用户i所有业务类别的上行最小速率要求之和。

根据本发明的一个实施例，所述资源分配方法还包括步骤：

根据所述系统的带宽可用性来确定是否准许来自移动台的新业务的接入，并且将接纳控制结果发送给基站。

根据本发明的一个实施例，当且仅当以下表达式被满足的时候，才允许新业务的接入：

$\underset{i\&Element;M_t}{\mathrm{\&Sigma;}}\frac{r_{\min }\left(i\right)}{E\left[r\left(i\right)\right]}+\frac{r_{\min }\left(m\right)}{E\left[r\left(m\right)\right]}<1$

其中E[r(i)]是用户i基于信道反馈得到的预估速率，M_t表示所述系统中的所有用户，r_min(i)是用户i所有业务类别的下行最小速率要求之和。

图7示出了根据本发明的多小区无线通信系统的基站中的资源分配方法的流程图。如图7所示，在步骤S71中，接收控制器31所发送的子信道分配结果。在步骤S72中，根据所述接收的子信道分配结果，针对每种业务类别，利用比例公平调度算法对各帧中的各个时隙进行指定。在步骤S73中，发送时隙指定的结果至移动台。

根据本发明的一个实施例，在步骤S72中，对于相同业务类别，在每个时隙t，选择使下述公式最大化的用户向其分配时隙t：

$\underset{i\&Element;M_1}{\max }\frac{r(i,t)}{E\left[r(i,t)\right]},$

在作出分配判定之后的每个时隙中，按照下述公式更新每个用户的平均速率：

$E\left[r(i,t+1)\right]=(1-\frac{1}{t_c})E\left[r(i,t)\right]+\frac{1}{t_c}\&times;r(i,t)$

其中r(i，t)是在时隙t用户i的瞬时速率的估计，E[r(i，t)]是在时隙t用户i的平均速率的估计，t_c是时间常数。

根据本发明的一个实施例，步骤S72还包括步骤：

对于具有不同优先级的业务类别，按照业务类别的优先级递减的顺序，进行时隙的分配；以及

对于具有相同优先级的业务类别，利用比例公平调度算法对各帧中的各个时隙进行指定。

根据本发明的一个实施例，对于不同的业务类别，按照这些业务类别的原始服务质量要求而分配不同的优先级。

根据本发明的一个实施例，所述资源分配方法还包括步骤：

接收来自移动台的新业务的业务接纳请求，并将来自控制器的接纳控制结果发送给移动台。

图8示出了根据本发明的用于多小区OFDMA系统的资源分配系统的方框图。如图8所示，本发明的资源分配系统包括控制器31、基站321以及移动台3311。控制器31包括接收装置41、全局优化装置42、发送装置43以及接纳控制装置44，基站321包括接收装置51、调度装置52、业务请求接纳装置53以及发送装置54。

本领域技术人员业已知道，每个超帧对应于多个连续帧，而每帧包括多个时隙。在本发明中，可用的带宽被划分为多个子信道，每个子信道是一簇OFDMA子载波，OFDMA子信道是可以被分配给每个基站的单元。基站将时间/频率资源以时隙(在某些系统中为资源块)的形式分配给各个用户，时隙是在时间/频率域内可以被分配给单个用户的物理层资源的最小单元。

在图8所示的方框图中，使用了两级动态资源分配，即控制器31执行的超帧级子信道分配以及基站321执行的帧级调度。具体地说，移动台3311将CSI、所测量的小区间干扰信息以及自己的带宽要求报告给基站321，基站321将上述信息再报告给控制器31。控制器31根据上述信息导出各个基站中用户的平均CSI、各个基站的小区间干扰信息以及各个基站的流量需求。随后，控制器31中的全局优化装置42根据上述导出的信息，对子信道分配进行全局优化，使得总的下行链路和上行链路的系统吞吐量实现最大。在执行全局优化之后，控制器31仅仅需要发送被分配给每个基站的子信道，并不发送对于每个移动台的资源分配建议。

在本发明的一个实施例中，CSI以及小区间干扰信息是以基站321或移动台3311所检测到的不同形式的SINR来表示的。

基站321中的调度装置52根据控制器31所分配的子信道内的资源，利用针对每种业务类别的比例公平调度算法，调度每个帧内的时隙资源，从而将每个帧内的时隙分配给移动台。随后，移动台根据调度装置52的调度结果来传送和接收业务。

下面对图8所示的资源分配系统作进一步的描述。

1、控制器31向基站321分配超帧级子信道

在本发明中，控制器的主要作用在于协调相互干扰以及适应每个小区的流量需求。为了更加清楚地阐述控制器31的子信道分配过程，假定多小区OFDMA系统具有N个流量子信道以及L个BS(小区)的网络。M_l表示BS l的用户集。每个BS可以使可用子信道的子集处于工作状态，而使剩余的子信道禁止使用。第l个BS中的用户的数量为M_l，并且整个网络具有总共

个用户。

信道分配矩阵X_L×N＝[x_ln]：x_ln＝1表明子信道n被分配给BSl，0表示子信道n未被分配给BSl。

在图8所示的资源分配系统中，分别考虑下行链路和上行链路干扰抑制，以便使系统总的吞吐量实现最大化。

(1)下行链路干扰抑制

在特定的流量子信道n上，由与其服务BSl(m)通信的用户m接收的SINR可以被表示为：

${\mathrm{SINR}}_{m,n}=\frac{p_{l\left(m\right),n}{h}_{l\left(m\right),n}}{N_0+\underset{j\&NotEqual;l\left(m\right)}{\mathrm{\&Sigma;}}{p}_{j,n}{h}_{j,n}{x}_{\ln }}---\left(1\right)$

N₀是加性高斯白噪声(AWGN)频谱密度，p_l(m)，n是子信道n上的BSl(m)的传送功率。由于这是针对超帧级信道分配，h表示长期信道增益(路径损耗以及阴影衰减)。ph可以通过用户接收的信号强度(也被称为接收信号强度指示符RSSI)来测量。

接收的信干噪比的测量依赖于子信道置换(subchannel permutation)的不同模式。在具有相邻子载波置换的系统中，RSSI^l _l，n是在子信道n上，BSl中的所有用户从服务BS接收的平均信号强度指示符。该测量是在导频上执行的。RSSI^l _j，n是在子信道n上，BSl中的所有用户从干扰BSj接收的平均信号强度指示符。在子信道n上的BSl的用户的平均SINR通过以下公式估计得出：

${\mathrm{SINR}}_n^l\left(X\right)=\frac{{\mathrm{RSSI}}_{l,n}^l}{N_0+\underset{j\&NotEqual;l}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{RSSI}}_{j,n}^l{x}_{\mathrm{jn}}}---\left(2\right)$

在具有分布式的(随机化的)子载波置换的系统中，RSSI^l _l是BSl中的所有用户从服务BS接收的平均信号强度指示符。该信道测量是在前置码中进行的。RSSI^l _j是BS l中的所有用户从干扰BSj接收的平均信号强度指示符。在子信道n上的BS l的用户的平均SINR通过以下公式估计得出：

${\mathrm{SINR}}_n^l\left(X\right)=\frac{{\mathrm{RSSI}}_l^l}{N_0+\underset{j\&NotEqual;l}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{RSSI}}_j^l{x}_{\mathrm{jn}}}---\left(3\right)$

(2)上行链路干扰抑制

每个基站监听移动台以及相邻站的上行链路的导频，以便得到信号强度测量。在具有相邻子载波置换的系统中，假定RSSI^l _l，n’是在子信道n上，每个用户的BSl平均接收功率，RSSI^l _j，n’是在子信道n上，来自相邻BS 的用户的BSl平均接收功率。那么，子信道n上的BSl中的平均上行链路SINR通过以下公式估计得出：

${{\mathrm{SINR}}_n^l}^{\&prime;}\left(X\right)=\frac{{{\mathrm{RSSI}}_{l,n}^l}^{\&prime;}}{N_0+\underset{j\&NotEqual;l}{\mathrm{\&Sigma;}}{{\mathrm{RSSI}}_{j,n}^l}^{\&prime;}{x}_{\mathrm{jn}}}---\left(4\right)$

在具有分布式的(随机化的)子载波置换的系统中，假定RSSI^l _l’是每个用户的BS l平均接收功率。RSSI^l _j’是来自相邻BS j的用户的BSl平均接收功率。那么，子信道n上的BSl中的平均上行链路SINR通过以下公式估计得出：

${{\mathrm{SINR}}_n^l}^{\&prime;}\left(X\right)=\frac{{{\mathrm{RSSI}}_l^l}^{\&prime;}}{N_0+\underset{j\&NotEqual;l}{\mathrm{\&Sigma;}}{{\mathrm{RSSI}}_j^l}^{\&prime;}{x}_{\mathrm{jn}}}---\left(5\right)$

(3)控制器31执行全局优化

为了更加清楚地阐述控制器31中的全局优化过程，本发明定义了一个速率函数R(SINR_n)，该函数表示在子信道n上，在SINR下运用自适应调制和编码方案(MCS)可以达到的速率。该函数可以方便地从链路自适应曲线或查阅表中得到。

控制器31中的全局优化装置42通过以下公式实现全局优化：

$\underset{X}{\max }(\mathrm{\&lambda;}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}R\left({\mathrm{SINR}}_n^l\right)x_{\ln }+\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}R\left({{\mathrm{SINR}}_n^l}^{\&prime;}\right)x_{\ln })---\left(6\right)$

其中约束条件：

1)x_ln∈{0，1}，l＝1，2，...，L；n＝1，2，...，N    (7)

$2)\underset{n-1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}R\left({\mathrm{SINR}}_n^l\right)x_{l_n}\&GreaterEqual;\underset{i\&Element;M_t}{\mathrm{\&Sigma;}}{r}_{\min }\left(i\right),l=\mathrm{1,2},...,L---\left(8\right)$

$3)\underset{n-1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}R\left({{\mathrm{SINR}}_n^l}^{\&prime;}\right)x_{\ln }\&GreaterEqual;\underset{i\&Element;M_l}{\mathrm{\&Sigma;}}{r_{\min }}^{\&prime;}\left(i\right),l=\mathrm{1,2},...,L---\left(9\right)$

λ是时分双工(TDD)系统的下行链路-上行链路帧的时间比，或者频分双工(FDD)系统的下行链路-上行链路的频率带宽比。

r_min(i)是对于用户i的所有业务类别所需的总下行链路最小速率，r_min’(i)是对于用户i的所有业务类别所需的总上行链路最小速率。一般来说，尽最大努力的业务(BE)不具有r_min(r_min＝0)。

在上述公式(6)中，

表示在下行方向上用户受到相邻基站干扰时得到的信干噪比，

表示在上行方向上基站受到相邻小区用户干扰时得到的信干噪比。从公式(1)-(5)可以看出，和

都是基于用户的信道状态信息以及小区间干扰信息而得到的。而且，r_min(i)和r_min’(i)反映单个用户的带宽要求，而公式(8)中的

反映某一基站的流量需求。

需要说明的是，在速率函数R(SINR_n)没有被预先得到时，利用shannon信道容量定理对自适应速率调节进行估计，因而公式(6)也可以修改为以下公式进行全局优化：

$\underset{X}{\max }(\mathrm{\&lambda;}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\log (1+{\mathrm{SINR}}_n^l)x_{l_n}+\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\log (1+{{\mathrm{SINR}}_n^l}^{\&prime;})x_{l_n})---\left(6a\right)$

2、基站321对于移动台3311进行帧级调度

在图8所示的方框图中，基站321分配由控制器31所指定的子信道内的资源。该分配过程由基站321中的调度装置52来实现。下行链路调度是针对队列中的所有数据进行的，而上行链路调度是基于从移动台接收到的带宽请求进行的。

在本发明中，对于帧级资源分配，使用划分优先级后的比例公平调度算法，即对于不同类别的新业务，按照这些业务的原始QoS要求分配不同的优先级。例如，在LTE中，QoS优先级由Qos等级标示(QCI)来表示，而在802.16中，可以按以下业务类型进行优先级排序：非请求的频宽分配业务(UGS)具有最高的优先级，实时轮询业务(rtPS)具有其次的优先级，扩展的实时轮询业务(ertPS)具有再次的优先级，非实时轮询业务(nrtPS)再次之，尽最大努力的业务(BE)具有最低的优先级。

在进行帧级资源分配时，对于具有不同优先级的业务类别，首先按照业务类别的优先级递减的顺序，调度装置52向各个移动台分配时隙。然后，对于具有相同优先级的业务类别，在每个时隙t，调度装置52选择使下述公式最大化的移动台向其分配时隙t：

$\underset{i\&Element;M_t}{\max }\frac{r(i,t)}{E\left[r(i,t)\right]}---\left(10\right)$

需要指出的是，使公式(10)最大化的具体方法可以参照下述参考文献：A.Jalali，R.Padovani，and R.Pankaj，“Data Throughput of CDMA-HDR：a High Efficiency-High Data Rate Personal Communication Wireless System”VTC-S’2000，vol.3，pp.1854-1858，2000。

在作出分配判定之后的每个时隙中，按照下述公式更新每个用户的平均速率：

$E\left[r(i,t+1)\right]=(1-\frac{1}{t_c})E\left[r(i,t)\right]+\frac{1}{t_c}\&times;r(i,t)---\left(11\right)$

其中r(i，t)是在时隙t用户i的瞬时速率的估计，E[r(i，t)]是在时隙t用户i的平均速率的估计，t_c是时间常数。

3、接纳控制过程

在上文所述的两级动态资源分配中，每个小区得到的带宽基于网络流量占有率而变化。由于每个小区都不具有关于用户行为的全局信息，因而对于基站来说很难仅仅基于其自己的小区流量信息来实现呼叫接纳控制。为此，需要在控制器中针对整个网络的用户信息执行接纳控制，而不是常规地基于单小区的用户信息执行接纳控制。

在图8所示的资源分配系统中，采用了呼叫接纳控制(CAC)技术，以针对资源可用性检验新业务的最小请求速率。这是一种保证被服务用户的QoS的方法。

具体地说，如图8所示，新业务的业务接纳请求先从移动台3311报告给基站321，接着被基站321中的业务请求接纳装置53报告给控制器31。控制器31中的接纳控制装置44基于系统带宽可用性来判定是否准许所述新业务的接入，并且将接纳控制结果通过发送装置43发送到基站321。随后，基站321中的业务请求接纳装置53将接纳控制结果通过发送装置54发送到移动台3311。

在本发明中，可以采用在S.Das，H.Viswanathan，and G.Rittenhouse，“Dynamic load balancing through coordinated scheduling in packet data systems”in Proc.IEEE INFOCOM，San Franscisco，CA，Apr.2003中描述的基于测量的呼叫接纳控制方法，实现本发明的基于控制器的接纳控制方案。

具体地说，当且仅当以下表达式被满足的时候，控制器31才允许移动台3311的新业务接入：

$\underset{i\&Element;M_t}{\mathrm{\&Sigma;}}\frac{r_{\min }\left(i\right)}{E\left[r\left(i\right)\right]}+\frac{r_{\min }\left(m\right)}{E\left[r\left(m\right)\right]}<1---\left(12\right)$

其中E[r(i)]是用户i基于信道反馈得到的预估速率，M_t表示多小区系统中的所有用户，r_min(i)是对于用户i的所有业务类别所需的总下行链路最小速率。

需要指出的是，本发明中所述的控制器可以独立地存在，驻留在RNC、接入服务网络(ASN)网关(诸如在WiMAX系统中)，也可以驻留在网络的其中一个基站中。

图9示出了根据本发明的在多小区无线通信系统中的资源分配方法。在步骤S91中，控制器接收信道状态信息、小区间干扰信息以及流量需求信息。在步骤S92中，根据上述接收的信息对子信道分配进行全局优化，以使所述系统的上行和下行吞吐量实现最大化。在步骤S93中，将子信道分配结果发送给基站。在步骤S94中，所述基站根据所述接收的子信道分配结果，针对每种业务类别，利用比例公平调度算法对各帧中的各个时隙进行指定。在步骤S95中，发送时隙指定的结果至移动台。

以上描述了本发明的一些具体实施例。对于本领域技术人员来说，可以在不背离本发明的基本构思的前提下，对于本发明作出各种修改，但是这些修改都应落入本发明的权利要求书限定的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种多小区无线通信系统的控制器，所述控制器包括：

接收装置，用于接收基站发送的信道状态信息、小区间干扰信息以及流量需求信息；

全局优化装置，用于根据所述接收装置接收的信息对子信道分配进行全局优化，以使所述系统的上行和下行吞吐量实现最大化；

发送装置，用于将所述全局优化装置作出的子信道分配结果发送给基站。

2.根据权利要求1所述的控制器，其中所述全局优化装置还包括：

获取装置，用于根据所述接收的信道状态信息以及小区间干扰信息，获取各小区的用户平均下行链路信干噪比和各小区的基站上行链路信干噪比；以及

子信道分配装置，用于在满足所述流量需求信息的前提下，根据上述接收的信干噪比，并且按照各个基站在所有子信道上的上行和下行传输速率之和最大时的子信道的分配方式，生成子信道分配结果。

3.根据权利要求2所述的控制器，其中所述子信道分配装置在满足以下条件的前提下，即

1)x_ln∈{0，1}，l＝1，2，...，L；n＝1，2，...，N；

其表示下行最小流量需求限制；

其表示上行最小流量需求限制；

按照以下公式对子信道分配进行全局优化，以使所述系统的上行和下行吞吐量实现最大化，从而生成子信道分配结果：

$\underset{X}{\max }(\mathrm{\&lambda;}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}R\left({\mathrm{SINR}}_n^l\right)x_{l_n}+\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}R\left({{\mathrm{SINR}}_n^l}^{\&prime;}\right)x_{l_n}),$

其中：

表示平均上行信干噪比；

表示基站l中所有用户在子信道n上的平均下行信干噪比SINR；

速率函数R(SINR)是在子信道n上，在SINR下运用自适应调制和编码能达到的速率；

X＝[x_ln]表示子信道分配矩阵；

λ是时分双工系统的下行链路-上行链路帧的时间比，或者频分双工系统的下行链路-上行链路的频率带宽比；

r_min(i)是用户i所有业务类别的下行最小速率要求之和，r_min’(i)是用户i所有业务类别的上行最小速率要求之和。

4.根据权利要求1所述的控制器，还包括：

接纳控制装置，用于根据所述系统的带宽可用性来确定是否准许来自移动台的新业务的接入，并且将接纳控制结果发送给基站。

5.根据权利要求4所述的控制器，其中当且仅当以下表达式被满足的时候，所述接纳控制装置才允许新业务的接入：

$\underset{i\&Element;M_l}{\mathrm{\&Sigma;}}\frac{r_{\min }\left(i\right)}{E\left[r\left(i\right)\right]}+\frac{r_{\min }\left(m\right)}{E\left[r\left(m\right)\right]}<1$

其中E[r(i)]是用户i基于信道反馈得到的预估速率，M_t表示所述系统中的所有用户，r_min(i)是用户i所有业务类别的下行最小速率要求之和。

6.一种多小区无线通信系统的基站，所述基站包括：

接收装置，用于接收根据权利要求1的控制器所发送的子信道分配结果；

调度装置，用于根据所述接收装置接收的子信道分配结果，针对每种业务类别，利用比例公平调度算法对各帧中的各个时隙进行指定；

发送装置，用于发送所述调度装置的时隙指定结果至移动台。

7.根据权利要求6所述的基站，其中所述调度装置对于相同业务类别，在每个时隙t，选择使下述公式最大化的用户向其分配时隙t：

$\underset{i\&Element;M_l}{\max }\frac{r(i,t)}{E\left[r(i,t)\right]},$

在作出分配判定之后的每个时隙中，按照下述公式更新每个用户的平均速率：

$E\left[r(i,t+1)\right]=(1-\frac{1}{t_c})E\left[r(i,t)\right]+\frac{1}{t_c}\&times;r(i,t)$

其中r(i，t)是在时隙t用户i的瞬时速率的估计，E[r(i，t)]是在时隙t用户i的平均速率的估计，t_c是时间常数。

8.根据权利要求6所述的基站，所述调度装置对于具有不同优先级的业务类别，按照业务类别的优先级递减的顺序，进行时隙的分配；对于具有相同优先级的业务类别，利用比例公平调度算法对各帧中的各个时隙进行指定。

9.根据权利要求8所述的基站，其中对于不同的业务类别，按照这些业务类别的原始服务质量要求而分配不同的优先级。

10.根据权利要求6所述的基站，其中所述基站还包括：

业务请求接纳装置，用于接收来自移动台的新业务的业务接纳请求，并将来自控制器的接纳控制结果发送给移动台。

11.一种多小区无线通信系统的控制器中的资源分配方法，所述方法包括步骤：

(1)接收信道状态信息、小区间干扰信息以及流量需求信息；

(2)根据上述接收的信息对子信道分配进行全局优化，以使所述系统的上行和下行吞吐量实现最大化；

(3)将子信道分配结果发送给基站。

12.根据权利要求11所述的资源分配方法，其中步骤(2)还包括步骤：

根据所述接收的信道状态信息以及小区间干扰信息，获取各小区的用户平均下行链路信干噪比和各小区的基站上行链路信干噪比；以及

在满足所述流量需求信息的前提下，根据上述接收的信干噪比，并且按照各个基站在所有子信道上的上行和下行传输速率之和最大时的子信道的分配方式，生成子信道分配结果。

13.根据权利要求12所述的资源分配方法，其中在步骤(2)中，在满足以下条件的前提下，即

1)

l＝1，2，...，L；n＝1，2，...，N；

其表示下行最小流量需求限制；

其表示上行最小流量需求限制；

按照以下公式对子信道分配进行全局优化，以使所述系统的上行和下行吞吐量实现最大化，从而生成子信道分配结果：

$\underset{X}{\max }(\mathrm{\&lambda;}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}R\left({\mathrm{SINR}}_n^l\right)x_{l_n}+\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}R\left({{\mathrm{SINR}}_n^l}^{\&prime;}\right)x_{l_n}),$

其中：

表示平均上行信干噪比；

表示基站l中所有用户在子信道n上的平均下行信干噪比SINR；

速率函数R(SINR)是在子信道n上，在SINR下运用自适应调制和编码能达到的速率；

X＝[x_ln]表示子信道分配矩阵；

λ是时分双工系统的下行链路-上行链路帧的时间比，或者频分双工系统的下行链路-上行链路的频率带宽比；

r_min(i)是用户i所有业务类别的下行最小速率要求之和，r_min’(i)是用户i所有业务类别的上行最小速率要求之和。

14.根据权利要求11所述的资源分配方法，还包括步骤：

根据所述系统的带宽可用性来确定是否准许来自移动台的新业务的接入，并且将接纳控制结果发送给基站。

15.根据权利要求14所述的资源分配方法，其中当且仅当以下表达式被满足的时候，才允许新业务的接入：

$\underset{i\&Element;M_t}{\mathrm{\&Sigma;}}\frac{r_{\min }\left(i\right)}{E\left[r\left(i\right)\right]}+\frac{r_{\min }\left(m\right)}{E\left[r\left(m\right)\right]}<1$

其中E[r(i)]是用户i基于信道反馈得到的预估速率，M_t表示所述系统中的所有用户，r_min(i)是用户i所有业务类别的下行最小速率要求之和。

16.一种多小区无线通信系统的基站中的资源分配方法，所述方法包括步骤：

(1)接收按照权利要求11的资源分配方法所发送的子信道分配结果；

(2)根据所述接收的子信道分配结果，针对每种业务类别，利用比例公平调度算法对各帧中的各个时隙进行指定；

(3)发送时隙指定的结果至移动台。

17.根据权利要求16所述的资源分配方法，其中在步骤(2)中，对于相同业务类别，在每个时隙t，选择使下述公式最大化的用户向其分配时隙t：

$\underset{i\&Element;M_1}{\max }\frac{r(i,t)}{E\left[r(i,t)\right]},$

在作出分配判定之后的每个时隙中，按照下述公式更新每个用户的平均速率：

$E\left[r(i,t+1)\right]=(1-\frac{1}{t_c})E\left[r(i,t)\right]+\frac{1}{t_c}\&times;r(i,t)$

其中r(i，t)是在时隙t用户i的瞬时速率的估计，E[r(i，t)]是在时隙t用户i的平均速率的估计，t_c是时间常数。

18.根据权利要求16所述的资源分配方法，其中步骤(2)还包括步骤：

对于具有不同优先级的业务类别，按照业务类别的优先级递减的顺序，进行时隙的分配；以及

对于具有相同优先级的业务类别，利用比例公平调度算法对各帧中的各个时隙进行指定。

19.根据权利要求18所述的资源分配方法，其中对于不同的业务类别，按照这些业务类别的原始服务质量要求而分配不同的优先级。

20.根据权利要求16所述的资源分配方法，其中所述方法还包括步骤：

接收来自移动台的新业务的业务接纳请求，并将来自控制器的接纳控制结果发送给移动台。

21.一种多小区无线通信系统中的资源分配系统，包括：

根据权利要求1-5中任何一项所述的控制器；以及

根据权利要求6-10中任何一项所述的基站。

22.一种多小区无线通信系统中的资源分配方法，所述方法包括步骤：

(1)控制器接收信道状态信息、小区间干扰信息以及流量需求信息；

(2)根据上述接收的信息对子信道分配进行全局优化，以使所述系统的上行和下行吞吐量实现最大化；

(3)将子信道分配结果发送给基站；

(4)所述基站根据所述接收的子信道分配结果，针对每种业务类别，利用比例公平调度算法对各帧中的各个时隙进行指定；

(5)发送时隙指定的结果至移动台。

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