CN101977443B - 资源分配方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了资源分配方法及装置包括：分别为每个待分配的资源确定具有最佳优先权度量的用户，得到初始分配结果；在限制条件下，对初始分配结果中用户的分配资源数大于和少于其最大允许资源数的两类用户进行资源调整，每次调整的资源要保证系统性能降低最少，同时更新分类的用户集合，直到大于最大允许资源数的用户集合为空，停止更新。以实现带宽或功率或传输数据受限环境下多载波无线通信系统的资源分配，且具有最大的系统容量。

Description

资源分配方法及其装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及多载波无线通信系统中的资源分配方法及装置

背景技术

目前第三代合作伙伴计划(3GPP，3^rd Generation Partnership Project)正在考虑通用移动通信系统(UMTS，Universal Mobile TelecommunicationSystem)陆地无线接入(UTRA，UMTS Terrestrial Radio Access)的长期演进(LTE，Long Term Evolution)。3GPP LTE系统的特征之一就是利用多用户分集调度分配资源，以提高频率利用率。在多载波无线通信系统中，由于存在频率选择性衰落，且各子载波衰落彼此独立，因此，在任一时刻，对任一用户，通常只在部分子载波上拥有最佳的信道质量。基于上述特点，根据用户在各个子载波上的衰落情况，可以分别将各个子载波分配给在该子载波上具有最佳信道质量的用户进行数据传输，可以最大限度地利用多用户分集带来的信道容量增益。然而，在用户的带宽受限、功率受限或者传输数据受限的环境下，上述将各个子载波分配给在该子载波上具有最佳信道质量的用户进行数据传输的子载波分配方法的性能将受到限制。为此，需要寻找更适合带宽或功率又或传输数据受限环境下的资源分配方法

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了资源分配方法，以完成带宽受限或功率受限又或传输数据受限环境下多载波无线通信系统的资源分配，并且具有最大的信道容量。

本发明提出了一种资源分配方法及其装置，包括：根据优先权度量矩阵分别为每个待分配的资源确定在该资源上具有最佳优先权度量的用户，得到初始分配结果，即用户索引向量以及优先权度量向量，其中，用用户索引向量表征所有待分配资源上本次用户分配的结果，用优先权度量向量表征所有待分配资源上与所分配用户对应的优先权度量；

根据预定的限制条件和初始分配结果，将用户分为A，B，C三类。A：初始分配的资源数大于最大允许资源数量的用户集合；B：初始化分配的资源数小于最大允许资源数量的用户集合；C：初始化分配的资源数等于最大允许资源数量的用户集合。

对集合A和集合B中用户占用的资源重新进行调整。调整步骤包括：

步骤201，将集合A中用户所占有的资源依次分给集合B中的每一个用户，计算上次分配的优先权度量与当前每个资源再分配后对应的优先权度量向量差值；

步骤202，找出最小差值所对应的资源索引以及再分配方式，并将该资源从A中的对应用户的资源数中删除，同时将该资源重新分配给集合B中使系统容量减少量最小的用户；更新用户索引向量和优先权度量向量。

步骤203，根据用户索引向量，重新计算每个用户所占资源数，更新用户集合A，B，C；

步骤204，判断用户集合A，如果集合A为空，再分配结束；否则重复步骤201至步骤203，直到用户集合A为空。

其中，所述待分配的资源为资源块；所述资源索引为资源块索引；或者所述待分配的资源为子载波；所述资源索引为子载波索引；或者所述待分配的资源为资源块簇Cluster；所述资源索引为Cluster索引。

另外，所述预定的限制条件由限制向量规定。

本发明的实施例还公开了一种资源分配装置，包括：资源初始分配单元，用于根据优先权度量矩阵分别为每个待分配的资源确定在该资源上具有最佳优先权度量的用户，得到初始分配结果，即户索引向量以及先权度量向量；

用户分类单元，用于根据初始分配结果和预定的限制条件将用户分分成A，B，C三类。A：初始化分配资源数大于最大允许资源数量的用户集合；B：初始化分配资源数小于最大允许资源数量的用户集合；C：初始化分配资源数等于最大允许资源数量的用户集合；以及

资源再分配单元，用于对集合A和集合B两类用户进行资源再分配。

其中资源再分配单元包括：第一模块，用于将集合A中用户所占有的资源依次分给集合B中的每一个用户，计算上次分配的优先权度量与当前每个资源再分配后对应的优先权度量向量差值；第二模块，用于找出最小差值所对应的资源索引以及再分配方式，并将该资源从A中的对应用户的资源数中删除，同时将该资源重新分配给集合B中使系统容量减少量最小的用户；更新用户索引向量和优先权度量向量；第三模块，用于根据用户索引向量，重新计算每个用户所占资源数，更新用户集合A，B，C；第四模块，用于判断用户集合A，如果集合A为空，再分配结束；否则重复再分配，直到用户集合A为空。

本发明实施例所给出的资源分配方法适用于带宽受限或功率受限又或传输数据受限环境下多载波无线通信系统。且从本发明实施例所述的资源分配方法可以看出，由于通过本发明实施例所述的方法获得的资源分配结果是从满足限制向量限制的分配结果中选择的具有优先权度量损失最小的资源分配结果，因此，通过本发明实施例所述的资源分配方法获得的资源分配结果不仅能够满足系统的带宽或功率或传输数据的限制且具有最大的信道容量。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术

人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1是本发明资源分配方案示意图。

图2本发明实施例所述的资源调整方法流程图；

图3为本发明实施例所述的资源分配装置内部结构示意图。

具体实施方式

如前所述，在多载波无线通信系统中，可以根据用户在各个子载波上的衰落情况，分别将各个子载波分配给在该子载波上具有最佳信道质量的用户进行数据传输，以此可以最大限度地利用多用户分集带来的信道容量增益。这种资源分配方法又称为最优资源分配方法。下面以资源块的分配为例详细说明上述资源分配方法。假设当前需要对多载波无线通信系统的8个资源块RB1～RB8在4个用户设备(UE)UE1～UE4之间进行资源块分配。该多载波无线通信系统的优先权度量(Priority Metric)矩阵Y已知，如下公式(1)所示已知。公式(1)所示的优先权度量矩阵Y中的每个元素分别反映了各个UE在各个子载波上的信道质量，其中，公式(1)所示优先权度量矩阵Y中的每个行向量分别代表每个UE对应各个资源块的优先权度量，而每个列向量分别代表各个UE分别对应每个资源块的优先权度量。

$Y=\left[\begin{array}{cccccccc}7& 6& 6& 3& 3& 3& 1& 1\\ 7& 9& 5& 4& 3& 2& 3& 1\\ 8& 7& 7& 6& 2& 2& 1& 2\\ 3& 4& 5& 3& 1& 1& 2& 1\end{array}\right]---\left(1\right)$

需要说明的是，本发明实施例所述的优先权度量矩阵中的各个元素是基站侧通过分别测量各个用户在各个资源上的上行导频得到的能否反映各个用户在各个资源上信道质量的度量，具体来讲，优先权度量矩阵中各个元素所代表的优先权度量可以用信道质量指示(CQI，Cannel Quality Indication)或者信噪比(SNR，Signal Noise Ratio)或者调制编码方式等参数代表。

在带宽、功率以及传输数据均不受限的情况下，可以根据每个UE在各个资源块上的优先权度量，逐个将各个资源块分别分配给在该资源块上具有最大优先权度量的UE。例如，对应公式(1)所示的优先权度量矩阵Y，根据优先权度量矩阵Y中的第一列，第一个资源块RB1可以分配给该列中具有最大优先权度量的UE，即UE3；同理，对应第二至第八个资源块RB2至RB8，可以依次分配给优先权度量矩阵Y中的第二至第八列中具有最大优先权度量的UE，即UE2，UE3，UE3，UE1，UE1，UE2以及UE3。通过上述资源分配方法获得的资源分配结果可以用用户索引向量以及优先权度量向量来表示，其中，用户索引向量中的每个元素均为一个用户索引，依次代表每个资源块分配给的用户；而优先权度量向量中的各个元素代表用户索引向量所代表各个用户分别在自身所分配资源块上的优先权度量。例如，通过上述资源分配方法根据公式(1)所示的优先权度量矩阵可以获得用户索引向量为[UE3，UE2，UE3，UE3，UE1，UE1，UE2，UE3]，优先权度量向量为[8，9，7，6，3，3，3，2]。

可以看出，通过上述资源分配方法，上述多载波无线通信系统的8个资源块中有4个资源块分配给了UE3，两个资源块分配给了UE2，其余两个资源块分配给了UE1，且由于每个资源块均分配给了在该资源块上具有最大优先权度量的UE，使得该多载波无线通信系统可以获得最大的信道容量。

然而，在UE带宽受限或功率受限又或者传输数据受限的情况下，一个UE可以同时占用的资源块数量是有限的。通常多载波无线通信系统可以根据UE所处的地理位置和/或设定的目标信噪比的值预先确定每个UE最多可以同时占用的资源块的数目。在实际的应用中可以通过例如公式(2)所示的限制向量NL来表征每个UE最多可以同时占用的资源块数目。从公式(2)所示，UE1最多可以同时占用4个资源块传输数据，UE2最多可以同时占用2个资源块传输数据，UE3最多可以同时占用2个资源块传输数据，而UE4最多可以同时占用1个资源块传输数据。由此，可以看出，通过上述资源分配方法得到的分配结果无法满足上述限制向量规定的限制条件。

NL＝[4 2 2 1]    (2)

为此，在带宽受限或功率受限又或者传输数据受限的情况下提出了一种改进的资源分配方法，该方法的实现过程如图1所示，主要包括：

步骤101：根据优先权度量矩阵分别为每个待分配的资源确定在该资源上具有最佳信道质量的UE，得到初始分配结果，即用户索引向量以及优先权度量向量；

在本步骤中，多载波无线通信系统中待分配的资源可以是3GPP LTE定义的正交频分复用(OFDM)系统中待分配的资源块或子载波又或者是3GPPLTE-A定义的N并行资源块簇离散傅立叶变换扩展正交频分复用(ClusteredDFT-S-OFDM)系统中待分配的资源块簇(Cluster)。因此，本步骤中的资源索引可以是用于表征待分配的资源块，子载波或者是Cluster的索引。

步骤102：根据步骤101确定的用户索引向量以及限制向量将用户分为三类。A：初始分配的资源数大于最大允许资源数量的用户集合；B：初始化分配的资源数小于最大允许资源数量的用户集合；C：初始化分配的资源数等于最大允许资源数量的用户集合。

步骤103：根据预定的限制条件，以及以容量损失最小为目标，将集合A中用户所占用的资源在集合A和集合B中的用户中进行重新分配，直至集合A为空；

步骤104：判断集合A是否为空，如果是再分配结束，反之，重复步骤101至步骤104

通过上述步骤101至步骤104的循环，可以得到一种满足限制向量限制的资源分配结果。

下面仍以公式(1)所示的优先权度量矩阵Y以及公式(2)所示的限制向量NL为例详细说明用于分配资源块的资源分配方法。

针对公式(1)所示的优先权度量矩阵Y执行上述步骤101，将得到初始分配的用户索引向量为[UE3，UE2，UE3，UE3，UE1，UE1，UE2，UE3]，优先权度量索引为[8，9，7，6，3，3，3，2]。

在步骤102中，根据101步骤确定的初始分配结果和公式(2)所示的限制向量NL确定三类用户。A＝{UE3}，B＝{UE1，UE4}，C＝{UE2}

在步骤103中，根据102步骤确定的用户集合，将分配给用户集合A＝[UE3]中用户的所有资源R＝[RB1，RB3，RB4，RB8]依次分给集合B＝[UE1 UE4]中的每个用户，计算每个资源再分配后，系统容量的减少量，即R中每个资源分配给用户UE1对应的容量的减少量为[1 1 3 1]，R中每个资源分配给用户4对应的减少量为[5 2 3 1]；使系统容量减少量最小的资源索引为资源1，3，8，容量损失均为1，任选其中资源索引之一，例如资源8，将该资源从A集合的用户3重新分配给集合B中的用户4，再分配后每个用户占有的资源为：用户1占用资源为[RB5 RB6]，用户2占用资源为[RB2 RB7]，用户3占用资源为[RB1 RB3 RB4]，用户4占用资源为[RB8]；更新用户集合A＝{UE3}，B＝{UE1}，C＝{UE2 UE4}；

在步骤104中，判断用户集合A是否为空，因为A＝{UE3}非空，因此重复步骤101-103直至用户集合A为空获得最后的再分配结果。本实施例的最后再分配用户索引结果为[UE1 UE2 UE3 UE3 UE1 UE1 UE2 UE4]，再分配优先权值向量为[7 9 7 6 3 3 3 1]，满足预定的限制条件，且容量损失最小。

本实施例中，所述预定的限制条件可以是由公式(2)所示限制向量规定的限制条件，也即，上述预定的限制条件由限制向量规定。

除了上述资源分配方法之外，本发明的实施例还给出了一种位于基站侧的资源分配装置，该装置的内部结构如图3所示，主要包括：

资源初始分配单元，用于根据优先权度量矩阵分别为每个待分配的资源确定在该资源上具有最佳优先权度量的用户，得到初始分配结果，即户索引向量以及先权度量向量；

用户分类单元，用于根据初始分配结果和预定的限制条件将用户分分成A，B，C三类。A：初始化分配资源数大于最大允许资源数量的用户集合；B：初始化分配资源数小于最大允许资源数量的用户集合；C：初始化分配资源数等于最大允许资源数量的用户集合；以及

资源再分配单元，用于对集合A和集合B两类用户进行资源再分配。

上述资源再分配单元可以通过步骤103所述的方法对所述再分配资源索引向量中资源索引对应的资源进行再分配，具体包括：

第一模块，用于将集合A中用户所占有的资源依次分给集合B中的每一个用户，计算上次分配的优先权度量与当前每个资源再分配后对应的优先权度量向量差值；

第二模块，用于找出最小差值所对应的资源索引以及再分配方式，并将该资源从A中的对应用户的资源数中删除，同时将该资源重新分配给集合B中使系统容量减少量最小的用户；更新用户索引向量和优先权度量向量；

第三模块，用于根据用户索引向量，重新计算每个用户所占资源数，更新用户集合A，B，C；

第四模块，用于判断用户集合A，如果集合A为空，再分配结束；否则重复再分配，直到用户集合A为空。

具体来讲，上述第二模块用于上述实施例中的方法对不满足限制向量限制条件的用户的占有资源进行调整，在此不再赘述。

从上述实施例所述的资源分配方法及装置可以看出，本发明实施例所提供的资源分配方法及装置适用于带宽受限或功率受限又或传输数据受限的多载波无线通信系统，且由于通过本发明实施例所述的方法获得的资源分配结果是从所有满足限制向量限制的分配结果中选择的具有最大优先权度量之和的资源分配结果，因此，通过本发明实施例所述的资源分配方法获得的资源分配结果不仅满足限制向量限制且具有最大的信道容量。

另外，由于本发明实施例进行资源分配的单位可以是资源块也可以是子载波，还可以是N并行Clustered DFT-S-OFDM系统中的Cluster，因此，上述方法不仅可以应用于OFDM系统还可以应用于N并行ClusteredDFT-S-OFDM系统。

更进一步，本发明实施例所述的资源分配方法不仅可以应用于无线通信系统中带宽受限，功率受限或者传输数据受限的上行链路的资源分配，同样可以应用于带宽受限，功率受限或者传输数据受限的下行链路的资源分配。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (6)

1.一种频域资源分配方法，其特征在于，包括：

根据优先权度量矩阵分别为每个待分配的资源确定在该资源上具有最佳优先权度量的用户，得到初始分配结果，即用户索引向量以及优先权度量向量，其中，用用户索引向量表征所有待分配资源上本次用户分配的结果，用优先权度量向量表征所有待分配资源上与所分配用户对应的优先权度量；

根据预定的限制条件和初始分配结果，将用户分为A，B，C三类，A：初始分配的资源数大于最大允许资源数量的用户集合；B：初始化分配的资源数小于最大允许资源数量的用户集合；C：初始化分配的资源数等于最大允许资源数量的用户集合；

对集合A和集合B中用户占用的资源重新进行调整，调整步骤包括：

步骤201，将集合A中用户所占有的资源依次分给集合B中的每一个用户，计算上次分配的优先权度量与当前每个资源再分配后对应的优先权度量向量差值；

步骤202，找出最小差值所对应的资源索引以及再分配方式，并将该资源从A中的对应用户的资源数中删除，同时将该资源重新分配给集合B中使系统容量减少量最小的用户；更新用户索引向量和优先权度量向量；

步骤203，根据用户索引向量，重新计算每个用户所占资源数，更新用户集合A，B，C；

步骤204，判断用户集合A,如果集合A为空，再分配结束；否则重复步骤201至步骤203，直到用户集合A为空。

2.根据权利要求1所述的频域资源分配方法，其特征在于，所述待分配的资源为资源块；所述资源索引为资源块索引。

3.根据权利要求1所述的频域资源分配方法，其特征在于，所述待分配的资源为子载波；所述资源索引为子载波索引。

4.根据权利要求1所述的频域资源分配方法，其特征在于，所述待分配的资源为资源块簇Cluster；所述资源索引为Cluster索引。

5.根据权利要求1所述的频域资源分配方法，其特征在于，所述预定的限制条件由限制向量规定。

6.一种频域资源分配装置，其特征在于，包括：

资源初始分配单元，用于根据优先权度量矩阵分别为每个待分配的资源确定在该资源上具有最佳优先权度量的用户，得到初始分配结果，即户索引向量以及先权度量向量；

用户分类单元，用于根据初始分配结果和预定的限制条件将用户分成A，B，C三类，A：初始化分配资源数大于最大允许资源数量的用户集合；B：初始化分配资源数小于最大允许资源数量的用户集合；C：初始化分配资源数等于最大允许资源数量的用户集合；以及

资源再分配单元，用于对集合A和集合B两类用户进行资源再分配，所述资源再分配单元包括：

第一模块，用于将集合A中用户所占有的资源依次分给集合B中的每一个用户，计算上次分配的优先权度量与当前每个资源再分配后对应的优先权度量向量差值；

第二模块，用于找出最小差值所对应的资源索引以及再分配方式，并将该资源从A中的对应用户的资源数中删除，同时将该资源重新分配给集合B中使系统容量减少量最小的用户；更新用户索引向量和优先权度量向量；

第三模块，用于根据用户索引向量，重新计算每个用户所占资源数，更新用户集合A，B，C；

第四模块，用于判断用户集合A,如果集合A为空，再分配结束；否则重复再分配，直到用户集合A为空。