CN101990777B - 一种多载波资源调度方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开了一种多载波资源调度方法和装置，涉及无线通信领域。所述方法包括：获取载波聚合影响因子，基于所述载波聚合影响因子为终端分配载波和/或子信道。本发明的实施例适用于引入载波聚合后的多载波资源调度。

Description

一种多载波资源调度方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种多载波资源调度方法和装置。

背景技术

目前4G(The 4^th Generation，第四代)通信技术的候选技术都采用了OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交分频多址)技术。OFDMA系统把一个载波的频谱资源分成很多子载波(Sub-Carrier)，分配给不同的用户实现多用户复用接入。在OFDMA系统中，动态资源的分配和调度对系统性能起着关键性作用。将合适的子载波在某一时刻分配给合适的用户使用，称为用户选择和子载波分配(User Selection and Sub-CarrierAllocation)。同时，需要在这些子载波上分配发射功率，以达到最大化系统频谱利用率的目标。

在实际通信系统中，一般考虑系统发送功率上限是固定的，在这种限制下，如何进行各个子载波上的功率分配，使得整体的流量(数据速率)最大，是OFDMA要解决的问题。在单用户OFDMA系统中，学术中证明采用注水算法(Water-Filling)算法，计算出统一的注水线，按照该注水线，把大的功率分配到信道增益大的、把小的功率分配到信道增益小的子载波上，这样可以达到最优化的数据速率。但注水算法的复杂度太高，一般会在保证性能下降在可接受的范围内的前提下设计算法来进行简化。

在多用户OFDMA系统中，把子载波分配、用户选择和功率分配分为两个步骤进行；第一步先进行子载波分配和用户选择，对每个子载波，把它分配给在该子载波上信道质量最好的用户；第二步，根据上述的子载波分配，采用注水算法分配功率，把总功率在所有子载波中进行平均分配，其数据流量比最优化的差距在5％左右，这一点目前被很多实际系统采用，包括LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统。

LTE-A是LTE的演进系统，引入了载波聚合这一重要的新技术特性。LTE-A在采用载波聚合的系统中，一个小区内可以有多个上下行载波元(Component Carriers)同时为一个终端服务，大大提高了系统性能。

现有的技术在资源调度中没有考虑到载波聚合引入的技术问题，无法实现载波选择的功能。

发明内容

本发明提供了一种多载波资源调度方法和装置，能够实现在引入载波聚合下的资源调度中的资源选择的功能。

本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明的一实施例一种多载波资源调度方法，包括：

获取载波聚合影响因子；

基于所述载波聚合影响因子为终端分配载波和/或子信道。

本发明的一实施例一种多载波资源调度方法，包括：

获取PAPR(Peak to Average Power Rate，峰值平均功率比)和/或终端在各载波下的耗电状况；

向网络侧发送所述PAPR和/或终端在各载波下的耗电状况。

本发明的一实施例一种MAC(Media Access Control，媒体接入控制)装置，包括：逻辑调度单元、多载波资源调度单元、复用单元和HARQ实体单元。

所述逻辑调度单元，用于完成逻辑信道调度，例如，需要输出哪些逻辑信道的数据，以及输出多少数据等；

所述多载波资源调度单元，用于获取载波聚合影响因子并基于所述载波聚合影响因子为终端分配载波和/或子信道。由于为终端分配载波和/或子信道相当于从多个HARQ实体中选择需要使用的HARQ实体，因而所述多载波资源调度单元也可以称为HARQ实体选择单元。

所述复用单元，用于将所述逻辑调度单元调度的结果复用到所述媒体资源调度单元分配的载波和/或子信道上，完成媒体接入控制协议数据单元的构造。

HARQ(Hybrid Auto Repeat Request，混合自动重传请求)实体单元，用于将所述复用单元构造的媒体接入控制协议数据单元发送给对应的终端。

本发明的一实施例一种终端，包括：

获取单元，用于获取PAPR和/或终端在各载波下的耗电状况；

发送单元，用于向网络侧发送所述获取单元获取的信息。

本发明的实施例一种多载波资源调度方法和装置，基于载波聚合影响因子为终端分配载波和/或子信道，并能够完成引入载波聚合技术之后的资源调度，优化载波的传输效率，提高系统的吞吐量。本发明的实施例还可以由终端获取PAPR和/或终端在各载波下的耗电状况并发送给网络侧，从而网络侧能够根据这些信息获取载波聚合影响因子，从而能够对载波和/或子信道进行分配。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的一实施例一种多载波资源调度方法的流程图；

图2为本发明的另一实施例一种多载波资源调度方法的流程图；

图3为本发明的实施例一的流程图；

图4为本发明的实施例二的流程图；

图5为本发明的实施例三的流程图；

图6为本发明的实施例MAC(媒体接入控制，MediaAccess Control)装置的示意图；

图7为本发明的实施例MAC装置的另一种实现方式的示意图；

图8为本发明的实施例终端的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例一种多载波资源调度方法和装置进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的一实施例一种多载波资源调度方法，包括：

S101、获取载波聚合影响因子；

S102、基于所述载波聚合影响因子为终端分配载波和/或子信道。

在上述及以下的方案中，所述载波聚合影响因子可以根据以下任一项或多项获取：PAPR、终端在各载波下的耗电状况、载波聚合引起的额外开销(Overhead)以及分配的载波个数。如果以M表示载波聚合影响因子，则终端k的载波聚合影响因子M与上述各项的关系可以通过以下各式获得：

M_k＝log(β*N_k)                                (1)

M_k＝α(log(β*N_k)+N_k*γ％)                    (2)

M_k＝(β_PAPR+α_power+γ_overhead)*N_k            (3)

在上述各式中，β_PAPR为PAPR引起的影响因子，α_power为终端在载波上耗电引起的影响因子，γ_overhead为额外开销引起的影响因子，N_k为分配给终端k的载波个数。α，β，γ都是综合影响因子。这些影响因子可以根据不同的终端设置不同的值，也可以统一设置相同的值。这些影响因子的具体值的设置不影响本发明的保护范围。上述的PAPR和终端在各载波下的耗电状况可以由终端获取再发送给网络侧，当然也可以由网络侧自己获取。载波聚合引起的额外开销通常由网络侧获取。

载波聚合影响因子M也可以通过其它方法获得。

在本发明中，子信道可以指子载波、LTE系统中的PRB(Physical ResourceBlock，物理资源块)或其它资源分配单元。

本发明的实施例一种多载波资源调度方法，基于载波聚合影响因子为终端分配载波和/或子信道，能够完成引入载波聚合技术之后的资源调度，优化载波的传输效率，提高系统的吞吐量。

如图2所示，本发明的另一实施例一种多载波资源调度方法，包括：

S201、获取PAPR和/或终端在各载波下的耗电状况；

S202、向网络侧发送所述PAPR和/或终端在各载波下的耗电状况。

本实施例可以由终端获取PAPR和/或终端在各载波下的耗电状况并发送给网络侧，从而网络侧能够根据这些信息获取载波聚合影响因子，从而能够对载波和/或子信道进行选择。

以下将以更为详尽的实施例对本发明的方案进行详细说明。以下的各实施例均为本发明的方案的一种可选方式，以下实施例的顺序并不表示优先顺序。

实施例一

如图3所示，本实施例可以包括如下步骤：

S301、接收各终端发送的PAPR和终端在各载波下的耗电状况。

在本实施例中，这两个量都由终端获取并发送给网络侧。终端可以只发送这两个量中的一个，另一个则由网络侧自己获取。或者这两个量都可以由网络侧自己获取。

S302、获取各终端在可选载波中的某载波的某子信道上的载波聚合影响因子以及基于载波聚合影响因子的加权传输流量。

首先获取网络系统中所有载波的所有子信道，可以用一个数组B来存储这些子信道。

从数组B挑选出其中一个子信道，假设该子信道为b，且属于载波m。

假设共有K个终端，获取K个终端的载波聚合影响因子，这K个终端的载波聚合影响因子可以通过设置一个包含K个元素的数组M来存储。对所有的终端1，2，......K，通过上述的式(1)、(2)、(3)其它方式来获取各终端对应的载波聚合影响因子M_k，可以存放于M中。

根据各终端在子信道b上对应的载波聚合影响因子M_k，获取每个终端在该子信道b上的加权传输流量。

获取加权传输流量X的方法可以参照式(4)：

$X=\frac{{\mathrm{\γ}}_{k,m,b}\left[n\right]}{M_k{T}_k\left[n\right]}---\left(4\right)$

γ_k，m，b[n]表示在时刻n，终端k在载波m上的子信道b上计算出来的可能的传输能力(一般以流量来表示)，T_k[n]表示到时刻n，终端k已经分配的传输能力(在这里作为公平因子)，表示终端k在载波m的子信道b上的结合载波聚合影响因子M_k的传输流量。

在本发明的实施例中，也可以不基于T_k[n]获取终端在某个子信道上的传输流量，即上面式(4)的右边可以为

也就是在获取传输流量时不考虑公平因子，也能够实现本发明。

S303、选择出在所述某载波的某子信道上的所述加权传输流量最大的终端。

获取加权传输流量最大的终端的方法参照式(5)：

$k*,m*,b*=\underset{k,m,b}{\arg \max }\frac{{\mathrm{\γ}}_{k,m,b}\left[n\right]}{M_k{T}_k\left[n\right]}---\left(5\right)$

式(5)的右边，式(4)的含义为选择合适的k，m，b(假设分别为K^*，m^*，b^*)，使得

的值最大，这就确定在载波m^*的子信道b^*上传输流量最大的终端为k^*，即确定终端k^*，子信道b^*和载波m^*的最佳组合。

S304、将所述某载波的某子信道分配给所述加权传输流量最大的终端。

例如，在本实施例中假设载波1的子信道1上终端3的流量最大，则为终端3分配载波1以及载波1上的子信道1。

如果将某个子信道分配某一终端建立后，则在数组B中删除该子信道。按照上述的方法，依次将数组B中所有载波的所有子信道分配给各个终端，直到数组B为空。

从而本实施例实现了多载波的资源调度。采用本实施例的方法，在完成载波调度的基础上，能够为终端选择效率高的子信道，从而优化传输效率，降低终端耗电，降低上行PAPR。

实施例二

如图4所示，本实施例可以包括如下的步骤：

S401、为终端k设置流量需求或子信道最大数目限制。

当终端上的累计加权传输流量大于为该终端设置的流量需求时，则不需再为该终端分配其它的子信道了。或者，当终端对应的子信道数目大于为终端设置的子信道最大数目限制，则不需再为该终端分配其它的子信道了。因而可以为终端k设置流量需求或子信道最大数目限制。

S402、获取终端k在所有载波的所有子信道上的载波聚合影响因子以及基于载波聚合影响因子的加权传输流量。

具体地，该步骤可以通过如下方式实现：获取网络系统中所有载波的所有子信道，可以用数组B表示。

同实施例一类似，假设共有K个终端。从各终端中选择终端k，利用式(4)获取所有载波的所有子信道(数组B中的所有子信道)上该终端k的加权传输流量。

具体地，首先获取终端k在所有载波的所有子信道上的载波聚合影响因子。获取载波聚合影响因子的方法可以参照式(1)、(2)或(3)中任一种或其它方法。并且本实施例中PAPR和终端在各载波下的耗电状况由网络侧来获取，并由此计算载波聚合影响因子M_k。再将终端k在所有载波的所有子信道上的载波聚合影响因子代入式(4)中，从而得到终端k在所有载波的所有子信道上的基于载波聚合影响因子的加权传输流量。

S403、获取终端k对应的加权传输流量最大的某载波的某子信道。

根据式(5)取出其中对应终端k加权传输流量最大的子信道。例如，流量最大的子信道为2，属于载波3。

S404、为终端k分配所述加权传输流量最大的某载波的某子信道，并将所述最大的加权传输流量累加到终端k的累计流量中流量需求或获取终端k分配的子信道数目。

将载波3的子信道2分配给终端k，并把子信道2的加权传输流量累加到终端k的累计流量中。同时从B中删除载波3的子信道2。

S405、判断终端k的累计加权传输流量或分配的子信道数目是否大于S401中设置的流量需求或子信道最大数目限制，如果是则完成终端k的子信道分配，如果否则继续步骤S406。

S406、在未分配的子信道中按上述步骤为终端k分配子信道。

如果终端k的累计流量小于S401中设置的流量需求，则继续为终端k分配子信道，例如将上述流量仅次于子信道2的子信道，即载波5的子信道3分配终端k，并且将子信道3的传输流量也累加到所述终端k上的累计流量，直到该累计流量大于等于S401中设置的流量需求。或者如果终端k累计对应的子信道数目达到S401中设置的子信道最大数目限制时，则不再为终端k分配其它的子信道了。然后为下一个终端分配对应的子信道和载波，分配的方法同上，直到所有的子信道都分配给终端。

从而本实施例完成了多载波的资源调度，并且能够为终端选择效率高的子信道，从而优化传输效率，降低终端耗电，降低上行PAPR。此外，本实施例由网络侧来获取PAPR和/或终端在各载波下的耗电状况，能够节省终端传输信息的资源损耗。

实施例三

如图5所示，本实施例可以包括如下的步骤：

S501、为终端k选择可选的载波。

具体地，可以通过多载波聚合影响因子从所有载波中为各终端选择可选的载波。例如可根据式(1)、(2)或(3)选择多载波聚合影响因子较小的载波作为各终端可选的载波。PAPR和终端在各载波下的耗电状况由网络侧获取。本发明并不局限于此，也可以由终端将PAPR和/或终端在各载波下的耗电状况发送给网络侧。网络侧还可以获取载波聚合引起的额外开销。

例如，可以给终端k选出载波1、载波2和载波3作为可选载波。

S502、为终端k设置流量需求或子信道最大数目限制。

S503、获取S501中选出的载波中的所有子信道上终端k的加权传输流量。

该步骤可以参考上面的实施例一、实施例二。

S504、获取终端k的对应的加权传输流量最大的子信道。

利用式(5)获取所选择的可选载波中，终端k在各子信道上的传输流量。

$k*,m*,b*=\underset{k,m,b}{\arg \max }\frac{{\mathrm{\γ}}_{k,m,b}\left[n\right]}{T_k\left[n\right]}---\left(5\right)$

S505、将所述加权传输流量最大的子信道分配给终端k，并且将该最大的加权传输流量累加到终端k的累计加权传输流量上或获取终端k分配的子信道数目。

根据式(5)的结果，将

值最大的载波1的子信道5分配给终端k。

S506、判断终端k的累计加权传输流量或分配的子信道数目是否大于S502中设置的流量需求或子信道最大数目限制，如果是则完成终端k的子信道分配，如果否则继续步骤S507。

如果终端k的累计加权传输流量大于等于终端k的流量需求，则不再为终端k分配其它子信道。或者如果终端k分配的子信道数据大于终端k的子信道最大限制数目，则不再为终端k分配其它子信道。

S507、在未分配的子信道中按上述步骤为终端k分配子信道。

如果该累计加权传输流量小于终端k的流量需求，则为终端k分配与式(5)确定的流量仅次于该最大流量的载波2的子信道3，并且将载波2的子信道3的传输流量累加到该终端的累计流量上，直到终端k上的累计加权传输流量大于等于终端k的流量需求。或者在终端k的累计子信道数目达到子信道最大数目限制时，不再为终端k选择其它的子信道了。

对其它的终端来说，采用与上述同样的方法完成各终端对应的子信道的分配。

从而本实施例完成了多载波的资源调度，并且能够为终端选择效率高的子信道，从而优化传输效率，降低终端耗电，降低上行PAPR。此外，本实施例由网络侧来获取PAPR和终端在各载波下的耗电状况，能够节省终端传输信息的资源损耗。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

如图6所示，本发明的实施例还提供了一种MAC装置，包括：逻辑调度单元601、多载波资源调度单元(HARQ实体选择单元)602、复用(Multiplexing)单元603和HARQ实体单元604。

所述逻辑调度单元601，用于完成逻辑信道调度，例如，需要输出哪些个逻辑信道的数据，以及输出多少数据等。

所述多载波资源调度单元(HARQ实体选择单元)602，用于获取载波聚合影响因子并基于所述载波聚合影响因子为终端分配载波和/或子信道，或者也可以说是从多个HARQ实体中选择需要使用的HARQ实体。

具体调度的方法，可以参考以上的多载波资源调度方法中的各个实施例，实现多载波资源调度单元602的功能。

所述复用单元603，用于将所述逻辑调度单元601调度的结果复用到所述媒体资源调度单元602分配的载波和/或子信道上，完成MAC PDU的构造。

HARQ实体单元604，用于将所述复用单元603构造的MAC PDU发送给对应的终端。

图6所示为所述多载波资源调度单元(HARQ实体选择单元)在现有协议中的MAC层中的一种应用方式。或者该多载波资源调度单元(HARQ实体选择单元)也可以以图7所示的方式与有协议中的MAC层中的复用单元结合。

其中，所述载波聚合影响因子为根据以下任一项或多项获取：PAPR、终端在各载波下的耗电状况、载波聚合引起的额外开销。

在上述方案的基础上，所述多载波资源调度单元还可以用于接收终端发送的PAPR和/或终端在各载波下的耗电状况，并根据接收的信息获取载波聚合影响因子。

如图8所示，本发明的实施例还提供了一种终端，包括：

获取单元801，用于获取PAPR和/或终端在各载波下的耗电状况；

发送单元802，用于向网络侧发送所述获取单元801获取的信息。

本发明的实施例多载波资源调度装置以及终端，可以结合上述多载波资源调度方法中的各实施例，实现多载波的资源调度。

本发明的实施例一种多载波资源调度装置以及终端，基于载波聚合影响因子为终端与载波和/或子信道之间建立对应关系，并且将各载波和/或子信道分配给对应的终端，能够完成引入载波聚合技术之后的资源调度，优化载波的传输效率，提高系统的吞吐量。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种多载波资源调度方法，其特征在于，包括：

获取载波聚合影响因子；

基于所述载波聚合影响因子为终端分配载波和/或子信道，所述基于载波聚合影响因子为终端分配载波和/或子信道，包括：获取各终端在可选载波中的某载波的某子信道上的基于载波聚合影响因子的加权传输流量；选择出在所述某载波的某子信道上的所述加权传输流量最大的终端；将所述某载波的某子信道分配给所述加权传输流量最大的终端。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载波聚合影响因子为根据以下任一项或多项获取：峰值平均功率比、终端在各载波下的耗电状况、载波聚合引起的额外开销以及分配的载波个数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于载波聚合影响因子为终端分配载波和/或子信道，包括：

为终端获取在可选载波的可选子信道上的基于载波聚合影响因子的加权传输流量；

选择出所述终端对应加权传输流量最大的某载波的某子信道；

为所述终端分配所述加权传输流量最大的某载波的某子信道。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

判断所述终端的预设流量需求是否大于累计加权传输流量，如果是，则继续在未分配的可选载波的可选子信道中为所述终端分配子信道；或

判断所述终端的子信道最大限制数目是否大于所述终端已分配的子信道数目，如果是，则继续在未分配的可选载波的可选子信道中为所述终端分配子信道。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述为终端获取在可选载波的可选子信道上的基于载波聚合影响因子的加权传输流量之前，所述方法进一步包括：

接收终端上报的各载波的耗电状况以及峰值平均功率比；

根据所述接收的信息，为终端选择至少一个可选载波。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

获取峰值平均功率比和/或终端在各载波下的耗电状况。

7.根据权利要求1至4中任一项或6所述的方法，其特征在于，所述子信道为子载波或长期演进系统中的物理资源块。

8.一种多载波资源调度方法，其特征在于，包括：

获取峰值平均功率比和/或终端在各载波下的耗电状况；

向网络侧发送所述峰值平均功率比和/或终端在各载波下的耗电状况，以使网络侧基于所述峰值平均功率比和/或终端在各载波下的耗电状况为终端分配载波和/或子信道，所述基于所述峰值平均功率比和/或终端在各载波下的耗电状况为终端分配载波和/或子信道，包括：网络侧获取各终端在可选载波中的某载波的某子信道上的基于所述峰值平均功率比和/或终端在各载波下的耗电状况的加权传输流量；选择出在所述某载波的某子信道上的所述加权传输流量最大的终端；将所述某载波的某子信道分配给所述加权传输流量最大的终端。

9.一种媒体接入控制装置，其特征在于，包括：逻辑调度单元、多载波资源调度单元、复用单元和HARQ实体单元；

所述逻辑调度单元，用于完成逻辑信道调度；

所述多载波资源调度单元，用于获取载波聚合影响因子并基于所述载波聚合影响因子为终端分配载波和/或子信道，所述基于载波聚合影响因子为终端分配载波和/或子信道，包括：获取各终端在可选载波中的某载波的某子信道上的基于载波聚合影响因子的加权传输流量；选择出在所述某载波的某子信道上的所述加权传输流量最大的终端；将所述某载波的某子信道分配给所述加权传输流量最大的终端；

所述复用单元，用于将所述逻辑调度单元调度的结果复用到所述多载波资源调度单元分配的载波和/或子信道上，完成媒体接入控制协议数据单元的构造；

HARQ实体单元，用于将所述复用单元构造的媒体接入控制协议数据单元发送给对应的终端。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述多载波资源调度单元还用于接收终端发送的峰值平均功率比和/或终端在各载波下的耗电状况，并根据接收的信息获取载波聚合影响因子。

11.一种终端，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取峰值平均功率比和/或终端在各载波下的耗电状况；

发送单元，用于向网络侧发送所述获取单元获取的信息，以使网络侧基于所述峰值平均功率比和/或终端在各载波下的耗电状况为终端分配载波和/或子信道，所述基于所述峰值平均功率比和/或终端在各载波下的耗电状况为终端分配载波和/或子信道，包括：网络侧获取各终端在可选载波中的某载波的某子信道上的基于所述峰值平均功率比和/或终端在各载波下的耗电状况的加权传输流量；选择出在所述某载波的某子信道上的所述加权传输流量最大的终端；将所述某载波的某子信道分配给所述加权传输流量最大的终端。

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