CN102056308A - 资源分配方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了的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,得到第一优先权度量向量;在限制条件下,分别为每个待分配的资源分别一个用户,得到第二优先权度量向量;计算第一和第二优先权度量向量对应元素的差值,得到差值向量,并从中找出大于零的元素,得到该元素对应的且优先权度量不为零的资源索引,作为再分配资源索引向量;根据限制条件对再分配资源索引向量中资源索引对应的资源进行再分配,得到候选用户索引向量以及候选优先权度量向量;找出候选优先权度量向量各个元素之和最大的作为资源分配结果,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
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,3rd Generation Partnership Project)正在考虑通用移动通信系统(UMTS,Universal Mobile Telecommunication System)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。
本发明实施例所述的资源分配方法,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,得到第一用户索引向量以及第一优先权度量向量,其中,用第一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,用第一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;
在满足预定的限制条件下,分别为每个待分配的资源确定分配一个用户,得到第二用户索引向量以及第二优先权度量向量,其中,用第二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,用第二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;
计算第一优先权度量向量和第二优先权度量向量中对应元素的差值,得到差值向量,并从上述差值向量中找出大于零的元素,得到该元素对应的资源索引;
从上述资源索引中找出第二优先权度量向量中与上述资源索引对应的优先权度量不为零的资源索引;
根据所述预定限制条件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,和第二用户索引向量以及第二优先权度量向量一起构成至少一个候选用户索引向量以及候选优先权度量向量;以及
从所有候选优先权度量向量中找出候选优先权度量向量各个元素之和最大的候选优先权度量向量和对应的候选用户索引向量作为资源分配结果。
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。
上述在满足限制向量的限制条件下,分别为每个待分配的资源确定分配一个用户包括:
A、在优先权度量矩阵中找出具有最大优先权度量的元素,确定该元素对应的资源索引以及用户索引;
B、根据步骤确定的用户索引以及限制向量,判断限制向量中对应该用户索引的元素的值是否大于或等于1,如果是,则将确定的资源索引对应的资源分配给该用户索引对应的用户,将所述优先权度量矩阵中该资源块索引对应的列向量上的所有元素清零,将限制向量中对应该用户索引的元素的值减1,若该元素为0,则将所述优先权度量矩阵中该用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后再返回A;否则,将所述优先权度量矩阵中该用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后返回A。
上述根据限制向量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包括:
分别针对再分配资源索引向量中的每个资源索引,从优先权度量矩阵中该资源索引对应的优先权度量中找出比第二优先权度量向量中该资源索引对应的优先权度量大的各个元素,将这些元素对应的用户索引组成的向量作为该资源索引对应的替换用户索引向量;
分别针对再分配资源索引向量中的每个资源索引,将第二用户索引向量中的该资源索引对应的用户索引分别替换为该资源索引对应的替换用户索引向量中的各个元素,并将第二优先权度量向量中该资源索引对应的优先权度量分别替换为优先权度量矩阵中与该资源索引以及所替换的用户索引对应的优先权度量,得到至少一个第三用户索引向量以及至少一个对应的第三优先权度量向量,其中,第三用户索引向量表征替换后所有待分配资源上的用户分配结果,第三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;
分别对不满足限制向量限制条件的第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量进行调整,得到满足限制向量的限制条件且其对应的第三优先权度量向量中各个元素之和大于第二优先权度量向量中各个元素之和的第三用户索引向量,将该第三用户索引向量作为一个候选用户索引向量,将其对应的第三优先权度量向量作为候选优先权度量向量。
上述第二用户索引向量中被替换出的用户索引为被替换用户索引,被替换用户索引对应的资源索引为第一资源索引;第三用户索引向量中用于替换上述被替换用户索引的用户索引为第一替换用户索引。
上述对不满足限制向量限制条件的第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量进行调整包括:
C、将第一替换用户索引所对应用户占用的一个资源分别重新分配给除第一替换用户索引所对应用户之外的其他用户,其中,该重新分配的用户由第二替换用户索引标识,该重新分配的资源由第一资源索引标识;
将第三用户索引向量中对应第一资源索引的用户索引替换为第二替换用户索引,得到至少一个新的第三用户索引向量;
将第三优先权度量向量中对应第一资源索引的优先权度量替换为优先权度量矩阵中对应第二替换用户索引和第一资源索引的优先权度量得到至少一个新的第三优先权度量向量;
针对每个新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量,分别计算新的第三优先权度量向量与第二优先权度量向量对应各个元素的差值之和;
如果计算结果小于或等于零,则丢弃所述新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量;
如果计算结果大于零且新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源满足限制向量的限制条件,则将新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量作为调整后的第三用户索引向量和第三优先权度量向量;
如果计算结果大于零但新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源不满足限制向量的限制条件,则将新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量作为待调整的第三用户索引向量和第三优先权度量向量,将第二替换用户作为第一替换用户,并返回步骤C。
或者,上述对不满足限制向量限制条件的第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量进行调整包括:
将第一替换用户索引所对应用户占用的一个资源分别重新分配给除第一替换用户索引所对应用户之外的其他用户,其中,该重新分配的用户由第二替换用户索引标识,该重新分配的资源由第一资源索引标识;
将第三用户索引向量中对应第一资源索引的用户索引替换为第二替换用户索引,得到至少一个新的第三用户索引向量;
将第三优先权度量向量中对应第一资源索引的优先权度量替换为优先权度量矩阵中对应第二替换用户索引和第一资源索引的优先权度量得到至少一个新的第三优先权度量向量;
针对每个新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量,分别计算新的第三优先权度量向量与第二优先权度量向量对应各个元素的差值之和;
如果计算结果小于或等于零或者新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源不满足限制向量的限制条件,则丢弃所述新的第三用户索引向量和对应的新的第三优先权度量向量;
如果计算结果大于零且新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源满足限制向量的限制条件,则将新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量作为调整后的第三用户索引向量和第三优先权度量向量。
又或者,上述对不满足限制向量限制条件的第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量进行调整包括:
C、计算第三优先权度量向量中对应第一资源索引的优先权度量与第二优先权度量向量中对应第一资源索引的优先权度量的差值,作为优先权度量增益;
根据第三用户索引向量确定第一替换用户索引所对应用户占用的资源对应的资源索引;
分别对每个不同于第一资源索引的第二资源索引执行如下操作:
根据优先权度量矩阵,确定与第二资源索引及第一替换用户索引对应的优先权度量,记为第一优先权度量;
分别计算第一优先权度量与优先权度量矩阵中对应第二资源索引的优先权度量向量中除第一优先权度量之外各个优先权度量的差值;
找出所述差值小于优先权度量增益的优先权度量对应的用户索引,记为第二替换用户索引;
如果找不到所述差值小于优先权度量增益的优先权度量对应的用户索引,则对所述第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量的调整失败;
将第三用户索引向量中对应第二资源索引的用户索引替换为第二替换用户索引,得到新的第三用户索引向量;
将第三优先权度量向量中对应第二资源索引的优先权度量替换为优先权度量矩阵中对应第二替换用户索引和第二资源索引的优先权度量得到新的第三优先权度量向量;
如果新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源满足限制向量的限制条件,则将新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量作为调整后的第三用户索引向量和第三优先权度量向量;
如果新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源不满足限制向量的限制条件,则将新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量作为待调整的第三用户索引向量和第三优先权度量向量,将第二替换用户作为第一替换用户,将第二资源索引作为第一资源索引,并返回步骤C。
再或者,上述对不满足限制向量限制条件的第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量进行调整包括:
计算第三优先权度量向量中对应第一资源索引的优先权度量与第二优先权度量向量中对应第一资源索引的优先权度量的差值,作为优先权度量增益;
根据第三用户索引向量确定第一替换用户索引所对应用户占用的资源对应的资源索引;
分别对每个不同于第一资源索引的第二资源索引执行如下操作:
根据优先权度量矩阵,确定与第二资源索引及第一替换用户索引对应的优先权度量,记为第一优先权度量;
分别计算第一优先权度量与优先权度量矩阵中对应第二资源索引的优先权度量向量中除第一优先权度量之外各个优先权度量的差值;
找出所述差值小于优先权度量增益的优先权度量对应的用户索引,记为第二替换用户索引;
如果找不到所述差值小于优先权度量增益的优先权度量对应的用户索引,则对所述第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量的调整失败;
将第三用户索引向量中对应第二资源索引的用户索引分别替换为第二替换用户索引,得到至少一个新的第三用户索引向量;
将第三优先权度量向量中对应第二资源索引的优先权度量分别替换为优先权度量矩阵中对应第二替换用户索引和第二资源索引的优先权度量得到至少一个新的第三优先权度量向量;
如果新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源满足限制向量的限制条件,则将新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量作为调整后的第三用户索引向量和第三优先权度量向量;
如果新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源不满足限制向量的限制条件,则丢弃所述新的第三用户索引向量和对应的新的第三优先权度量向量。
本发明的实施例还公开了一种资源分配装置,包括:
第一资源分配单元,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,得到第一用户索引向量以及第一优先权度量向量;
第二资源分配单元,用于在满足预定的限制条件下,分别为每个待分配的资源确定分配一个用户,得到第二用户索引向量以及第二优先权度量向量;
再分配向量生成单元,用于计算第一优先权度量向量和第二优先权度量向量中对应元素的差值,得到差值向量,并从上述差值向量中找出大于零的元素,得到该元素对应的资源索引,再从上述资源索引中找出第二优先权度量向量中与上述资源索引对应的优先权度量不为零的资源索引,作为再分配资源索引向量;
再分配单元,用于根据所述预定限制条件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,和第二用户索引向量以及第二优先权度量向量一起构成至少一个候选用户索引向量以及候选优先权度量向量;以及
第三资源分配单元,用于从所有候选优先权度量向量中找出候选优先权度量向量各个元素之和最大的候选优先权度量向量和对应的候选用户索引向量作为资源分配结果。
其中,再分配单元包括:第一模块,用于分别针对再分配资源索引向量中的每个资源索引,从优先权度量矩阵中该资源索引对应的优先权度量中找出比第二优先权度量向量中该资源索引对应的优先权度量大的各个元素,将这些元素对应的用户索引组成的向量作为该资源索引对应的替换用户索引向量;第二模块,分别针对再分配资源索引向量中的每个资源索引,将第二用户索引向量中的该资源索引对应的用户索引分别替换为该资源索引对应的替换用户索引向量中的各个元素,并将第二优先权度量向量中该资源索引对应的优先权度量分别替换为优先权度量矩阵中与该资源索引以及所替换的用户索引对应的优先权度量,得到至少一个第三用户索引向量以及至少一个对应的第三优先权度量向量;第三模块,分别对不满足限制向量限制条件的第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量进行调整,得到满足限制向量的限制条件且其对应的第三优先权度量向量中各个元素之和大于第二优先权度量向量中各个元素之和的第三用户索引向量,将该第三用户索引向量作为一个候选用户索引向量,将其对应的第三优先权度量向量作为候选优先权度量向量。
本发明的实施例还给出了另一种资源分配方法,包括:
A、在优先权度量矩阵中找出具有最大优先权度量的元素,确定该元素对应的资源索引以及用户索引;
B、根据确定的用户索引以及限制向量,判断限制向量中对应该用户索引的元素的值是否大于或等于1,如果是,则将确定的资源索引对应的资源分配给该用户索引对应的用户,将所述优先权度量矩阵中该资源块索引对应的列向量上的所有元素清零,将限制向量中对应该用户索引的元素的值减1,若该元素为0,则将所述优先权度量矩阵中该用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后再返回A,直至优先权度量矩阵的所有元素均为零;否则,将所述优先权度量矩阵中该用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后返回A,直至优先权度量矩阵的所有元素均为零。
本发明的实施例给出了又一种资源分配方法,包括:
a、从优先权度量矩阵中选择不全为零的一列,并从该列中找出最大的元素,确定该元素对应的资源索引和用户索引;
判断限制向量中对应该用户索引的元素的值是否大于或等于1,
如果是,将确定的资源索引对应的资源分配给该用户索引对应的用户,将所述优先权度量矩阵中该资源块索引对应的列向量上的所有元素清零,将限制向量中对应该用户索引的元素的值减1,若该元素为0,则进一步将所述优先权度量矩阵中该用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后再返回a,直至优先权度量矩阵的所有元素均为零;
否则,将所述优先权度量矩阵中该用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后返回a,直至优先权度量矩阵的所有元素均为零。
本发明的实施例还给出了一种资源分配方法,包括:
b、从优先权度量矩阵的每个非全零列中找出最大的元素,并分别确定每一列最大元素所对应的资源索引和用户索引,并确定每个用户索引对应的资源索引的个数;
对应每个用户索引,将该用户索引对应的资源索引的个数与限制向量中对应该用户索引的元素的值进行比较,
如果该用户索引对应的资源索引的个数小于限制向量中对应该用户索引的元素的值,则将该用户索引对应的资源索引所标识的资源分配给该用户索引标识的用户,将限制向量中对应该用户索引的元素的值减去其对应资源索引的个数,并将优先权度量矩阵中上述资源索引对应的列向量上的所有元素清零;
如果该用户索引对应的资源索引的个数等于限制向量中对应该用户索引的元素的值,则将该用户索引对应的资源索引所标识的资源分配给该用户索引标识的用户,将限制向量中对应该用户索引的元素的值清零,将优先权度量矩阵中上述资源索引对应的列向量上的所有元素清零,并将优先权度量矩阵中上述用户索引对应的行向量上的所有元素清零;
如果用户索引对应的资源索引的个数大于限制向量中对应该用户索引的元素的值,则从上述资源索引中选择N个资源索引,满足优先权度量矩阵中该用户索引和所选择的资源索引所对应元素的值是N个最大的值,其中N为限制向量中该用户索引对应的值,将所选择的N个资源索引对应的资源分配给该用户索引对应的用户,将限制向量中对应该用户索引的元素的值清零,将优先权度量矩阵中上述N个资源索引对应的列向量上的所有元素清零,并将优先权度量矩阵中上述用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后返回b,直至优先权度量矩阵的所有元素均为零。
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为在带宽受限、功率受限或者传输数据受限的情况下提出了一种资源分配方法流程图;
图2为本发明实施例所述的资源分配方法流程图;
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。
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RB 1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:在优先权度量矩阵中找出具有最大优先权度量的元素,确定该元素对应的资源索引以及用户索引;
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(Clustered DFT-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确定的用户索引以及限制向量,判断限制向量中对应该用户索引的元素的值是否大于或等于1,如果是,则执行步骤103;否则,执行步骤104。
步骤103:将步骤101确定的资源索引对应的资源分配给该用户索引对应的用户,将所述优先权度量矩阵中该资源索引对应的列向量上的所有元素清零,将限制向量中对应该用户索引的元素的值减1,若该元素为0,则进一步将所述优先权度量矩阵中该用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后再返回步骤101,直至优先权度量矩阵的所有元素均为零;
步骤104:将所述优先权度量矩阵中该用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后返回步骤101,直至优先权度量矩阵的所有元素均为零。
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,得到Y中优先权度量最大的元素9,并确定出该元素对应的资源块索引为RB2,用户索引为UE2。在步骤102-104中,根据公式(2)所示的限制向量NL确定UE2所对应的元素为2,大于1,因此,可以确定将RB2分配给UE2,同时更新优先权度量矩阵Y以及限制向量NL如下公式(3)和(4)所示,然后返回步骤101。
NL=[4 1 2 1] (4)
针对公式(3)所示的优先权度量矩阵Y执行上述步骤101,得到优先权度量矩阵Y中优先权度量最大的元素8,并确定出该元素对应的资源块索引为RB1,用户索引为UE3。在步骤102-104中,根据公式(4)所示的限制向量NL确定UE3所对应的元素为2,大于1,因此,可以确定将RB 1分配给UE3,同时更新优先权度量矩阵Y以及限制向量NL如下公式(5)和(6)所示,然后返回步骤101。
NL=[4 1 1 1] (6)
针对公式(5)所示的优先权度量矩阵Y执行上述步骤101,得到优先权度量矩阵Y中优先权度量最大的元素7,并确定出该元素对应的资源块索引为RB3,用户索引为UE3。在步骤102-104中,根据公式(6)所示的限制向量NL确定UE3所对应的元素为1,等于1,因此,可以确定将RB3分配给UE3,同时更新优先权度量矩阵Y以及限制向量NL如下公式(7)和(8)所示,然后返回步骤101。
NL=[4 1 0 1] (8)
针对公式(7)所示的优先权度量矩阵Y执行上述步骤101,得到优先权度量矩阵Y中优先权度量最大的元素4,并确定出该元素对应的资源块索引为RB4,用户索引为UE2。在步骤102-104中,根据公式(8)所示的限制向量NL确定UE2所对应的元素为1,等于1,因此,可以确定将RB4分配给UE2,重新更新优先权度量矩阵Y以及限制向量NL如下公式(9)和(10)所示,然后再返回步骤101。
NL=[4 0 0 1] (10)
以此类推,通过循环执行步骤101以及102可以逐步根据优先权度量矩阵确定将RB5、RB6、RB7以及RB8分别分配给UE1、UE1、UE4以及UE1。
至此,资源分配结束,得到表征所有待分配资源上用户分配的结果的用户索引向量[UE3,UE2,UE3,UE2,UE1,UE1,UE4,UE1]以及表征所有待分配资源上与所分配用户对应的优先权度量的优先权度量向量[8,9,7,4,3,3,2,1]。其中,用户索引向量的每个元素分别对应为每个待分配资源分配的用户索引;而优先权度量向量的每个元素分别为与一个待分配资源以及为该资源所分配用户对应的优先权度量。例如,根据用户索引向量[UE3,UE2,UE3,UE2,UE1,UE1,UE4,UE1]可知,RB1~RB8分别分配给由UE3,UE2,UE3,UE2,UE1,UE1,UE4以及UE1标识的用户,且根据优先权度量向量[8,9,7,4,3,3,2,1]可知在RB1~RB8上所分配用户的优先权度量,例如,在RB1上UE3的优先权度量为8,在RB2上UE2的优先权度量为9,......,在RB8上UE1的优先权度量为1。
除了上述方法之外,本发明的实施例还提出了另一种在带宽受限或功率受限又或者传输数据受限的情况下的资源分配方法,该方法的实现过程包括:
步骤111:从优先权度量矩阵中选择不全为零的一列,并从该列中找出最大的元素,确定该元素对应的资源索引和用户索引。
在本步骤中,可以以任意的顺序从优先权度量矩阵中选择不全为零的列,比如按照资源索引从小到大的顺序或者从大到小的顺序选择。
步骤112:判断限制向量中对应该用户索引的元素的值是否大于或等于1,如果是,则执行步骤113;否则,执行步骤114。
步骤113:将步骤111确定的资源索引对应的资源分配给该用户索引对应的用户,将所述优先权度量矩阵中该资源块索引对应的列向量上的所有元素清零,将限制向量中对应该用户索引的元素的值减1,若该元素为0,则进一步将所述优先权度量矩阵中该用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后再返回步骤111,直至优先权度量矩阵的所有元素均为零;
步骤114:将所述优先权度量矩阵中该用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后返回步骤111,直至优先权度量矩阵的所有元素均为零。
通过上述步骤111至步骤114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。另外,步骤111中选择列的方法以资源索引从小到达的选择方法为例。
针对公式(1)所示的优先权度量矩阵Y执行上述步骤111,得到Y第一列优先权度量最大的元素为8,并确定出该元素对应的资源块索引为RB1,用户索引为UE3。在步骤112-114中,根据公式(2)所示的限制向量NL确定UE3所对应的元素为2,大于1,因此,可以确定将RB 1分配给UE3,同时更新优先权度量矩阵Y以及限制向量NL。
以此类推,可以确定将RB2和RB3分别分配给UE2和UE3,此时更新优先权度量矩阵Y以及限制向量NL如下公式(11)和(12)所示,然后返回步骤111。
NL=[4 1 0 1] (12)
以同样的方法,可以确定将RB4至RB8分别分配给UE2,UE1,UE1,UE4和UE1。至此,资源分配结束,得到用户索引向量[UE3,UE2,UE3,UE2,UE1,UE1,UE4,UE1]以及优先权度量向量[8,9,7,4,3,3,2,1]。
本发明的实施例还提出了又一种在带宽受限或功率受限又或者传输数据受限的情况下的资源分配方法,该方法的实现过程包括:
步骤121:从优先权度量矩阵的每个非全零列中找出最大的元素,并分别确定每一列最大元素所对应的资源索引和用户索引。
在本步骤中,优先权度量矩阵中,每一列的最大元素均对应一个资源索引和用户索引对。同一个用户索引可以对应零个,一个或者多个资源索引。
步骤122:确定步骤121中确定的每个用户索引对应的资源索引的个数。
步骤123:对应每个用户索引,将该用户索引对应的资源索引的个数与限制向量中对应该用户索引的元素的值进行比较,
如果该用户索引对应的资源索引的个数小于限制向量中对应该用户索引的元素的值,则将该用户索引对应的资源索引所标识的资源分配给该用户索引标识的用户,将限制向量中对应该用户索引的元素的值减去其对应资源索引的个数,并将优先权度量矩阵中上述资源索引对应的列向量上的所有元素清零;
如果该用户索引对应的资源索引的个数等于限制向量中对应该用户索引的元素的值,则将该用户索引对应的资源索引所标识的资源分配给该用户索引标识的用户,将限制向量中对应该用户索引的元素的值清零,将优先权度量矩阵中上述资源索引对应的列向量上的所有元素清零,并将优先权度量矩阵中上述用户索引对应的行向量上的所有元素清零;
如果用户索引对应的资源索引的个数大于限制向量中对应该用户索引的元素的值,则从上述资源索引中选择N个资源索引,满足优先权度量矩阵中该用户索引和所选择的资源索引所对应元素的值是N个最大的值,其中N为限制向量中该用户索引对应的值,将所选择的N个资源索引对应的资源分配给该用户索引对应的用户,将限制向量中对应该用户索引的元素的值清零,将优先权度量矩阵中上述N个资源索引对应的列向量上的所有元素清零,并将优先权度量矩阵中上述用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后返回步骤121,直至优先权度量矩阵的所有元素均为零。
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121,得到Y各列优先权度量最大的元素分别为8,9,7,6,3,3,3,2,并确定出各个元素对应的用户索引分别为UE3,UE2,UE3,UE3,UE1,UE1,UE2,UE3。其中,UE1对应的资源索引的数目为2,小于限制向量NL中UE 1对应的值4,因此,将RB5和RB6标识的资源分配给UE1,并更新Y和NL。UE2对应的资源数目为2,等于限制向量NL中UE2对应的值2,因此,可以将RB2和RB7标识的资源分配给UE2,并更新Y和NL。UE3对应的资源数目为4,大于限制向量NL中UE4对应的值2,因此,这些资源索引中所对应选择优先权度量8,7,6,2中最大的2个元素8和7对应的资源索引RB1和RB3,并将RB1和RB3标识的资源分配给UE3,并更新Y和NL如下公式(13)和(14)所示,然后返回步骤121。
NL=[2 0 0 1] (14)
针对公式(13)所示的优先权度量矩阵Y执行上述步骤121-123,可将RB4和RB8均分配给UE1。
至此,资源分配结束,得到用户索引向量[UE3,UE2,UE3,UE1,UE1,UE1,UE2,UE1]以及优先权度量向量[8,9,7,3,3,3,3,1]。
通过上述描述可以看出,通过上述多种方法可以得到满足限制条件的一种资源分配结果。然而,得到的分配结果却不一定具有最大的信道容量,即并不是最优的分配结果。具体来讲,在本例中,至少还存在一种例如用户索引向量为[UE1,UE2,UE3,UE3,UE1,UE1,UE2,UE1]以及优先权度量向量为[7,9,7,6,3,3,3,1]的分配结果,其信道容量大于通过上述方法得到的分配结果。
为了获得最大的信道容量,本发明的实施例给出了一种资源分配方法,其实现过程如图2所示,主要包括:
步骤20 1: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(UE),得到第一用户索引向量以及第一优先权度量向量。其中,第一用户索引向量表征经过本次资源分配后所有待分配资源上用户分配的结果,该向量的每个元素分别对应为每个待分配资源分配的用户索引;第一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,该向量的每个元素分别为与一个待分配资源以及为该资源所分配用户对应的优先权度量。
在本实施例中,待分配的资源可以是3GPP LTE定义的OFDM系统中待分配的资源块或子载波又或者是3GPP LTE-A定义的N并行Clustered DFT-S-OFDM系统中待分配的Cluster。另外,若待分配的资源是资源块,则本实施例中用资源块索引表征各个待分配的资源块;若待分配的资源是子载波,则本实施例中用子载波索引表征各个待分配的子载波;若待分配的资源是Cluster,则本实施例中用Cluster索引表征各个待分配的Cluster。
例如,如前所述,对应公式(1)所示优先权度量矩阵Y可以得到第一用户索引向量为[UE3,UE2,UE3,UE3,UE1,UE1,UE2,UE3],第一优先权度量向量为[8,9,7,6,3,3,3,2]。
步骤202:在满足预定的限制条件下,分别为每个待分配的资源确定分配一个UE,得到第二用户索引向量以及第二优先权度量向量。其中,第二用户索引向量表征经过本次资源分配后,所有待分配资源上用户分配的结果,第二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。
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。
在本实施例中,步骤202可以通过图1所示的资源分配方法得到上述第二用户索引向量以及第二优先权度量向量。当然,也可以通过任意其他的方法得到上述第二用户索引向量以及第二优先权度量向量,只要分配给各个UE的资源的数量小于或等于限制向量中该UE对应元素的值即可,即只要满足限制向量定义的限制条件即可。
例如,如前所述,对应公式(1)所示优先权度量矩阵Y以及公式(2)所示的限制向量NL,通过图1所示的资源分配方法可以得到第二用户索引向量[UE3,UE2,UE3,UE2,UE1,UE1,UE4,UE1]以及第二优先权度量向量为[8,9,7,4,3,3,2,1]。
步骤203:计算第一优先权度量向量和第二优先权度量向量中对应元素的差值,得到差值向量,并从上述差值向量中找出大于零的元素,得到该元素对应的资源索引,然后从上述资源索引中找出第二优先权度量向量中与上述资源索引对应的优先权度量不为零的资源索引,作为再分配资源索引向量。
例如,根据上述步骤201以及步骤202得到的第一优先权度量向量和第二优先权度量向量得到差值向量[0,0,0,2,0,0,1,1],得到大于零的元素2,1以及1,这些元素对应的资源索引为RB4,RB7,RB8,由于第二优先权度量向量中资源索引RB4,RB7,RB8对应的优先权度量均不为零,则可以得到再分配资源索引向量为[RB4,RB7,RB8]。
步骤204:根据预定的限制条件对上述资源索引对应的资源进行再分配,和第二用户索引向量以及第二优先权度量向量一起构成至少一个候选用户索引向量以及候选优先权度量向量,并从中找出候选优先权度量向量各个元素之和最大的候选优先权度量向量和对应的候选用户索引向量作为资源分配结果。
在本发明的实施例中上述步骤204可以具体包括:
步骤2041:分别针对再分配资源索引向量中的每个资源索引,从优先权度量矩阵中该资源索引对应的优先权度量中找出比第二优先权度量向量中该资源索引对应的优先权度量大的各个元素,将这些元素对应的用户索引组成的向量作为该资源索引对应的替换用户索引向量。
例如,针对再分配资源索引向量[RB4,RB7,RB8]中的RB4,从公式(1)所示的优先权度量矩阵中RB4对应的优先权度量[3,4,6,3]中找出比第二优先权度量向量中RB4对应的优先权度量4大的元素6,将6对应的用户索引UE3组成的向量[UE3]作为RB4的替换用户索引向量。同理,针对RB7得到RB7的替换用户索引向量[UE2];针对RB8得到RB8的替换用户索引向量[UE3]。
步骤2042:分别针对再分配资源索引向量中的每个资源索引,将第二用户索引向量中的该资源索引对应的用户索引分别替换为该资源索引对应的替换用户索引向量中的各个元素,并将第二优先权度量向量中该资源索引对应的优先权度量分别替换为优先权度量矩阵中与该资源索引以及所替换的用户索引对应的优先权度量,得到至少一个第三用户索引向量以及至少一个对应的第三优先权度量向量。其中,第三用户索引向量表征替换后所有待分配资源上的用户分配结果,第三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。另外,在上述替换操作过程中,每次替换只替换第二用户索引向量及其对应的第二优先权度量向量中的一个元素,也就是说,对应替换用户索引向量中的每个用户索引就得到一个第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量。
例如,将第二用户索引向量[UE3,UE2,UE3,UE2,UE1,UE1,UE4,UE1]中RB4对应的用户索引UE2替换为RB4的替换用户索引向量[UE3]中的UE3,得到一个第三用户索引向量[UE3,UE2,UE3,UE3,UE1,UE1,UE4,UE1],并将第二优先权度量向量中RB4对应的优先权度量4替换为优先权度量矩阵中对应RB4和UE3的优先权度量6,得到与上述第三用户索引向量对应的第三优先权度量向量为[8,9,7,6,3,3,2,1];将第二用户索引向量[UE3,UE2,UE3,UE2,UE1,UE1,UE4,UE1]中RB7对应的用户索引UE4替换为RB7的替换用户索引向量[UE2]中的UE2,得到另一个第三用户索引向量[UE3,UE2,UE3,UE2,UE1,UE1,UE2,UE1],并将第二优先权度量向量中RB7对应的优先权度量2替换为优先权度量矩阵中对应RB7和UE2的优先权度量3,得到与上述第三用户索引向量对应的第三优先权度量向量为[8,9,7,4,3,3,3,1];以及将第二用户索引向量[UE3,UE2,UE3,UE2,UE1,UE1,UE4,UE1]中RB8对应的用户索引UE1替换为RB8的替换用户索引向量[UE3]中的UE3,得到又一个第三用户索引向量[UE3,UE2,UE3,UE2,UE1,UE1,UE4,UE3],并将第二优先权度量向量中RB8对应的优先权度量1替换为优先权度量矩阵中对应RB8和UE3的优先权度量2,得到与上述第三用户索引向量对应的第三优先权度量向量为[8,9,7,4,3,3,2,2]。在本例中,共得到3个第三用户索引向量和3个第三优先权度量向量。
此外,在上述处理过程中,可以按照再分配资源索引向量中各个元素的顺序依次进行处理,例如按照RB4,RB7以及RB8的顺序进行处理,当然,也可以根据差值向量中各个元素的大小为各个资源索引设置处理优先级,其中差值向量中较大的元素对应的资源索引具有较大的优先级。在本步骤的处理过程中可以先处理具有较大优先级的资源索引,例如,可以先处理具有较大优先级的RB4(差值向量中RB4对应的元素值为2),再处理RB7或RB8。
步骤2043:分别对不满足限制向量限制条件的第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量进行调整,得到满足限制向量的限制条件且其对应的第三优先权度量向量中各个元素之和大于第二优先权度量向量中各个元素之和的第三用户索引向量,将该第三用户索引向量作为一个候选用户索引向量,将其对应的第三优先权度量向量作为候选优先权度量向量。
为了描述方便,可以将第二用户索引向量中被替换出的用户索引称为被替换用户索引,而将第三用户索引向量中用于替换上述被替换用户索引的用户索引称为第一替换用户索引。具体来讲,在本步骤2043中,对于每个不满足限制向量限制条件的第三用户索引向量及其第三优先权度量向量,其不满足限制向量限制条件的原因一定是由于第一替换用户索引对应的用户所占用的资源超过限制向量限制条件的规定。例如,对于第三用户索引向量[UE3,UE2,UE3,UE3,UE1,UE1,UE4,UE1],从步骤2042可知,该第三用户索引向量中的第一替换用户索引为UE3,从该第三用户索引向量可以看出已为UE3分配了三个资源块,大于限制向量所限制的2个资源块。因此,步骤2043所述的对不满足限制向量限制条件的第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量进行调整可以包括:
步骤20431:将第一替换用户索引所对应用户占用的一个资源分别重新分配给除第一替换用户索引所对应用户之外的其他用户,其中,为了描述方便,该重新分配的用户由第二替换用户索引标识,该重新分配的资源由第一资源索引标识;第一替换用户索引和第二替换用户索引分别标识不同的用户;
步骤20432:将第三用户索引向量中对应第一资源索引的用户索引替换为第二替换用户索引,得到至少一个新的第三用户索引向量;
在本步骤中,除去由第一替换用户索引所标识的用户之外系统中共有多少个用户就可到多少个新的第三用户索引向量;
步骤20433:将第三优先权度量向量中对应第一资源索引的优先权度量替换为优先权度量矩阵中对应第二替换用户索引和第一资源索引的优先权度量得到至少一个新的第三优先权度量向量;在上述20432中得到多少个新的第三用户索引向量,在本步骤中就可以得到多少个对应的新的第三优先权度量向量;
步骤20434:针对每个新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量,分别计算新的第三优先权度量向量与第二优先权度量向量对应各个元素的差值之和;
如果计算结果小于或等于零,则丢弃所述新的第三用户索引向量和对应的新的第三优先权度量向量;
如果计算结果大于零且新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源满足限制向量的限制条件,则将新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量作为调整后的第三用户索引向量和第三优先权度量向量;
如果计算结果大于零但新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源不满足限制向量的限制条件,则将新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量作为待调整的第三用户索引向量和第三优先权度量向量,将第二替换用户作为第一替换用户,并返回步骤20431,继续进行调整。
从上述调整方法可以看出,经过一次调整后可能无法找到既满足限制向量的限制条件又满足其对应的第三优先权度量向量中各个元素之和大于第二优先权度量向量中各个元素之和的第三用户索引向量,因此,可能需要经过多次调整,导致调整过程相对比较复杂。
为了简化上述调整方法,可以仅进行一次调整,此时步骤2043所述的对不满足限制向量限制条件的第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量进行调整可以包括:
将第一替换用户索引所对应用户占用的一个资源分别重新分配给除第一替换用户索引所对应用户之外的其他用户,其中,该重新分配的用户由第二替换用户索引标识,该重新分配的资源由第一资源索引标识;
将第三用户索引向量中对应第一资源索引的用户索引替换为第二替换用户索引,得到至少一个新的第三用户索引向量;同上所述,在这里有多少个第二替换用户索引,就可以得到多少个新的第三用户索引向量;
将第三优先权度量向量中对应第一资源索引的优先权度量替换为优先权度量矩阵中对应第二替换用户索引和第一资源索引的优先权度量得到至少一个新的第三优先权度量向量;新的第三优先权度量向量的数目与新的第三用户索引向量的数目是相等的;
针对每个新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量,分别计算新的第三优先权度量向量与第二优先权度量向量对应各个元素的差值之和;
如果计算结果小于或等于零或者新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源不满足限制向量的限制条件,则丢弃所述新的第三用户索引向量和对应的新的第三优先权度量向量;
如果计算结果大于零且新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源满足限制向量的限制条件,则将新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量作为调整后的第三用户索引向量和第三优先权度量向量。
通过上述方法,如果没有新的第三用户索引向量和第三优先权度量向量保留下来,则调整失败,第三用户索引向量和第三优先权度量向量也将不再保留,而如果调整成功,则调整后的第三用户索引向量和第三优先权度量向量将作为候选用户索引向量和候选优先权度量向量保留。
作为上述方法的变形,本发明的实施例还给出了另外一种调整方法。在该方法中,将第二用户索引向量中被替换出的用户索引称为被替换用户索引;将被替换用户索引对应的资源索引称为第一资源索引;将第三用户索引向量中用于替换上述被替换用户索引的用户索引称为第一替换用户索引。该方法包括:
步骤20531:计算第三优先权度量向量中对应第一资源索引的优先权度量与第二优先权度量向量中对应第一资源索引的优先权度量的差值,作为优先权度量增益;
步骤20532:根据第三用户索引向量确定第一替换用户索引所对应用户占用的资源对应的资源索引;
步骤20533:分别对每个不同于第一资源索引的第二资源索引执行如下操作:
根据优先权度量矩阵,确定与第二资源索引及第一替换用户索引对应的优先权度量,记为第一优先权度量;
分别计算第一优先权度量与优先权度量矩阵中对应第二资源索引的优先权度量向量中除第一优先权度量之外各个优先权度量的差值;
找出所述差值小于优先权度量增益的优先权度量对应的用户索引,记为第二替换用户索引;在这里,如果找不到所述差值小于优先权度量增益的优先权度量对应的用户索引,则对所述第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量的调整失败;
将第三用户索引向量中对应第二资源索引的用户索引替换为第二替换用户索引,得到新的第三用户索引向量;
将第三优先权度量向量中对应第二资源索引的优先权度量替换为优先权度量矩阵中对应第二替换用户索引和第二资源索引的优先权度量得到新的第三优先权度量向量;
如果新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源满足限制向量的限制条件,则将新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量作为调整后的第三用户索引向量和第三优先权度量向量;
如果新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源不满足限制向量的限制条件,则将新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量作为待调整的第三用户索引向量和第三优先权度量向量,将第二替换用户作为第一替换用户,将第二资源索引作为第一资源索引,并返回步骤20531。
同样,为了简化上述调整方法,也可以仅进行一次调整,调整方法包括:
计算第三优先权度量向量中对应第一资源索引的优先权度量与第二优先权度量向量中对应第一资源索引的优先权度量的差值,作为优先权度量增益;
根据第三用户索引向量确定第一替换用户索引所对应用户占用的资源对应的资源索引;
分别对每个不同于第一资源索引的第二资源索引执行如下操作:
根据优先权度量矩阵,确定与第二资源索引及第一替换用户索引对应的优先权度量,记为第一优先权度量;
分别计算第一优先权度量与优先权度量矩阵中对应第二资源索引的优先权度量向量中除第一优先权度量之外各个优先权度量的差值;
找出所述差值小于优先权度量增益的优先权度量对应的用户索引,记为第二替换用户索引;在这里,如果找不到所述差值小于优先权度量增益的优先权度量对应的用户索引,则对所述第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量的调整失败;
将第三用户索引向量中对应第二资源索引的用户索引分别替换为第二替换用户索引,得到至少一个新的第三用户索引向量;在这里,有多少个第二替换用户索引,就可以得到多少个新的第三用户索引向量;
将第三优先权度量向量中对应第二资源索引的优先权度量分别替换为优先权度量矩阵中对应第二替换用户索引和第二资源索引的优先权度量得到至少一个新的第三优先权度量向量;
如果新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源满足限制向量的限制条件,则将新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量作为调整后的第三用户索引向量和第三优先权度量向量;
如果新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源不满足限制向量的限制条件,则丢弃所述新的第三用户索引向量和对应的新的第三优先权度量向量。
具体来讲,针对第三用户索引向量[UE3,UE2,UE3,UE3,UE1,UE1,UE4,UE1]和第三优先权度量向量[8,9,7,6,3,3,2,1],由于在步骤2041和2042中,RB4对应的用户索引由原来第二用户索引向量中的UE2替换为第三用户索引向量中的UE3,但是造成第三用户索引向量中的UE3不满足限制向量的限制,因此,首先需要将UE3占用的其他资源块例如RB1或RB3释放出来,重新分配给其他UE,但是需要满足重新分配后得到的优先权度量向量各个元素之和大于第二优先权度量向量各个元素之和,且重新分配后得到的用户索引向量满足限制向量的限制条件。例如,若释放RB1,则根据优先权度量矩阵,可以释放给UE1,此时调整后的第三用户索引向量满足限制向量的限制,且对应的新的第三优先权度量向量各个元素的和比第二优先权度量向量各个元素的和大1,由此得到候选用户索引向量[UE1,UE2,UE3,UE3,UE1,UE1,UE4,UE1]和对应的候选优先权度量向量[7,9,7,6,3,3,2,1];同理,也可以将RB1释放给UE2,得到的候选用户索引向量[UE2,UE2,UE3,UE3,UE1,UE1,UE4,UE1]和对应的候选优先权度量向量[7,9,7,6,3,3,2,1]。由于UE3在RB1上的优先权度量仅为3,因此,如果将RB1重新分配给UE4,使得该第三优先权度量向量各个元素的和将小于第二优先权度量向量各个元素的和,因此,不能将RB1重新分配给UE4。同理,若释放RB3,可以将RB3释放给UE1,得到的候选用户索引向量[UE3,UE2,UE1,UE3,UE1,UE1,UE4,UE1]和一个对应的候选优先权度量向量[8,9,6,6,3,3,2,1]。
在本例中,通过步骤2042的调整加上第二用户索引向量可以得到4个候选用户索引向量[UE3,UE2,UE3,UE2,UE1,UE1,UE4,UE1],[UE1,UE2,UE3,UE3,UE1,UE1,UE4,UE1],[UE2,UE2,UE3,UE3,UE1,UE1,UE4,UE1]以及[UE3,UE2,UE1,UE3,UE1,UE1,UE4,UE1],以及对应的4个候选用户索引向量[8,9,7,4,3,3,2,1],[7,9,7,6,3,3,2,1],[7,9,7,6,3,3,2,1],[8,9,6,6,3,3,2,1]。
步骤2044:比较各个候选优先权度量向量各个元素之和,将其中最大值对应的候选优先权度量向量及其对应的候选用户索引向量作为资源分配结果。
例如,在上述4个候选优先权度量向量中,第一个候选优先权度量向量中各个元素的和为37,后面的3个候选优先权度量向量中各个元素的和相同,均为38。因此,可以选择后面三个候选优先权度量向量中的任意一个和其对应的候选用户索引向量一起作为资源分配结果,例如选择候选优先权度量向量[UE1,UE2,UE3,UE3,UE1,UE1,UE4,UE1]以及候选优先权度量向量[7,9,7,6,3,3,2,1]作为资源分配结果。
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:
第一资源分配单元,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,得到第一用户索引向量以及第一优先权度量向量;
第二资源分配单元,用于在满足预定的限制条件下,分别为每个待分配的资源确定分配一个用户,得到第二用户索引向量以及第二优先权度量向量;
再分配向量生成单元,用于计算第一优先权度量向量和第二优先权度量向量中对应元素的差值,得到差值向量,并从上述差值向量中找出大于零的元素,得到该元素对应的资源索引,再从上述资源索引中找出第二优先权度量向量中与上述资源索引对应的优先权度量不为零的资源索引,作为再分配资源索引向量;
再分配单元,用于根据所述预定限制条件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,和第二用户索引向量以及第二优先权度量向量一起构成至少一个候选用户索引向量以及候选优先权度量向量;以及
第三资源分配单元,用于从所有候选优先权度量向量中找出候选优先权度量向量各个元素之和最大的候选优先权度量向量和对应的候选用户索引向量作为资源分配结果。
其中,第二资源分配单元可以通过图1所述的方法确定第二用户索引向量以及第二优先权度量向量。
上述再分配单元可以通过步骤2041至2044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,用于分别针对再分配资源索引向量中的每个资源索引,从优先权度量矩阵中该资源索引对应的优先权度量中找出比第二优先权度量向量中该资源索引对应的优先权度量大的各个元素,将这些元素对应的用户索引组成的向量作为该资源索引对应的替换用户索引向量;
第二模块,分别针对再分配资源索引向量中的每个资源索引,将第二用户索引向量中的该资源索引对应的用户索引分别替换为该资源索引对应的替换用户索引向量中的各个元素,并将第二优先权度量向量中该资源索引对应的优先权度量分别替换为优先权度量矩阵中与该资源索引以及所替换的用户索引对应的优先权度量,得到至少一个第三用户索引向量以及至少一个对应的第三优先权度量向量;
第三模块,分别对不满足限制向量限制条件的第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量进行调整,得到满足限制向量的限制条件且其对应的第三优先权度量向量中各个元素之和大于第二优先权度量向量中各个元素之和的第三用户索引向量,将该第三用户索引向量作为一个候选用户索引向量,将其对应的第三优先权度量向量作为候选优先权度量向量。
具体来讲,上述第三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第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量进行调整,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Clustered DFT-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 (16)
1.一种资源分配方法,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,得到第一用户索引向量以及第一优先权度量向量,其中,用第一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,用第一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;
在满足预定的限制条件下,分别为每个待分配的资源确定分配一个用户,得到第二用户索引向量以及第二优先权度量向量,其中,用第二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,用第二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;
计算第一优先权度量向量和第二优先权度量向量中对应元素的差值,得到差值向量,并从上述差值向量中找出大于零的元素,得到该元素对应的资源索引;
从上述资源索引中找出第二优先权度量向量中与上述资源索引对应的优先权度量不为零的资源索引,作为再分配资源索引向量;
根据所述预定限制条件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,和第二用户索引向量以及第二优先权度量向量一起构成至少一个候选用户索引向量以及候选优先权度量向量;以及
从所有候选优先权度量向量中找出候选优先权度量向量各个元素之和最大的候选优先权度量向量和对应的候选用户索引向量作为资源分配结果。
2.根据权利要求1所述的资源分配方法,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.根据权利要求5所述的资源分配方法,其特征在于,所述在满足限制向量的限制条件下,分别为每个待分配的资源确定分配一个用户包括:
A、在优先权度量矩阵中找出具有最大优先权度量的元素,确定该元素对应的资源索引以及用户索引;
B、根据确定的用户索引以及限制向量,判断限制向量中对应该用户索引的元素的值是否大于或等于1,如果是,则将确定的资源索引对应的资源分配给该用户索引对应的用户,将所述优先权度量矩阵中该资源块索引对应的列向量上的所有元素清零,将限制向量中对应该用户索引的元素的值减1,若该元素为0,则将所述优先权度量矩阵中该用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后再返回A;否则,将所述优先权度量矩阵中该用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后返回A。
7.根据权利要求1所述的资源分配方法,其特征在于,根据限制向量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包括:
分别针对再分配资源索引向量中的每个资源索引,从优先权度量矩阵中该资源索引对应的优先权度量中找出比第二优先权度量向量中该资源索引对应的优先权度量大的各个元素,将这些元素对应的用户索引组成的向量作为该资源索引对应的替换用户索引向量;
分别针对再分配资源索引向量中的每个资源索引,将第二用户索引向量中的该资源索引对应的用户索引分别替换为该资源索引对应的替换用户索引向量中的各个元素,并将第二优先权度量向量中该资源索引对应的优先权度量分别替换为优先权度量矩阵中与该资源索引以及所替换的用户索引对应的优先权度量,得到至少一个第三用户索引向量以及至少一个对应的第三优先权度量向量,其中,第三用户索引向量表征替换后所有待分配资源上的用户分配结果,第三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;
分别对不满足限制向量限制条件的第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量进行调整,得到满足限制向量的限制条件且其对应的第三优先权度量向量中各个元素之和大于第二优先权度量向量中各个元素之和的第三用户索引向量,将该第三用户索引向量作为一个候选用户索引向量,将其对应的第三优先权度量向量作为候选优先权度量向量。
8.根据权利要求7所述的资源分配方法,其特征在于,第二用户索引向量中被替换出的用户索引为被替换用户索引;第三用户索引向量中用于替换上述被替换用户索引的用户索引为第一替换用户索引;
所述对不满足限制向量限制条件的第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量进行调整包括:
C、将第一替换用户索引所对应用户占用的一个资源分别重新分配给除第一替换用户索引所对应用户之外的其他用户,其中,该重新分配的用户由第二替换用户索引标识,该重新分配的资源由第一资源索引标识;
将第三用户索引向量中对应第一资源索引的用户索引替换为第二替换用户索引,得到至少一个新的第三用户索引向量;
将第三优先权度量向量中对应第一资源索引的优先权度量替换为优先权度量矩阵中对应第二替换用户索引和第一资源索引的优先权度量得到至少一个新的第三优先权度量向量;
针对每个新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量,分别计算新的第三优先权度量向量与第二优先权度量向量对应各个元素的差值之和;
如果计算结果小于或等于零,则丢弃所述新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量;
如果计算结果大于零且新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源满足限制向量的限制条件,则将新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量作为调整后的第三用户索引向量和第三优先权度量向量;
如果计算结果大于零但新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源不满足限制向量的限制条件,则将新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量作为待调整的第三用户索引向量和第三优先权度量向量,将第二替换用户作为第一替换用户,并返回步骤C。
9.根据权利要求7所述的资源分配方法,其特征在于,第二用户索引向量中被替换出的用户索引为被替换用户索引;第三用户索引向量中用于替换上述被替换用户索引的用户索引为第一替换用户索引;
所述对不满足限制向量限制条件的第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量进行调整包括:
将第一替换用户索引所对应用户占用的一个资源分别重新分配给除第一替换用户索引所对应用户之外的其他用户,其中,该重新分配的用户由第二替换用户索引标识,该重新分配的资源由第一资源索引标识;
将第三用户索引向量中对应第一资源索引的用户索引替换为第二替换用户索引,得到至少一个新的第三用户索引向量;
将第三优先权度量向量中对应第一资源索引的优先权度量替换为优先权度量矩阵中对应第二替换用户索引和第一资源索引的优先权度量得到至少一个新的第三优先权度量向量;
针对每个新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量,分别计算新的第三优先权度量向量与第二优先权度量向量对应各个元素的差值之和;
如果计算结果小于或等于零或者新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源不满足限制向量的限制条件,则丢弃所述新的第三用户索引向量和对应的新的第三优先权度量向量;
如果计算结果大于零且新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源满足限制向量的限制条件,则将新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量作为调整后的第三用户索引向量和第三优先权度量向量。
10.根据权利要求7所述的资源分配方法,其特征在于,第二用户索引向量中被替换出的用户索引为被替换用户索引,被替换用户索引对应的资源索引为第一资源索引;第三用户索引向量中用于替换上述被替换用户索引的用户索引为第一替换用户索引;
所述对不满足限制向量限制条件的第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量进行调整包括:
C、计算第三优先权度量向量中对应第一资源索引的优先权度量与第二优先权度量向量中对应第一资源索引的优先权度量的差值,作为优先权度量增益;
根据第三用户索引向量确定第一替换用户索引所对应用户占用的资源对应的资源索引;
分别对每个不同于第一资源索引的第二资源索引执行如下操作:
根据优先权度量矩阵,确定与第二资源索引及第一替换用户索引对应的优先权度量,记为第一优先权度量;
分别计算第一优先权度量与优先权度量矩阵中对应第二资源索引的优先权度量向量中除第一优先权度量之外各个优先权度量的差值;
找出所述差值小于优先权度量增益的优先权度量对应的用户索引,记为第二替换用户索引;
如果找不到所述差值小于优先权度量增益的优先权度量对应的用户索引,则对所述第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量的调整失败;
将第三用户索引向量中对应第二资源索引的用户索引替换为第二替换用户索引,得到新的第三用户索引向量;
将第三优先权度量向量中对应第二资源索引的优先权度量替换为优先权度量矩阵中对应第二替换用户索引和第二资源索引的优先权度量得到新的第三优先权度量向量;
如果新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源满足限制向量的限制条件,则将新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量作为调整后的第三用户索引向量和第三优先权度量向量;
如果新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源不满足限制向量的限制条件,则将新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量作为待调整的第三用户索引向量和第三优先权度量向量,将第二替换用户作为第一替换用户,将第二资源索引作为第一资源索引,并返回步骤C。
11.根据权利要求7所述的资源分配方法,其特征在于,第二用户索引向量中被替换出的用户索引为被替换用户索引,被替换用户索引对应的资源索引为第一资源索引;第三用户索引向量中用于替换上述被替换用户索引的用户索引为第一替换用户索引;
所述对不满足限制向量限制条件的第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量进行调整包括:
计算第三优先权度量向量中对应第一资源索引的优先权度量与第二优先权度量向量中对应第一资源索引的优先权度量的差值,作为优先权度量增益;
根据第三用户索引向量确定第一替换用户索引所对应用户占用的资源对应的资源索引;
分别对每个不同于第一资源索引的第二资源索引执行如下操作:
根据优先权度量矩阵,确定与第二资源索引及第一替换用户索引对应的优先权度量,记为第一优先权度量;
分别计算第一优先权度量与优先权度量矩阵中对应第二资源索引的优先权度量向量中除第一优先权度量之外各个优先权度量的差值;
找出所述差值小于优先权度量增益的优先权度量对应的用户索引,记为第二替换用户索引;
如果找不到所述差值小于优先权度量增益的优先权度量对应的用户索引,则对所述第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量的调整失败;
将第三用户索引向量中对应第二资源索引的用户索引分别替换为第二替换用户索引,得到至少一个新的第三用户索引向量;
将第三优先权度量向量中对应第二资源索引的优先权度量分别替换为优先权度量矩阵中对应第二替换用户索引和第二资源索引的优先权度量得到至少一个新的第三优先权度量向量;
如果新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源满足限制向量的限制条件,则将新的第三用户索引向量和新的第三优先权度量向量作为调整后的第三用户索引向量和第三优先权度量向量;
如果新的第三用户索引向量中第二替换用户索引所对应用户占用的资源不满足限制向量的限制条件,则丢弃所述新的第三用户索引向量和对应的新的第三优先权度量向量。
12.一种资源分配装置,其特征在于,包括:
第一资源分配单元,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,得到第一用户索引向量以及第一优先权度量向量;
第二资源分配单元,用于在满足预定的限制条件下,分别为每个待分配的资源确定分配一个用户,得到第二用户索引向量以及第二优先权度量向量;
再分配向量生成单元,用于计算第一优先权度量向量和第二优先权度量向量中对应元素的差值,得到差值向量,并从上述差值向量中找出大于零的元素,得到该元素对应的资源索引,再从上述资源索引中找出第二优先权度量向量中与上述资源索引对应的优先权度量不为零的资源索引,作为再分配资源索引向量;
再分配单元,用于根据所述预定限制条件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,和第二用户索引向量以及第二优先权度量向量一起构成至少一个候选用户索引向量以及候选优先权度量向量;以及
第三资源分配单元,用于从所有候选优先权度量向量中找出候选优先权度量向量各个元素之和最大的候选优先权度量向量和对应的候选用户索引向量作为资源分配结果。
13.如权利要求12所述的资源分配装置,其特征在于,所述再分配单元包括:
第一模块,用于分别针对再分配资源索引向量中的每个资源索引,从优先权度量矩阵中该资源索引对应的优先权度量中找出比第二优先权度量向量中该资源索引对应的优先权度量大的各个元素,将这些元素对应的用户索引组成的向量作为该资源索引对应的替换用户索引向量;
第二模块,分别针对再分配资源索引向量中的每个资源索引,将第二用户索引向量中的该资源索引对应的用户索引分别替换为该资源索引对应的替换用户索引向量中的各个元素,并将第二优先权度量向量中该资源索引对应的优先权度量分别替换为优先权度量矩阵中与该资源索引以及所替换的用户索引对应的优先权度量,得到至少一个第三用户索引向量以及至少一个对应的第三优先权度量向量;
第三模块,分别对不满足限制向量限制条件的第三用户索引向量及其对应的第三优先权度量向量进行调整,得到满足限制向量的限制条件且其对应的第三优先权度量向量中各个元素之和大于第二优先权度量向量中各个元素之和的第三用户索引向量,将该第三用户索引向量作为一个候选用户索引向量,将其对应的第三优先权度量向量作为候选优先权度量向量。
14.一种资源分配方法,其特征在于,包括:
A、在优先权度量矩阵中找出具有最大优先权度量的元素,确定该元素对应的资源索引以及用户索引;
B、根据确定的用户索引以及限制向量,判断限制向量中对应该用户索引的元素的值是否大于或等于1,如果是,则将确定的资源索引对应的资源分配给该用户索引对应的用户,将所述优先权度量矩阵中该资源块索引对应的列向量上的所有元素清零,将限制向量中对应该用户索引的元素的值减1,若该元素为0,则将所述优先权度量矩阵中该用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后再返回A,直至优先权度量矩阵的所有元素均为零;否则,将所述优先权度量矩阵中该用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后返回A,直至优先权度量矩阵的所有元素均为零。
15.一种资源分配方法,其特征在于,包括:
a、从优先权度量矩阵中选择不全为零的一列,并从该列中找出最大的元素,确定该元素对应的资源索引和用户索引;
判断限制向量中对应该用户索引的元素的值是否大于或等于1,
如果是,将确定的资源索引对应的资源分配给该用户索引对应的用户,将所述优先权度量矩阵中该资源块索引对应的列向量上的所有元素清零,将限制向量中对应该用户索引的元素的值减1,若该元素为0,则进一步将所述优先权度量矩阵中该用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后再返回a,直至优先权度量矩阵的所有元素均为零;
否则,将所述优先权度量矩阵中该用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后返回a,直至优先权度量矩阵的所有元素均为零。
16.一种资源分配方法,其特征在于,包括:
b、从优先权度量矩阵的每个非全零列中找出最大的元素,并分别确定每一列最大元素所对应的资源索引和用户索引,并确定每个用户索引对应的资源索引的个数;
对应每个用户索引,将该用户索引对应的资源索引的个数与限制向量中对应该用户索引的元素的值进行比较,
如果该用户索引对应的资源索引的个数小于限制向量中对应该用户索引的元素的值,则将该用户索引对应的资源索引所标识的资源分配给该用户索引标识的用户,将限制向量中对应该用户索引的元素的值减去其对应资源索引的个数,并将优先权度量矩阵中上述资源索引对应的列向量上的所有元素清零;
如果该用户索引对应的资源索引的个数等于限制向量中对应该用户索引的元素的值,则将该用户索引对应的资源索引所标识的资源分配给该用户索引标识的用户,将限制向量中对应该用户索引的元素的值清零,将优先权度量矩阵中上述资源索引对应的列向量上的所有元素清零,并将优先权度量矩阵中上述用户索引对应的行向量上的所有元素清零;
如果用户索引对应的资源索引的个数大于限制向量中对应该用户索引的元素的值,则从上述资源索引中选择N个资源索引,满足优先权度量矩阵中该用户索引和所选择的资源索引所对应元素的值是N个最大的值,其中N为限制向量中该用户索引对应的值,将所选择的N个资源索引对应的资源分配给该用户索引对应的用户,将限制向量中对应该用户索引的元素的值清零,将优先权度量矩阵中上述N个资源索引对应的列向量上的所有元素清零,并将优先权度量矩阵中上述用户索引对应的行向量上的所有元素清零,然后返回b,直至优先权度量矩阵的所有元素均为零。
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