CN102137495A - 一种基于最小容量损失的资源分配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于最小容量损失的资源分配方法,首先需要计算每个用户在每个RB上的Metric,将各个RB分配给Metric最大的用户;然后考察是否有用户存在非连续的RB:如果存在,按最小容量损失的原则将RB重新分配给相邻的用户,以保证RB分配的连续性;最后,一旦没有用户存在非连续的RB,就可以输出最终的分配结果。本发明提供的方法,采用了自顶而下的设计思路,加快了分配算法的收敛速度,提高了分配结果的总体性能;同时,本发明方法在每次迭代的过程中采用了性能损失最小的准则,控制了计算复杂度的增加,并保证了局部最优;而且本发明提出的资源分配算法能用于各种多载波通信系统。
Description
技术领域
本发明涉及无线移动通信系统中的资源分配方法,尤其涉及一种应用于3GPP LTE上行链路的资源分配方法。
背景技术
资源分配是提高通信系统频谱效率的主要手段。为了能够支持高速数据业务,未来移动通信系统将采用宽带、多(收、发)天线的系统,而正交频分复用(以下简称OFDM)技术是未来移动通信系统的重要候选技术。为了抑制过高的峰均比(以下简称PAPR),3GPP LTE的上行链路采用DFT扩展的正交频分复用(以下简称DFT-s-OFDM)技术。当多个用户同时接入到系统内时,需要将频谱资源在多个用户之间进行分配,从而获得多用户分集增益。最优的资源分配方法是遍历所有的分配可能性,但这样做计算复杂度太高。所以,目前的通信系统主要采用迭代最大值扩展方法(以下简称RME)。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种基于最小性能损失的连续子载波分配方法,其频谱效率高、实现复杂度低、适用于3GPP LTE系统上行链路的资源分配。
技术方案:为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种基于最小容量损失的资源分配方法,包括如下步骤:
1)分别计算每个用户在每个RB上的Metric;
3)将存在非连续RB的用户存放在集合1中,将没有被分配到任何RB的用户存在集合2中;
4)判断集合1中元素的个数:如果个数大于零,则跳转到步骤5);否则输出集合U,并将结合U作为最终分配结果;
5)列出属于集合1的所有用户的所有RB,将它们的位置记入集合P;
6)在集合P的所有元素中,寻找出相邻位置被分配给不同用户的位置,并将寻找出的位置和其相应用户记录在集合P′和U′中;
7)计算将P′中元素所指示的RB分给U′中相应元素所指示的用户时的性能损失;
8)如果集合2非空,计算将P′中元素所指示的RB分给集合2中的用户时的性能损失;
9)比较步骤7)和步骤8)的所有计算结果,找到最小的值所对应的RB位置及用户,并将该RB重新分配给该用户;
其中,RB表示资源块,可以包含一个以上子载波;Metric表示性能度量,可以采用信道容量来表示,也可以采用信噪比(以下简称SNR)或其他性能指标来表示。
有益效果:本发明提供的一种基于最小容量损失的资源分配方法,采用了自顶而下的设计思路,加快了分配算法的收敛速度,提高了分配结果的总体性能;同时,本发明方法在每次迭代的过程中采用了性能损失最小的准则,虽然这种方法得到的结果不一定是总体上的最优的,但它控制了计算复杂度的增加,并保证了局部最优;而且本发明提出的资源分配算法能用于各种多载波通信系统。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种基于最小容量损失的资源分配方法,其包括如下步骤:
1)分别计算每个用户在每个RB上的Metric;
3)将存在非连续RB的用户存放在集合1中,将没有被分配到任何RB的用户存在集合2中;
4)判断集合1中元素的个数:如果个数大于零,则跳转到步骤5);否则输出集合U,并将结合U作为最终分配结果;
5)列出属于集合1的所有用户的所有RB,将它们的位置记入集合P;
6)在集合P的所有元素中,寻找出相邻位置被分配给不同用户的位置,并将寻找出的位置和其相应用户记录在集合P′和U′中;
7)计算将P′中元素所指示的RB分给U′中相应元素所指示的用户时的性能损失;
8)如果集合2非空,计算将P′中元素所指示的RB分给集合2中的用户时的性能损失;
9)比较步骤7)和步骤8)的所有计算结果,找到最小的值所对应的RB位置及用户,并将该RB重新分配给该用户;
其中,RB表示资源块,可以包含一个以上子载波;Metric表示性能度量,可以采用信道容量来表示,也可以采用信噪比(以下简称SNR)或其他性能指标来表示。
假设一个单载波系统包含N个RB,每个RB由W个带宽为BHz的子载波组成,需要在K个用户之间进行分配;每个RB的Metric的好坏采用信道容量的大小来衡量。按照图1所示方法,首先需要计算每个用户在每个RB上的信道容量,将各个RB分配给容量最大的用户;然后考察是否有用户存在非连续的RB:如果存在,按最小容量损失的原则将RB重新分配给相邻的用户,以保证RB分配的连续性;最后,一旦没有用户存在非连续的RB,就可以输出最终的分配结果。
具体方法描述如下:
计算每个用户在每个RB上的信道容量:
C(k,n)=WBlog2[1+γ(k,n)][公式一]
其中,k表示用户序号,且0≤k≤K-1;n表示RB序号,且0≤n≤N-1;γ(k,n)表示第k个用户在第n个RB上的信噪比。当采用最小均方误差(以下简称MMSE)接收机时,可以表示为:
这里
其中,pk表示第k个用户的发送功率;表示第k个用户的噪声方差;Hk,i表示第k个用户在第i个子载波上的频域信道参数估计。
在每一个RB上,比较每个用户在该RB上的信道容量大小,得到最大的信道容量及相应的用户,即最优用户:
U=[U(0),K,U(N-1)]U(n)∈{0,K,K-1}[公式七]
将那些有非连续RB的用户放在集合1中,没有被分配到任何RB的用户放在集合2中,即
集合1:S1=[S1(0),K,S1(M1-1)]S1(m)∈{0,1,K,K-1}[公式八]
集合2:S2=[S2(0),K,S2(M2-1)]S2(m)∈{0,1,K,K-1}[公式九]
其中,M1表示存在非连续RB的用户的总数;M2表示没被分到任何RB的用户的总数。
计算集合1中元素的个数,如果个数大于零,开始循环;如果个数为零,循环结束,集合U即为输出的最终分配结果。
上述循环的步骤如下:
列出属于集合1的所有用户的所有RB,将它们的位置记为:
P=[P(0),K,P(L-1)]P(l)∈{0,1,K,N-1}[公式十]
其中,L表示集合1中所有用户的所有RB的总数。
列出P中所有元素的相邻位置:当P(l)=0时,P(l)的相邻位置为P(l)+1;当P(l)=N-1时,P(l)的相邻位置为P(l)-1;否则P(l)的相邻位置为P(l)-1和P(l)+1。在这些位置中寻找与P(l)属于不同用户的RB的位置,并记录该位置及用户:
P′=[P′(0),K,P′(L′-1)]P′(l)∈{P(0),K,P(L-1)}[公式十一]
U′=[U′(0),K,U′(L′-1)]U′(k)∈{0,K,K-1}[公式十二]
计算将P′中元素所指示的RB分给U′中相应元素所指示的用户时的性能损失:
如果集合2非空,计算将P′中元素所指示的RB分给集合2中的用户时的性能损失:
分别计算δ1(P′(l))和δ2(P′(l),k)的最小值及其对应RB:
比较δmin,1和δmin,2的大小:如果δmin,1≤δmin,2,将P′(l′)位置上的RB重新分配给用户U′(l′);如果δmin,1>δmin,2,将P′(l″)位置上的RB重新分配给集合2中的用户S2(k′)。
更新集合集合U、集合1和集合2。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于最小容量损失的资源分配方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:
1)分别计算每个用户在每个RB上的Metric;
2)对应每个RB,比较每个用户在该RB上的Metric,寻找出Metric最大的用户作为最优用户,并将该RB分配给该最优用户;得到所有RB上的最优Metric集合和最优用户集合U;
3)将存在非连续RB的用户存放在集合1中,将没有被分配到任何RB的用户存在集合2中;
4)判断集合1中元素的个数:如果个数大于零,则跳转到步骤5);否则输出集合U,并将结合U作为最终分配结果;
5)列出属于集合1的所有用户的所有RB,将它们的位置记入集合P;
6)在集合P的所有元素中,寻找出相邻位置被分配给不同用户的位置,并将寻找出的位置和其相应用户记录在集合P′和U′中;
7)计算将P′中元素所指示的RB分给U′中相应元素所指示的用户时的性能损失;
8)如果集合2非空,计算将P′中元素所指示的RB分给集合2中的用户时的性能损失;
9)比较步骤7)和步骤8)的所有计算结果,找到最小的值所对应的RB位置及用户,并将该RB重新分配给该用户;
其中,RB表示资源块,Metric表示性能度量。
2.根据权利要求1所述的基于最小容量损失的资源分配方法,其特征在于:所述RB包括一个以上子载波。
3.根据权利要求1所述的基于最小容量损失的资源分配方法,其特征在于:所述Metric为信道容量或者信噪比。
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