CN102917363A - 一种基于联合多点处理的资源分配方法、装置和基站 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于联合多点处理(CoMP)的资源分配方法，各小区根据协作集个数进行频率的资源划分，根据各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整资源的划分比例；每个协作集的服务小区与协作小区交互各自资源的划分比例并确定协作资源比例；按照协作资源比例调度边缘用户与中心用户进行资源分配；本发明同时还公开了一种基于CoMP的资源分配装置和基站，通过本发明的方案，能够解决资源分配冲突问题，并能避免资源出现残余。

Description

一种基于联合多点处理的资源分配方法、装置和基站
技术领域
本发明涉及无线通信系统中的联合多点处理(CoMP，Coordinated MultiplePoint)技术，尤其涉及一种基于CoMP的资源分配方法、装置和基站。
背景技术
2008年初，国际电信联盟(ITU)开始了第四代移动通信(4G)标准IMT_Advanced的制定，其中特别对小区边缘频谱效率提出了要求。作为4G候选标准的高级长期演进(LTE-A)引入CoMP技术，来提高小区边缘的性能。
对于小区边缘用户，可以接收来自相邻小区的无线信号，而小区边缘用户的发射信号也可以被多个演进基站(eNB)所接收。如图1所示，多个eNB同时为小区边缘用户进行服务，从而增强边缘用户的通信效果，这就是CoMP技术。
目前，在CoMP系统中，主要有两种协作方案：网络确定协作集方案(Network-centric method)和用户确定协作集方案(UE-centric method)。网络确定协作集方案是由网络事先确定好所有的协作集；其优点是简单，系统开销小；缺点是缺乏灵活性，CoMP增益有限。用户确定协作集方案是由用户来确定各自的协作集；其优点是调度灵活，CoMP增益较大；缺点是复杂，系统开销大。
在用户确定协作集方案中会涉及以下问题：
资源分配冲突：协作集之间有可能重叠。属于不同协作集中的用户设备(UE)有可能向重叠小区/扇区申请分配相同的时频资源块(RB，ResourceBlock)，这时就会发生资源分配冲突的问题。如图2所示，UE1、UE3为协作集(扇区3，扇区4，扇区11)的边缘用户，UE2、UE4为协作集(扇区6，扇区7，扇区11)的边缘用户。UE7与UE8为属于其他协作集的边缘用户。其中协作集(扇区3，扇区4，扇区11)与协作集(扇区6，扇区7，扇区11)在扇区11发生重叠。RB0～RB6为分给边缘用户的时频资源块。假设协作集(扇区3，扇区4，扇区11)将RB0分配给UE1，协作集(扇区6，扇区7，扇区11)将RB0分配给UE2。由于扇区11的RB0不能同时分配给UE1和UE2，这样在分配扇区11的RB0时就会发生冲突。同样的，在分配扇区11的其他RB时也会发生冲突。
残余资源的产生：当服务小区与协作小区分配RB时，协作小区有可能为重叠小区并且相应的RB已经分配给其他协作集的边缘用户，此时服务小区与协作小区协商失败，服务小区相应的RB不分配给边缘用户，而是继续挑选新的RB与协作小区协商，协商成功后才为边缘用户分配RB。这样，原来的RB由于不能分配而成为了残余资源。如图2所示，由于扇区3的RB2被分配给了UE7，扇区11中的RB2被分配给了UE2，所以扇区4的RB2不能分配给协作集(扇区3，扇区4，扇区11)中的边缘用户UE1和UE3，而扇区4的RB2就成为了残余资源。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于CoMP的资源分配方法、装置和基站，解决资源分配冲突问题，并能避免资源出现残余。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供的一种基于CoMP的资源分配方法，该方法包括：
各小区根据协作集个数进行频率的资源划分，根据各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整资源的划分比例；
每个协作集的服务小区与协作小区交互各自资源的划分比例并确定协作资源比例；按照协作资源比例调度边缘用户与中心用户进行资源分配。
上述方案中，所述各小区根据协作集个数进行频率的资源划分为：各小区根据协作集个数将资源按频率分份，并按照每个协作集对应不同频率的资源的划分原则为各协作集在已分份的资源中划分资源。
上述方案中，所各小区根据协作集个数将资源按频率分份，并按照每个协作集对应不同频率的资源的划分原则为各协作集在已分份的资源中划分资源，为：
将有6个协作集的扇区的资源按频率平均划分为3份，每一份分为左中右三部分，其中，左右两部分频率资源划分给两个协作集的边缘用户使用，中间部分给服务小区中心用户使用。
上述方案中，所述根据各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整资源的划分比例，为：
各小区计算各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整已划分的每份资源中各协作集占用的资源比例，保证在每份资源中协作集占用的资源比例之和不大于1。
上述方案中，所述每个协作集的服务小区与协作小区交互各自资源的划分比例并确定协作资源比例，为：
每个协作集的服务小区与协作小区互换各自资源的划分比例，服务小区与协作小区选择资源的划分比例最小值为协作资源比例。
上述方案中，所述按照协作资源比例调度边缘用户与中心用户进行资源分配为：
每个协作集的服务小区与协作小区按照协作资源比例采用中心调度或本地调度分别调度边缘用户与中心用户进行资源分配。
本发明提供的一种基于CoMP的资源分配装置，该装置包括：资源划分模块、调整模块、协作资源比例确定模块、调度模块；其中，
资源划分模块，用于将各小区根据协作集个数进行频率的资源划分；
调整模块，用于根据各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整资源的划分比例；
协作资源比例确定模块，用于服务小区与协作小区交互各自资源的划分比例并确定协作资源比例；
调度模块，用于服务小区与协作小区按照协作资源比例调度边缘用户与中心用户进行资源分配。
上述方案中，所述资源划分模块，具体用于将各小区的资源根据协作集个数按频率分份，并按照每个协作集对应不同频率的资源的划分原则为各协作集在已分份的资源中划分资源。
上述方案中，所述调整模块，具体用于计算各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整已划分的每份资源中各协作集占用的资源比例，保证在每份资源中协作集占用的资源比例之和不大于1。
上述方案中，所述协作资源比例确定模块，具体用于服务小区与协作小区选择资源的划分比例最小值为协作资源比例。
上述方案中，所述调度模块，具体用于按照协作资源比例采用中心调度或本地调度分别调度边缘用户与中心用户进行资源分配。
本发明还提供一种基于CoMP的资源分配基站，该基站包括上文所述的装置。
本发明提供了一种基于CoMP的资源分配方法、装置和基站，各小区根据协作集个数进行频率的资源划分，根据各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整资源的划分比例；每个协作集的服务小区与协作小区交互各自资源的划分比例并确定协作资源比例；按照协作资源比例调度边缘用户与中心用户进行资源分配；如此，能够解决资源分配冲突问题，并能避免资源出现残余。
附图说明
图1为现有技术中多个eNB同时为小区边缘用户进行服务的示意图；
图2为现有技术中用户确定协作集方案的资源分配冲突和残余资源的产生的示意图；
图3为本发明实现一种基于CoMP的资源分配方法的流程示意图；
图4为本发明方法实施例中的网络拓扑结构示意图；
图5为本发明方法实施例中进行频率的资源划分的实例示意图；
图6为本发明实现一种基于CoMP的资源分配装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：各小区根据协作集个数进行频率的资源划分，根据各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整资源的划分比例；每个协作集的服务小区与协作小区交互各自资源的划分比例并确定协作资源比例；按照协作资源比例调度边缘用户与中心用户进行资源分配。
下面通过附图及具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明实现一种基于CoMP的资源分配方法，如图3所示，该方法包括以下几个步骤：
步骤101：各小区根据协作集个数进行频率的资源划分；
具体的，各小区根据协作集个数将资源按频率分份，并按照每个协作集对应不同频率的资源的划分原则为各协作集在已分份的资源中划分资源；
如图4的拓扑结构，与扇区10相邻的扇区有6个，在扇区10中的边缘用户可以选择的协作集有6种情况，即6个潜在协作集，分别是(10，20)、(10，3)、(10，11)、(10，12)、(10，17)、(10，21)、(10，20)；如图5所示，可以将扇区10的资源按频率平均划分为3份，每一份分为左中右三部分，其中，左右两部分频率资源划分给两个协作集的边缘用户使用，中间部分给服务小区中心用户使用，这样，各个协作集尽管在物理可能发生重叠，但在频率上已经进行了区分；
上述对扇区10的资源划分也可以是：将扇区10的资源按频率划分为不等的3份或平均划分为3份以上等等，只要保证每个协作集均对应不同频率的资源即可。
步骤102：各小区根据各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整资源的划分比例；
具体的，各小区计算各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整已划分的每份资源中各协作集占用的资源比例，保证在每份资源中协作集占用的资源比例之和不大于1；
以图5为例，扇区10作为服务小区分别计算平均划分的3份频率资源中，各个协作集边缘用户所需的资源比例；计算方法可以参照3GPP提案R1-091415中提出的方法，即：
β j = Σ n = 1 N cell - edge R j , n Σ k = 1 K server R j , k , server + Σ k = 1 K cooperate R j , k , cooperate
其中βj为协作集j的边缘用户所需的资源比例；Rj，n为协作集j内第n个边缘用户要求的发送速率；Rj，k，server为协作集j服务小区内第k个用户要求的发送速率；Rj，k，cooperate为协作集j协作小区内第k个用户要求发送数率；Ncell-edge为协作集的边缘用户数目；Kserver、Kcooperate分别为服务小区和协作小区内所有用户数目；
以图5的一份资源为例，将βj作为左侧协作集边缘用户所需的资源比例，βi作为右侧协作集边缘用户所需的资源比例，则在βj+βi≤1时，左侧协作集在该份资源中占用的资源比例βj，new和右侧协作集在该份资源中占用的资源比例βi，new为：
βj，new＝βj
βi，new＝βi
在βj+βi＞1时，如果βj≤βi，则左侧协作集在该份资源中占用的资源比例βj，new和右侧协作集在该份资源中占用的资源比例βi，new为：
βj，new＝1-βi
βi，new＝βi
如果βj＞βi，则左侧协作集在该份资源中占用的资源比例βj，new和右侧协作集在该份资源中占用的资源比例βj，new为：
βj，new＝βj
βi，new＝1-βj
这样，服务小区根据3份资源中的协作集的资源比例，可以得到自身资源的划分比例βk，new，k∈Φ，其中，Φ为服务小区协作集的集合；同样，每个协作小区也会计算得到各自的资源的划分比例β′k，new，k∈Φ′，其中Φ′为所述协作小区协作集的集合。
步骤103：每个协作集的服务小区与协作小区交互各自资源的划分比例并确定协作资源比例；
具体的，每个协作集的服务小区与协作小区互换βk，new和β′k，new，服务小区与协作小区选择资源的划分比例最小值为协作资源比例βk，last：βk，last＝min(βk，new，β′k，new)，k∈Φ；若服务小区有剩余的资源，则归中心用户使用；
本步骤中，用户信息更新相对较慢，可较长时间交互更新一次βk，new和β′k，new值。
步骤104：每个协作集的服务小区与协作小区按照协作资源比例调度边缘用户与中心用户进行资源分配；
具体的，每个协作集的服务小区与协作小区按照协作资源比例采用中心调度或本地调度分别调度边缘用户与中心用户进行资源分配，具体调度算法可根据实际情况采用轮询、比例公平等算法。
本实施例中，由于各个协作集在频率上已经进行了区分，不仅解决了因为协作集之间的重叠引起的资源分配冲突问题，而且避免了残余资源的出现，不用考虑残余资源回收与再分配的问题。
为了实现上述方法，本发明还提供一种基于CoMP的资源分配装置，该装置设置于CoMP传输的基站中，如图6所示，该装置包括：资源划分模块61、调整模块62、协作资源比例确定模块63、调度模块64；其中，
资源划分模块61，用于将各小区根据协作集个数进行频率的资源划分；
所述资源划分模块61，具体用于将各小区的资源根据协作集个数按频率分份，并按照每个协作集对应不同频率的资源的划分原则为各协作集在已分份的资源中划分资源；
调整模块62，用于根据各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整资源的划分比例；
所述调整模块62，具体用于计算各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整已划分的每份资源中各协作集占用的资源比例，保证在每份资源中协作集占用的资源比例之和不大于1；
协作资源比例确定模块63，用于服务小区与协作小区交互各自资源的划分比例并确定协作资源比例；
所述协作资源比例确定模块63，具体用于服务小区与协作小区选择资源的划分比例最小值为协作资源比例；
调度模块64，用于服务小区与协作小区按照协作资源比例调度边缘用户与中心用户进行资源分配；
所述调度模块64，具体用于按照协作资源比例采用中心调度或本地调度分别调度边缘用户与中心用户进行资源分配。
基于上述装置，本发明还提供一种基于CoMP的资源分配基站，该基站包括如图6所示的装置，包括：资源划分模块61、调整模块62、协作资源比例确定模块63、调度模块64；其中，
资源划分模块61，用于将各小区根据协作集个数进行频率的资源划分；
所述资源划分模块61，具体用于将各小区的资源根据协作集个数按频率分份，并按照每个协作集对应不同频率的资源的划分原则为各协作集在已分份的资源中划分资源；
调整模块62，用于根据各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整资源的划分比例；
所述调整模块62，具体用于计算各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整已划分的每份资源中各协作集占用的资源比例，保证在每份资源中协作集占用的资源比例之和不大于1；
协作资源比例确定模块63，用于服务小区与协作小区交互各自资源的划分比例并确定协作资源比例；
所述协作资源比例确定模块63，具体用于服务小区与协作小区选择资源的划分比例最小值为协作资源比例；
调度模块64，用于服务小区与协作小区按照协作资源比例调度边缘用户与中心用户进行资源分配；
所述调度模块64，具体用于按照协作资源比例采用中心调度或本地调度分别调度边缘用户与中心用户进行资源分配。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种基于联合多点处理(CoMP)的资源分配方法，其特征在于，该方法包括：
各小区根据协作集个数进行频率的资源划分，根据各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整资源的划分比例；
每个协作集的服务小区与协作小区交互各自资源的划分比例并确定协作资源比例；按照协作资源比例调度边缘用户与中心用户进行资源分配。
2.根据权利要求1所述的资源分配方法，其特征在于，所述各小区根据协作集个数进行频率的资源划分为：各小区根据协作集个数将资源按频率分份，并按照每个协作集对应不同频率的资源的划分原则为各协作集在已分份的资源中划分资源。
3.根据权利要求2所述的资源分配方法，其特征在于，所各小区根据协作集个数将资源按频率分份，并按照每个协作集对应不同频率的资源的划分原则为各协作集在已分份的资源中划分资源，为：
将有6个协作集的扇区的资源按频率平均划分为3份，每一份分为左中右三部分，其中，左右两部分频率资源划分给两个协作集的边缘用户使用，中间部分给服务小区中心用户使用。
4.根据权利要求1-3任一项所述的资源分配方法，其特征在于，所述根据各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整资源的划分比例，为：
各小区计算各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整已划分的每份资源中各协作集占用的资源比例，保证在每份资源中协作集占用的资源比例之和不大于1。
5.根据权利要求1-3任一项所述的资源分配方法，其特征在于，所述每个协作集的服务小区与协作小区交互各自资源的划分比例并确定协作资源比例，为：
每个协作集的服务小区与协作小区互换各自资源的划分比例，服务小区与协作小区选择资源的划分比例最小值为协作资源比例。
6.根据权利要求1-3任一项所述的资源分配方法，其特征在于，所述按照协作资源比例调度边缘用户与中心用户进行资源分配为：
每个协作集的服务小区与协作小区按照协作资源比例采用中心调度或本地调度分别调度边缘用户与中心用户进行资源分配。
7.一种基于CoMP的资源分配装置，其特征在于，该装置包括：资源划分模块、调整模块、协作资源比例确定模块、调度模块；其中，
资源划分模块，用于将各小区根据协作集个数进行频率的资源划分；
调整模块，用于根据各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整资源的划分比例；
协作资源比例确定模块，用于服务小区与协作小区交互各自资源的划分比例并确定协作资源比例；
调度模块，用于服务小区与协作小区按照协作资源比例调度边缘用户与中心用户进行资源分配。
8.根据权利要求7所述的资源分配装置，其特征在于，所述资源划分模块，具体用于将各小区的资源根据协作集个数按频率分份，并按照每个协作集对应不同频率的资源的划分原则为各协作集在已分份的资源中划分资源。
9.根据权利要求8所述的资源分配装置，其特征在于，所述调整模块，具体用于计算各协作集边缘用户所需的资源比例，基于频率动态调整已划分的每份资源中各协作集占用的资源比例，保证在每份资源中协作集占用的资源比例之和不大于1。
10.根据权利要求7所述的资源分配装置，其特征在于，所述协作资源比例确定模块，具体用于服务小区与协作小区选择资源的划分比例最小值为协作资源比例。
11.根据权利要求7所述的资源分配装置，其特征在于，所述调度模块，具体用于按照协作资源比例采用中心调度或本地调度分别调度边缘用户与中心用户进行资源分配。
12.一种基于CoMP的资源分配基站，其特征在于，该基站包括权利要求7至11任一项所述的装置。
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