CN106658734B - 一种适用于不同子载波间隔的多载波资源分配方法 - Google Patents

一种适用于不同子载波间隔的多载波资源分配方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于不同子载波间隔的多载波资源分配方法，包括如下步骤：(1)系统根据接入用户的最大子载波带宽将频带划分为N个不同的子带；(2)用户计算信道频率响应，并将其反馈回基站；(3)基站计算用户在系统总带宽里每个子载波上的信道容量；(4)基站根据每个用户的子载波带宽和子带的关系，计算该用户在每个子带内的信道容量和；(5)基站比较不同用户在不同子带上的信道容量，选择信道容量和最大的用户，将该子带分配给该用户。本发明的资源分配方法能适用于下一代通信系统中存在不同子载波间隔的多载波系统；在多载波系统中，相邻的子载波可以组织成资源块的形式进行调度；该分配方法也可适用于基于资源块的多载波系统。

Description

一种适用于不同子载波间隔的多载波资源分配方法
技术领域
本发明涉及移动通信系统中的资源分配方法，尤其涉及一种适用于不同子载波间隔的多载波资源分配方法。
背景技术
根据国际标准化工作的进程，第五代移动通信系统(5G)将在于2020年正式商用。目前，5G在空中接口上仍然采用基于正交频分多址(OFDM)的多载波技术。但是，与第四代移动通信系统(4G)不同的是，5G支持丰富的业务场景，每种业务场景对子载波(Subcarrier)的带宽或间隔要求各不相同。目前，工业界已达成的共识表明，子载波的带宽将采用15kHz的2n倍数，n＝0,1,2,...，比如：15kHz，30kHz，60kHz等等，而4G只采用15kHz一种子载波间隔。
在多载波系统中，基站根据不同用户的信道状态信息分配不同的子载波或资源块(由相邻的子载波构成)给用户通信，以获得多用户分集增益，提高整个系统的频谱效率。但是，由于采用了不同子载波间隔，传统的资源分配方法在5G系统中不再适用。本发明提出了一种适用于不同子载波间隔的资源分配方法。该方法通过对采用不同子载波间隔配置的不同用户的信道频率响应进行计算的比较，实现频率资源的优化分配，提高了整个系统的频谱效率。且计算复杂度低，满足不同业务场景的需求。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对不同的子载波间隔，提供一种快速可靠、实现复杂度低的多载波资源分配方法。
技术方案：为克服现有技术的缺点，本发明采用的技术方案为：一种适用于不同子载波间隔的多载波资源分配方法，包括如下步骤：
(1)系统根据接入用户的最大子载波带宽B将频带划分为N个不同的子带；其中，系统总带宽为W，W＝BN，N为正整数；
(2)计算第i个用户在系统总带宽上的子载波数目i＝1,2,...,S，其中，S为系统中需要分配频率资源的用户的总个数，Δfi为第i个用户的子载波间隔；
(3)用户i计算系统总带宽W内第k个子载波上的信道频率响应H(i,k)，通过反馈信道将其反馈回基站；其中，i＝1,2,...,S，k＝1,2,...,Mi；
(4)基站根据用户i的子载波带宽和信道频率响应计算用户i在系统总带宽里每个子载波上的信道容量C(i,k)＝Δfilog2(1+γi|H(i,k)|2)bit/s；其中，γi为基站已知的信号与噪声的功率比；
(5)基站根据每个用户的子载波带宽和子带的关系，计算该用户在每个子带内的信道容量和n＝1,2,...,N；
(6)基站对每个子带上不同用户的信道容量和Cn(i)进行比较，选择信道容量和最大的用户，将该子带分配给该用户。
其中，所述用户的子载波间隔可以相同，也可以不同。
所述分配方法适用于多载波系统，包括OFDM系统、基于资源块的多载波系统、其它多载波系统。
所述信道容量C(i,k)由下行导频信号或者参考信号计算得到。
有益效果：与现有技术相比，本发明的资源分配方法能适用于下一代通信系统中存在不同子载波间隔的多载波系统；在多载波系统中，相邻的子载波可以组织成资源块(RB)的形式进行调度，本发明的资源分配方法也可适用于基于资源块的多载波系统。
附图说明
图1为本发明所针对的不同子载波间隔示意图；
图2为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
假设系统中需要分配频率资源的用户共有S个，第i个用户的子载波间隔为Δfi Hz，i＝1，2，……S；不同用户的子载波间隔可以相同也可以不同，如图1所示为不同子载波间隔的示意图，其中，不同子载波间隔之间的关系服从2n的倍数关系，其中n＝0,1,2,...。在本发明中子载波间隔的含义与子载波带宽的含义等价。
给定系统总带宽W，根据用户的最大子载波带宽B，B＝max[Δf1,Δf2,…,ΔfS]，可把整个系统频带划分为N个子带,每个子带的频带宽度为B；于是，系统的总带宽为W＝BN。由于不同用户的子载波间隔可能不同，因此其在系统总带宽内的子载波数目也就可能不同，令Mi，i＝1,2,...,S，Mi表示第i个用户在系统总带宽上的子载波数目，根据用户i的子载波带宽Δfi以及系统的总带宽W，得到同理，不同用户在每个子带B内的子载波数目可表示为Mi′，且又根据系统中子带与整个带宽的关系，可得Mi＝NMi′。
假设用户i通过测量基站发送的下行导频信号或其它手段已经估计出系统总带宽内每个子载波上的信道频域响应H(i,k)，k＝1,2,...,Mi，并通过反馈信道将该信息传送回基站。根据香农(shannon)定理，基站可以计算出用户i在第k个子载波上的信道容量为：
C(i,k)＝Δfilog2(1+γi|H(i,k)|2)bit/s (1)
其中，γi表示基站已知的信号与噪声的功率比(SNR)。进一步，基站可以计算出用户i在第n个子带上的信道容量和为：
由于每个子带都分给了在该子带上信道容量和最大的用户，因此在系统总带宽上也将获得最大的系统容量，从而实现了频带资源的最优分配。
如图2，基于不同子带，不同子载波间隔的信道资源分配方法包括如下步骤：
步骤1)、系统根据接入用户的最大子载波带宽B将频带划分为N个不同的子带，系统总带宽为W＝BN；
步骤2)、用户通过测量下行导频信号或者参考信号来估计信道频率响应H(i,k)，并将其反馈回基站；
步骤3)、基站根据每个用户的子载波带宽和信道频率响应，由公示(1)计算该用户在系统总带宽里每个子载波上的信道容量C(i,k)；其中，C(i,k)表示第i个用户在第k个子载波上的信道容量；
步骤4)、基站根据每个用户的子载波带宽和子带的关系，由公式(2)计算该用户在每个子带内的信道容量和Cn(i)；Cn(i)表示第i个用户在第n个子带上的信道容量和；
步骤5)、基站比较不同用户在不同子带上的信道容量和，选择信道容量和最大的用户，将该子带分配给该用户，实现频率资源的最优分配。

Claims (5)

1.一种适用于不同子载波间隔的多载波资源分配方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)系统根据接入用户的最大子载波带宽B将频带划分为N个不同的子带；其中，系统总带宽为W，W＝BN，N为正整数；
(2)计算第i个用户在系统总带宽上的子载波数目其中，S为系统中需要分配频率资源的用户的总个数，Δfi为第i个用户的子载波间隔；
(3)用户i计算系统总带宽W内第k个子载波上的信道频率响应H(i,k)，通过反馈信道将其反馈回基站；其中，i＝1,2,...,S，k＝1,2,...,Mi；
(4)基站根据用户i的子载波带宽和信道频率响应计算用户i在系统总带宽里每个子载波上的信道容量C(i,k)＝Δfilog2(1+γi|H(i,k)|2)bit/s；其中，γi为基站已知的信号与噪声的功率比；
(5)基站根据每个用户的子载波带宽和子带的关系，计算该用户在每个子带内的信道容量和M′i表示不同用户在每个子带B内的子载波数目，
(6)基站对每个子带上不同用户的信道容量和Cn(i)进行比较，选择信道容量和最大的用户，将该子带分配给该用户。
2.根据权利要求1所述的多载波资源分配方法，其特征在于：所述用户的子载波间隔不同。
3.根据权利要求1所述的多载波资源分配方法，其特征在于：所述系统为多载波系统。
4.根据权利要求3所述的多载波资源分配方法，其特征在于：所述多载波系统为OFDM系统或基于资源块的多载波系统。
5.根据权利要求1所述的多载波资源分配方法，其特征在于：所述信道容量由下行导频信号或者参考信号计算得到。
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