CN1719929A - 码分多址通信系统中用于下行链路传输的资源分配方法 - Google Patents

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Abstract

在一种基于多载波的移动通信系统中的资源分配方法中，该移动通信系统包括基站，并支持对用码识别的多个终端的多路访问，将每个基站的服务区域划分为在基站周围具有不同半径的至少两个虚拟小区，并根据终端在虚拟小区中的分布来主动地将资源分配给位于服务区域中的终端。基于终端对于特定子信道的接收信号强度，将服务区域划分为两个虚拟小区，且根据终端在虚拟小区中的分布，将特定子信道分配给一个终端或者最多两个终端。

Description

码分多址通信系统中用于下行链路传输的资源分配方法
优先权
本申请要求2004年7月10日提交到韩国知识产权局、序列号为2004-53813、题为“RESOURCE ALLOCATION METHOD FOR DOWNLINKTRANSMISSION IN MULTICARRIER-BASED CDMA COMMUNICATIONSYSTEM”的申请的优先权，通过引用将其全部内容合并于此。
技术领域
本发明涉及无线通信系统，更具体地涉及在基于多载波的码分多址(CDMA)通信系统中用于下行链路传输的资源分配方法。
背景技术
随着个人移动通信使用的增加，对高速数据传输和多路访问技术的需求正在上升，这导致基于移动通信的工业发展高涨。为了满足这个需求，最近已经提出了用于组合无线数字调制多路访问的新合成技术。
已知直接序列扩展频谱(DS-SS)CDMA系统——一种用于有效地共享无线通信信道的用户复用技术——对信道的频率选择性具有抵抗性。由于扩展码的不完全的自相关和互相关特性，DS-SS CDMA系统的容量受多路访问干扰(MAI)的限制。
在平坦衰落信道中，用没有互相关的正交码可以消除MAI。然而，在频率选择性衰落信道中，由于导致MAI并降低系统性能的码片间(inter-chip)干扰，而不能保证正交性。
已经提出了正交频分复用码分多址(OFDM-CDMA)，以抑制频率选择性衰落信道中的码片间干扰，其中OFDM-CDMA将CDMA与产生多载波调制方案的OFDM组合。
在OFDM系统中，分配多个载波以传输数据，使得整体传输速率高而每个载波的传输速率低。即使每个载波中的传输速率低，OFDM系统也可以执行平稳传输，使得能够在多路径信道环境中高速通信。
OFDM系统通常在特定时间通过一个子信道传输一个用户的信息。已经提出了诸如多载波直接序列CDMA(MC DS-CDMA)和可变扩展因子正交频率码分多路复用(VSF-OFCDM)的技术，以提高OFDM系统中每个子信道的效率。尽管这些技术通过在信道中应用CDMA而具有物理层的优点，但这些技术没有为无线资源的管理提供详细而有效的实施方法。
因此，就需要在OFDM-CDMA系统中提供详细而有效的资源分配方法，以实现有效的资源管理。
发明内容
考虑到上面的问题而做出本发明，因此本发明的一个目的是提供一种针对基于多载波的无线通信系统中的下行链路传输的资源分配方法，该资源分配方法通过根据下行链路传输的信道环境将相同的子信道分配给一个或多个终端来提高系统容量。
本发明的另一个目的是提供一种针对基于多载波的无线通信系统中的下行链路传输的资源分配方法，其通过将基站的服务区域划分成两个具有作为基站信号强度的函数的不同半径的虚拟小区(cell)，并根据终端的位置将相同的子信道分配给一个或多个终端，有效地管理了无线资源。
根据本发明的一个方面，通过提供一种支持对用扩展码识别的多个终端的多路访问的通信系统中的资源分配方法，可以实现上面和其它目的，该方法包括：从位于基站的服务区域的终端收集终端对于信道的各接收信号强度的信息；确定是否存在对于特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端；以及根据确定结果将该特定子信道分配给至少一个终端或者至少两个终端。
优选地，如果不存在对于特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端，则将该特定子信道分配给位于基站的服务区域内的终端之中的具有最高接收信号强度的终端。
优选地，如果存在对于特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端，则确定对于特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端数量是否大于1。如果对于特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端数量是1，则将该特定子信道分配给对于该特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端。如果对于特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端数量大于1，则将该特定子信道分配给具有高于预定阈值的接收信号强度的终端中具有最高接收信号强度的终端以及具有次高接收信号强度的终端。
优选地，如果存在两个或更多个对于特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端，则将具有最大功率的特定子信道分配给具有最高接收信号强度的终端，并且将该特定子信道分配给具有次高接收信号强度的终端，同时逐渐地降低分配给具有最高接收信号强度的终端的最大功率。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基于多载波的移动通信系统中的资源分配方法，该移动通信系统包括基站并支持对用码识别的多个终端的多路访问，该方法包括：将每个基站的服务区域划分为在基站周围具有不同半径的至少两个虚拟小区；并根据终端在虚拟小区中的分布来主动地将资源分配到位于基站的服务区域中的终端。
优选地，基于终端对于特定子信道的接收信号强度来确定虚拟小区的半径。
优选地，基于特定子信道的最大传输功率来确定第一个虚拟小区的半径，且基于比最大传输功率低的阈值传输功率来预先确定第二个虚拟小区的半径。
优选地，基于终端对于特定子信道的接收信号强度来确定终端的分布，接收信号强度是从终端反馈回来的。
优选地，如果终端都分布在第一虚拟小区中，则将该特定子信道分配给第一虚拟小区内的终端中具有最高接收信号强度的终端。
优选地，如果终端分布在第一和第二虚拟小区二者之中，则将该特定子信道分配给存在于第二虚拟小区中的终端。
优选地，如果终端分布在第一和第二虚拟小区二者之中，且一个终端存在于第二虚拟小区中，则将该特定子信道分配给存在于第二虚拟小区中的那个终端。
优选地，如果终端分布在第一和第二虚拟小区二者之中，且两个或更多个终端存在于第二虚拟小区中，则将该特定子信道分配给存在于第二虚拟小区中的两个或更多个终端之中对于特定子信道具有最高接收信号强度的终端和具有次高接收信号强度的终端。
优选地，如果两个或更多个终端存在于第二虚拟小区中，将具有最大功率的特定子信道分配给具有最高接收信号强度的终端，并将该特定子信道分配给具有次高接收信号强度的终端，同时逐渐降低分配给具有最高接收信号强度的终端的最大功率，并逐渐提高具有次高接收信号强度的终端的功率。
附图说明
通过接下来结合附图的详细描述，将更清楚地理解本发明的上述和其它的目的、特征和其它优点，其中：
图1是示出正交频分复用码分多址(OFDM-CDMA)系统的方框图，根据本发明的优选实施例的资源分配方法施加到该系统上；
图2是示出在根据本发明的优选实施例的资源分配方法中用于将基站的服务区域划分为虚拟小区的方法的示意图；
图3是示出根据本发明的优选实施例的资源分配方法的流程图；以及
图4是示出根据本发明的资源分配方法的性能模拟结果的图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
图1是示出正交频分复用码分多址(OFDM-CDMA)系统的方框图，根据本发明的优选实施例的资源分配方法施加到该系统上。
如图1所示，OFDM-CDMA系统包括：包括串/并(S/P)转换器11、扩展器12、加法器13、OFDM调制单元15的发射机；以及包括OFDM解调单元17和并/串转换器19的接收机。每个S/P转换器11对每个用户的输入信息进行串/并转换。每个扩展器12用对应用户的扩展码乘以从S/P转换器11输出的每一个S/P转换后的信号。每一个加法器13将从扩展器12输出的不同用户的扩展信号相加。OFDM调制单元15对从加法器13输出的信号执行快速傅立叶逆变换(IFFT)，对信号进行并/串(P/S)转换，并把保护间隔插入到并/串转换后的信号，以通过信道传输信号。在接收机中，OFDM解调单元17接收从发射机发送的信号，从所接收的信号中去除保护间隔，并对所得信号进行S/P转换，然后对转换后的信号执行快速傅立叶变换(FFT)。P/S转换器19以逐个用户(user-by-user)的基准转换从OFDM解调单元17输出的并行信号，并输出转换后的信号。
图2是示出在根据本发明的优选实施例的资源分配方法中用于将基站的服务区域划分为基站周围具有不同半径的虚拟小区的方法的示意图。
如图2所示，对于每一个基站23和25，考虑终端从对应的基站接收的子信道的信号强度和相邻小区的相同子信道的干扰信号强度，基于信号干扰比(SIR)定义两个虚拟小区。特别地，将第一基站23的服务区域划分为：位置接近基站23并具有高信号强度的第一小区23a；以及位置远离基站23并具有相对低的信号强度的第二小区23b。以相同的方式将第二基站25的服务区域划分为第一和第二小区25a和25b。
在这个小区环境中，位于第一小区23a和25a的终端可以以比位于第二小区23b和25b的终端高的速率来传输数据。
位于每个小区的终端将虚拟小区位置信息传输到基站，而基站使用从终端接收的小区位置信息将资源分配给终端。
现在将给出在如上所述配置的小区环境中为下行链路数据传输分配资源的方法的详细描述。
图3是示出根据本发明的优选实施例的资源分配方法的流程图。
首先，每个终端接收从基站传输的所有副载波的导频码元，测量每个副载波的SIR，并通过上行链路中的反馈消息把每个副载波的接收信号强度报告给基站。
在图3中，在步骤S301，基站从每个终端接收反馈消息，在步骤S302，比较其信息包括在反馈消息中的特定子信道的接收信号强度(Pstrength)和预定阈值(Pthreshold)，并在步骤S303对接收信号强度(Pstrength)高于预定阈值(Ptrehold)的终端计数。
然后在步骤S304，该基站确定终端(NG)的数量是否是零。也就是说，在步骤304，基站确定是否存在特定子信道中的接收信号强度(Pstrength)高于预定阈值(Pthreshold)的终端。如果没有特定子信道中的接收信号强度(Pstrength)高于预定阈值(Pthreshold)的终端，即，如果用于特定子信道的所有终端的接收信号强度都低于或者等于预定的阈值，则基站确定所有终端都位于图2的第二小区23b或25b，并在步骤S305将该特定子信道分配给具有最高接收信号强度的终端。这里，基站把最大的可用功率分配给用于具有最高接收信号强度的终端的特定子信道。
在步骤304，如果终端具有对于特定子信道高于预定阈值(Pthreshold)的接收信号强度(Pstrength)(即，NG≠0)，则在步骤S306，基站确定接收信号强度(Pstrength)大于预定阈值(Pthreshold)的终端是否多于一个(NG＞1)。如果该终端数量(NG)是1，则在步骤S307，基站将该特定子信道分配给具有大于预定阈值(Pthreshold)的足够接收信号强度(Pstrength)的唯一终端。只有一个终端的接收信号强度(Pstrength)大到足够超过该阈值的事实指示该终端位于小区23a或25a，而剩余的终端位于小区23b或25b。
如果具有所需要的接收信号强度的终端(NG)数量大于1，则在步骤S308，基站将该特定子信道分配给具有最高接收信号强度和次高接收信号强度的终端。
在步骤308，基站将具有最大功率的特定子信道分配给最高接收信号强度终端，然后将相同的子信道分配给次高接收信号强度终端。同时，降低分配给具有最高接收信号强度的终端的功率，而提高分配给具有次高接收信号强度的终端的功率。执行这个过程，直到使这两个终端的总输出功率最大化。
图4是示出根据本发明的资源分配方法的性能模拟结果的图。
通过将256个子信道和30个终端分配给多小区环境中的每个小区，在正交因子θ为0.2的环境中将这一模拟执行1000次。在这一模拟中，比较了将一个终端分配给一个子信道的传统资源分配技术的每子信道平均吞吐量和用所提出的小区划分方法将两个终端分配给一个子信道的根据本发明的资源分配技术的每子信道平均吞吐量。
从图4中可以看出，如果正交因子θ具有相对小的值，即如果θ＝0.2，则通过将两个终端分配给一个子信道提高了每子信道吞吐量。
本发明提供了一种针对CDMA系统——特别是OFDM-CDMA系统——中的下行链路传输的资源分配方法，该资源分配方法具有下面的特征和优点。考虑所有终端在基站的服务区域中的位置，将信道和功率动态地分配给终端，从而使得能够有效地资源管理。
另外，在根据本发明的资源分配方法中，基于针对特定子信道的终端的接收信号强度，将基站的服务区域划分为两个虚拟小区，并根据终端在虚拟小区中的分布，将相同的子信道(例如，特定子信道)分配给一个终端或者最多两个终端，从而明显地提高系统容量。
尽管为说明的目的而公开了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员应当明白，在不脱离所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，可能有各种修改、添加和替换。

Claims (18)

1.一种支持对用扩展码识别的多个终端的多路访问的通信系统中的资源分配方法，该方法包括：
从位于基站的服务区域中的终端收集终端对于信道的各接收信号强度的信息；
确定是否存在对于特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端；以及
随着确定结果而不同地将该特定子信道分配给至少一个终端。
2.根据权利要求1的方法，还包括：如果没有对于特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端，则将该特定子信道分配给位于基站的服务区域中的终端之中具有最高接收信号强度的终端。
3.根据权利要求1的方法，还包括：如果存在对于特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端，则确定对于特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端数量是否大于1。
4.根据权利要求3的方法，其中如果对于特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端数量是1，则将该特定子信道分配给对于该特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端。
5.根据权利要求3的方法，还包括：当对于特定子信道具有高于预定阈值高的接收信号强度的终端数量大于1时，将该特定子信道分配给具有高于预定阈值的接收信号强度的终端之中具有最高接收信号强度的终端以及具有次高接收信号强度的终端。
6.根据权利要求1的方法，还包括：
当不存在对于特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端时，将该特定子信道分配给位于基站的服务区域内的终端之中具有最高接收信号强度的终端；
当存在一个对于特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端时，将该特定子信道分配给对于该特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端；以及
如果存在两个或更多个对于特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端，则将该特定子信道分配给具有高于预定阈值的接收信号强度的两个或更多个终端之中具有最高接收信号强度的终端和具有次高接收信号强度的终端。
7.根据权利要求6的方法，还包括：当存在两个或更多个对于特定子信道具有高于预定阈值的接收信号强度的终端时，将具有最大功率的特定子信道分配给具有最高接收信号强度的终端，并且将该特定子信道分配给具有次高接收信号强度的终端，同时逐渐降低分配给具有最高接收信号强度的终端的最大功率。
8.一种基于多载波的移动通信系统中的资源分配方法，该基于多载波的移动通信系统包括基站，并支持对用码识别的多个终端的多路访问，该方法包括：
将每个基站的服务区域划分为在基站周围具有不同半径的至少两个虚拟小区；以及
根据终端在虚拟小区中的分布来主动地将资源分配给位于基站的服务区域中的终端。
9.根据权利要求8的方法，其中基于终端对于特定子信道的接收信号强度来确定虚拟小区的半径。
10.根据权利要求8的方法，其中基于特定信道的最大传输功率来确定第一个虚拟小区的半径，且基于比最大传输功率低的阈值传输功率来预先确定第二个虚拟小区的半径。
11.根据权利要求10的方法，其中基于终端对于特定子信道的接收信号强度来确定终端的分布，接收信号强度是从终端反馈回来的。
12.根据权利要求11的方法，还包括：如果终端都分布在第一虚拟小区中，则将该特定子信道分配给第一虚拟小区内的终端之中具有最高接收信号强度的终端。
13.根据权利要求11的方法，还包括：如果终端分布在第一和第二虚拟小区二者之中，则将该特定子信道分配给存在于第二虚拟小区中的终端。
14.根据权利要求11的方法，还包括：如果终端分布在第一和第二虚拟小区二者之中，且一个终端存在于第二虚拟小区中，则将该特定子信道分配给存在于第二虚拟小区中的那个终端。
15.根据权利要求11的方法，还包括：如果终端分布在第一和第二虚拟小区二者之中，且两个或更多个终端存在于第二虚拟小区中，则将该特定子信道分配给存在于第二虚拟小区中的两个或更多个终端之中的、特定子信道的具有最高接收信号强度的终端和具有次高接收信号强度的终端。
16.根据权利要求15的方法，还包括：如果两个或更多个终端存在于第二虚拟小区中，则将具有最大功率的特定子信道分配给具有最高接收信号强度的终端，并将该特定子信道分配给具有次高接收信号强度的终端，同时逐渐地降低分配给具有最高接收信号强度的终端的最大功率，并逐渐地提高用于具有次高接收信号强度的终端的功率。
17.根据权利要求11的方法，还包括：
如果终端都分布在第一虚拟小区中，则将该特定子信道分配给在第一虚拟小区内的终端之中的具有最高接收信号强度的终端；
如果终端分布在第一和第二虚拟小区二者之中，且一个终端存在于第二虚拟小区中，则将该特定子信道分配给存在于第二虚拟小区中的那个终端；以及
如果终端分布在第一和第二虚拟小区二者之中，且两个或更多个终端存在于第二虚拟小区中，则将该特定子信道分配给存在于第二虚拟小区中的两个或更多个终端之中对于特定子信道具有最高接收信号强度的终端和具有次高接收信号强度的终端。
18.根据权利要求17的方法，还包括：如果两个或更多个终端存在于第二虚拟小区中，则将具有最大功率的特定子信道分配给具有最高接收信号强度的终端和具有次高接收信号强度的终端，同时逐渐地降低分配给具有最高接收信号强度的终端的最大功率，并逐渐地提高用于具有次高接收信号强度的终端的功率。
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