CN1826016B - 无线资源分配装置和无线资源分配方法 - Google Patents

Abstract

无线资源分配装置和无线资源分配方法。公开了一种无线资源分配装置，其用于将无线资源分配给多个用户的传输数据。该无线资源分配装置包括：调度部，被构成为从根据预定标准以优先级顺序排列的多个无线资源中的第一无线资源起对于所有用户开始调度，并且对于已被分配了任一无线资源的用户以外的用户重复调度直到最后的无线资源。

Description

无线资源分配装置和无线资源分配方法 

技术领域

本发明涉及无线资源分配装置和无线资源分配方法，其用于在用户可以使用可用于无线通信的多个无线资源时有效地分配无线资源。 

背景技术

从过去起已经研究了多个用于提高在单个频带内的频率效率的算法。作为用于单个用户的功率分配算法，提出了一种传输功率控制方法，对处于良好信道状态的子载波分配大功率，而对处于不良信道状态的子载波分配小功率(例如参照非专利文献1)。此外，提出了一种方案，通过将该技术与另一种技术(如自适应调制和编码等)进行组合来大幅度提高吞吐量(例如参见非专利文献2)。 

另一方面，提出了多用户调度算法(例如参照非专利文献3)。RR(循环)法是用于公平地分配资源的调度算法。根据该方法，虽然可以保持公平性，但却未考虑到SINR(信号与干扰和噪声功率比)。因此，与考虑了SINR的方案相比，系统吞吐量低。Max.CIR(最大载波干扰功率比)法是用于通过向具有最大SINR的用户分配无线资源而使系统吞吐量最大的算法。在该方案中，由于不对具有低SINR的用户给予通信机会，所以存在着无法保持公平性的问题。PF(正比公平)法是这样的算法，其对于具有最大瞬时SINR(其通过用户的平均SINR进行了归一化)的用户分配无线资源，以保持用户之间的公平性。因此，在保持公平性的同时，与RR法相比，可以提高系统吞吐量。 

[非专利文献1]R.F.H.Fischer和J.B.Huber，“A New LoadingAlgorithm for Discrete Multitone Transmission”，Proc.IEEE GLOBECOM1996，Vol.l pp.724-728，1996； 

[非专利文献2]T．Yoshiki，S.Sampei，N.Morinaga，“High bit rate transmission scheme with a multilevel transmit power control for the OFDMbased adaptive modulation systems”，TRANSACTIONS OF IEICE，Vol.J84B，2001年7月； 

[非专利文献3]Y.Ofuji，S.Abeta，M.Sawahashi，“Fast packetscheduling algorithm based on instantaneous SIR with constraint conditionassuring minimum throughput in forward link”，TECHNICAL REPORT OFIEICE，RCS2002-75，pp.1-6，2002年6月。 

前述算法是常规多用户调度算法。但是它们被假定为用于单个无线资源，从而未考虑针对多个无线资源的算法。因此，存在着在以多个无线资源为对象时无法获得调度效果的问题。 

图1示出了用于分配无线资源的常规方法。由于多用户调度的对象限于单个无线资源，所以，在步骤S10中在选择了无线资源之后，指定(粗分配)一部分用户作为对象。接着，针对各无线资源独立地执行多用户调度(步骤S11到S1N)。 

通常已知，用户的数目越多，常规多用户调度的调度效果越高。然而，如上所述，由于在针对各无线资源分配了一部分用户之后执行多用户调度，所以使用无线资源的用户数目变小，从而降低了调度的效果。因而，难于在多个无线资源的情况下执行符合信道状态和干扰量的无线资源分配。 

发明内容

本发明鉴于上述常规问题而作出，并且本发明的目的是提供一种无线资源分配装置和无线资源分配方法，其可以有效地对多个无线资源执行多用户调度，并且可以执行符合信道状态和干扰量的无线资源分配。 

通过一种用于将无线资源分配给多个用户的传输数据的无线资源分配装置实现该目的，该无线资源分配装置包括： 

调度部，被构成为从根据预定标准以优先级顺序排列的多个无线资源中的第一无线资源起对于所有用户开始调度，并且对于未被分配无线资源的用户按顺序重复调度直到最后的无线资源。 

也就是说，多用户调度是从第一资源起按顺序进行的。被分配了无线资源的用户使用该无线资源，并且对于未被分配无线资源的用户，在下一优先级的无线资源中执行多用户调度。因而，由于对于所有用户进行针对第一无线资源的调度，所以使用调度的频率效率变高。此外，至于其他无线资源，与使用首先分配无线资源的常规方案的频率效率相比，使用调度的频率效率高。 

还可以通过一种用于将无线资源分配给多个用户的传输数据的无线资源分配装置实现该目的，该无线资源分配装置包括： 

调度起始无线资源选择部，被构成为使用用户的QoS、可用频率信息和瞬时接收质量信息中的至少一个，对于各用户确定从之开始调度的无线资源； 

调度部，被构成为从根据预定标准以优先级顺序排列的多个无线资源中的第一无线资源起，对于调度起始无线资源为第一无线资源的用户开始调度，并且对于以下用户按顺序重复调度直到最后的无线资源，即，直到前一调度仍未被分配资源的用户以及正在作为重复对象的无线资源对应于其预定调度起始无线资源的用户。 

根据该构成，可以考虑用户的状态而执行更有效的调度。 

在该无线资源分配装置中，在对于最后的无线资源的调度结束后，调度处理可以返回到第一无线资源，从而对在前面的调度中未被分配资源的用户重复进行调度。因而，当存在可用无线资源时，可以有效地执行无线资源分配。 

该无线资源分配装置可以包括优先级设置部，该优先级设置部被构成为对所述多个无线资源设置优先级，从而按优先级的顺序对这些无线资源进行编号。通过提供优先级设置部，可以从高优先级无线资源起执行分配，从而可以实现系统吞吐量的提高。 

在该无线资源分配装置中，优先级设置部可以根据无线参数和用户QoS自适应地确定无线资源的优先级。因此，可以根据情况确定适当的优先级。 

该无线资源分配装置可以包括调度标准确定部，该调度标准确定部 被构成为确定应用于各无线资源的调度标准。通过提供该调度标准确定部，可以根据无线资源执行适当的调度。 

该调度标准确定部可以根据无线参数和用户的QoS自适应地确定调度标准。因此，可以根据情况执行适当的调度。 

此外，该调度标准确定部可以使用用户QoS信息、可用频率信息以及瞬时接收质量信息中的至少一个确定针对各无线资源的调度方案。因而，可以根据情况执行适当的调度。 

此外，本发明还可以被构成为一种用于将无线资源分配给用户的传输数据的无线资源分配方法，该无线资源分配方法包括以下步骤： 

从根据预定标准以优先级顺序排列的多个无线资源中的第一无线资源起对于所有用户开始调度； 

对于除了已被分配了任一无线资源的用户以外的用户按顺序重复调度直到最后的无线资源。 

此外，本发明还可以被构成为一种用于将无线资源分配给用户的传输数据的无线资源分配方法，该无线资源分配方法包括以下步骤： 

对于各用户，使用该用户的QoS和可用频率信息中的至少一个确定从之开始调度的无线资源； 

从根据预定标准以优先级顺序排列的多个无线资源中的第一无线资源起，对于调度起始无线资源为第一无线资源的用户开始调度，以及 

对于以下用户按顺序重复调度直到最后的无线资源，即，直到前一调度仍未被分配资源的用户以及正在作为重复对象的无线资源对应于其预定调度起始无线资源的用户。 

根据本发明，从按预定标准以优先级顺序排列的多个无线资源中的第一无线资源起，对于所有用户开始调度，并且对除了已被分配了任一无线资源的用户以外的用户，按顺序重复该调度直到最后的无线资源。因此，与其中无线资源分配和调度在两个阶段执行的常规方案相比，可以实现符合信道状态和干扰量并具有高调度效率的无线资源分配。 

附图说明

当结合附图阅读以下的详细说明时，本发明的其他目的、特征和优点将变得更显而易见，图中： 

图1示出了用于分配无线资源的常规方法； 

图2示出了本发明第一实施例中的无线资源分配方法； 

图3是第一实施例中的无线资源分配装置的控制框图； 

图4是示出了第一实施例中的无线资源分配处理的流程图； 

图5是示出了当把两个频带作为无线资源时无线资源分配处理的具体示例的流程图； 

图6示出了本发明第二实施例中的无线资源分配方法； 

图7是第二实施例中的无线资源分配装置的控制框图； 

图8示出了本发明第三实施例的无线资源分配方法； 

图9是示出了距基站的距离与分配率之间的关系的仿真结果； 

图10示出了在该仿真中使用的参数； 

图11示出了每小区用户数与系统吞吐量之间的关系的仿真结果。 

具体实施方式

下面描述本发明的优选实施例。在下面的说明中，“无线资源”被定义为可以被物理分割的无线频率资源，如无线信道或无线频率等。此外，假定在同一基站中存在多个无线资源，并且各用户在同一时间仅可以使用一个无线资源。 

图2示出了本发明第一实施例中的无线资源分配方法。在图2中，首先，在步骤S100和S101，对于各用户，针对无线资源1执行传输数据的调度。此时的调度可以使用诸如Max.CIR法等的常规调度算法来执行。通过该调度被分配了无线资源的用户使用该无线资源。 

另一方面，在步骤S102中，对于未被分配无线资源的用户，以与针对无线资源1相同的方式针对无线资源2执行调度。此时，调度标准可以与用于无线资源1的调度标准不同。随后，在步骤S103中，对于未被分配无线资源的用户，针对无线资源3执行类似的操作。通过重复该操作直到最后的无线资源N(步骤S10N)，同时执行了无线资源分配和调 度。 

图3是第一实施例中的无线资源分配装置的控制框图。调度部13中的对应于无线资源1到N之一的各调度部(131-13N)接收从调度标准确定部12提供的调度标准信息14、通过测量各用户的接收质量获得的瞬时接收质量信息I5、以及调度对象用户信息16(针对无线资源1的所有用户)，从而对于对象用户执行调度。 

调度标准确定部12考虑到用户QoS(服务质量)信息12以及可用频率信息I1(例如频带、带宽、调制方案、基站和移动台中的平均接收质量等)，确定调度标准。例如，可以考虑一种使用Max.CIR法等的方法来提高系统的吞吐量。另外，可以采用一种对SINR值设置阈值以考虑用户的QoS的方法、一种限制用户数量的方法等。另外，可以设置用于检查被分配了无线资源的各用户的吞吐量是否满足所需QoS的标准。 

优先级设置部11基于用户QoS信息12和可用频率信息I1确定无线资源的优先级，从而按所确定的优先级的顺序对这些无线资源编号。例如，具有宽带宽的无线资源可以被编号为优先级1。在本实施例中，按优先级设置部11所确定的降序优先级的顺序分配无线资源。 

图4是示出了第一实施例中的无线资源分配处理的流程图。在该图中，N表示无线资源的数目，而Rn表示第n个无线资源。当在步骤S110中开始处理时，在步骤S111中将n设定为1，并在步骤S112中针对R1(也就是，无线资源1)执行调度。随后，在步骤S113中，将无线资源1分配给在该调度中被分配了的用户。接下来，在步骤S114中选择在步骤S112中的调度中未被分配无线资源的用户，并在步骤S115中将n加1。在步骤S116中确定n是否小于或等于N。当n小于或等于N时，执行针对无线资源Rn的调度(步骤S112)。随后，当n大于N时，在步骤S117中结束处理。也就是说，从优先级为1的无线资源1起开始按顺序执行调度，并且对于未被分配的用户，进行针对下一无线资源的调度。 

图5是示出了当把两个频带作为无线资源时无线资源分配处理的具体示例的流程图。假定频带1的频率f1与频带2的频率f2之间的关系为f1＞f2。在图5中，当在步骤S120中开始处理时，在步骤S121中，针对较高频带1执行基于Max.CIR法的调度，以增强频率效率。在步骤S122和S123中，在该调度中被分配了的用户执行使用该频带1的传输。接下来，在步骤S124中，对于未被分配频带1的用户，由于需要保持公平性，所以在较低频带2中使用PF法执行调度。在步骤S125和S126中，在该调度中被分配了频带2的用户使用频带2执行传输。在步骤S127中，不对未被分配任何频带的用户分配任何信道。通过进行这种控制，可以在保持公平性的同时提高系统吞吐量特性。

图6示出了本发明第二实施例中的无线资源分配方法。在图2所示的第一实施例中，对于每一个用户，从无线资源1起执行调度。另一方面，在该第二实施例中，在步骤S200中，考虑到各无线资源的特征(当带宽或频率不同时，特征可能是频率的不同)并考虑到各用户的QoS，对于各用户，设置调度起始无线资源，从该调度起始无线资源起开始调度。从而，调度从无线资源1开始。在步骤S201中，针对无线资源1，仅对于调度起始无线资源是无线资源1的用户执行调度。在步骤S202中，在无线资源2中，对在前一调度中未被分配无线资源1的用户以及调度起始无线资源是无线资源2的用户执行调度。以相同的方式，执行调度，直到步骤20N中的最后的无线资源N。 

根据无线资源的特征和用户的QoS，可以跳过中间的无线资源进行调度。例如，可以在针对无线资源1的调度之后进行针对无线资源3的调度。 

图7是第二实施例中的无线资源分配装置的控制框图。如图所示，对图3所示的第一实施例中的控制块增加了调度起始无线资源选择部14。在第二实施例的无线资源分配装置中，调度起始无线资源选择部14基于可用频带信息I1和用户QoS信息I2生成无线资源信息I8，其中无线资源信息I8包括各用户从之开始调度的无线资源的信息。随后，调度起始无线资源选择部14将无线资源信息I8提供给调度部13，从而对于各用户控制调度起始位置。 

接下来，图8示出了本发明第三实施例的无线资源分配方法。在图6所示的第二实施例中，当针对最后的无线资源N的调度结束时，调度 处理结束。另一方面，在第三实施例中，在步骤S30N中执行了针对无线资源N的调度之后，对于未被分配的用户，再次针对仍为可用资源的各无线资源从无线资源1起开始执行调度(步骤S301)。该方法的优点是，当在直到无线资源N的调度中存在未被分配任何无线资源的至少一个用户，并且在任何无线资源中存在至少一个可用无线资源时，可以有效地使用无线资源。至于对于在直到无线资源N的调度中也未被分配任何无线资源的用户并且再次从无线资源1起执行调度的情况，在直到用户的调度起始无线资源之前的一个无线资源的调度中未被分配任何无线资源时，或者在直到无线资源N的第二次调度中未分配任何无线资源时，调度结束。 

图9是示出了本发明实施例中的从基站到移动台的距离与分配率之间的关系的仿真结果。横轴表示用户与基站之间的距离(Km)，而纵轴表示分配率，即，被分配了资源的用户的比率。图10示出了仿真参数。也就是说，图9所示的本发明的特征曲线“a”对应于对2GHz频带使用Max.CIR法，而对800MHz频带使用PF法的情况。图9所示的本发明的特征曲线“c”对应于对2GHz频带使用Max.CIR法，对800MHz频带也使用Max.CIR法的情况。作为与本发明相对比的方法，示出了特征曲线“b”和“d”，其中，在相同的条件下，用户被随机分配这些频带之一，并且在所分配的频带中执行调度。 

如图9所清楚示出的，可以理解，不管800MHz频带的调度方案有何不同，分配率特性都提高了。特别是在对800MHz频带使用PF法的方案中，由于对在2GHz带中未被分配资源的所有用户执行PF法，所以可以保持公平性。 

图11是示出了每小区用户数目与系统吞吐量之间的关系的仿真结果。特征曲线“a”到“d”分别对应于图9中的特征曲线“a”到“d”。如图11所清楚示出的，不管800MHz频带的调度标准如何，吞吐量特性都提高了。原因在于，由于在对2GHz频带的调度中可以针对所有用户执行调度，所以增加了利用效率。根据这些结果，可以理解，在2GHz频带中使用Max.CIR法之后在800MHz频带中使用PF法的方法是最好的。原因在于，由于Max.CIR法提高了频率使用效率而PF法提高了公平性，从而与常规方案相比较，调度效果提高了。 

如上所述，在本发明中，当对多个无线资源(例如频带、无线信道等)执行资源分配时，按无线资源的降序优先级的顺序执行调度。随后，在调度中被分配了的用户使用与该调度相对应的无线资源，而对于未被分配无线资源的用户，针对下一优先级的无线资源执行调度，并且重复该操作直到最后的资源。因此，可以进行符合各用户的信道状态和干扰量的无线资源分配，从而通过根据无线参数(频带、带宽等)和用户的QoS(流量类型、所需传输速率)对调度进行控制，可以实现无线资源的有效利用。 

本发明不限于具体公开的实施例，可以在不脱离本发明范围的情况下进行修改和变型。 

本申请包含了与2005年2月24日提交给日本专利局的日本专利申请No.2005-049415相关的主题，通过引用将其全部内容合并到本文中。 

Claims (11)

1.一种无线资源分配装置，用于将无线资源分配给用户的传输数据，该无线资源分配装置包括：

调度部，被构成为从根据基于用户QoS和可用频率信息的预定标准以优先级顺序排列的多个无线资源中的第一无线资源起对于所有用户开始调度，并且对于除了已被分配了无线资源的用户以外的用户按顺序重复调度直到最后的无线资源。

2.一种无线资源分配装置，用于将无线资源分配给多个用户的传输数据，该无线资源分配装置包括：

调度起始无线资源选择部，被构成为使用用户QoS、可用频率信息和瞬时接收质量信息的标准中的至少一个，对于各用户确定从之开始调度的无线资源；

调度部，被构成为从根据预定标准以优先级顺序排列的多个无线资源中的第一无线资源起，对于调度起始无线资源为第一无线资源的用户开始调度，并且对于以下用户按顺序重复调度直到最后的无线资源，即，直到前一调度仍未被分配资源的用户以及将下一个无线资源作为调度起始无线资源的用户。

3.根据权利要求2所述的无线资源分配装置，其中，在对于最后的无线资源的调度结束后，调度处理返回到第一无线资源，对在前面的调度中未被分配资源的用户重复进行调度。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的无线资源分配装置，包括：

优先级设置部，被构成为对所述多个无线资源设置优先级，从而按优先级的顺序对所述多个无线资源进行编号。

5.根据权利要求4所述的无线资源分配装置，其中，优先级设置部根据无线参数和用户的QoS自适应地确定无线资源的优先级。

6.根据权利要求1到3中任一项所述的无线资源分配装置，包括：

调度标准确定部，被构成为确定应用于各无线资源的调度标准。

7.根据权利要求6所述的无线资源分配装置，其中，调度标准确定部根据无线参数和用户的QoS自适应地确定针对各无线资源的调度标准。

8.根据权利要求6所述的无线资源分配装置，其中，调度标准确定部使用用户QoS信息、可用频率信息以及瞬时接收质量信息的标准中的至少一个确定针对各无线资源的调度标准。

9.一种无线资源分配方法，用于将无线资源分配给用户的传输数据，该无线资源分配方法包括以下步骤：

从根据基于用户QoS和可用频率信息的预定标准以优先级顺序排列的多个无线资源中的第一无线资源起对于所有用户开始调度；

对于除了已被分配了任一无线资源的用户以外的用户按顺序重复调度直到最后的无线资源。

10.一种无线资源分配方法，用于将无线资源分配给多个用户的传输数据，该无线资源分配方法包括以下步骤：

对于各用户，使用该用户QoS和可用频率信息中的至少一个确定从之开始调度的无线资源；

从根据预定标准以优先级顺序排列的多个无线资源中的第一无线资源起，对于调度起始无线资源为第一无线资源的用户开始调度，以及

对于以下用户重复调度直到最后的无线资源，即，直到前一调度仍未分配资源的用户以及将下一个无线资源作为调度起始无线资源的用户。

11.根据权利要求10所述的无线资源分配方法，其中，在针对最后的无线资源的调度结束后，调度处理返回到第一无线资源，对在前面的调度中未被分配资源的用户重复进行调度。

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