CN1980108A - 一种码分多址通信系统中的码资源分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种码分多址通信系统中的码资源分配方法，其包括以下步骤：记录码分多址系统码树上各结点的状态为空闲或非空闲，输入待分配扩频因子；以扩频因子为4的四个结点作为根结点，将码树为四组，分别记录各组下各层剩余的码资源；根据待分配扩频因子及码树中各结点下剩余码资源的数目决定具体分配资源的分支，并在其下找到结点进行分配；更改已分配结点的状态及其所属资源组的剩余资源情况。本发明方法由于利用码分多址系统码资源的完全二叉树特点，将码资源分成几个资源分配组，有效缩小了资源搜索的范围，并降低了实现的时间复杂度；尤其在码树全部空闲的情况下实现了十分简单快捷的分配。

Description

一种码分多址通信系统中的码资源分配方法

技术领域

本发明涉及一种码分多址通信系统领域的码资源分配方法，特别涉及的是一种WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)宽带码分多址通信系统中正交可变扩频码的分配方法。

背景技术

现有的码分多址通信系统使用OVSF技术保证不同长度的不同扩频码间的正交性。OVSF码的码树结构如图1所示，OVSF码字的长度等于其扩频因子，为2的整数次幂，即SF＝2^K(K取正整数)。对于码字长度一定的OVSF码组，它包括的码字总数与其码字长度相等，即码树同一层上共有SF个长度为SF的OVSF码。码树中同层间的码相互正交，而不同层间的码有条件正交，正交条件为：以任何一个码作结点或子树根，则该结点与其下一级子树的下边子树正交，而与其下一级子树的上边子树不正交。例如C_ch4，0与C_ch8，1、C_ch16，1、C_ch4，1.C_ch4，2、C_ch4，3正交，但是与C_ch8，0、C_ch16，0不正交。所以它既可以保证适应不同速率多种业务的要求，又以码间的正交性保证了对不同信道的区分。

宽带码分多址通信系统的码树共分为10层，对应的扩频因子分别为1、2、4、8、16、32、64、128、256、512，每层上对应的结点总数等于扩频因子的大小，整个码树是一棵完全二叉树，这棵二叉树也就构成了通信系统的码表。由于该二叉树上的结点并非完全两两正交，所以在分配码字时也并非均可两两同时分配。对于可同时分配的码必须具备以下条件：(1)码树同层间的码可同时分配；(2)码树不同层间的码，两个码中任一个码不为另一个码的父码时可同时分配。也就是说当分配某一具体码后，从其到其的根结点路径上的所有码及其下所有子树上的码均不能再分配。因此，当分配一个码字后，需要对其上层的所有父结点及其下的所有子结点进行阻塞。

宽带码分多址通信系统基于提高码资源利用率和降低码资源使用复杂度等原则考虑，在分配码资源时应尽量保留扩频因子较短的码字，在选择OVSF码时应尽可能减少对短扩频码不必要的阻塞。如此一来，在挑选码字时需要对该SF层各码字进行遍历和比较，有时甚至需要对其上一层甚至上几层的父结点进行遍历，才能最终选择出最佳的码字。这样做虽然能够提高码资源的利用率但同时也增加了码资源分配的复杂度，尤其是当分配的SF越大时，需要遍历查找码树的层数将越多，查找的结点也就越多。最极端的情况是当整张码表均为空闲时，如果需要分配SF＝512的一个扩频码，按照上述原则，可能需要遍历整棵码树上的所有结点才能最终选择出合适的码字进行分配，这样就大大增加了实现的时间复杂度。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于针对码分多址系统的码资源分配问题提出一种码分多址通信系统中的码资源分配方法，在尽量降低资源分配实现时间复杂度的同时尽量保留扩频因子较短的码字，以提高码资源的利用率，特别是对宽带码分多址通信系统，由于其扩频码树层数及码字个数均数量较多，在资源分配时为保证码资源利用率极易引起对整个码树的深度和广度遍历，为此本发明提出一种利用码资源完全二叉树特性的资源分配方法，在保证资源利用率的同时有效降低码资源分配的时间复杂度。

本发明技术方案如下：

一种码分多址通信系统中的码资源分配方法，其包括以下步骤：

a.记录码分多址系统码树上各结点的状态为空闲或非空闲，输入待分配扩频因子；

b.以扩频因子为4的四个结点作为根结点，将码树为四组，分别记录各组下各层剩余的码资源；

c.根据待分配扩频因子及码树中各结点下剩余码资源的数目决定具体分配资源的分支，并在其下找到结点进行分配；

d.更改已分配结点的状态及其所属资源组的剩余资源情况。

所述的方法，其中，所述步骤b还包括：

b2.记录每组资源各层的单一空闲结点，此单一空闲结点满足：该结点空闲，但该结点的上层父结点为非空闲；对于扩频因子为4的层的结点，只要该结点空闲则记为该组的单一空闲结点。

所述的方法，其中，所述步骤c还包括遍历选定的资源分配组中资源分配父结点下的待分配扩频因子层各结点，找到空闲结点分配资源，并返回资源分配结果；具体步骤为：

c1.判断是否码树上所有结点均为空闲，是则执行步骤c2，否则执行步骤c3；

c2.选择任一组码资源在待分配的待分配扩频因子层上挑选一个结点作为资源进行分配，同时返回分配结果；

c3.判断各组记录的单一空闲结点是否包含待分配扩频因子的结点，是则执行步骤c4，否则执行步骤c5；

c4.挑选存在单一空闲待分配扩频因子的组作为资源分配组，并选择单一空闲的待分配扩频因子结点分配资源，同时返回资源分配结果；

c5.判断各组资源中小于待分配扩频因子的各层是否存在单一空闲结点，是则执行步骤c7，否则执行步骤c6；

c6.返回分配失败标识；

c7.选择存在小于待分配扩频因子且扩频因子最大的单一空闲结点所在组作为资源分配组，并将该点作为资源分配父结点。

所述的方法，其中，所述步骤d还包括：

d1.将已分配的结点状态标识为非空闲；

d2.将分配结点的父结点、祖父结点直至根结点状态标识为非空闲；

d3.将分配结点下的所有子结点标识为非空闲；

d4.重新记录分配组中各层剩余的单一空闲结点。

本发明所提供的一种码分多址通信系统中的码资源分配方法，由于利用码分多址系统码资源的完全二叉树特点，将码资源分成几个资源分配组，有效缩小了资源搜索的范围，并降低了实现的时间复杂度；尤其在码树全部空闲的情况下，可通过判断，任意选择一个资源分配组并直接在该组待分配SF_prep层上查找空闲结点进行分配，实现十分简单快捷；同时，由于确定具体资源分配组时首先考虑该结点空闲但其上层父结点非空闲的单一可分配结点，所以能够有效保留较短的扩频码资源，防止人为产生资源碎片，提高码资源的利用率。

附图说明

图1是现有技术的OVSF码的码树结构图；

图2是本发明方法的小区部分码资源占用情况图；

图3是本发明方法所述的码分多址通信系统码资源分配过程的流程图。

具体实施方式

以下结合附图，将对本发明的各较佳实施例进行较为详细的说明。

本发明提供了一种宽带码分多址通信系统中正交可变扩频码的分配方法，其核心思想是利用码分多址系统码资源的完全二叉树特点，将码资源分成几个资源分配组，在资源分配时首先将待分配资源确定在某一具体资源分配组中的具体资源分配父结点上，再在该组该父结点下遍历空闲结点并最终分配。此方法在分配资源时能够缩小资源搜索的范围，减少搜索资源的数量，在降低实现复杂度的同时有效提高了码资源的利用率。

本发明方法包括以下步骤：

a.记录码分多址系统码树上各结点的状态为空闲或非空闲，输入待分配扩频因子SF_prep；

b.以SF＝4的四个结点作为根结点，将码树为四组，分别记录各组下各SF层剩余的码资源；

c.根据待分配的SF_prep及码树中各结点下剩余资源的数目决定具体分配资源的分支，并在其下找到最为合适的结点进行分配；

d.更改已分配结点的状态及其所属资源组的剩余资源情况；

其中所述步骤b还包括：

b1.以SF＝4的码字为根结点，将整个码树分为四组码资源；

b2.记录每组资源各SF层的单一空闲结点，此单一空闲结点必须满足：该结点空闲，但该结点的上层父结点为非空闲；对于SF＝4层的结点，只要该结点空闲则记为该组的单一空闲结点；

所述步骤c还包括：

c1.判断是否码树上所有结点均为空闲，是则执行步骤c2，否则执行步骤c3；

c2.选择任一组码资源在待分配的SF_prep层上挑选一个结点作为资源进行分配，同时返回分配结果；

c3.判断各组记录的单一空闲结点是否包含SF_prep的结点，是则执行步骤c4，否则执行步骤c5；

c4.挑选存在单一空闲SF_prep的组作为资源分配组，并选择单一空闲的SF_prep结点分配资源，同时返回资源分配结果；

c5.判断各组资源中小于SF_prep的各层是否存在单一空闲结点，是则执行步骤c7，否则执行步骤c6；

c6.返回分配失败标识；

c7.选择存在小于SF_prep且SF最大的单一空闲结点所在组作为资源分配组，并将该点作为资源分配父结点；

c8.遍历选定的资源分配组中资源分配父结点下的SF_prep层各结点，找到空闲结点分配资源，并返回资源分配结果；

所述步骤d还包括：

d1.将已分配的结点状态标识为非空闲；

d2.将分配结点的父结点、祖父结点直至根结点状态标识为非空闲；

d3.将分配结点下的所有子结点标识为非空闲；

d4.重新记录分配组中各层SF剩余的单一空闲结点。

如图3所示的本发明步骤具体包括：

步骤301：记录码树上各结点的状态，如果该结点被占用或被阻塞则标记为非空闲，否则标记为空闲，同时输入待分配扩频因子SF_prep，初始化SF_temp＝0；

步骤302：以SF＝4的四个结点作为根结点将码资源分为四组，其中每组码资源包括1个SF＝4的码字、2个SF＝8的码字、4个SF＝16的码字、8个SF＝32的码字、16个SF＝64的码字、32个SF＝128的码字、64个SF＝256的码字和128个SF＝512的码字；

步骤303：分别记录每组资源各SF层的该结点空闲但其上层父结点非空闲的单一空闲结点；对于SF＝4层的结点，只要该结点空闲就被记为该组的单一空闲结点。

由于宽带码分多址通信系统的码资源是从SF＝4层开始分配的，所以统计单一空闲结点时我们也从SF＝4层起始。统计以上一步骤中的分组为单位进行，各组均从SF＝4层开始向下层遍历，如果在该层发现符合要求的单一空闲结点，则可记录下该结点的标识。由于SF＝4上层的父结点不可分配，所以对于SF＝4层的结点来说，只要其状态为空闲，就被记录为该组的单一空闲结点。每组的记录结果可以独自组成一个一位数组。

步骤304：判断各组记录的单一空闲结点中是否均存在SF＝4的结点，如果各组均存在，则说明整个码树的所有结点均为空闲，此时执行步骤305，否则执行步骤306；

步骤305：任选择一组作为资源分配组，直接在该组待分配的SF_prep层任意选择一个空闲结点分配资源，继续执行步骤313。

步骤306：令SF_temp＝SF_prep；

步骤307：判断各组记录的单一空闲结点中是否存在SF_temp层的结点，如果存在则执行步骤308，否则执行步骤309；

步骤308：选择存在SF_temp层单一空闲结点的一组作为资源分配组，并挑选该组中单一空闲的SF_temp层结点作为资源分配父结点，继续执行步骤312；

步骤309：令SF_temp＝SF_temp/2；

步骤310：判断SF_temp是否等于2，是则执行步骤311，否则执行步骤307；

步骤311：返回资源分配失败标识；

步骤312：遍历资源分配组中资源分配父结点下SF_prep层的结点，选择空闲结点分配资源；

步骤313：将资源分配结点的状态修改为非空闲，同时将其上的父结点、祖父结点一直至根结点以及其下的所有子结点的状态均修改为非空闲，重新记录资源分配组的单一空闲结点，并返回资源分配结果。

如图2所示是本发明方法的某小区部分码资源占用情况，其中斜纹表示该码字被分配，网纹表示该码字被阻塞，白色表示该码字空闲。按照具体实施方式，本发明方法首先需要记录码树上各结点的状态(如图中标识)，并令SF_temp＝0。然后按照SF＝4层的四个根结点将资源分为四组，图2中是其中的两组码资源，设以C_ch4，1为根结点的为Group1，另一组为Group2。分别记录图中这两组码资源的资源剩余情况为：Group1＝{C_ch16，16’......}，Group2＝{C_ch8，4，C_ch16，11，......}，......。假设图中未标识的两组资源均不存在SF＝4的单一空闲结点，则所有的剩余资源记录均不存在SF＝4的单一空闲结点，所以不能直接分配资源。假设待分配的SF_prep＝64，令SF_temp＝64，接下来判断四组资源记录的单一空闲结点中是否存在SF＝64结点。记录的两组资源中不存在SF＝64的单一空闲结点，假设图中未画出的另外两组资源中也不存在这样的结点，此时只能查找其上一层父结点是否存在单一空闲结点。

令SF_temp＝64/2＝32，并判断SF_temp不等于2，再在各资源组中查找是否存在SF＝32的单一空闲结点。在上述两组记录的码资源中未查找到需要的单一空闲结点，为使查找过程更具普遍性，同样假设两外两组资源记录也不存在这样的结点，这时再向其上一层结点进行空闲结点的查找。令SF_temp＝32/2＝16，并判断SF_temp是否等于2。在记录的两资源组中均找到单一空闲的SF＝16层结点的记录，于是任选一组，假设选择Group1作为资源分配组，并选定改组中单一空闲的SF_temp层结点C_ch16，16为资源分配父结点。遍历C_ch16，16下的SF＝64层的结点，找到一个空闲结点C_ch64，24作为资源分配，同时将其上层父结点C_ch32，12、C_ch16，16以及其下层子结点C_ch128，48、C_ch128，49、C_ch256，96、......，标识为非空闲，重新统计该组的单一空闲结点，并返回分配结果C_ch64，24，分配过程到次结束。

本发明方法利用码分多址系统码资源具有完全二叉树特性，所以在资源分配时，可以按照一定的原则将待分配的码资源化分成几个资源分配组，根据各分组中码资源的具体剩余情况将资源分配锁定在具体资源组中的具体父结点下，再在该结点下进行少量码字的遍历，便可找到最佳的码字进行分配，有效降低了实现的时间复杂度。

本发明方法尤其在码树全部空闲的情况下，可通过判断，任意选择一个资源分配组并直接在该组待分配SF_prep层上查找空闲结点进行分配，实现十分简单快捷。同时，由于确定具体资源分配组时首先考虑该结点空闲但其上层父结点非空闲的单一可分配结点，所以能够有效保留较短的扩频码资源，防止人为产生资源碎片，提高码资源的利用率。

应当理解的是，上述针对具体实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1、一种码分多址通信系统中的码资源分配方法，其包括以下步骤：

a.记录码分多址系统码树上各结点的状态为空闲或非空闲，输入待分配扩频因子；

b.以扩频因子为4的四个结点作为根结点，将码树为四组，分别记录各组下各层剩余的码资源；

c.根据待分配扩频因子及码树中各结点下剩余码资源的数目决定具体分配资源的分支，并在其下找到结点进行分配；

d.更改已分配结点的状态及其所属资源组的剩余资源情况。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b还包括：

b2.记录每组资源各层的单一空闲结点，此单一空闲结点满足：该结点空闲，但该结点的上层父结点为非空闲；对于扩频因子为4的层的结点，只要该结点空闲则记为该组的单一空闲结点。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c还包括遍历选定的资源分配组中资源分配父结点下的待分配扩频因子层各结点，找到空闲结点分配资源，并返回资源分配结果；具体步骤为：

c1.判断是否码树上所有结点均为空闲，是则执行步骤c2，否则执行步骤c3；

c2.选择任一组码资源在待分配的待分配扩频因子层上挑选一个结点作为资源进行分配，同时返回分配结果；

c3.判断各组记录的单一空闲结点是否包含待分配扩频因子的结点，是则执行步骤c4，否则执行步骤c5；

c4.挑选存在单一空闲待分配扩频因子的组作为资源分配组，并选择单一空闲的待分配扩频因子结点分配资源，同时返回资源分配结果；

c5.判断各组资源中小于待分配扩频因子的各层是否存在单一空闲结点，是则执行步骤c7，否则执行步骤c6；

c6.返回分配失败标识；

c7.选择存在小于待分配扩频因子且扩频因子最大的单一空闲结点所在组作为资源分配组，并将该点作为资源分配父结点。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤d还包括：

d1.将已分配的结点状态标识为非空闲；

d2.将分配结点的父结点、祖父结点直至根结点状态标识为非空闲；

d3.将分配结点下的所有子结点标识为非空闲；

d4.重新记录分配组中各层剩余的单一空闲结点。

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