资源分配器及资源分配方法组成比例

公开了一种ＢＳ中的资源分配器及其分配方法，用于向属于ＢＳ的多个用户分配资源。该资源分配器包括：用户分类模块，用于根据每一个用户向ＢＳ反馈的信道质量信息，将该用户分入具有预定优先级顺序的多个用户集之一；基本需求分配模块，用于按照预定优先级顺序，依次在每一个用户集中进行资源分配，满足每一个用户的基本数据速率需求；以及剩余资源分配模块，用于根据资源剩余情况和用户剩余需求情况，确定剩余资源集和剩余用户集，进行剩余资源分配，以增大系统吞吐量。利用上述方法和结构，能够找到最优用户－子带对，满足各个用户的基本数据速率需求，增大系统容量并减少ＵＣＤ／ＤＣＤ和ＵＬ＿ＭＡＰ／ＤＬ＿ＭＡＰ中的字节开销。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及资源分配器及其资源分配方法，尤其适合在基于OFDMA的系统中的相邻子载波映射(AMC)模式下使用，能够确保基 本数据速率需求并增大系统容量。
技术介绍
近年来，OFDMA系统中的资源分配问题一直倍受关注，并且提 出了多种资源分配方案。图1示出了基于OFDMA的系统中资源分配 的示意图，其中频率轴上的每一个子带包括S个子载波，时间轴上的 每一个时隙包括L个OFDM符号。一个子带和一个时隙构成一个分配 单元(Allocation Unit, AU)，由此一个AU包括SXL子载波-OFDM 符号。在OFDMA系统中，对数据分组的调度是以帧为单元进行的， 在一个调度周期(即一帧)内为一个或多个数据分组的传输分配频率 和时间，每个AU能够承载的数据分组大小由调制和编码方案(MCS) 确定。由于子载波到频谱的映射方式会直接影响到OFDMA系统中的调 度方案，并且在移动WiMAX (IEEE802.16e)标准中，通常采用两种 OFDMA子载波排列方法(分别称作分集排列(例如FUSC， PUSC) 和相邻排列(例如AMC))，所以根据子载波映射方式，现有的资源 分配方案可以分为两类。在第一类方案中，每个子带包括以伪随机方 式分布在频谱上的多个子载波。由于伪随机分布带来的平均化效果， 所有子带的质量基本上相同，资源分配算法也十分简单。例如，非专 禾ll文献 1 (Jae隱Woo So, A Downlink Performance Analysis of VoIP Services Over an IEEE 802.16e OFDMA System, IEEE communications letters Vol.1 l，No.2， 2007年2月，155-157页)中描述了对IEEE 802.16eOFDMA系统上的VoIP服务进行下行链路性能分析，非专利文献2(S. Ryu, B.H， Ryu， H. Seo， M. Shin, and S, Park. Wireless Packet Scheduling Algorithm for OFDMA System Based on Time-Utility and Channel State, ETRI Journal, Vol 27， Number 6， 2005年12月，777-787 页)中提出了 UEPS (基于紧急性和效率的无线分组调度)算法，同 时对实时和非实时业务进行调度。但是第一类方案无法实现频率分集， 资源利用率不高。在第二类方案中，每一个子带中的子载波在频谱上 彼此相邻，这种相邻映射能够避免由于深度衰减和干扰导致的空 子带，从而可以利用所谓的用户分集。这是因为不同用户需要不同的 信道质量，一个用户的空子带可能对于另一个用户而言是有利可用的。 但是，在一个调度周期(一帧)中， 一个子带只能分配给一个用户， 并且所有子带的信道状态信息是在基站(BS)中假设的。此外，第二 类方案中， 一些常规算法不支持各个用户的最低速率需求，而对于未 来宽带无线系统的开发而言，这是非常关键的设计问题。有的虽然考 虑了各个用户的最低速率需求，但是仍存在一个子带只能分配给一个 用户。非专禾U文献3( Pietrzyk. S， Janssen. G丄M Multi-user Sub-carrier Allocation for QoS Provision in the OFDMA Systems. Vehicular Technology Conference, 2002, Proceedings. VTC 2002-Fall.2002 IEEE. Vol:2 ,1077-1081页)中采用固定调制方案，并且以子载波-时间为单位 进行资源分配。具体而言，如果时间轴上有K个时隙，则一帧中的资 源分配需要K个调度周期，S卩，调度周期是一个时隙，BS根据PF、 M—LWDF或Round-Robin等规则将一个时隙上的AU分配给不同用 户。由于采用逐个时隙的调度算法，分配给一个用户的AU分布在整 个帧上，因此需要使用UCD/DCD和UL一MAP/ DL一MAP指示向不同 CID (连接标识符)或用户分配的AU的位置。此时必须考虑到 UCD/DCD和UL—MAP/DL—MAP中的字节开销，随着K增加，这种 开销显著增大。此外，在这种系统中，所有用户报告所有子带的CQI (信道质量指示符)，所以上行链路中可以用来传输用户数据的剩余资 源很少。因此，需要一种资源分配算法，以解决向用户分配子带和时间资 源(即AU)的问题。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种资源分配器及其资源分 配方法，其能够找到最优用户-子带对，在满足各个用户的基本数据速率需求的前提下增大系统容量，同时减少UCD/DCD和 UL—MAP/DL一MAP中的字节开销。根据本专利技术第一方面，提出了一种资源分配器，位于基站BS中， 用于向属于BS的至少一个用户分配资源，所述资源分配器包括用 户分类模块，用于根据所述至少一个用户中每一个用户向BS反馈的 信道质量信息，将所述用户分入具有预定优先级顺序的多个用户集之 一；基本需求分配模块，用于按照所述多个用户集的预定优先级顺序， 依次在每一个用户集中进行资源分配，以满足所述至少一个用户中每 一个用户的基本数据速率需求；以及剩余资源分配模块，用于根据基 本需求分配模块进行分配之后的资源剩余情况和用户剩余需求情况， 确定剩余资源集和剩余用户集，并针对所确定的剩余资源集和剩余用 户集进行剩余资源分配，以增大系统吞吐量。根据本专利技术第二方面，提出了一种BS中的资源分配方法，用于 向属于BS的至少一个用户分配资源，所述资源分配方法包括用户 分类步骤，根据所述至少一个用户中每一个用户向BS反馈的信道质 量信息，将所述用户分入具有预定优先级顺序的多个用户集之一；基 本需求分配步骤，按照所述多个用户集的预定优先级顺序，依次在每 一个用户集中进行资源分配，以满足所述至少一个用户中每一个用户 的基本数据速率需求；以及剩余资源分配步骤，根据基本需求分配步 骤之后的资源剩余情况和用户剩余需求情况，确定剩余资源集和剩余 用户集，并针对所确定的剩余资源集和剩余用户集进行剩余资源分配， 以增大系统吞吐量。如上所述，假设每个用户具有基本数据速率需求，是保留用于传 输特定服务的，例如UGS和ErtPS (如VoIP)等，则根据本专利技术的资源分配方法基本分为两个阶段第一阶段，满足用户的基本数据速率 需求；第二阶段，如果在满足基本需求之后还有剩余资源(AU),则 对剩余资源进行分配，增大系统吞吐量。这种两级资源分配可以兼顾 用户公平性和系统容量。相比于现有技术，本专利技术还考虑到每个用户 所利用的多个子带之间的信道质量差异以及不同用户对同一子带的竞 争力，从而进一步优化了资源分配，提高了资源利用效率。附图说明结合附图，本专利技术的特征和优点将从以下详细描述中显而易见， 附图中图1示出了基于OFDMA的系统中资源分配的示意图2示出了根据本专利技术实施例的BS中的资源分配器的框图3示出了根据本专利技术实施例的资源分配器的示例操作的流程图4-7示出了本专利技术资源分配方法实施方式的具体示例，其中图 4示出了用于说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种资源分配器，位于基站ＢＳ中，用于向属于ＢＳ的至少一个用户分配资源，所述资源分配器包括：　用户分类模块，用于根据所述至少一个用户中每一个用户向ＢＳ反馈的信道质量信息，将所述用户分入具有预定优先级顺序的多个用户集之一；　基本需求 分配模块，用于按照所述多个用户集的预定优先级顺序，依次在每一个用户集中进行资源分配，以满足所述用户集中每一个用户的基本数据速率需求；以及　剩余资源分配模块，用于根据基本需求分配模块进行分配之后的资源剩余情况和用户剩余需求情况，确定剩余 资源集和剩余用户集，并针对所确定的剩余资源集和剩余用户集进行剩余资源分配，以增大系统吞吐量。

【技术特征摘要】
1. 一种资源分配器，位于基站BS中，用于向属于BS的至少一个用户分配资源，所述资源分配器包括用户分类模块，用于根据所述至少一个用户中每一个用户向BS反馈的信道质量信息，将所述用户分入具有预定优先级顺序的多个用户集之一；基本需求分配模块，用于按照所述多个用户集的预定优先级顺序，依次在每一个用户集中进行资源分配，以满足所述用户集中每一个用户的基本数据速率需求；以及剩余资源分配模块，用于根据基本需求分配模块进行分配之后的资源剩余情况和用户剩余需求情况，确定剩余资源集和剩余用户集，并针对所确定的剩余资源集和剩余用户集进行剩余资源分配，以增大系统吞吐量。2. 根据权利要求1所述的资源分配器，其中 所述信道质量信息包括针对所述用户的多个子带的信道质量；用户分类模块根据所述信道质量，计算所述用户的信道质量差异， 并将所计算的信道质量差异与至少一个预定阈值相比较，以将所述用 户分入具有相应优先级的用户集中。3. 根据权利要求1所述的资源分配器，其中 所述多个用户集的预定优先级顺序是，用户的信道质量差异越大，相应用户集的优先级越高。4. 根据权利要求2所述的资源分配器，其中 子带的信道质量由所述子带上的一个分配单元AU针对所述用户而能够承载的分组数目表示；所述分组数目是以调制和编码方案MCS的最低等级为基准的。5. 根据权利要求4所述的资源分配器，其中 所述信道质量差异由子带选择性因子BSF表示；当存在L个用户并且整个频谱分为N个子带，L和N都是自然数， 并且针对用户j的子带的数目为M时，用户j的BSF定义为膨;=-力j是小于等于L的自然数，M是小于等于N的自然数， 57= Z巧/M表示所述M个子带的平均信道质量，巧表示针对用户j的、子带n上的以调制和编码方案MCS的最低等级为基准的分组数 目，n是小于等于N的自然数。6. 根据权利要求l所述的资源分配器，其中 基本需求分配模块在每一个用户集中进行资源分配时，随机地逐个选择所述用户集中的用户并向所选用户分配资源，直到满足所述用 户集中所有用户的基本数据速率需求为止。7. 根据权利要求6所述的资源分配器，其中 基本需求分配模块从针对所选用户的多个子带中选择信道质量最高的子带，并将所选子带上的资源分配给所选用户。8. 根据权利要求7所述的资源分配器，其中 如果所选子带上的资源不足以满足所选用户的基本数据速率需求，则基本需求分配模块按照信道质量从高到低的顺序，依次选择所 述多个子带中的其他子带，并将所选子带上的资源分配给所选用户， 直到满足所选用户的基本数据速率需求为止。9，根据权利要求6所述的资源分配器，其中基本需求分配模块计算所选用户对其多个子带中每一个的竞争 力，选择竞争力最大的子带，并将所选子带上的资源分配给所选用户。10.根据权利要求9所述的资源分配器，其中如果所选子带上的资源不足以满足所选用户的基本数据速率需 求，则基本需求分配模块按照竞争力从大到小的顺序，依次选择所述 多个子带中的其他子带，并将所选子带上的资源分配给所选用户，直 到满足所选用户的基本数据速率需求为止。11.根据权利要求9所述的资源分配器，其中 竞争力由竞争因子CF表示，当存在L个用户并且整个频谱分为 N个子带时，L和N都是自然数，用户JQ针对子带n的CF定义为<formula>formula see original document page 4</formula>jo是小于等于L的自然数，n是小于等于N的自然数，U表示用户j。所属的用户集，R表示针对所述用户集中所有用户的子带集，分 子巧是针对用户jo的、子带n上的以调制和编码方案MCS的最低等级为基准的分组数目，分母表示所述用户集中所有其他用户选择在子 带n上发送分组的概率，cr是远小于《的正数。12. 根据权利要求1或3所述的资源分配器，其中 剩余资源分配模块从剩余资源集中随机选择一个子带，根据所选子带针对剩余用户集中的所有用户的信道质量，从剩余用户集中选择 具有最高信道质量的用户，并将所选子带上的剩余资源分配给所选用户。13. 根据权利要求12所述的资源分配器，其中 如果所选子带上的剩余资源不足以满足所选用户的剩余需求，剩余资源分配模块则将所选子带从剩余资源集中移除，并将所选用户的 剩余需求替换为此次分配之后的剩余需求。14. 根据权利要求12所述的资源分配器，其中 如果所选子带上的剩余资源足以满足所选用户的剩余需求，剩余资源分配模块则将所选用户从剩余用户集中移除，并按照信道质量从 高到低的顺序，从剩余用户集中选择另一用户。15. 根据权利要求l或9所述的资源分配器，其中 剩余资源分配模块计算剩余用户集中每一个用户相对于剩余资源集中每一个子带的竞争力，选择具有最大竞争力的用户和子带，并将 所选子带上的剩余资源分配给所选用户。16. 根据权利要求15所述的资源分配器，其中如果所选子带上的剩余资源不足以满足所选用户的剩余需求，剩 余资源分配模块则将所选子带从剩余资源集中移除，并将所选用户的 剩余需求替换为此次分配之后的剩余需求。17. 根据权利要求15所述的资源分配器，其中 如果所选子带上的剩余资源足以满足所选用户的剩余需求，则将所选用户从剩余用户集中移除，然后计算当前剩余用户集中每一个用 户相对于当前剩余资源集中每一个子带的竞争力，选择具有最大竞争 力的用户和子带，并将所选子带上的剩余资源分配给所选用户。18. 根据权利要求13、 14、 16和17中任一项所述的资源分配器，g巾剩余资源分配模块进行剩...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦文华，蔡凌鹤，
申请(专利权)人：朗讯科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]