[發明專利]LTE 下行系統中一種兩步式資源塊分配方法

有效

• 申請號: 201310330105.9
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103401670A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 任品毅;蔣寶榮;孫黎
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04L5/00
• 分類號: H04L5/00;H04W72/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，涉及LTE下行系統中一種兩步式資源塊分配方法。

背景技術

相比于2G和3G網絡，LTE系統能夠提供更高的傳輸速率和更好的傳輸質量。因此，LTE系統也成為當下研究的熱點。近年來，隨著新無線通信業務的不斷涌現以及人們對通信質量要求的不斷上升，無線資源日顯緊缺。通信系統一直面臨這樣的挑戰——利用有限的資源來滿足日益增長的用戶數和更高的數據速率需求。面對現在通信的局面，以及通信信道的特性，如何在有限的資源情況下提高系統容量并滿足用戶的服務質量要求，成為通信系統中亟待解決的問題。

構成一個信道的資源包括許多，由1G系統的頻帶，到2G系統的時隙，再到3G時代的頻域、時隙和碼道。現如今，以正交頻分（Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing，OFDM）技術為基礎的LTE系統，其資源主要指的是子載波、各子載波上的功率，以及比特在子載波上傳輸。資源分配有兩個不同的分配原則：最大化總的數據速率和最小化總的發送功率。最大化總的傳輸速率就是在分配的過程過以數據傳輸為目標，使得分配到各用戶的資源都能盡可能多的傳輸數據。同理，最小化總的發送功率就是功率最小為分配目標。

OFDMA技術是LTE下行傳輸系統中的一個重要的傳輸機制。OFDM系統中的資源分配技術已經有了很廣泛的研究。在OFDM系統中，每個子載波作為獨立的調度塊，分配給每個用戶不同子載波都可以使用不同的調制編碼方式。不同于OFDM系統，在LTE系統中，每12個子載波組合成為一個資源塊，兩個連續的資源塊作為一個最小的調度塊。同時，LTE下行系統中規定，分配給同一個用戶的所有調度塊必須使用相同的調試編碼方式，然而該調制編碼方式由信道狀態最差的調度塊決定。文獻[1]（R.Kwan,C.Leung,and?J.zhang,“Resource?allocation?in?an?LTE?cellularcommunication?system,”IEEE?Int.Conf.Commun.,pp.1-5,June2009.）首先討論了這個問題，并且給出了最優和次優的分配算法。此后，有很多的文獻研究此類問題。

LTE下行系統中的資源塊分配也有了比較廣泛的研究，比較經典的分配算法有最大速率算法和比例公平算法。最大速率算法以用戶系統的最大的傳輸速率為目標，沒有考慮用戶的公平性。文獻[2]（R.Kwan,C.Leung,and?J.zhang,“Proportional?fair?multiuser?schedulingin?LTE,”IEEE?Signal?Process.Lett.,vol.16,pp.461-464,June?2009.）給出了一種LTE下行系統中比例公平的分配機制，該算法分為優先級確定和資源塊分配兩部分，很好的保證了各個用戶的公平性，但是卻沒有考慮用戶的需求。文獻[3]（Yinqing?Zhou,Lin?Tian,Gang?Sun,and?Shi?Jinglin,“QoS?guaranteedresource?block?allocation?algorithm?for?LTE?systems,”IEEE?WiMob,pp.304-312.Oct.2011.）提出了一種服務質量（Quality?of?Service，Qos）保證的資源塊分配方法。該方法（Qos算法）是根據比例公平原則給每個用戶分配資源，同時對沒有達到最小數據速率的用戶繼續分配資源，直到達到需求為止。該方法的優點是均衡了用戶的公平性和用戶的速率需求，但是也存在著以下的不足。首先系統的性能受限于最差信道狀態的調度塊，信道狀態較好的調度塊沒有得到有效的利用；隨著用戶速率需求的提高，優先級較小的用戶的性能就不能得到保證；將剩余的調度塊只分配給優先級最高的用戶，也沒有使得這些資源得到有效的利用。

由以上的論述可以得出，傳統的資源分配方法各有優缺點。最大速率算法能夠獲得較高的系統吞吐量，但是沒有考慮用戶分配的公平性，使得有的用戶資源過剩，而有的用戶無法達到最小速率需求。比例公平算法很好的考慮了用戶的公平性，使得每個用戶都能分配到相應的資源，然而卻沒有考慮用戶的速率需求，使得一些用戶不能達到其最小速率需求。Qos保證的算法，綜合的考慮了用戶公平性和速率需求，但是由于分配規則的限定，系統的總體性能受到限制以及部分用戶的需求還是不能很好的滿足。

發明內容