专利名称：资源分配的方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及资源的分配。
背景技术：
在信息年代，越来越多的人希望运营商提供高速可靠的信息接入技术，然而频率资源的有限和日益紧张，使运营商面临着挑战，也就是说，运营商必须对有限的频率资源进行合理的分配和动态调整，才能够满足人们对信息的需求。
在蜂窝系统中，每个小区能支持的用户数和系统能支持的最高数据吞吐率，很大程度上决定于该小区中可用的频带宽度和频谱效率(比特/秒/赫兹，单位频带上支持的数据率)，因此各个运营商不断研究提高可用的频带宽度和频谱效率的方法。
第二代移动通信系统(如GSM)，普遍采用TDMA(时分多址，即不同用户的数据在不同时间里传送)或FDMA(频分多址，即不同用户的数据在不同频率上传送)技术，其结果还是频谱效率很低，普遍远小于1bit/s/Hz。
第三代移动通信系统(如WCDMA，CDMA2000)，采用CDMA(码分多址，不同用户的数据通过不同的扩频码区分)技术，该技术能够实现用户的数据在相同时间相同频带上传输，从而大大提高了频谱效率。在最新的商用系统CDMA2000 1xEV-DO中，频谱效率有望提高到1.5bit/s/Hz以上。
为了进一步提高小区频谱效率，在第三代移动通信系统的长期演进项目中采用了一些新的物理技术，如OFDM(正交频分复用)技术。OFDM与CDMA，TDMA等的最大不同之处是，OFDM是一种多载波技术。一个OFDM符号中包含多个载波频率，运用FFT(快速傅立叶变换)后，每个子载波频段之间可以部分重合而理论上可以做到相互之间没有干扰，从而大大提高系统的容量。而且OFDM系统占用的频带宽度取决于包含子载波的数量，从几十kHz到几百MHz都很容易实现，因此OFDM技术相对于CDMA等单载波技术在提高小区频带宽度方面有决定性的优势。另外，所述OFDM技术在提高频谱效率方面也具有较高的优势，其可以达到4～6bit/s/Hz。因此，第三代移动通信系统的长期演进项目中，OFDM是最受关注的下行传输技术。
目前WiMax(IEEE802.16d/e标准)无线接入系统也采用了OFDM技术。
与本发明有关的现有技术，是基于IEEE802.16e标准中的OFDMA技术利用分布式分配方法对下行资源进行分配。该技术将一个OFDM符号中包含的多个子载波分配给不同的用户使用。其分配过程如下首先系统将所有可用的子载波分为数个子信道(对于2048个子载波的情况是32个子信道)，每个子信道包含若干子载波。然后采用与跳频(所述跳频指占用一个OFDM符号中的部分子载波，并随时间周期变化的过程。)类似的方式实现多用户多址，与跳频方式不同之处是跳频时的频域单位为一个子信道，时间间隔为2或3个符号周期。每个用户被分配的若干个子载波的位置由事先约定的乱数表决定，不同用户的乱数表通过一个基本乱数表循环移位得到。在2或3个符号周期后，用户分配到的子载波自动调整到与之前的子载波相隔整数个子信道宽度的位置。
例如图1中，被分配的基本序列为0，5，2，10，4，20，8，17，16，11，9，22，18，21，13，19，3，15，6，7，12，14，1经过两次循环移位后得到的序列2，10，4，20，8，17，16，11，9，22，18，21，13，19，3，15，6，7，12，14，1，0，5
由现有技术可以看出，其存在如下缺陷1、采用现有技术时，各用户的子载波相互交织，增加相互之间干扰的可能性和干扰的强度，造成系统误码率的上升。并且随着系统误码率的上升，系统会不断启动其它机制来进行抵消其影响，如数据重传或更大冗余度的误差纠错编码，从而会降低系统的效率。
2、采用现有技术时，只能随机选择一个信道给用户，这样不能保证所选择的信道质量适合所述用户，系统只能根据信道平均质量对用户进行调度控制，这需要系统在MAC层进行复杂的操作，并且需要占用高层信令，从而响应时间长，容易影响到系统的传输质量和总的吞吐量。
3、由于现有技术中每个用户可分配的子载波及其位置主要由乱数表决定，这样，每个用户可分配的子载波的数量基数以及所述子载波的位置固定，动态分配的方式不够灵活。
发明内容
本发明的目的是提供一种资源分配的方法，通过本发明，能够避免各用户的子载波相互交织；而且，本发明能够保证所选择的信道质量适合所述用户。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明提供一种资源分配的方法，其包括A、网络侧根据上行信号估计得到的信道质量为具有不同服务质量QoS要求的用户选择相应信道质量的子载波组，并分配给所述用户；B、广播所述用户的子载波信息以及空闲子载波信息；C、所述用户根据所述广播信息更新自己所占用的资源。
其中，在所述步骤A之前包括网络侧根据用户的上行信号进行信道质量估计，并将估计得到所述信道的质量信息映射到下行信道。
其中，当有新用户加入时，所述步骤A具体包括A1、网络侧根据用户的QoS要求判断所述用户为普通类用户还是数据类用户；如果所述用户为普通类用户，则从未被所有数据类用户占用的空闲子载波组集合内，并且未被其它普通类用户占用的子载波组中，选择出对其有最好信道质量的子载波组，分配给所述普通类用户；如果所述用户为数据类用户，则从未被所有数据类用户占用的空闲子载波集合中选择出对其有最好信道质量的子载波组，并分配给所述数据类用户。
其中，当新加入用户为数据类用户时，还包括为所述数据类用户设置计数器，并根据所述数据类用户的QoS要求为所述计数器设置相应的初值。
其中，在通信过程中，所述步骤A还包括A2、不同种类的用户的资源进行重新分配。
其中，当用户为数据类用户时，所述步骤A2具体包括A21、网络侧自动检测每个数据类用户对应的计数器，当发现所述计数器中的数字不为“0”时，则将其计数值减1，并当所述计数值为“0”时，根据估计得到的信道的质量信息，在所述数据类用户当前所占用的载波组和所有数据类用户未占用的空闲载波组集合的并集中选择信道质量最好的子载波组，并将其分配给所述数据类用户；当分配完毕后，将所述计数器恢复为初值，然后继续执行步骤A21；或，A22、周期性地根据估计得到的信道的质量信息在所述数据类用户当前所占用的载波组和所有数据类用户未占用的空闲载波组集合的并集中选择信道质量最好的子载波组，并将其分配给所述数据类用户。
其中，当用户为普通类用户时，所述步骤A2具体包括
所述普通类在未被所有数据类用户占用的空闲子载波组集合中，通过跳频的方式将其所占用的所有子载波组自动向前或相后循环移动，移动单位为其所占用的载波组的宽度的整数倍。
其中，所述载波组的宽度是根据可分配给所有用户的可用子载波的数量和载波组的数量确定的。
其中，所述步骤A还包括A3、对不同QoS要求的用户所占用的子载波组的数量进行动态调整。
其中，所述步骤A3具体包括当需要增加数据类用户所占用的子载波组的数量时，则根据估计得到的信道质量信息从空闲载波组集合中选择信道质量最好的子载波组，并将其分配给所述数据类用户；或，当需要减少数据类用户所占用的子载波组的数量时，从所述数据类用户所占用的子载波组中去除需要删减的子载波组；或，当需要增加普通类用户所占用的子载波组的数量时，在空闲子载波组集合中选择未被其它普通用户占用的子载波组，并分配给所述普通用户；或，当需要减少普通类用户所占用的子载波组的数量时，从所述普通类用户所占用的子载波组中去除需要删减的子载波组。
其中，所述步骤A还包括网络侧根据分配给所述用户的子载波组的信道质量确定出所述用户的调度方式。
其中，当所述用户为数据类用户时，所述步骤C具体包括所述数据类用户从系统广播消息中获取到其占用的子载波组后，从正交频分复用OFDM符号中取出自己占用的子载波组上的数据，并用所述获取的信息更新其原先在本地设备上存储的信息；以及，网络侧的所有普通类用户从系统广播信息中获取到空闲子载波组，并用所述获取到的空闲子载波组的信息更新其原先在本地设备上存储的信息。
其中，当所述用户为普通类用户时，所述步骤C具体包括所述普通类用户从系统广播信息中获取到空闲子载波组和其所占用的子载波，从OFDM符号中取出自己占用的子载波组上的数据，并用所述获取到的空闲子载波组的信息更新其原先在本地设备上存储的信息。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明中网络侧根据上行信号估计得到的信道质量为具有不同QoS要求的用户选择相应信道质量的子载波组，并分配给所述用户；然后广播所述用户的子载波信息以及空闲子载波信息；所述用户根据所述广播信息更新自己所占用的资源。因此通过本发明，分配给用户的子载波组的信道质量不同，从而能够避免各用户的子载波相互交织，能够减少各个子载波间的相互干扰的可能性和干扰的强度，减少系统误码率；而且，本发明能够保证所选择的信道质量适合所述用户，这样系统只需在MAC层增加简单的调度就可以根据为用户分配的信道质量对不同用户进行分别调度控制，无需在MAC层进行复杂的操作，响应时间较短，从而能够提高系统的传输质量和总的吞吐量。
另外，本发明根据可分配用户的子载波的数量以及子载波组的数量确定的可分配的子载波数量基数，从而可以改变每个用户可分配的子载波数量基数，并且分配给不同用户的子载波的位置可以改变，使动态分配的方式比较灵活。
图1为现有技术中将一个OFDM符号中包含的多个子载波分配给不同的用户的分配示意图；图2为本发明提供的第一实施例的流程图；图3为本发明提供的第一实施例中一个下行时隙传输多个OFDM符号时的示意图。
具体实施例方式
本发明提出了一种资源分配的方法，其主要思想是网络端根据用户的上行信号(如训练序列，或SC-FDMA中的导频)进行信道估计，并将所估计到的信道的质量信息映射到下行信道。并且网络端根据每个用户的业务质量、需要的下行数据流和信道质量信息决定如何分配子载波和针对不同用户的调制方式。一部分用户采用简单的跳频方式减少传输信令的代价，另外的用户采用指定子载波的方式获得较高的传输质量。子载波分配和调制方式的变动嵌入到下行数据中，用户接收后做相应调整。
本发明提供的第一实施例，如图2所示，包括如下步骤步骤1，网络侧根据用户的上行信号进行信道质量估计，并将估计得到所述信道的质量信息映射到下行信道。
步骤2，网络侧根据上行信号估计得到的信道质量为具有不同QoS要求的用户选择相应信道质量的子载波组，并分配给所述用户。
当有新用户加入时，由于不同用户和业务有着不同需求，比如，某些业务，如语音业务要求实时性高，时延小，但是数据传输速率却要求不高，且能忍受较高的误码率；某些用户可以忍受较大时延，但是要求数据传输速率很高，并且要求无损传输。针对不同的用户和业务，本发明根据不同的QoS要求将用户划分为数据类和普通类，并为所述用户分配一个临时ID。并且如果此用户是数据类则为此用户设立一个计数器，计数器的初值(一个正整数)由该用户所属的业务种类决定。对于传输质量要求越高，数据速率越大的用户(如高清视频)，计数器初值越小，反之越大。系统在广播信道中通知用户其业务类别和临时ID。然后对不同的用户进行资源分配。具体实施过程如下网络侧根据其QoS要求判断所述用户为普通类用户还是数据类用户；如果所述用户为普通类用户，则从未被所有数据类用户占用的空闲子载波组集合内，并且未被其它普通类用户占用的子载波组中，选择出对其有最好信道质量的子载波组，分配给所述普通类用户；如果所述用户为数据类用户，则从未被所有数据类用户占用的空闲子载波集合中选择出对其有最好信道质量的子载波组，并分配给所述数据类用户，然后为所述数据类用户设置计数器，并根据所述数据类用户的QoS要求为所述计数器设置相应的初值。
当系统中需要减少用户时，如果需要减少的是数据类用户，则系统收回计数器和ID，广播新的空闲载波组集合。如果需要减少的是普通类用户，系统收回ID，不需要任何广播。
由于无线信道随时间变化的特性，因此还需要做到在信道变化后，根据新的信道状况重新分配子载波。本发明针对数据传输质量要求高的数据类用户，使用较复杂的资源重分配方法；对于普通类用户，使用最简化的资源重分配方法实现频率分集。具体资源重分配过程如下对于数据类用户，网络侧自动检测每个数据类用户对应的计数器，当发现所述计数器中的数字不为“0”时，则将其计数值减1，并当所述计数值为“0”时，根据估计得到的信道的质量信息，在所述数据类用户当前所占用的载波组和所有数据类用户未占用的空闲载波组集合的并集中选择信道质量最好的子载波组，并将其分配给所述数据类用户；当分配完毕后，将所述计数器恢复为初值，然后继续检测每个数据类用户对应的计数器。
如果有多个数据类用户的计数器同时为0，则系统启动联合资源分配，也就是说，在所述的多个数据用户当前占用的载波组和未被所有的数据类用户所占用的空闲载波组集合中选择信道质量最好的子载波组，并将其分配给所述数据类用户。
对于普通类用户，所述普通类在未被所有数据类用户占用的空闲子载波组集合中，通过跳频的方式将其所占用的所有子载波组自动向前或相后循环移动，移动单位为其所占用的载波组的宽度的整数倍。其中，所述载波组的宽度是根据可分配给所有用户的可用子载波的数量和载波组的数量确定的。
假设网络侧系统下的所有用户可以占用某个或某几个OFDM符号，则系统在所有的子载波中预留一部分作为广播和导频信道用。将其余所有可用的子载波分为数个载波组，每个载波组内包含相同数量的相邻的子载波。如有N个子载波可分配给用户，有M个载波组，则每个载波组由N/M个相邻的N/M子载波组成。所述的N/M指不大于N/M的最大的整数，记为载波组的宽度。
每个用户占用有限个的载波组，每隔一段时间(下行时隙的整数倍)，每个普通用户占用的所有载波组自动向前或向后循环移动，移动的单位是载波组宽度的整数倍(类似WiMax中的跳频方式)。普通类用户的载波组循环移动必须在当前的空闲载波组集合中进行，即载波组的循环移位指在空闲载波组集合中移整数位而不是在OFDM符号所有的载波组中移整数位，目的是防止与数据用户的载波组重合。
假设共有10个载波组，所有单数载波组(1号，3号，5号…载波组)构成空闲载波组集合，用户当前占用的载波组为1号，一定时间后用户占用的载波组移动一位，则是在空闲载波组集合中从1号移到3号载波组而不是从1号移动到2号载波组。
另外，在实际应用OFDMA技术进行通信时，下行数据速率可能有很大的波动(如以可变速率压缩的数字视频)，针对不同用户的调度方式也可以变化(比如信道差干扰大的时候用BPSK，信道好干扰小时用64QAM)。因此还需要根据用户的下行数据速率对不同QoS要求的用户所占用的子载波组的数量进行动态调整，并通知用户。具体调整过程如下网络侧检测用户的下行数据速率，当根据检测结果确定增加用户所占用的子载波组的数量时，则首先判断所述用户是否为数据类用户，若是，则根据估计得到的信道质量信息从空闲载波组集合中选择信道质量最好的子载波组，并将其分配给所述数据类用户；如果所述用户为普通类用户，则在空闲子载波组集合中选择未被其它普通用户占用的子载波组，并分配给所述普通用户。
由于普通用户不断在跳频，“未被其它普通用户占用”指改动生效后的第一个时隙内没有被其它普通用户占用。
当根据检测结果确定减少用户所占用的子载波组的数量时，则从所述用户所占用的子载波组中去除需要删减的子载波组。
由于用户的数字调制方式直接影响着信道的频谱效率，针对这种情况，需要尽量使每个用户都能使用对其衰减小的子载波和高阶的数字调制方式，以便提高频谱效率。针对这种情况，本发明还对用户的调制方式进行了调整，具体实施过程如下步骤3，网络侧根据分配给所述用户的子载波组的信道质量确定出所述用户的调度方式。
经过上述过程后，网络侧根据上行信号估计得到的信道质量为具有不同QoS要求的用户选择出合适的信道质量的子载波组，并分配给所述用户。并且根据分配给所述用户的子载波组的信道质量确定出所述用户的调度方式，然后执行如下步骤步骤4，广播所述用户的子载波信息、调制方式以及空闲子载波信息。
对于一个下行时隙传输多个OFDM符号的情况，如图3所示，可以多个OFDM符号共享一个广播信道(在某个或多个OFDM符号中预留)，每个用户可以在不同的OFDM符号中占用载波组。在每个OFDM符号中可用子载波较多的情况下，也可以每个OFDM符号有独立的广播信道。
步骤5，所述用户根据所述广播信息更新自己所占用的资源。
步骤5中，如果所述被分配资源的用户为数据类用户，则所述数据类用户从系统广播消息中获取到其占用的子载波组后，从OFDM符号中取出自己占用的子载波组上的数据，并用所述获取的信息更新其原先在本地设备上存储的信息；以及，网络侧的所有普通类用户从系统广播信息中获取到空闲子载波组，并用所述获取到的空闲子载波组的信息更新其原先在本地设备上存储的信息。
当所述被分配资源的用户为普通类用户时，所述普通类用户从系统广播信息中获取到空闲子载波组和其所占用的子载波，从OFDM符号中取出自己占用的子载波组上的数据，并用所述获取到的空闲子载波组的信息更新其原先在本地设备上存储的信息。
采用第一实施例时，能够明确区分不同的业务的用户，对于QoS要求较低的用户采用简单的跳频方式实现频率分集，基本不需要占用广播资源，其它数据类用户以一定频率进行资源重分配，优化的频率反映QoS的要求。
本发明提供的第二实施例，与第一实施例的区别在于当新的数据类用户加入时，所述系统不为所述数据类用户设置计数器，当进行资源重分配时，周期性地根据估计得到的信道的质量信息在所述数据类用户当前所占用的载波组和所有数据类用户未占用的空闲载波组集合的并集中选择信道质量最好的子载波组，并将其分配给所述数据类用户。其它过程与第一实施例雷同，这里不再详细描述。
采用第二实施例时，对于所有的数据类用户，不能根据用户的QoS的要求进行资源重分配，而是采用同样的周期进行。
由上述本发明的具体实施方式
可以看出，本发明存在如下显著效果
利用TDD方式信道的双向性，通过上行信号采集信道信息，运用到下行中，减轻了用户端的负担。另外，通过子载波组这种资源分配的单位，对抗衰落能力和减小用户间干扰进行折中。而且载波组内包含子载波的数量可以改变，增强了资源分配的灵活性；而且数据类用户分配载波组的主要原则是选择信道质量较好的，优化了信道容量。
另外本发明能够动态调整资源分配，和不同用户的调制方式。调整方法的广播只占用预先保留的载波，不影响数据传输。对于大部分微调，只需一个下行时隙即可完成，响应时间很短。
当系统在MAC层确定用户的业务和更新频率以后，资源分配只需要用到物理层的信息就可以，只需要在MAC层增加简单的调度，无需硬件的实现。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种资源分配的方法，其特征在于，包括A、网络侧根据上行信号估计得到的信道质量为具有不同服务质量QoS要求的用户选择相应信道质量的子载波组，并分配给所述用户；B、广播所述用户的子载波信息以及空闲子载波信息；C、所述用户根据所述广播信息更新自己所占用的资源。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤A之前包括网络侧根据用户的上行信号进行信道质量估计，并将估计得到所述信道的质量信息映射到下行信道。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当有新用户加入时，所述步骤A具体包括A1、网络侧根据用户的QoS要求判断所述用户为普通类用户还是数据类用户；如果所述用户为普通类用户，则从未被所有数据类用户占用的空闲子载波组集合内，并且未被其它普通类用户占用的子载波组中，选择出对其有最好信道质量的子载波组，分配给所述普通类用户；如果所述用户为数据类用户，则从未被所有数据类用户占用的空闲子载波集合中选择出对其有最好信道质量的子载波组，并分配给所述数据类用户。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当新加入用户为数据类用户时，还包括为所述数据类用户设置计数器，并根据所述数据类用户的QoS要求为所述计数器设置相应的初值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在通信过程中，所述步骤A还包括A2、不同种类的用户的资源进行重新分配。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当用户为数据类用户时，所述步骤A2具体包括A21、网络侧自动检测每个数据类用户对应的计数器，当发现所述计数器中的数字不为“0”时，则将其计数值减1，并当所述计数值为“0”时，根据估计得到的信道的质量信息，在所述数据类用户当前所占用的载波组和所有数据类用户未占用的空闲载波组集合的并集中选择信道质量最好的子载波组，并将其分配给所述数据类用户；当分配完毕后，将所述计数器恢复为初值，然后继续执行步骤A21；或，A22、周期性地根据估计得到的信道的质量信息在所述数据类用户当前所占用的载波组和所有数据类用户未占用的空闲载波组集合的并集中选择信道质量最好的子载波组，并将其分配给所述数据类用户。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当用户为普通类用户时，所述步骤A2具体包括所述普通类在未被所有数据类用户占用的空闲子载波组集合中，通过跳频的方式将其所占用的所有子载波组自动向前或相后循环移动，移动单位为其所占用的载波组的宽度的整数倍。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述载波组的宽度是根据可分配给所有用户的可用子载波的数量和载波组的数量确定的。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A还包括A3、对不同QoS要求的用户所占用的子载波组的数量进行动态调整。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤A3具体包括当需要增加数据类用户所占用的子载波组的数量时，则根据估计得到的信道质量信息从空闲载波组集合中选择信道质量最好的子载波组，并将其分配给所述数据类用户；或，当需要减少数据类用户所占用的子载波组的数量时，从所述数据类用户所占用的子载波组中去除需要删减的子载波组；或，当需要增加普通类用户所占用的子载波组的数量时，在空闲子载波组集合中选择未被其它普通用户占用的子载波组，并分配给所述普通用户；或，当需要减少普通类用户所占用的子载波组的数量时，从所述普通类用户所占用的子载波组中去除需要删减的子载波组。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A还包括网络侧根据分配给所述用户的子载波组的信道质量确定出所述用户的调度方式。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述用户为数据类用户时，所述步骤C具体包括所述数据类用户从系统广播消息中获取到其占用的子载波组后，从正交频分复用OFDM符号中取出自己占用的子载波组上的数据，并用所述获取的信息更新其原先在本地设备上存储的信息；以及，网络侧的所有普通类用户从系统广播信息中获取到空闲子载波组，并用所述获取到的空闲子载波组的信息更新其原先在本地设备上存储的信息。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述用户为普通类用户时，所述步骤C具体包括所述普通类用户从系统广播信息中获取到空闲子载波组和其所占用的子载波，从OFDM符号中取出自己占用的子载波组上的数据，并用所述获取到的空闲子载波组的信息更新其原先在本地设备上存储的信息。
全文摘要
本发明涉及一种资源分配的方法，其核心是网络侧根据上行信号估计得到的信道质量为具有不同QoS要求的用户选择相应信道质量的子载波组，并分配给所述用户；广播所述用户的子载波信息以及空闲子载波信息；所述用户根据所述广播信息更新自己所占用的资源。通过本发明分配给用户的子载波组的信道质量不同，从而能够避免各用户的子载波相互交织，能够减少各子载波间的相互干扰的可能性和干扰的强度，减少系统误码率；而且，本发明能够保证所选择的信道质量适合用户，这样系统只需在MAC层增加简单的调度就可以根据为用户分配的信道质量对不同用户进行分别调度，无需在MAC层进行复杂的操作，响应时间较短，从而能够提高系统的传输质量和总的吞吐量。
文档编号H04L5/02GK101047429SQ200610079150
公开日2007年10月3日 申请日期2006年5月10日 优先权日2006年5月10日
发明者张霄竞, 潘炜 申请人:华为技术有限公司