专利名称：基于用户反馈的多小区资源分配方法
技术领域：
本发明属于移动通信技术领域，涉及资源分配方法，具体是一种基于用户反馈的多小区资源分配方法，可用于多小区OFDMA系统中对无线资源的管理。
背景技术：
随着移动通信业务的不断发展，用户对数据的速率和时延的要求越来越高，后3 代移动通信技术通过采用更大的带宽，更高的频谱效率使得能提供的的峰值速率远大于现在的3G蜂窝移动通信系统。OFDMA技术使得基站给处在同一小区的不同用户分配相互正交的子载波，使得同一小区内的用户之间不存在相互干扰，但是由于OFDMA技术的应用，相邻的小区使用相同的频率资源，小区间的干扰不能忽视，且位于小区边缘的用户更容易受到相邻小区的干扰，导致其频谱效率远低于小区中心用户的频谱效率，这已成为制约移动通信系统整体性能的瓶颈。因此，3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)标准会议一直将提高小区边缘用户的性能作为其主要指标之一，在3GPP LTE (Long Term Evolution，长期演进) 中ICICanter-cell Interference Coordination)被认为是一种处理小区间干扰的一种很好的技术。在各种各样的ICIC策略中，FFR(Fraction Frequence Reuse)和SFR(Soft Frequence Reuse)被广泛的应用，其主要思想是，网络端把小区整个频率资源分成中心和边缘两部分，中心用户和边缘用户分别使用中心频率资源和边缘频率资源，这种策略是以牺牲小区平均频谱效率为代价，来提高小区边缘用户的频谱效率。
发明内容
本发明目的在于解决上述现有ICIC技术小区平均频谱效率较低的不足，提出了一种基于用户反馈的多小区资源分配方法，以有效的控制小区间的干扰，并且保证了小区的平均频谱效率。本发明的技术思路是小区边缘用户反馈每个资源块的协作模式信息，协作小区间共享协作模式信息，并且各个小区可独立的分配资源和调整功率。其具体实现步骤包括如下(1)由网络端静态地建立协作集，每个协作集由相邻的三个小区组成，每个小区有两个邻小区，分别定义为一号邻小区和二号邻小区；(2)将用户所在小区的基站到该用户的大尺度衰落增益值记为G，将协作集中两个邻小区的基站到该用户的大尺度衰落增益值分别记为G1和( ，其中较大的记为G'，如果满足G-G' < A，则用户定义为边缘用户，否则定义为中心用户，A是预先设定的门限，A = 3dB ；(3)边缘用户反馈每个资源块上的信干噪比SINIii和协作模式信息，协作模式信息用2比特表示；中心用户反馈每个资源块上的信干噪比SINR' 其中，ie (1，2，...，M)， M表示小区资源块的个数；
(4)小区根据接收到的SINRi和SINR' e (1,2,... ,Μ),按照比例公平算法为边缘用户和中心用户分配资源块，且一个资源块只允许被一个用户占用，把小区数据信号的总发送功率P平均分配给该小区的M个资源块，即每个资源块的初始数据信号发送功率 Pint = Ρ/Μ，之后，小区将自己边缘用户所占资源块的序号和协作模式信息通过Χ2接口传递给同一协作集中其他小区，同时，协作集中的其他小区也把自己边缘用户所占资源块的序号和协作模式信息通过Χ2接口传递给该小区；(5)小区根据协作集中邻小区传递来的信息，判定每个资源块上数据信号发送功率置为0的邻小区号若小区第i个资源块的数据信号发送功率为Pint，且被该小区边缘用户占用，并且协作模式信息为“01”，则将该小区一号邻小区的第i个资源块的数据信号发送功率置为 0 ；若小区第i个资源块的数据信号发送功率为Pint，且被该小区边缘用户占用，并且协作模式信息为“10”，则将该小区二号邻小区的第i个资源块的数据信号发送功率置为 0 ；若小区第i个资源块的数据信号发送功率为Pint，且被该小区边缘用户占用，并且协作模式信息为“11”，则将该小区两个邻小区的第i个资源块的数据信号发送功率置为 0 ；若小区的第i个资源块的数据信号发送功率不为Pint，或者没有被该小区边缘用户占用，则该小区两个邻小区第i个资源块的数据信号发送功率不置0 ；其中，ie (1，2，···，M)，M表示小区资源块的个数；同一协作集中的三个小区依次执行上述判定，三个小区在每个资源块上都判定完成后，小区将功率置0的资源块上节省的总功率记为P'；(6)小区将节省的总功率P'额外分配给被边缘用户占用且数据信号发送功率不为0的资源块，并对每个资源块数据信号发送功率进行调整，得到每个资源块最终的数据信号发送功率Aisi，进而计算每个资源块上最终的信干噪比沒MCi,其中，i e (1，2，...， M)，M表示小区资源块的个数；(7)小区根据上述每个资源块最终的信干噪比发送数据，并由网络端判定是否满足mod(t，T) = 1这个条件，若条件成立返回步骤(3)，否则返回步骤0)，其中，t表示小区发送数据的次数，T表示用户反馈周期，为5毫秒，mod(t，T)表示t除以T后的余数。本发明与现有ICIC技术相比具有如下优点本发明由于采用基于边缘用户的反馈来进行小区间的干扰协调，且边缘用户在每个资源块可以动态选择协作模式，减少了小区频率资源的浪费；同时由于小区根据边缘用户协作模式的不同分配不同的功率，不仅保证了边缘用户频谱效率，还使得小区的平均频谱效率有所提高。
图1是本发明的流程图；图2是本发明的小区结构示意图；图3是本发明与传统ICIC技术的对比仿真图4是用本发明的功率分配方法与传统功率分配方法的对比仿真图。
具体实施例方式本发明中小区结构如图2，图2中的每个六边形分成三个小区，六边形中心为基站 eNB，每个eNB控制三个小区。参照图1，本发明的实现步骤如下本发明以celll小区为例，描述其实现步骤。步骤1，网络端静态地建立协作集，每个协作集由相邻的三个小区组成，参照图2， 图2中黑色虚线包围的区域组成一个协作集，此协作集中的三个小区标记为celll，cell2 和cell3，其中cell2为celll的一号邻小区，cell3为celll的二号邻小区。步骤2，定义边缘用户和中心用户。以celll中的用户UEl为例，eNBl基站到用户UEl的大尺度衰落增益值为G，eNB2 基站和eNB3基站到用户UEl的大尺度衰落增益值分别为G1和( ，其中较大的记为G'，如果满足G-G' < AJUUEl定义为边缘用户，否则定义为中心用户，A是预先设定的门限，A =3dB，假设celll中有两个用户，UEl为边缘用户，UE2为中心用户。步骤3，边缘用户UEl反馈每个资源块上的信干噪比SINRi和协作模式信息，协作模式信息用2比特表示，；中心用户UE2反馈每个资源块上的信干噪比SINR' 其中， i e (1，2，...，M)，M表示小区资源块的个数。(3. 1)边缘用户UEl利用下式分别计算每个资源块上没有邻小区参与协作时的信干噪比SMC、协作集中干扰功率较大的邻小区参与协作时的信干噪比SM^和协作集中 cell2与cell3都参与协作时的信干噪比
权利要求
1.一种基于用户反馈的多小区资源分配方法，包括如下步骤(1)由网络端静态地建立协作集，每个协作集由相邻的三个小区组成，每个小区有两个邻小区，分别定义为一号邻小区和二号邻小区；(2)将用户所在小区的基站到该用户的大尺度衰落增益值记为G，将协作集中两个邻小区的基站到该用户的大尺度衰落增益值分别记为G1和( ，其中较大的记为G'，如果满足G-G' <A，则用户定义为边缘用户，否则定义为中心用户，A是预先设定的门限，A = 3dB ；(3)边缘用户反馈每个资源块上的信干噪比SINRi和协作模式信息，协作模式信息用2 比特表示；中心用户反馈每个资源块上的信干噪比SINR' 其中，ie (1，2，...，M)，M表示小区资源块的个数；(4)小区根据接收到的SINIii和SINR'i e (1,2, ...，Μ)，按照比例公平算法为边缘用户和中心用户分配资源块，且一个资源块只允许被一个用户占用，把小区数据信号的总发送功率P平均分配给该小区的M个资源块，即每个资源块的初始数据信号发送功率pint =Ρ/Μ，之后，小区将自己边缘用户所占资源块的序号和协作模式信息通过Χ2接口传递给同一协作集中其他小区，同时，协作集中的其他小区也把自己边缘用户所占资源块的序号和协作模式信息通过Χ2接口传递给该小区；(5)小区根据协作集中邻小区传递来的信息，判定每个资源块上数据信号发送功率置为0的邻小区号若小区第i个资源块的数据信号发送功率为Pint，且被该小区边缘用户占用，并且协作模式信息为“01”，则将该小区一号邻小区的第i个资源块的数据信号发送功率置为0 ；若小区第i个资源块的数据信号发送功率为Pint，且被该小区边缘用户占用，并且协作模式信息为“10”，则将该小区二号邻小区的第i个资源块的数据信号发送功率置为0 ；若小区第i个资源块的数据信号发送功率为Pint，且被该小区边缘用户占用，并且协作模式信息为“11”，则将该小区两个邻小区的第i个资源块的数据信号发送功率置为0 ；若小区的第i个资源块的数据信号发送功率不为Pint，或者没有被该小区边缘用户占用，则该小区两个邻小区第i个资源块的数据信号发送功率不置0 ；其中，i e (1，2，...，M)，M表示小区资源块的个数；同一协作集中的三个小区依次执行上述判定，三个小区在每个资源块上都判定完成后，小区将功率置0的资源块上节省的总功率记为P'；(6)小区将节省的总功率P'额外分配给被边缘用户占用且数据信号发送功率不为0 的资源块，并对每个资源块数据信号发送功率进行调整，得到每个资源块最终的数据信号发送功率尸，进而计算每个资源块上最终的信干噪比^/A^Lrt，其中，i e (1，2，...，M)，M表示小区资源块的个数；(7)小区根据上述每个资源块最终的信干噪比发送数据，并由网络端判定是否满足mod(t，T) = 1这个条件，若条件成立返回步骤(3)，否则返回步骤G)，其中，t表示小区发送数据的次数，T表示用户反馈周期，为5毫秒，mod(t, Τ)表示t除以T后的余数。
2.根据权利要求1所述的基于用户反馈的多小区资源分配方法，其中步骤(2)所涉及的大尺度衰落增益值，包含路径损耗增益、阴影衰落增益和天线方向增益。
3.根据权利要求1所述的基于用户反馈的多小区资源分配方法，其中步骤(3)所述的边缘用户反馈每个资源块上的信干噪比SINRi和协作模式信息，按如下步骤进行(3a)边缘用户利用下式分别计算每个资源块上没有邻小区参与协作时的信干噪比 SINRno、协作集中干扰功率较大的一个邻小区参与协作时的信干噪比Wi ·和协作集中两个邻小区参与协作时的信干噪比SA^ra SINR1no =———P8s-—，K + N1ici + P'g'fir+p'g'sec i iSINR1one = —~^~—，K+N1101+p'S11ivO ^ iyICIie (1，2，...，M)，M表示小区资源块的个数其中，Pi为小区第i个资源块上的参考信号发送功率，所有小区在第i个资源块上的参考信号发送功率都相等-X.为第i个资源块上边缘用户所在小区的基站到该边缘用户的信道增益值，为第i个资源块上边缘用户所在小区一号邻小区的基站到该边缘用户的信道增益值，<6。为第i个资源块上边缘用户所在小区二号邻小区的基站到该边缘用户的信道增益值，冗为第i个资源块上的白噪声功率，为第i个资源块上边缘用户所在协作集以外的其它协作集中所有小区到该边缘用户的干扰功率，#为％,和‘中较小的增益值；(3b)边缘用户根据如下方法确定每个资源块上的信干噪比SINRi和协作模式信息， i e (1，2，...，M)，M表示小区资源块的个数如果满足SINRone < 2 · SINRno,且SINI^lo < 3 · SINRno，则不需要邻小区参与协作， SINR1 = SINRno，协作模式信息用“00”表示；如果满足>2_SMC，则需要协作集中干扰功率较大的一个邻小区参与协作， SINRi = SINRone，若参与协作的小区为一号邻小区，则协作模式信息用“01”表示，若参与协作的小区为二号邻小区，则协作模式信息用“10”表示；如果满足-.SINR· <2· SINHSINI^mH SINRtm，则需要协作集中两个邻小区参与协作，SINR = SINRtwo，协作模式信息用“ 11”表示。(3c)边缘用户将得到的每个资源块上的信干噪比SINRi和协作模式信息反馈给自己所在小区，i e (1，2，...，M)，M表示小区资源块的个数。
4.根据权利要求1所述的基于用户反馈的多小区资源分配方法，其中步骤(3)所述的中心用户反馈每个资源块上的信干噪比SINR' i，按如下步骤进行(3a‘)中心用户利用下式计算每个资源块上的信干噪比SINR' i:i iSINIil = / gc ,，i e (1，2，...，M)，M表示小区资源块的个数K+Ntici其中，Pi为小区第i个资源块上的参考信号发送功率，史为第i个资源块上中心用户所在小区的基站到该中心用户的信道增益值，冗为第i个资源块上的白噪声功率，i 个资源块上中心用户所在小区以外的其它所有小区到该中心用户的干扰功率；(3b‘)中心用户将得到的每个资源块上的信干噪比SINR' ii馈给自己所在小区， i e (1，2，...，M)，M表示小区资源块的个数。
5.根据权利要求1所述的基于用户反馈的多小区资源分配方法，其中步骤(6)所述的小区将节省的总功率P'额外分配给被边缘用户占用且数据信号发送功率不为0的资源块，按如下规则分配若协作模式信息为“00”，则每个资源块分配到的功率为0 ； 若协作模式信息为“01”或“10”，则每个资源块分配到的功率为P' /(R+2 . Q)； 若协作模式信息为“11”，则每个资源块分配到的功率为2 · P' /(R+2 · Q)； 其中，R为被边缘用户占用、协作模式信息为“01”或“ 10”且数据信号发送功率不为0 的资源块的个数，0 ^ R < M, Q为被边缘用户占用、协作模式信息为“11”且数据信号发送功率不为0的资源块的个数，0彡Q < M，M表示小区资源块的个数。
6.根据权利要求1所述的基于用户反馈的多小区资源分配方法，其中步骤(6)所述的对每个资源块数据信号发送功率进行调整，得到每个资源块最终的数据信号发送功率尸Li， 按如下规则调整若第i个资源块的数据信号发送功率为0，则其最终的数据信号发送功率仍然为ο ； 若第i个资源块被边缘用户占用、协作模式信息为“00”且数据信号发送功率不为0，则将其最终的数据信号发送功率调整为初始数据信号发送功率Pint，即=Ant ；若第i个资源块被边缘用户占用、协作模式信息为“01”或“10”且数据信号发送功率不为0，则将其最终的数据信号发送功率调整为初始数据信号发送功率与额外分配到的功率之和 pint+p' / (R+2. Q),BP^Li=Ant+P1Z(R+S-Q)；若第i个资源块被边缘用户占用、协作模式信息为“11”且数据信号发送功率不为0， 则将其最终的数据信号发送功率调整为初始数据信号发送功率与额外分配到的功率之和 pint+2 · P' /(R+2 · Q)，即Krt = Ant+2.P7(R+2.Q)；对中心用户占用且数据信号发送功率不为0的资源块，将其最终的数据信号发送功率调整为初始数据信号发送功率Pint，即=Ant ；其中，R为被边缘用户占用、协作模式信息为“01”或“10”且数据信号发送功率不为0 的资源块的个数，0 ≤R < M, Q为被边缘用户占用、协作模式信息为“11”且数据信号发送功率不为0的资源块的个数，0≤Q < M，M表示小区资源块的个数。
7.根据权利要求1所述的基于用户反馈的多小区资源分配方法，其中步骤(6)中所述的每个资源块上最终的信干噪比沒Μ 。，利用下式计算SINRlast = Plt Ipmx-SINRback，i e (1，2，...，M)，M 表示小区资源块的个数其中，尸Li为每个资源块最终的数据信号发送功率，Pint为每个资源块的初始数据信号发送功率，为边缘用户或者中心用户反馈的信干噪比，如果第i个资源块被边缘用户占用，则为边缘用户反馈的信干噪比，即SINKbaek= SINR1，如果第i个资源块被中心用户占用，则沒Λ/^^为中心用户反馈的信干噪比，gp SINRbadt =。SINR' i0
全文摘要
本发明公开了一种基于用户反馈的多小区资源分配方法，主要解决现有ICIC技术小区平均频谱效率较低的不足。其实现步骤是由网络端定义协作集、边缘用户和中心用户；边缘用户向自己所在小区反馈信干噪比和协作模式信息，中心用户向自己所在小区反馈信干噪比；小区根据边缘用户和中心用户反馈回的信干噪比独立分配资源块，并初始分配基站总功率，且协作集中的小区共享各自边缘用户占用的资源块序号和协作模式信息，完成共享；小区调整每个资源块的发送功率，并计算每个资源块最终的信干噪比。本发明在保证边缘用户频谱效率的同时，提高了小区的平均频谱效率，可用于无线通信领域中多小区OFDMA系统的无线资源管理。
文档编号H04W16/14GK102215492SQ201110155010
公开日2011年10月12日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者吴极, 张鹏, 李晓辉, 王昕 申请人:西安电子科技大学