一种资源分配方法和装置的制作方法

专利名称：一种资源分配方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术，特别涉及一种资源分配方法和装置。
背景技术：
现有技术中第 一种多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM， multiple input multiple output-orthogonal frequency division multiplexing )系统中的资 源分配方法，从信息论的角度讨论了 MIMO-OFDM系统中的资源分配和波 束赋型，该方法的目标是将空间上相互独立的用户分配到相同的子载波上， 以最大化接收端的信号干扰噪声比(SINR),进而最大化系统的容量，但 这种资源分配方法不能保证用户的QoS要求。因为这种方法在资源分配时， 并不考虑用户的QoS要求是否得到了满足，而是将资源分配给可以使系统 容量增量最大的用户，因此信道条件好的用户将被分配到更多的资源，信道 条件较差的用户可能分配不到资源。也就是说，利用这种方法信道条件好的 用户被分配到的资源可能超过了满足其QoS要求所需要的资源，信道条件 差的用户的QoS要求可能无法得到保证。通常，QoS要求主要包括对于 误比特率、数据速率、丢包率以及包时延的要求。
现有技术的第二种MIMO-OFDM系统中的资源分配方法是一种考虑了 部分QoS要求的资源分配方法，该方法的优化目标是在满足用户的部分QoS 要求的前提下最小化系统的发射功率。其中，部分QoS要求包括需要满足 的误比特率和数据速率要求。但是应用这种资源分配方法需要满足两个前提 条件 一是每个调度周期中用户都有恒定的数据要发送，二是在每个资源调 度周期内系统的子载波、天线和功率资源都能满足所有用户的数据速率要 求。但在实际的业务环境中等待发送的业务数据是突发的，并且在某个调度
周期内，可能有的用户的数据緩沖区是空的，而有的用户的数据緩冲区中有 大量数据要发送，并且由于系统的子载波、天线和功率资源都是有限的，在 每个调度周期中不能保证每一个有业务需求的用户的数据速率需求，特别是 当系统中的用户较多的时候。同时，这种方法没有考虑到实时业务对最大容 忍包时延的限制以及对丢包率的要求，因此，这种资源分配方法不适用于实 际的实时业务环境。
现有技术的第三种MIMO-OFDM系统中的资源分配方法，通过联合执 行链路层的用户调度和物理层的比特和功率分配，改善了系统的吞吐量和包 时延，但是该方法没有考虑到实时业务对最大容忍包时延的限制以及对于丟 包率的要求，因此该方法不适用于实时业务的调度。
由以上描述可见，现有技术的MIMO-OFDM系统中的资源分配方法不 适用于实际的实时业务环境，无法在实际的实时业务环境下满足用户对实时 业务的全部QoS要求。
另外，在多小区MIMO-OFDM系统中，用户实际获得的数据速率由信 道增益、信号发射功率、邻小区干扰以及噪声共同决定。如果系统中存在邻 小区干扰，并且调度器不能准确估计邻小区干扰，则基站端的调度器将系统 中空闲的子载波分配给用户时，用户实际可以获得的数据速率可能小于调度 器为用户分配的数据速率，这将导致数据传输失败。

发明内容
本发明实施例一方面提供了一种资源分配方法，另一方面提供了一种资 源分配的装置，能够在实际的实时业务环境下有效保证实时业务用户的QoS 要求，提高系统的吞吐量。
本发明实施例提供的资源分配方法，包括
A、根据用户当前实时业务的丟包率与丟包率阈值的接近程度、用户当 前实时业务的最大等待包时延和最大容忍包时延的接近程度，以及用户在当 前系统可分配子载波上的最大信道容量，确定每一个用户的调度优先级；
B、 为调度优先级最高的用户分配子载波，在该子载波上所述调度优先 级最高的用户具有最大信道容量；
C、 确定其它用户在步骤B所分配子载波上的调度优先级，按照确定出 的调度优先级由高到低的顺序选择出该子载波上的其它服务用户；
D、 计算为所述子载波上每个服务用户选择的空间子信道的信道增益；
E、 根据每个空间子信道的信道增益，为空间子信道分配功率，更新数 据緩冲区中的未分配资源的数据大小以及系统可分配子载波集合；
F、 确定数据緩冲区中还存在未分配资源的数据，并且系统中还存在可 分配子载波时，返回步骤A。
本发明实施例提供的资源分配装置，包括
调度优先级确定单元，用于在确定有数据要发送并且系统中存在可分配 子载波时，根据用户当前实时业务的丢包率与丢包率阈值的接近程度、用户 当前实时业务的最大等待包时延与最大容忍包时延的接近程度、以及用户在 系统可分配子载波上的最大信道容量，确定每一个用户的调度优先级；
子载波分配单元，用于选择调度优先级最大的用户，将该用户可以获得 最大信道容量的系统可分配子载波分配给该用户；
用户选择单元，用于计算系统中其它用户在分配给调度优先级最大的用
户的子载波上的调度优先级，按照调度优先级由大到小的顺序，根据基站所 配置的天线数选出该子载波上的其它服务用户；
空间信道选择及增益确定单元，用于为选定子载波上的每一个用户选择 空间子信道，计算出每个用户的空间子信道的信道增益；
功率分配单元，用于根据所述空间子信道的信道增益，为每个空间子信 道分配功率。
本发明实施例提供的资源分配方法和装置，根据用户当前实时业务的丢
包率与丢包率阈值的接近程度、用户当前实时业务的最大等待包时延和最大
容忍包时延的接近程度，以及用户在当前系统可分配子载波上的最大信道容
量，确定每一个用户的调度优先级。其中，用户当前实时业务的丢包率与丢
包率阈值的接近程度，和当前实时业务的最大等待包时延与最大容忍包时延的接近程度，两个因素决定了用户的QoS要求紧迫程度；在当前系统可分配子载波上的信道容量决定了用户的信道传输能力。
由于上述调度优先级确定策略综合考虑了用户的QoS要求紧迫程度， 和信道传输能力，因此本发明实施例提供的资源分配方法， 一方面可以在用 户传输能力一定的情况下，按照QoS要求紧迫程度由高到低的顺序为用户 分配资源，尽可能保证QoS要求紧迫的用户的资源需求，在一定程度上避 免QoS要求不紧迫的用户占用过多的系统资源。因此，本发明实施例提供 的资源分配方法能够在实际的实时业务环境下有效保证实时业务用户的 QoS要求。另一方面，本发明实施例提供的资源分配方法可以在用户QoS 要求紧迫程度一定的情况下，按照信道传输能力由高到低，即按照在当前系 统可分配子载波上的最大信道容量由大到小的顺序为用户分配资源，因此可 以在一定程度上提高系统的吞吐量。
同时，由于为不同的子载波分配服务用户时，考虑了用户在该子载波上 的信道容量，因此可以充分利用多用户的频率分集增益；通过在同一个子载 波上选择不同用户的空间子信道组成该子载波上被服务的空间子信道集合， 可以充分利用多用户的空间分集增益。通过充分利用频域分集增益和空间分 集增益可以有效的提高系统的吞吐量。
总之，本发明实施例提供的资源分配方法可以在实际的实时业务环境下 有效保证实时业务用户的QoS要求，提高系统的吞吐量。


图1为本发明资源分配方法实施例的流程图2为图1所示方法的一个较佳实施例的流程图3为本发明改进的注水功率分配方法的较佳实施例的流程图4为本发明实施例提供的第二种功率分配方法的流程图。
具体实施例方式
本发明实施例中，当数据緩沖区中存在未分配资源的数据，并且系统中
有可分配子载波时，具体的资源分配过程包括
首先，根据用户当前实时业务的丟包率与丢包率阈值的接近程度、当前 实时业务的最大等待包时延和最大容忍包时延的接近程度，以及用户在当前 系统可分配子载波上的最大信道容量，确定每一个用户的调度优先级。之后， 在为用户分配子载波时，将调度优先级最高的用户具有最大信道容量的系统 可分配子载波分配给该用户；并且按照其它用户在该子载波上的调度优先级 由高到低的顺序，选择出该子载波上的其它服务用户；计算在该子载波上每 个服务用户选择的空间子信道的信道增益；根据每个空间子信道的信道增 益，为空间子信道分配功率。最后，更新数据緩冲区中未分配资源的数据的 大小以及系统可分配子载波集合；如果确定数据緩冲区中还存在未分配资源 的数据，并且系统中还存在可分配子载波时，按照上述方法继续进行资源分 配。
图1为本发明资源分配方法实施例的流程图，该流程包括
步骤101,根据用户当前实时业务的丢包率与丢包率阈值的接近程度、 当前实时业务的最大等待包时延和最大容忍包时延的接近程度，以及用户在 当前系统可分配子载波上的最大信道容量，确定每一个用户的调度优先级。
其中， 一个用户当前实时业务的丢包率与该用户当前实时业务的丢包率 阈值的接近程度，和该用户当前实时业务的最大等待包时延与最大容忍包时 延的接近程度，两个因素决定了用户的QoS要求紧迫程度；在当前系统可 分配子载波上的信道容量决定了用户的信道传输能力。
用户当前实时业务的丢包率与用户当前实时业务的丢包率阔值的接近 程度可以通过用户当前实时业务的丟包率与用户当前实时业务的丟包率阈 值的比值表征，用户当前实时业务的最大等待包时延和用户当前实时业务的 最大容忍包时延的接近程度可以用所述最大等待包时延和最大容忍包时延
的比值表征。
丟包率阈值是实时业务的QoS要求允许的丟包率的最大值，丢包率超 过该阈值的用户为不满意用户。在资源调度中应尽量保证用户的丟包率小于 丟包率阈值。不同的实时业务的丟包率的阈值是不同的。
对于先进先出的数据緩冲区，最大等待包时延是指排在数据包队列最前
面的数据包对应的等待时间。最大容忍包时延是实时业务的QoS要求允许
的等待包时延的最大值，当数据包的最大等待包时延超过最大容忍包时延 时，该数据包被丢弃。不同实时业务的最大容忍包时延是不同的。
根据用户当前实时业务的丢包率与丢包率阈值的接近程度，和最大等待 包时延与最大容忍包时延的接近程度，确定用户的调度优先级， 一方面可以
使得对QoS要求更紧迫的用户对应更高的调度优先级，从而使QoS要求紧 迫的用户有更大的机会被分配到子载波，进而降低这些用户的包时延和丟包 率，有效的保证用户的QoS要求；另一方面，对于QoS要求难以保证的用 户，如丟包率远大于实时业务的丟包率阈值的用户，通过适当的降低用户的 调度优先级，可以避免该用户占用过多的系统资源，使得系统资源可以为更 多的信道条件较好的用户服务，提高系统资源的利用效率。
步骤102，为调度优先级最大的用户分配子载波，在该子载波上调度优 先级最大的用户具有最大信道容量。
本步骤中，为调度优先级最高用户分配该用户可以获得最大信道容量的 子载波，从而可以使该用户尽可能多的发送数据包，体现了对该用户的QoS 保证的有效性。
通常，当前系统的可分配子载波有多个，每个用户在不同子载波上的信 道容量并不相同，步骤IOI中根据每个用户在当前系统可分配的多个子载波 上的最大信道容量确定该用户的调度优先级。
一个具体实例当前系统有3个可分配子载波，分别为子载波l、 2和 3，假定用户1在这三个子载波上的信道容量各不相同，并且在子载波3上 的信道容量最大，则根据用户l在子载波3上的信道容量确定用户1的调度
优先级。假定采用步骤101所述的方法确定用户1为调度优先级最高的用户， 则将用户1具有最大信道容量的子载波3分配给用户1。
步骤103，计算系统中其它用户在分配给调度优先级最大的用户的子载 波上的调度优先级，按照调度优先级由大到小的顺序，根据基站所配置的天 线数选出该子载波上的其它服务用户。
本步骤中，在选定的子载波上按照调度优先级由大到小的顺序选择其它 用户，而调度优先级综合考虑了丢包率，包时延以及用户在当前所选子载波 上的信道容量，因此体现了对其它用户的QoS保证。
每一个子载波上可服务的最大用户数目等于基站配置的天线数，因此选 择的其它服务用户的数目等于基站配置的天线数减1。
步骤104，为该子载波上服务的每一个用户选择空间子信道，计算出每 个用户在空间子信道上的信道增益。
在该子载波上，根据所采用的MIMO传输策略，基站端天线与该子载 波上服务的用户所配置的天线构成空间子信道。采用不同的MIMO传输策 略时，空间子信道的具体构成方式是不同的。比如，可以将基站端配置的一 根天线和该子载波上服务的一个用户所配置的全部天线构成一个空间子信 道；还可以将基站端配置的全部天线和该子载波上服务的一个用户的一根天 线构成一个空间子信道。
计算空间子信道上的信道增益的方法为本领域公知技术，这里不再赘述。
本步骤在空间子信道的选择过程中，为每个用户选择一个空间子信道， 保证了用户间的公平性，使得进入调度集合的用户都能被分配到一定的资 源，避免了信道条件差但QoS要求紧迫的用户不能被分配到资源的情况发 生。
步骤105，根据空间子信道的信道增益，为空间子信道分配功率；更新 数据緩冲区中的未分配资源的数据以及系统可分配子载波集合。
这里，为每个空间子信道分配功率的方法可以为现有的注水功率分配
方法，也可以采用本发明实施例提供的功率分配方法。
如果采用现有的注水功率分配方法为每个空间子信道分配功率，则为空
间子信道分配功率时，需要考虑的主要参数为空间子信道的信道增益；如果
采用本发明实施例提供的功率分配方法为空间子信道分配功率时，不仅要考 虑该空间子信道的信道增益，还需要考虑该空间子信道上的用户当前实时业 务的最大等待包时延和丢包率。
步骤106,检验所有用户的数据緩沖区中是否还有未分配资源的数据， 如果有，则执行步骤107;否则结束本流程。
步骤107,判断系统可分配子载波集合是否为空，如果是，则结束本流 程，如果否，则返回步骤101。
图2为图1所示方法的一个较佳实施例的流程图，该流程包括
步骤201，利用公式(1)计算系统中每一个用户的调度优先级。
其中，^为用户^当前实时业务的最大等待包时延；H^"为用户A当 前实时业务的最大容忍包时延；、max为用户&当前在系统可分配子载波上
的最大信道容量；/(;^J为用户A的丢包率ph的函数，其定义可以如公式
(2)或公式(3)或公式(4)所示
<formula>formula see original document page 16</formula><formula>formula see original document page 17</formula>
如果系统中用户实现的是单 一 实时业务，如系统中所有用户只实现语
业务，则公式(l)可以用A:W^max/(/7^)代替，因为在这种情况下所有用
户对应的，max值相同。并且丢包率的函数/(/^)中，将/7/4除以
进行归一化的处理可以省略，因为在这种情况下所有用户的；^^,目值相同。
公式(2)和(4)中，/^^^是实时业务的丢包率的阈值，a是一个 大于1的常数，其可以保证当—^—細一时，/(;^)是;^的单调增函数，
当一w〈;^〈2— 时，/(/A)是^的单调减函数，通过调整"的数
值可以调整ph在^中的权重。采用公式(2)或(4)中的形式时，a的取 值可以为10、 2或者自然数e。公式(3)中，《为一4艮小的正常数，它可以 保证当/^=0时，/(/7^)的函数值不为0，《的取值可以为0.0001。公式(4) 中《为一正常数，它可以保证当；^在公式(4)所示的定义域中取值时函数 /(/^)有意义，《的取值需要根据i^^。w及;^的定义域设定。公式(2)、
(3)、 (4)中的丢包率函数都将/^除以P^^。w进行归一化，因此这些丢 包率函数可以应用到；Ate/j。w不同的混合实时业务的调度过程中。
公式(1 )中的、匪可以由用户在对应子载波上的信号干扰噪声比
(SINR)确定，用户A在第"个子载波上的信号干扰噪声比可以表示为
認尺
艮
<formula>formula see original document page 17</formula>
用户A在第"个子载波上的信道容量可以表示为 、 =『log2 det(/加+S/HH。
(6) 公式(5)给出了多小区系统中用户的信号干扰噪声比的计算方法，其 中A,w为用户*在第"个子载波上被分配的功率，PM kO并且2^P" =jP,，
^为系统中业务子载波的个数，尸max为总的发射功率，^表示热噪声功率， /,表示相邻小区干扰，似表示干扰环中小区的数目，&为基站端的天线数。 当应用到单小区系统时，公式(5)中的A取O即可。
公式(6)中，『为子载波带宽，乙为单位阵且^^min(&,A^)， ~为 基站端的天线数，i^为用户端的天线数，H^为用户A在第"个子载波上的 信道转移矩阵，Hk 为H^的共轭转置矩阵，det表示求行列式值。
在多小区MIMO-OFDM系统中，为了能够有效地估计多小区间干扰， 本发明实施例在业务子载波上等分功率。在子载波上等分功率可以使接收端 接收数据时满足一定的误比特率(BER)的要求，提高系统的传输效率。具 体原因如下所述
在子载波上等分功率，则可以利用该等分功率的值，根据公式(5)计 算用户在某一个子载波上的信号干扰噪声比，公式(5)中的相邻小区干扰 为系统中邻小区干扰最大的情况下干扰的估计值，该估计值大于等于实际中 相邻小区的干扰值，因此计算所得的信号干扰噪声比小于等于实际的值。根 据计算所得的信号干扰噪声比可以确定用户在空间子信道上的调制编码方
式的阶数。因为每一 阶调制编码方式对应的信号干扰噪声比的门限值可以保 证接收端解调的信号满足特定的BER要求，所以当计算所得的信号干扰噪 声比可以支持某一阶调制编码方式时，即计算所得的信号干扰噪声比大于、 等于某一阶调制编码方式对应的信号干扰噪声比门限值，实际接收到的信号 的信号干扰噪声比必然大于或等于该门限值，即一定可以满足特定的BER 要求。
步骤202，为调度优先级最大的用户分配子载波，在该子载波上调度优 先级最大的用户可以获得最大信道容量。假设调度优先级最大的用户为第_/
个用户，该用户具有最大信道容量的子载波为第,个子载波，同时设定基站 配置的天线数为~。
步骤203，利用公式(7)计算系统中其它用户在第/个子载波上的调度
优先级，按照调度优先级由大到小的顺序，选择其余&-l个服务用户。
A',-i、/, (7)
ft,max
其中，W为用户A:当前实时业务的最大等待包时延，气，为用户A:当 前实时业务的最大容忍包时延，、,为用户A在第z'个子载波上的信道容量， /(Ph)为用户A:的丟包率Ph的函数。
步骤204，从选定的~个用户所配置的天线与基站端天线组成的空间子 信道集合中选出与基站所配置的天线数~相同的空间子信道，计算出选择 的空间子信道的信道增益。
这里，计算空间子信道的信道增益的具体方法可以为将选定的~个 空间子信道对应的信道向量组成信道转移矩阵，对信道转移矩阵进行加权和 对角化处理，处理后的信道转移矩阵的对角线上的~个数值分別对应iVr个
空间子信道的信道增益。
步骤205，采用改进的注水功率分配方法为子载波上的每个空间子信道 分配功率，更新数据緩沖区中的未分配资源的数据的大小以及系统可分配子 载波集合。
数据緩沖区中的数据包的包时延都小于对应实时业务的最大容忍包时 延。当数据包进入数据緩冲区时，会同时为该数据包维护一个时钟， 一旦该 数据包的包时延超过对应实时业务的最大容忍包时延时，该数据包将被丢弃。
步骤206，检验系统中所有用户的数据緩冲区中是否还有未分配资源的 数据，如果有，则执行步骤207;否则结束本流程。
步骤207,判断系统可分配子载波集合是否为空，如果是，则结束本流
程，如果否，则返回步骤201。
为了进一步保证QoS要求紧迫的用户对应的空间子信道的功率需求，
提高系统的吞吐量，本发明实施例提供了两种功率分配方法， 一种为改进的
注水功率分配方法，这种方法的具体实现过程可以如图3所示，图3为本发 明改进的注水功率分配方法的较佳实施例的流程图，该流程包括如下步骤 步骤301,将丢包率大于预先设定的丢包率门限值的用户的空间子信道 分配到紧迫空间子信道集合，将其余用户的空间子信道分配到非紧迫空间子 信道集合。
这里的丢包率门限值和计算用户调度优先级时的丢包率阈值不同，该丢 包率门限值可以根据实际情况设定。设置丟包率门限值的目的是将系统中丢 包率不同的用户区分开，由于在实际应用中，通常信道条件好的用户的丟包 率都为O或很小，信道条件差的用户的丢包率都较大，因此为了区分这两类 用户，可以将丢包率门限值设置为0，即丟包率大于O的用户的空间子信道 为紧迫的空间子信道，丢包率为0的用户的空间子信道为非紧迫空间子信 道。丢包率门限值需要根据实际情况中用户丟包率的特点设置， 一般应设置 的小一些。
步骤302，计算紧迫空间子信道集合中每一个空间子信道的优先级。 这里，可以通过公式(8)计算每个空间子信道的优先级。
W=i/(A) (8)
A:,max
其中，为用户A:当前实时业务的最大等待包时延；w，为用户A:当 前实时业务的最大容忍包时延；/(p/rj为用户A的丢包率；^;的函数。
该以用户丢包率为自变量的函数/(/ &)可以采用公式(2) 、 (3)或(4) 中定义的形式。
步骤303，选择紧迫空间子信道集合中优先级最大的空间子信道，根据 该空间子信道的信道增益、干扰和噪声计算使得该空间子信道上的调制编码
方式提高一阶所需的发射功率的增量。
这里，设定初始化时，所有空间子信道上的调制编码方式都设置为0阶， 发射功率设置为0。
步骤304，判断步骤303所计算的发射功率的增量是否小于当前所选定 子载波上的剩余功率，如果是，则执行步骤305;如果否，则执行步骤306。
步骤305，为该空间子信道分配相应的功率，更新该空间子信道上的调 制编码方式的阶数，当前所选定子载波上的剩余功率，判断该空间子信道更 新后的调制编码方式是否为最高阶调制编码方式，如果是，则执行步骤306; 如果否，则判断该空间子信道上可以传送的比特数是否大于数据緩沖区中未 分配资源的数据的比特数，如果大于，则执行步骤306;否则，更新该空间 子信道的优先级，执行步骤307。
这里，初始化时子载波上的剩余功率即为该子载波上的总发射功率。
根据计算所得的该空间子信道上可以发送的比特数可以判断该空间子 信道的优先级是否发生了变化，因为如果一个等待分配资源的数据包的大小 小于该空间子信道上可以发送的比特数，且数据緩沖区中还有剩余的数据包 等待分配资源时，用户的最大等待包时延可能会发生改变。
步骤306，将该空间子信道从紧迫空间子信道集合中删除。
步骤307，判断当前所选定子载波上的剩余功率是否为0,如果是，则 结束本流程，如果否，则判断紧迫空间子信道集合是否为空，如果否，则返 回步骤303，如果是，则执行步骤308。
步骤308,计算非紧迫集合中每个空间子信道的调制编码方式增加一阶 所需要的发射功率的增量和增加的比特数的比值。
步骤309,选择非紧迫空间子信道集合中发射功率的增量和增加的比特 数的比值最小的空间子信道，判断该空间子信道所对应的功率增量是否小于 该子载波上的剩余功率，如果是，执行步骤310;否则，将该空间子信道从 非紧迫空间子信道集合中删除，执行步骤312。
步骤310，为该空间子信道分配相应的功率，并更新该空间子信道对应
的调制编码方式的阶数和该子载波上的剩余功率。
步骤3 11 ，判断该空间子信道更新后的调制编码方式是否为最高阶调制 编码方式，如果是，则将该空间子信道从非紧迫空间子信道集合中删除，如 果否，则判断该空间子信道上可以传送的比特数是否大于数据緩冲区中未分 配资源的数据的比特数，如果大于，则将该空间子信道从非紧迫空间子信道
集合中删除，执行步骤312;否则，直接执行步骤312。
步骤312，判断该子载波上的剩余功率是否为0,如果是，则结束本流 程，如果否，则判断非紧迫空间子信道集合是否为空，如果不为空，则返回 步骤308继续执行，否则，执行步骤313。
步骤313，判断该子载波上分配到发送功率的空间子信道的个数是否为 0，如果为0，结束本流程；否则，将该子载波上剩余的发送功率平均分配 到那些已经被分配了发送功率的空间子信道上。
图3给出的这种功率分配方法，首先将空间子信道集合划分为紧迫空间 子信道和非紧迫空间子信道集合，并且在两个集合中采用不同的方式确定进 行功率分配的优先级。在紧迫空间子信道集合中，空间子信道的优先级由决 定QoS紧迫程度的两个因素决定用户当前实时业务的丢包率与丢包率阈 值的接近程度，和最大等待包时延与最大容忍包时延的接近程度，因此QoS 要求越紧迫，该空间子信道被分配的优先级越高，因此这种方法可以有效保 证QoS要求紧迫的空间子信道的功率需求。在非紧迫空间子信道集合中， 空间子信道的优先级由决定信道传输能力的因素决定，该因素为空间子信道 的调制编码方式增加一阶所需要的发射功率的增量和增加的比特数的比值， 这种按照空间子信道的信道传输能力分配功率的方法，可以进一步提高系统 的吞吐量。因此，图3提供的功率分配方法可以有效^床证QoS要求紧迫的 空间子信道的功率需求，并且可以进 一 步提高系统的吞吐量。
图4为本发明实施例提供的第二种功率分配方法的流程图，该流程包
括
步骤401，计算空间子信道集合中每一个空间子信道的优先级。
这里，可以通过公式(9)计算每个空间子信道的优先级。
<formula>formula see original document page 23</formula>(9)
其中，^为用户A:当前实时业务的最大等待包时延；v^，为用户A当 前实时业务的最大容忍包时延；/(/^J为用户A的丢包率ph的函数。
该以用户丢包率为自变量的函数/(WO可以采用公式(2 ) 、 ( 3 )或(4 ) 中定义的形式。
步骤402,选择空间子信道集合中优先级最大的空间子信道，根据该空 间子信道的信道增益、干扰和噪声计算使得该空间子信道上的调制编码方式 提高一阶所需的发射功率的增量。
这里，设定初始化时，所有空间子信道上的调制编码方式都设置为0阶， 发射功率设置为0。
步骤403，判断步骤402所计算的发射功率的增量是否小于当前所选定 子载波上的剩余功率，如果是，则执行步骤404;如果否，则执行步骤405。
步骤404，为该空间子信道分配相应的功率，更新该空间子信道上的调 制编码方式的阶数以及当前所选定子载波上的剩余功率；
判断该空间子信道更新后的调制编码方式是否为最高阶调制编码方式， 如果是，则执行步骤405，如果否，则判断该空间子信道上可以传送的比特 数是否大于数据緩冲区中未分配资源的数据的比特数，如果大于，则执行步 骤405,否则，更新该空间子信道的优先级，执行步骤406。
这里，初始化时子载波上的剩余功率即为该子载波上的总发射功率。
根据计算所得的该空间子信道上可以发送的比特数可以判断该空间子 信道的优先级是否发生了变化，因为如果一个等待分配资源的数据包的大小 小于该空间子信道上可以发送的比特数，且数据緩沖区中还有剩余的数据包 等待分配资源时，用户的最大等待包时延可能会发生改变。
步骤405,将该空间子信道从空间子信道集合中删除。
步骤406，判断当前所选定子载波上的剩余功率是否为0，如果是，则
结束本流程，如果否，则判断空间子信道集合是否为空，如果否，则返回步
骤402，如果是，则执行步骤407。
步骤407，判断该子载波上分配到发送功率的空间子信道的个数是否为 0,如果为0，结束本流程；否则，将该子载波上剩余的发送功率平均分配 到已经被分配了发送功率的空间子信道上。
本发明实施例同时还提供了一种资源分配装置，该装置包括调度优先 级确定单元、子载波分配单元、用户选择单元、空间子信道选择及增益确定 单元、以及功率分配单元。
其中，调度优先级确定单元，用于在确定有数据要发送并且系统中存在 可分配子载波时，根据用户当前实时业务的丢包率与丢包率阔值的接近程 度、用户当前实时业务的最大等待包时延与最大容忍包时延的接近程度、以 及用户在系统可分配子载波上的最大信道容量，确定每一个用户的调度优先 级；
子载波分配单元，用于选择调度优先级最大的用户，将该用户可以获得
最大信道容量的系统可分配子载波分配给该用户；
用户选择单元，用于计算系统中其它用户在分配给调度优先级最大的用
户的子载波上的调度优先级，按照调度优先级由大到小的顺序，根据基站所 配置的天线数选出该子载波上的其它服务用户；
空间信道选择及增益确定单元，用于为选定子载波上的每一个用户选择 空间子信道，计算出每个用户的空间子信道的信道增益；
功率分配单元，用于根据空间子信道的信道增益，为空间子信道分配功率。
该装置中，功率分配单元可以采用现有的注水功率分配方法为空间子信 道分配功率，也可以采用本发明实施例提供的两种功率分配方法为空间子信 道分配功率。
当采用本发明实施例提供的第一种功率分配方法为空间子信道分配功
率时，功率分配单元包括
的空间子信道组成紧迫空间子信道集合，将丢包率小于丟包率门限值的用户
的空间子信道组成非紧迫空间子信道集合；
紧迫空间子信道功率分配单元，用于确定所述紧迫空间子信道集合中每 个空间子信道的优先级，按照确定的优先级由大到小的顺序为紧迫空间子信 道集合中的每个空间子信道分配功率；
非紧迫空间子信道功率分配单元，用于确定所述非紧迫空间子信道集合 中的每个空间子信道的优先级，按照确定的优先级由大到小的顺序为非紧迫 空间子信道集合中的每个空间子信道分配功率。
当采用本发明实施例提供的第二种功率分配方法为空间子信道分配功 率时，功率分配单元包括
优先级确定单元，用于根据每个空间子信道对应的用户当前实时业务的 丢包率与丢包率阈值的接近程度，以及用户当前实时业务的最大等待包时延 与最大容忍包时延的接近程度，确定空间子信道集合中每个空间子信道的优 先级；
功率分配和更新单元，用于在当前所选定子载波上的剩余功率不为0, 并且空间子信道集合不为空时，计算当前优先级最大的空间子信道上的调制 编码方式提高一阶所需的发射功率的增量；判断所述发射功率的增量是否小 于当前所选定子载波上的剩余功率，如果是，则为该空间子信道分配相应的 功率，更新当前所选定子载波上的剩余功率，以及该空间子信道上的调制编 码方式的阶数和优先级；如果否，则将该空间子信道从空间子信道集合中删 除。
由以上实施例可见，本发明实施例提供的资源分配方法和装置，在计算 用户的调度优先级时，综合考虑了用户的QoS要求紧迫程度和信道传输能 力，从而一方面可以在实际的实时业务环境下有效保证实时业务用户的QoS 要求；另一方面可以在一定程度上提高系统的吞吐量。
同时，本发明实施例的资源分配方法中，为调度优先级最高的用户分配 信道条件最好的子载波，即将调度优先级最高的用户具有最大信道容量的子 载波分配给该用户，从而可以改善子载波的利用效率。本发明的资源分配方 法还设定为每个用户选择一个空间子信道，保证了用户间的公平性，避免了 信道条件差，但QoS要求紧迫的用户不能被分配到资源的情况发生。
另外，本发明实施例提供的资源分配方法和装置，为不同的子载波分配 服务用户时，考虑了用户在该子载波上的信道容量，因此可以充分利用多用
户的频率分集增益；由于在同一个子载波上选择不同用户的空间子信道组成
该子载波上被服务的空间子信道集合，因此可以充分利用多用户的空间分集 增益。通过充分利用频域分集增益和空间分集增益可以有效的提高系统的吞 吐量。由于系统吞吐量提高了，用户被服务的机会增加了，因此可以有效保
证系统中用户的QoS要求。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的 保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改 进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种资源分配方法，其特征在于，包括A、根据用户当前实时业务的丢包率与丢包率阈值的接近程度、用户当前实时业务的最大等待包时延和最大容忍包时延的接近程度，以及用户在当前系统可分配子载波上的最大信道容量，确定每一个用户的调度优先级；B、为调度优先级最高的用户分配子载波，在该子载波上所述调度优先级最高的用户具有最大信道容量；C、确定其它用户在步骤B所分配子载波上的调度优先级，按照确定出的调度优先级由高到低的顺序选择出该子载波上的其它服务用户；D、计算为所述子载波上每个服务用户选择的空间子信道的信道增益；E、根据每个空间子信道的信道增益，为空间子信道分配功率，更新数据缓冲区中的未分配资源的数据的大小以及系统可分配子载波集合；F、确定数据缓冲区中还存在未分配资源的数据，并且系统中还存在可分配子载波时，返回步骤A。
2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，步骤A所述确定用户的调 度优先级的方法具体为用户的调度优先级等于用户当前实时业务的最大等待包时延和最大容 忍包时延的比值，与用户在系统可分配子载波上的最大信道容量，以及表征 用户当前实时业务的丢包率与丢包率阈值的接近程度的函数的乘积。
3、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定其它用户在步骤 B所分配子载波上的调度优先级为根据所述其它用户当前实时业务的丟包 率与丢包率阈值的接近程度，用户当前实时业务的最大等待包时延与最大容 忍包时延的接近程度，以及在步骤B所分配子载波上的信道容量，确定所述 其它用户的调度优先级。
4、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述其它用户在步骤B所 分配的子载波上的调度优先级等于所述其它用户当前实时业务的最大等待 包时延与最大容忍包时延的比值，与该用户在步骤B所分配子载波上的信道 容量，以及表征该用户当前实时业务的丟包率与丢包率阈值的接近程度的函 凄丈的乘积。
5、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，步骤E所述为空间子信道 分配功率的方法为利用现有的注水功率分配方法为空间子信道分配功率。
6、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，步骤E所述为空间子信道 分配功率的步骤具体包括空间子信道集合，将丢包率小于丢包率门限值的用户的空间子信道组成非紧 迫空间子信道集合；确定所述紧迫空间子信道集合中每个空间子信道的优先级，按照确定的 优先级由大到小的顺序为紧迫空间子信道集合中的每个空间子信道分配功率；确定所述非紧迫空间子信道集合中的每个空间子信道的优先级，按照确 定的优先级由大到小的顺序为非紧迫空间子信道集合中的每个空间子信道 分配功率。
7、 如权利要求6所述的方法，其特征在于，确定所述紧迫空间子信道 集合中的空间子信道的优先级的方法为根据空间子信道对应的用户当前实 时业务的丢包率与丢包率阈值的接近程度，以及用户实时业务的最大等待包 时延与最大容忍包时延的接近程度，确定该空间子信道的优先级。
8、 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述紧迫空间子信道集合 中的空间子信道的优先级等于所述空间子信道对应的用户当前实时业务的 最大等待包时延与最大容忍包时延的比值，与表征该用户当前实时业务的丢 包率与丢包率阈值的接近程度的函数的乘积。
9、 如权利要求2或4或8任一项所述的方法，其特征在于，所述表征 用户当前实时业务的丟包率与丟包率阈值的接近程度的函数形式为 <formula>formula see original document page 4</formula>其中，/^;为用户当前实时业务的丢包率，"是一个大于i的常数，A 为一正常数，《为一正常数，p化^脇是用户当前实时业务的丟包率阈值。
10、 如权利要求6所述的方法，其特征在于，确定所述非紧迫空间子信 道集合中的空间子信道的优先级的方法为所述非紧迫空间子信道集合中的空间子信道的优先级，与该空间子信道 的调制编码方式增加一阶所需要的发射功率的增量和增加的比特数的比值 的大小成反比。
11、 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述为紧迫空间子信道集 合中的每个空间子信道分配功率的步骤具体包括El、计算当前优先级最大的空间子信道上的调制编码方式提高一阶所需 的发射功率的增量；E2、判断所述发射功率的增量是否小于当前选定子载波上的剩余功率， 如果是，则为该空间子信道分配相应的功率，更新该空间子信道上的调制编码方式的阶数和优先级，以及当前选定子载波上的剩余功率；如果否，则将 该空间子信道从紧迫空间子信道集合中删除；E3、确定当前选定子载波上的剩余功率不为0，并且紧迫空间子信道集 合不为空，则返回步骤E1;
12、 如权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤E2所述为该空间子 信道分配相应的功率后，进一步包括判断该空间子信道更新后的调制编码方式是否为最高阶调制编码方式， 如果是，则将该空间子信道从紧迫空间子信道集合中删除，如果否，则判断 该空间子信道上可以传送的比特数是否大于数据緩冲区中未分配资源的数 据的比特数，如果大于，则将该空间子信道从紧迫空间子信道集合中删除。
13、 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述为非紧迫空间子信道 集合中的每个空间子信道分配功率的步骤具体包括el 、判断当前优先级最大的空间子信道所对应的功率增量是否小于当前 选定子载波上的剩余功率，如果是，为该空间子信道分配相应的功率，并更 新该空间子信道对应的调制编码方式的阶数和优先级，以及当前选定子载波 上的剩余功率；否则，将该空间子信道从非紧迫空间子信道集合中删除；e2、确定当前选定子载波上的剩余功率不为0，并且非紧迫空间子信道 集合不为空，则返回步骤el。
14、 如权利要求13所述的方法，其特征在于，步骤el所述为该空间子 信道分配相应的功率后，进一步包括判断该空间子信道更新后的调制编码方式是否为最高阶调制编码方式， 如果是，则将该空间子信道从非紧迫空间子信道集合中删除，如果否，则判 断该空间子信道上可以传送的比特数是否大于数据緩冲区中未分配资源的 数据的比特数，如果大于，则将该空间子信道从非紧迫空间子信道集合中删 除。
15、 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述为非紧迫集合中的每 个空间子信道分配功率后，该方法进一步包括 判断当前选定子载波上分配到功率的空间子信道的个数是否为0,如果 为0，结束本流程；否则，将当前选定子载波上的剩余功率平均分配到已经 被分配了功率的空间子信道上。
16、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，步骤E所述为空间子信道 分配功率的步骤具体包括Ell、根据每个空间子信道对应的用户当前实时业务的丢包率与丟包率 阈值的接近程度，以及用户当前实时业务的最大等待包时延和最大容忍包时 延的接近程度，确定每个空间子信道的优先级；E12、计算当前优先级最大的空间子信道上的调制编码方式提高 一 阶所 需的发射功率的增量；E13、判断所述发射功率的增量是否小于当前选定子载波上的剩余功率， 如果是，则为该空间子信道分配相应的功率，更新该空间子信道上的调制编 码方式的阶数和优先级，以及当前选定子载波上的剩余功率；如果否，则将 该空间子信道从空间子信道集合中删除；E14、确定当前选定子载波上的剩余功率不为0，并且空间子信道集合 不为空，则返回步骤E12。
17、 如权利要求16所述的方法，其特征在于，步骤E13所述为该空间 子信道分配相应的功率后，进一步包括判断该空间子信道更新后的调制编码方式是否为最高阶调制编码方式， 如果是，则将该空间子信道从空间子信道集合中删除，如果否，则判断该空 间子信道上可以传送的比特数是否大于数据緩沖区中未分配资源的数据的 比特数，如果大于，则将该空间子信道从空间子信道集合中删除。
18、 一种资源分配装置，其特征在于，该装置包括 调度优先级确定单元，用于在确定有数据要发送并且系统中存在可分配子载波时，根据用户当前实时业务的丟包率与丟包率阈值的接近程度、用户 当前实时业务的最大等待包时延和最大容忍包时延的接近程度、以及用户在 系统可分配子载波上的最大信道容量，确定每一个用户的调度优先级； 子载波分配单元，用于选择调度优先级最大的用户，将该用户可以获得最大信道容量的系统可分配子载波分配给该用户；用户选择单元，用于计算系统中其它用户在分配给调度优先级最大的用 户的子载波上的调度优先级，按照调度优先级由大到小的顺序，根据基站所 配置的天线数选出该子载波上的其它服务用户；空间信道选择及增益确定单元，用于为选定子载波上的每一个用户选择 空间子信道，计算出每个用户的空间子信道的信道增益；功率分配单元，用于根据所述空间子信道的信道增益，为每个空间子信 道分配功率。
19、 如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述功率分配单元包括的空间子信道组成紧迫空间子信道集合，将丢包率小于预先设定的丢包率门 限值的用户的空间子信道组成非紧迫空间子信道集合；紧迫空间子信道功率分配单元，用于确定所述紧迫空间子信道集合中每 个空间子信道的优先级，按照确定的优先级由大到小的顺序为紧迫空间子信 道集合中的每个空间子信道分配功率；非紧迫空间子信道功率分配单元，用于确定所述非紧迫空间子信道集合 中的每个空间子信道的优先级，按照确定的优先级由大到小的顺序为非紧迫 空间子信道集合中的每个空间子信道分配功率。
20、 如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述功率分配单元包括 优先级确定单元，用于根据每个空间子信道对应的用户当前实时业务的丟包率与丢包率阈值的接近程度，以及用户当前实时业务的最大等待包时延 与最大容忍包时延的接近程度，确定空间子信道集合中每个空间子信道的优 先级；功率分配和更新单元，用于在当前所选定子载波上的剩余功率不为0， 并且空间子信道集合不为空时，计算当前优先级最大的空间子信道上的调制 编码方式提高一阶所需的发射功率的增量；判断所述发射功率的增量是否小于当前所选定子载波上的剩余功率，如果是，则为该空间子信道分配相应的 功率，更新当前所选定子载波上的剩余功率，以及该空间子信道上的调制编码方式的阶数和优先级；如果否，则将该空间子信道从空间子信道集合中删 除。
全文摘要
本发明公开了一种资源分配方法，包括根据用户当前实时业务的丢包率与丢包率阈值的接近程度、用户当前实时业务的最大等待包时延和最大容忍包时延的接近程度，以及用户在当前系统可分配子载波上的最大信道容量，确定每一个用户的调度优先级；为调度优先级最高的用户分配子载波，在该子载波上所述调度优先级最高的用户具有最大信道容量；确定其它用户在该子载波上的调度优先级，按调度优先级由高到低的顺序选出其它服务用户；计算每个用户选择的空间子信道的信道增益；为每个空间子信道分配功率。本发明还公开了一种资源分配装置。利用本发明的方法和装置，能够在实际的实时业务环境下有效保证实时业务用户的QoS要求，提高系统的吞吐量。
文档编号H04L1/06GK101364856SQ20071012002
公开日2009年2月11日 申请日期2007年8月7日 优先权日2007年8月7日
发明者刘光毅, 平 张, 朱剑驰, 莹 王, 胡国娜, 锋 蒋 申请人:鼎桥通信技术有限公司