专利名称：一种引入移动资源预留机制的多小区资源分配方法
技术领域：
本发明属于多小区资源分配移动通信技术领域，特别涉及引入移动资源预留机制 的多小区正交频分多址接入(OFDMA)系统中的资源分配方法。
背景技术：
正交频分多址接入技术被普遍认为是第四代移动通信系统中不可缺少的技术。在 这种多址接入技术下，系统具有更小的时频二维资源分配粒度。随着无线通信的快速发展 和高速移动环境应用需求的日益增长，无线通信对高速移动场景的支持越来越强。在高速 移动环境中，由于移动用户在小区间的频繁切换及较长的切换中断时间，为时延敏感的实 时业务提供服务质量保证面临极大的挑战。灵活的资源分配是支持无线网络混合业务服务 质量(QoS)保证的关键技术之一。《国际电子与电气工程师协会无线通信学报》(IEEE Transactions on Wireless Communications, Volume. 5，Issue 12,pp. 3451-3459，Dec. 2006)中介绍了一种多小区资源 分配模块利用小区间长时统计信道状态信息和根据用户需求来决定各个小区可以使用的 资源块集合的方法，以达到避免干扰、最大化系统容量的目的。但这种多小区正交频分多址 接入(OFDMA)资源分配方法中所采用的算法往往假设用户在分配周期内是固定在某个小 区中。而在移动场景，由于基于长时统计信道状态信息的资源分配的调度周期一般为秒这 个数量级，而切换判决的最短周期一般为百毫秒这个数量级，所以用户在较长的多小区资 源分配周期内会发生小区间切换；尤其是实时业务突发切换到邻小区却分配不到资源时， 会引起用户业务体验的严重恶化。《国际电子与电气工程师协会车载技术学报》(IEEE Transactions on Vehicular Technology, Volume. 58, Issue 3,pp. 1415-1428,Mar. 2009)中介绍了对于实时业务采用移 动资源预留协议(MRSVP)为其在业务持续期内可能服务的小区均预留一定的带宽，以避免 严重丢包，保证其在切换过程中的实时业务的服务质量；而对于非实时业务则仅在本小区 做预留；但这种移动资源预留仅限于多小区资源分配为每个小区分配的资源确定之后的用 户准入控制中。而在多小区资源分配为每个小区分配可用资源时仅考虑当前时刻小区服务 用户需求的资源，没有考虑为在分配周期内可能会移动到该小区的用户预留资源。如果用 户在分配周期内突发切换到邻小区，会由于在多小区资源分配中没有为该用户预留资源而 造成的资源不足，拒绝该用户或者小区内其它业务用户接入，从而极大影响了移动用户业 务体验。
发明内容
本发明提出一种引入移动资源预留机制的多小区资源分配方法，以避免小区间频 繁切换给时延敏感业务造成的数据包超时丢包，同时协调小区间资源块的分配，有效避免 干扰，最大化系统吞吐率。本发明引入移动资源预留机制的多小区资源分配方法，首先基站通过基站间接口与邻小区多小区资源分配模块交换长时统计信道状态信息；多小区资源分配模块根据每超 帧长时统计信道状态信息为各基站分配可用资源；切换判决模块在每个切换周期采用周期 触发方式根据用户的长时统计信道状态信息来选择目标小区；单小区资源分配模块根据每 子帧瞬时信道状态信息将该基站的可用资源分配给本小区服务用户；其特征在于基站通过测量得到瞬时信道状态信息Hb,k,n，将其长时平均得到长时统计信道状态 信息Gb,k,n ；多小区资源分配模块通过基站间接口交互获得长时统计信道状态信息Gb,k,n ；核心网中的移动资源预留模块根据用户移动模型得到预留信息 <，并将其传送给 多小区资源分配模块；多小区资源分配模块根据资源预留信息<、小区间的长时统计信道状态信息Gb, k, n和应用层模块得到的业务服务质量参数，每超帧进行一次资源分配，根据多小区资源分配 算法决定各个小区可使用的资源块集合；所述多小区资源分配算法的步骤为首先初始化设B个基站的编号用基站b = 1，L，B表示；K个用户的编号用用户k = 1，L，K表示；将所有B个基站分到的资源块集合置为空集CJVb = U=[]；将所有K个 用户分到的资源块集合置为空集Wk,k = ,.K=[]；根据应用层业务信息设置每个用户需求 的资源块数犷=然后对基站编号b = 1，L，B的所有基站编号根据所有基站已分配到的资源 块数Size(Ob)和基站内用户数Kb的比值按降序排序，则排序后的基站的编号集合为
权利要求
1. 一种引入移动资源预留机制的多小区资源分配方法，首先基站通过基站间接口与邻 小区多小区资源分配模块交换长时统计信道状态信息；多小区资源分配模块根据每超帧长 时统计信道状态信息为各基站分配可用资源；切换判决模块在每个切换周期采用周期触发 方式根据用户的长时统计信道状态信息来选择目标小区；单小区资源分配模块根据每子帧 瞬时信道状态信息将该基站的可用资源分配给本小区服务用户； 其特征在于基站通过测量得到瞬时信道状态信息Hb,k,n，将其长时平均得到长时统计信道状态信息 Gb,k,n ；多小区资源分配模块通过基站间接口交互获得长时统计信道状态信息Gb,k,n ；核心网中的移动资源预留模块根据用户移动模型得到预留信息<，并将其传送给多小 区资源分配模块；多小区资源分配模块根据资源预留信息<、小区间的长时统计信道状态信息Gb,k,n和应 用层模块得到的业务服务质量参数，每超帧进行一次资源分配，根据多小区资源分配算法 决定各个小区可使用的资源块集合； 所述多小区资源分配算法的步骤为首先初始化设B个基站的编号用基站b = 1，L，B表示；K个用户的编号用用户k = 1，L，K表示；将所有B个基站分到的资源块集合置为空集ClVb = U=[]；将所有K个用户 分到的资源块集合置为空集Wk,k = ,.K=[]；根据应用层业务信息设置每个用户需求的资 源块数 Ψ* =然后对基站编号b = 1，L，B的所有基站编号根据所有基站已分配到的资源块 数Size(Ob)和基站内用户数Kb的比值按降序排序，则排序后的基站的编号集合为l// = sort(sJ^A)，其中sort表示按降序排序，size表示集合的大小；检查所有用户已分配的资源块数Ψ是否等于资源块需求数Ψ*，即是否满足Ψ = Ψ*,如果是，则结束循环，分配算 法结束；如果否，则执行后续过程；从排序后的编号集合Ψ中最前面的基站开始将分配向量Y清零即分配向量 Y =观(K;,N、,其中腿(K;, AO为 < 行N列的零矩阵；根据预留信息 <，对在该基站内 的所有<个用户的所有N个资源块分别计算系统吞吐量的增益Qn,k:令临时分配向 量y等于资源块η的分配向量Y(l:<, )，表示为y = Y(l:<，《);根据分配前的香农公式ω =l0g(1 + σ2 + Σ P.GKhn)计算得到资源块Π分配给用户k前的系统吞吐量Tk,n(y)，b^l ieKl其中P为基站发射功率，(^ k,n为长时统计信道状态信息，一为噪声方差，§；§、^4#为所有邻小区在资源块η上发射的干扰；将临时分配向量y的第k个元素置1，该操作表 示为y+ek,n，式中％, 为<维向量，其中用户k对应的元素置1，其余个元素为O ；根据分配后的香农公式Ky + ed = 1°g(1 + V+zH^.、j十算将资源块η分配给用户k后的b^l ieKl系统吞吐量Tk,n(y+ek,n)，其中P为基站发射功率，Gb,k,n为长时统计信道状态信息，。2为噪声方差，§ξΛ" ”“为所有邻小区在资源块n 1发射的干扰；将分配后的系统吞&量Tk,n(y+ek,n)减去分配前的系统吞吐量Tk,n(y)得到系统吞吐量的增益Qk,n，该操作表示为Qk, = Tk,n(y+ek,n)-Tk,n(y)；直至计算出该基站内的所有<个用户的所有N个资源块的系统吞 吐量的增益选择使系统吞吐量增益Qn,k最大的用户k*和资源块ιΛ该操作表示为 k*，η* - arg max Ω n, k，其中arg max Ω n, k为选择使系统吞吐量增益Qn,k最大的用户k*和 资源块η* ；如果系统吞吐量的增益吟， *大于0并且为用户k*分配的资源块集合未达到其 服务质量需求，即t 时，将该资源块η*分配给该用户k*，即将资源块η*加入到用户 k*分配的资源块集合^中该操作表示为=并将该资源块分配给该用户所属的基站b，即将资源块η*加入到基站b分配的资源块集合Ob中该操作表示为Ob = Ob U {η*}；分配向量Y的第k*行第η*列置1:即分配向量Υ = Υ +、ν;直至分配完所有可用 资源或所有用户。
全文摘要
本发明公开了一种引入移动资源预留机制的多小区资源分配方法，特征是移动资源预留模块根据用户移动模型得到预留信息并将其传送给多小区资源分配模块；多小区资源分配模块联合考虑长时统计信道状态信息、预留信息和业务服务质量信息决定各个小区可使用的资源块集合。与现有不考虑预留机制的多小区资源分配方法相比较，本发明充分利用了用户的移动模型，在多小区资源分配时提前为时延敏感业务预留资源，避免了小区间频繁切换给时延敏感业务造成的数据包超时丢包；同时联合考虑了移动用户的服务质量信息、小区间干扰以及信道状态信息，协调小区间资源块的分配，可有效避免干扰，最大化系统吞吐率。
文档编号H04W72/08GK102098746SQ20111002734
公开日2011年6月15日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者刘蓓, 邱玲 申请人:中国科学技术大学