[发明专利]一种正交频分多址接入系统的时频资源分配方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种正交频分多址接入系统的时频资源分配的方法。

背景技术

正交频分多址接入(orthogonal frequency-division multiple access，OFDMA)传输技术作为IEEE 802.16标准^[1][2]的一个重要组成部分正在获得越来越多的关注。作为源于正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)的多址接入技术，OFDMA继承了OFDM的优点：对于符号间干扰以及多径干扰有较强鲁棒性。OFDMA提供了更细的资源划分颗粒度和更为灵活的时频资源分配方式。自适应编码及调制技术(adaptivemodulation and coding，AMC)根据信道通信质量调整物理层的发送模式，可以充分利用用户分集提高系统的整体吞吐量。

IEEE 802.16 OFDMA下行子帧结构如图1所示，OFDMA下行子帧由时域的OFDM符号以及频域的子信道构成二维矩形资源块。OFDMA下行信道支持AMC，在相同发送功率及误码率的情况下，信噪比越高则单位资源能传输的数据量越大。每个用户在频域的子信道上有不同的信噪比，因此资源分配的时候如果对各个用户的信道情况加以考虑可以有效提高系统总的吞吐量。

时频资源块用二维平面中的矩形进行描述。矩形块纵轴的单位是子信道，纵轴上的每格表示1个子信道；矩形块横轴的单位是双OFDM符号，横轴上的每格表示两个连续的OFDM符号。资源分配最小颗粒度是一个槽(slor)，单个槽由两个OFDM符号以及一个子信道构成，如图2中的小方格所示。在后面的方法描述中，所有的资源分配以slot为最小单位。时频资源块上分配给某个用户进行传输的连续区域称为突发传输(burst)。IEEE 802.16标准规定分配给用户的burst必须是矩形，因此burst占用了时频资源块中的一个矩形子块。每个用户提出一定数量的slot请求后由本方法将信道时频资源分配以burst的形式分配给各个用户，并且指定各个用户传输占用的子信道及OFDM符号的始末位置。

信道资源分配问题属于NP完全问题，传统的方法^[3]由于计算复杂度过高，不适合用于实时的计算，本发明提出了一种计算复杂度为O(n²)的探索式方法对资源分配问题进行近似求解。

发明内容

本发明的目的在于提出一种计算复杂度低的正交频分多址接入系统时频资源分配方法。

本发明提出的时频资源分配方法，是采用信道质量优化的资源分配(channel awareresource allocator，CARA)方法对时频资源分配问题进行求解，针对矩形约束条件下的时频资源分配问题。下面对CARA方法的执行过程进行描述。CARA方法的输入参数为：一个用户请求以及该用户在各个频域子信道的信噪比情况；输出结果为：资源分配的结果。CARA方法的求解过程分为两个部分：

第一部分解决用户请求“精确分配”问题。所谓“精确分配”是指分配资源子块的数据容量与用户请求的数据量相等。第一部分的方法首先列举出所有的“可行分配方案”(其详细定义见下文)。如果不存在“可行分配方案”，那么无法为用户请求“精确分配”资源，只能通过第二部分“模糊分配”为用户请求分配资源子块。如果存在至少一个“可行分配方案”，那么采用可行方案评价函数对这些“可行分配方案”逐个计算优先级，然后根据优先级最高的“可行分配方案”进行资源分配，之后输出资源分配结果，方法运行结束。

第二部分解决用户请求“模糊分配”问题。所谓“模糊分配”是指分配资源子块的数据容量与用户请求的数据量不相等。第二部分主要解决用户请求无法得到“精确分配”的情况。第二部分的方法首先列举出所有的“备选分配方案”(其详细定义见下文)，然后采用备选方案评价函数对这些“备选分配方案”逐个计算优先级，然后根据优先级最高的“备选分配方案“进行资源分配，之后输出资源分配结果，方法运行结束。

下面对描述CARA方法过程中用到的术语和符号进行说明：

slot：时频资源分配的最小单位，由时域连续两个OFDM符号以及频域一个子信道构成，如图2中所示。

burst：突发传输，时频资源块上分配给某个用户进行传输的连续区域，如图1中所示。

L：初始时频资源块的时域长度(L＝资源块时域OFDM符号数/2)。

W：初始时频资源块的频域长度(W＝子信道的数目)。