[发明专利]针对OFDM基站系统的下行信道按需分配方法

摘要

本发明公开了一种针对OFDM基站系统的下行信道按需分配方法，所述方法包括先验信息获得、业务控制、用户优先级排序以及信道分配策略制定。本发明方法可以使基站实现下行吞吐量逼近下行容量，既支持了更多用户的业务需求，又为多用户的不同业务提供不同的服务质量保障，一定程度上实现了无线资源的最大化利用和按需合理分配，在最大化基站下行吞吐量的同时更好的支持不同用户的不同业务的服务质量要求，在理论和实际应用中都有较高的价值。

主权项

针对OFDM基站系统的下行信道按需分配方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：1)基站系统在每个时间为T的基本时频资源调度块上采用自适应调制编码技术，根据每个子信道上的信道状态信息在共享信道上应用不同的调制编码方案，并设在某一段时间内，基站需要同时支持K个均匀分布在小区内且处于静止或低速移动状态的用户的下行业务需求；2)先验信息获得：经过事先的记录，基站在制定信道分配策略的起始点上已经获得了这K个用户在之前的M个基本传输块时间内在所有L个子信道上的信道状态统计矩阵；如下式：其中，Prl,k,n表示在第l个子信道上，第k个用户在前M个基本传输块时间内信道状态为n的次数总和与M的比值；1≤l≤L，1≤k≤K，1≤n≤N，M≥1000；3)根据子信道的数量、每个子信道的带宽以及信道状态达到最大值时对应调制编码方案的频率利用率，获得基站的下行信道容量，从而得到下行K个用户业务要求速率之和；所述基站的下行信道容量，如下式：C＝0.95×B×L×rN       (2)其中，B为每个子信道的带宽，L为子信道的数量，rN为信道状态达到最大值N时对应调制编码方案的频率利用率；4)业务控制：如果此时下行K个用户业务要求速率之和大于信道容量理论值的0.9，根据事先规定好的业务优先级来逐步降低一些低等级业务的要求速率，甚至放弃部分业务，直到所有业务的要求速率之和降低至信道容量理论值的0.9；如果此时下行K个用户业务要求速率之和小于信道容量理论值的0.7，则启用业务控制措施，提高那些速率非受限业务的要求速率，直到业务要求速率之和提高至信道容量理论值的0.85；5)对K个用户在子信道上的优先级进行排序，并根据K个用户在子信道上的优先级进行信道分配，具体如下：5.1)设经过步骤4)的业务控制后，若K个用户的业务都没有被放弃，业务要求速率调整为基于式(1)的矩阵计算：θ1,k,n=Pr1,k,nΣr=1n-1Pr1,k,rΠl=1K(Σr=1n-1Pr1,l,r)---(3)]]>其中，θ1,k,n表示在第一个子信道上第k个用户的信道状态为n且其余用户的信道状态都小于该值的概率大小，1≤k≤K，1≤n≤N；然后计算：λ1,k=Σn=1Nθ1,k,n×rnR^k---(4)]]>其中，λ1,k表示在第一个子信道上第k个用户在自己信道状态值大于其它用户情况下即可占用该子信道时获得的预估调度符号速率和其业务要求速率的比值；基于λ1,k的值大小对K个用户进行优先级排序，值越小用户优先级越高，根据排序结果对式(1)的矩阵进行位置调整，调整后矩阵为：5.2)基于式(5)，令b1,k,n=Σl=1n-1Pr↔1,k,l]]>其中，1≤k≤K，1≤r≤N，1≤n≤N；计算如下数值：Z1,l,k,n=b1,1,l×b1,2,l...×b1,k-1,l×a1,k,l×[(a1,k+1,l,b1,k+1,l)⊗(a1,k+2,l,b1,k+2,l)...⊗(a1,K,l,b1,K,l)]n-1]]>其中，表示这些向量的卷积运算，[x]n‑1表示向量的第n‑1个元素；再计算：δ1,k=B×Σl=1NΣn=1KZ1,l,k,n×rl---(6)]]>根据λ1,k的优先级排序结果，在第一个子信道的调度过程中，对于该信道上的某个时频调度块，所有用户中信道状态值达到最大值且优先级最高的唯一用户将获得该时频调度块的使用权；而δ1,k则表示在这种调度规则下第k个用户的在第一个子信道的调度窗口内所获得的理论平均调度速率；5.3)对于第二个子信道，如果有部分用户在第一个子信道上所获得理论平均调度速率不小于其调整后的业务要求速率，则已经满足的用户就放弃第二子信道及后续的子信道的竞争；如果所有用户在第一个子信道上所获得理论平均调度速率都小于其调整后的业务要求速率，则基于式(1)的矩阵计算：θ2,k,n=Pr2,k,nΣr=1n-1Pr2,k,rΠl=1K(Σr=1n-1Pr2,l,r)---(7)]]>其中，θ2,k,n表示在第二个子信道上第k个用户的信道状态为n且其余用户的信道状态都小于该值的概率大小，1≤k≤K，1≤n≤N；然后计算：λ2,k=Σn=1Nθ2,k,n×rnR^k-Σl=11δl,k---(8)]]>其中，λ2,k表示在第二个子信道上第k个用户在自己信道状态值大于其它用户情况下即可占用该子信道时获得的预估调度符号速率和其业务要求速率的比值；根据λ2,k的优先级排序结果，在第二个子信道的调度过程中，对于该信道上的某个时频调度块，信道状态值达到最大值且优先级最高的唯一用户将获得该时频调度块的使用权；5.4)采用第一个子信道的方法来计算在这种调度规则下第k个用户的在第二个子信道的调度窗口内所获得的理论平均调度速率δ2,k；5.5)对于第三个子信道，如果某一个用户在第一子信道和第二子信道获得调度速率理论值之和大于其调整后的业务要求速率，则已经满足的用户就放弃第三子信道及后续的子信道的竞争；反之则计算所有用户在第三个子信道的优先级情况；5.6)持续子信道的分配过程，直到所有用户的要求速率都获得满足或者是所有的子信道都分配完毕。