[发明专利]基于波束成形的上行系统资源分配方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于波束成形的上行系统资源分配方法及装置。 

背景技术

当前的自适应分配算法研究主要集中于下行方面，对上行的自适应分配算法研究较少，且主要是针对正交频分复用(OFDM，Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)系统的上行自适应分配算法研究，由于上行与下行的最大不同是分布式功率限制，即上行时每个用户端都有自己的功率限制，所以对上行自适应分配算法的研究相对于下行有一定的难度，如何针对上行提出一种有效的自适应分配方案以更好的利用信道资源并满足不同业务的需求，这对于下一代移动通信系统有着十分重要的意义。 

上海交通大学在申请号为200410068029.X的专利申请中，提出了结合注水算法和贪婪算法的功率最小化分配方法，该方法首先利用注水算法对每个子信道进行初始功率分配，然后利用贪婪算法对剩余的功率进行再分配，该方法虽然能够使分配结果较优但是复杂度较高，且是针对单用户端进行分配。北京邮电大学在申请号为200510000082.0的专利申请中，提出了一种用于OFDM系统的功率最小化分配方法，该方法首先对所有子信道按照等间隔划分分组，然后在每个分组中，分别同时进行功率和比特分配。该方法虽然复杂度非常低，但是该方法是针对单用户端分配，不适用于实际系统，且未考虑多天线的情况。北京邮电大学在申请号为200510083831.0的专利申请中，采用了一种低复杂度的功率最小化分配方法，该方法包括自适应调制和自适应解调两部分，对于自适应调制，只在发送第一帧的时候进行功率和比特分配，然后将分配方案保存 下来，而发送后续帧时调用已存储方案进行相应的映射，该方案虽然简单，但是实时性不好，特别是在信道条件变化很快时，如高速移动条件下，性能较差。 

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于波束成形的上行系统资源分配方法，适用于单小区多用户端上行自适应系统资源分配，复杂度低，实时性好。 

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的： 

一种基于波束成形的上行系统资源分配方法，该方法包括： 

每次子载波、功率和比特分配的分配周期中重复步骤A至步骤D； 

A、基站BS通过信道探测技术获得一帧中各用户端SS上行各时隙的信道状态信息，对各SS在每个时隙上对多输入多输出MIMO信道矩阵进行特征值分解，得到对应的特征向量和特征值，将分解后得到的最大特征值和对应的特征向量组成各SS各个时隙的信道功率增益矩阵； 

B、BS根据信道功率增益矩阵，利用边际效用和改进的贪婪算法为每个SS分配时隙；BS将所分配的时隙及该时隙对应的波束成形向量发往各SS； 

C、各SS从接收到的下行子帧中提取所分配的时隙信息，并进行功率和比特分配； 

D、各SS将分配的功率和比特信息通过上行子帧中的控制部分发往BS；BS处理接收到的数据，得到SS发送的原始数据。 

步骤A具体包括： 

A1、SS在定制业务时向BS发送业务流参数； 

A2、在每个分配周期内，BS通过信道探测技术获取BS与各SS之间的各时隙的信道状态信息，然后对各SS的各时隙的MIMO信道矩阵进行特征值分解，得到对应的特征向量和特征值，选取最大的特征值和对应的特征向量组成各SS各时隙的信道功率增益矩阵H、该矩阵对应的发射端波束成形向量和接收端合并向量。 

所述时隙是指： 

采用上行中的自适应调制与编码AMC子载波排列方式，每个时隙由6个块bin和1个正交频分多址接入OFDMA符号构成，而1个bin由OFDMA符号里面的9个子载波组成，其中8个子载波为数据子载波，另外一个为导频子载波。 

所述步骤B具体包括： 

B1、各个时隙上的各个空间子信道以最大调制阶数进行传输时，计算每个SS所需的最少时隙数； 

B2、为每个SS先分配一个时隙； 

B3、找出每个SS未分配时隙中排序最靠前的时隙，计算该时隙的边际效用； 

B4、在保证每个SS都能获得所需的最少时隙数的条件下，为每个SS分配所需的时隙数； 

B5、判断步骤B4后，是否有时隙剩余，如果有，分配剩余的时隙给相应的SS，否则，执行步骤C。 

所述步骤C具体包括： 

C1、SS在分配到的时隙上利用改进的贪婪算法进行功率和比特分配；