專利名稱：一種引入移動(dòng)資源預(yù)留機(jī)制的多小區(qū)資源分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多小區(qū)資源分配移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及引入移動(dòng)資源預(yù)留機(jī)制 的多小區(qū)正交頻分多址接入(OFDMA)系統(tǒng)中的資源分配方法。
背景技術(shù)：
正交頻分多址接入技術(shù)被普遍認(rèn)為是第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)中不可缺少的技術(shù)。在 這種多址接入技術(shù)下，系統(tǒng)具有更小的時(shí)頻二維資源分配粒度。隨著無(wú)線通信的快速發(fā)展 和高速移動(dòng)環(huán)境應(yīng)用需求的日益增長(zhǎng)，無(wú)線通信對(duì)高速移動(dòng)場(chǎng)景的支持越來(lái)越強(qiáng)。在高速 移動(dòng)環(huán)境中，由于移動(dòng)用戶在小區(qū)間的頻繁切換及較長(zhǎng)的切換中斷時(shí)間，為時(shí)延敏感的實(shí) 時(shí)業(yè)務(wù)提供服務(wù)質(zhì)量保證面臨極大的挑戰(zhàn)。靈活的資源分配是支持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)混合業(yè)務(wù)服務(wù) 質(zhì)量(QoS)保證的關(guān)鍵技術(shù)之一?！秶?guó)際電子與電氣工程師協(xié)會(huì)無(wú)線通信學(xué)報(bào)》(IEEE Transactions on Wireless Communications, Volume. 5，Issue 12,pp. 3451-3459，Dec. 2006)中介紹了一種多小區(qū)資源 分配模塊利用小區(qū)間長(zhǎng)時(shí)統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息和根據(jù)用戶需求來(lái)決定各個(gè)小區(qū)可以使用的 資源塊集合的方法，以達(dá)到避免干擾、最大化系統(tǒng)容量的目的。但這種多小區(qū)正交頻分多址 接入(OFDMA)資源分配方法中所采用的算法往往假設(shè)用戶在分配周期內(nèi)是固定在某個(gè)小 區(qū)中。而在移動(dòng)場(chǎng)景，由于基于長(zhǎng)時(shí)統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息的資源分配的調(diào)度周期一般為秒這 個(gè)數(shù)量級(jí)，而切換判決的最短周期一般為百毫秒這個(gè)數(shù)量級(jí)，所以用戶在較長(zhǎng)的多小區(qū)資 源分配周期內(nèi)會(huì)發(fā)生小區(qū)間切換；尤其是實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)突發(fā)切換到鄰小區(qū)卻分配不到資源時(shí)， 會(huì)引起用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)的嚴(yán)重惡化。《國(guó)際電子與電氣工程師協(xié)會(huì)車載技術(shù)學(xué)報(bào)》(IEEE Transactions on Vehicular Technology, Volume. 58, Issue 3,pp. 1415-1428,Mar. 2009)中介紹了對(duì)于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)采用移 動(dòng)資源預(yù)留協(xié)議(MRSVP)為其在業(yè)務(wù)持續(xù)期內(nèi)可能服務(wù)的小區(qū)均預(yù)留一定的帶寬，以避免 嚴(yán)重丟包，保證其在切換過(guò)程中的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量；而對(duì)于非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)則僅在本小區(qū) 做預(yù)留；但這種移動(dòng)資源預(yù)留僅限于多小區(qū)資源分配為每個(gè)小區(qū)分配的資源確定之后的用 戶準(zhǔn)入控制中。而在多小區(qū)資源分配為每個(gè)小區(qū)分配可用資源時(shí)僅考慮當(dāng)前時(shí)刻小區(qū)服務(wù) 用戶需求的資源，沒有考慮為在分配周期內(nèi)可能會(huì)移動(dòng)到該小區(qū)的用戶預(yù)留資源。如果用 戶在分配周期內(nèi)突發(fā)切換到鄰小區(qū)，會(huì)由于在多小區(qū)資源分配中沒有為該用戶預(yù)留資源而 造成的資源不足，拒絕該用戶或者小區(qū)內(nèi)其它業(yè)務(wù)用戶接入，從而極大影響了移動(dòng)用戶業(yè) 務(wù)體驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種引入移動(dòng)資源預(yù)留機(jī)制的多小區(qū)資源分配方法，以避免小區(qū)間頻 繁切換給時(shí)延敏感業(yè)務(wù)造成的數(shù)據(jù)包超時(shí)丟包，同時(shí)協(xié)調(diào)小區(qū)間資源塊的分配，有效避免 干擾，最大化系統(tǒng)吞吐率。本發(fā)明引入移動(dòng)資源預(yù)留機(jī)制的多小區(qū)資源分配方法，首先基站通過(guò)基站間接口與鄰小區(qū)多小區(qū)資源分配模塊交換長(zhǎng)時(shí)統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息；多小區(qū)資源分配模塊根據(jù)每超 幀長(zhǎng)時(shí)統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息為各基站分配可用資源；切換判決模塊在每個(gè)切換周期采用周期 觸發(fā)方式根據(jù)用戶的長(zhǎng)時(shí)統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息來(lái)選擇目標(biāo)小區(qū)；單小區(qū)資源分配模塊根據(jù)每 子幀瞬時(shí)信道狀態(tài)信息將該基站的可用資源分配給本小區(qū)服務(wù)用戶；其特征在于基站通過(guò)測(cè)量得到瞬時(shí)信道狀態(tài)信息Hb,k,n，將其長(zhǎng)時(shí)平均得到長(zhǎng)時(shí)統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài) 信息Gb,k,n ；多小區(qū)資源分配模塊通過(guò)基站間接口交互獲得長(zhǎng)時(shí)統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息Gb,k,n ；核心網(wǎng)中的移動(dòng)資源預(yù)留模塊根據(jù)用戶移動(dòng)模型得到預(yù)留信息 <，并將其傳送給 多小區(qū)資源分配模塊；多小區(qū)資源分配模塊根據(jù)資源預(yù)留信息<、小區(qū)間的長(zhǎng)時(shí)統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息Gb, k, n和應(yīng)用層模塊得到的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，每超幀進(jìn)行一次資源分配，根據(jù)多小區(qū)資源分配 算法決定各個(gè)小區(qū)可使用的資源塊集合；所述多小區(qū)資源分配算法的步驟為首先初始化設(shè)B個(gè)基站的編號(hào)用基站b = 1，L，B表示；K個(gè)用戶的編號(hào)用用戶k = 1，L，K表示；將所有B個(gè)基站分到的資源塊集合置為空集CJVb = U=[]；將所有K個(gè) 用戶分到的資源塊集合置為空集Wk,k = ,.K=[]；根據(jù)應(yīng)用層業(yè)務(wù)信息設(shè)置每個(gè)用戶需求 的資源塊數(shù)獷=然后對(duì)基站編號(hào)b = 1，L，B的所有基站編號(hào)根據(jù)所有基站已分配到的資源 塊數(shù)Size(Ob)和基站內(nèi)用戶數(shù)Kb的比值按降序排序，則排序后的基站的編號(hào)集合為
權(quán)利要求
1. 一種引入移動(dòng)資源預(yù)留機(jī)制的多小區(qū)資源分配方法，首先基站通過(guò)基站間接口與鄰 小區(qū)多小區(qū)資源分配模塊交換長(zhǎng)時(shí)統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息；多小區(qū)資源分配模塊根據(jù)每超幀長(zhǎng) 時(shí)統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息為各基站分配可用資源；切換判決模塊在每個(gè)切換周期采用周期觸發(fā) 方式根據(jù)用戶的長(zhǎng)時(shí)統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息來(lái)選擇目標(biāo)小區(qū)；單小區(qū)資源分配模塊根據(jù)每子幀 瞬時(shí)信道狀態(tài)信息將該基站的可用資源分配給本小區(qū)服務(wù)用戶； 其特征在于基站通過(guò)測(cè)量得到瞬時(shí)信道狀態(tài)信息Hb,k,n，將其長(zhǎng)時(shí)平均得到長(zhǎng)時(shí)統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息 Gb,k,n ；多小區(qū)資源分配模塊通過(guò)基站間接口交互獲得長(zhǎng)時(shí)統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息Gb,k,n ；核心網(wǎng)中的移動(dòng)資源預(yù)留模塊根據(jù)用戶移動(dòng)模型得到預(yù)留信息<，并將其傳送給多小 區(qū)資源分配模塊；多小區(qū)資源分配模塊根據(jù)資源預(yù)留信息<、小區(qū)間的長(zhǎng)時(shí)統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息Gb,k,n和應(yīng) 用層模塊得到的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，每超幀進(jìn)行一次資源分配，根據(jù)多小區(qū)資源分配算法 決定各個(gè)小區(qū)可使用的資源塊集合； 所述多小區(qū)資源分配算法的步驟為首先初始化設(shè)B個(gè)基站的編號(hào)用基站b = 1，L，B表示；K個(gè)用戶的編號(hào)用用戶k = 1，L，K表示；將所有B個(gè)基站分到的資源塊集合置為空集ClVb = U=[]；將所有K個(gè)用戶 分到的資源塊集合置為空集Wk,k = ,.K=[]；根據(jù)應(yīng)用層業(yè)務(wù)信息設(shè)置每個(gè)用戶需求的資 源塊數(shù) Ψ* =然后對(duì)基站編號(hào)b = 1，L，B的所有基站編號(hào)根據(jù)所有基站已分配到的資源塊 數(shù)Size(Ob)和基站內(nèi)用戶數(shù)Kb的比值按降序排序，則排序后的基站的編號(hào)集合為l// = sort(sJ^A)，其中sort表示按降序排序，size表示集合的大小；檢查所有用戶已分配的資源塊數(shù)Ψ是否等于資源塊需求數(shù)Ψ*，即是否滿足Ψ = Ψ*,如果是，則結(jié)束循環(huán)，分配算 法結(jié)束；如果否，則執(zhí)行后續(xù)過(guò)程；從排序后的編號(hào)集合Ψ中最前面的基站開始將分配向量Y清零即分配向量 Y =觀(K;,N、,其中腿(K;, AO為 < 行N列的零矩陣；根據(jù)預(yù)留信息 <，對(duì)在該基站內(nèi) 的所有<個(gè)用戶的所有N個(gè)資源塊分別計(jì)算系統(tǒng)吞吐量的增益Qn,k:令臨時(shí)分配向 量y等于資源塊η的分配向量Y(l:<, )，表示為y = Y(l:<，《);根據(jù)分配前的香農(nóng)公式ω =l0g(1 + σ2 + Σ P.GKhn)計(jì)算得到資源塊Π分配給用戶k前的系統(tǒng)吞吐量Tk,n(y)，b^l ieKl其中P為基站發(fā)射功率，(^ k,n為長(zhǎng)時(shí)統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息，一為噪聲方差，§；§、^4#為所有鄰小區(qū)在資源塊η上發(fā)射的干擾；將臨時(shí)分配向量y的第k個(gè)元素置1，該操作表 示為y+ek,n，式中％, 為<維向量，其中用戶k對(duì)應(yīng)的元素置1，其余個(gè)元素為O ；根據(jù)分配后的香農(nóng)公式Ky + ed = 1°g(1 + V+zH^.、j十算將資源塊η分配給用戶k后的b^l ieKl系統(tǒng)吞吐量Tk,n(y+ek,n)，其中P為基站發(fā)射功率，Gb,k,n為長(zhǎng)時(shí)統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息，。2為噪聲方差，§ξΛ" ”“為所有鄰小區(qū)在資源塊n 1發(fā)射的干擾；將分配后的系統(tǒng)吞&量Tk,n(y+ek,n)減去分配前的系統(tǒng)吞吐量Tk,n(y)得到系統(tǒng)吞吐量的增益Qk,n，該操作表示為Qk, = Tk,n(y+ek,n)-Tk,n(y)；直至計(jì)算出該基站內(nèi)的所有<個(gè)用戶的所有N個(gè)資源塊的系統(tǒng)吞 吐量的增益選擇使系統(tǒng)吞吐量增益Qn,k最大的用戶k*和資源塊ιΛ該操作表示為 k*，η* - arg max Ω n, k，其中arg max Ω n, k為選擇使系統(tǒng)吞吐量增益Qn,k最大的用戶k*和 資源塊η* ；如果系統(tǒng)吞吐量的增益吟， *大于0并且為用戶k*分配的資源塊集合未達(dá)到其 服務(wù)質(zhì)量需求，即t 時(shí)，將該資源塊η*分配給該用戶k*，即將資源塊η*加入到用戶 k*分配的資源塊集合^中該操作表示為=并將該資源塊分配給該用戶所屬的基站b，即將資源塊η*加入到基站b分配的資源塊集合Ob中該操作表示為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 資源或所有用戶。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種引入移動(dòng)資源預(yù)留機(jī)制的多小區(qū)資源分配方法，特征是移動(dòng)資源預(yù)留模塊根據(jù)用戶移動(dòng)模型得到預(yù)留信息并將其傳送給多小區(qū)資源分配模塊；多小區(qū)資源分配模塊聯(lián)合考慮長(zhǎng)時(shí)統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息、預(yù)留信息和業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量信息決定各個(gè)小區(qū)可使用的資源塊集合。與現(xiàn)有不考慮預(yù)留機(jī)制的多小區(qū)資源分配方法相比較，本發(fā)明充分利用了用戶的移動(dòng)模型，在多小區(qū)資源分配時(shí)提前為時(shí)延敏感業(yè)務(wù)預(yù)留資源，避免了小區(qū)間頻繁切換給時(shí)延敏感業(yè)務(wù)造成的數(shù)據(jù)包超時(shí)丟包；同時(shí)聯(lián)合考慮了移動(dòng)用戶的服務(wù)質(zhì)量信息、小區(qū)間干擾以及信道狀態(tài)信息，協(xié)調(diào)小區(qū)間資源塊的分配，可有效避免干擾，最大化系統(tǒng)吞吐率。
文檔編號(hào)H04W72/08GK102098746SQ20111002734
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者劉蓓, 邱玲 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)