一種適用于不同子載波間隔的多載波資源分配方法與流程

本發明涉及移動通信系統中的資源分配方法，尤其涉及一種適用于不同子載波間隔的多載波資源分配方法。

背景技術：

根據國際標準化工作的進程，第五代移動通信系統(5G)將在于2020年正式商用。目前，5G在空中接口上仍然采用基于正交頻分多址(OFDM)的多載波技術。但是，與第四代移動通信系統(4G)不同的是，5G支持豐富的業務場景，每種業務場景對子載波(Subcarrier)的帶寬或間隔要求各不相同。目前，工業界已達成的共識表明，子載波的帶寬將采用15kHz的2ⁿ倍數，n＝0,1,2,...，比如：15kHz，30kHz，60kHz等等，而4G只采用15kHz一種子載波間隔。

在多載波系統中，基站根據不同用戶的信道狀態信息分配不同的子載波或資源塊(由相鄰的子載波構成)給用戶通信，以獲得多用戶分集增益，提高整個系統的頻譜效率。但是，由于采用了不同子載波間隔，傳統的資源分配方法在5G系統中不再適用。本發明提出了一種適用于不同子載波間隔的資源分配方法。該方法通過對采用不同子載波間隔配置的不同用戶的信道頻率響應進行計算的比較，實現頻率資源的優化分配，提高了整個系統的頻譜效率。且計算復雜度低，滿足不同業務場景的需求。

技術實現要素：

發明目的：本發明的目的是針對不同的子載波間隔，提供一種快速可靠、實現復雜度低的多載波資源分配方法。

技術方案：為克服現有技術的缺點，本發明采用的技術方案為：一種適用于不同子載波間隔的多載波資源分配方法，包括如下步驟：

(1)系統根據接入用戶的最大子載波帶寬B將頻帶劃分為N個不同的子帶；其中，系統總帶寬為W，W＝BN，N為正整數；

(2)計算第i個用戶在系統總帶寬上的子載波數目i＝1,2,...,S，其中，S為系統中需要分配頻率資源的用戶的總個數，Δf_i為第i個用戶的子載波間隔；

(3)用戶i計算系統總帶寬W內第k個子載波上的信道頻率響應H(i,k)，通過反饋信道將其反饋回基站；其中，i＝1,2,...,S，k＝1,2,...,M_i；

(4)基站根據用戶i的子載波帶寬和信道頻率響應計算用戶i在系統總帶寬里每個子載波上的信道容量C(i,k)＝Δf_ilog₂(1+γ_i|H(i,k)|²)bit/s；其中，γ_i為基站已知的信號與噪聲的功率比；

(5)基站根據每個用戶的子載波帶寬和子帶的關系，計算該用戶在每個子帶內的信道容量和n＝1,2,...,N；

(6)基站對每個子帶上不同用戶的信道容量和C_n(i)進行比較，選擇信道容量和最大的用戶，將該子帶分配給該用戶。

其中，所述用戶的子載波間隔可以相同，也可以不同。

所述分配方法適用于多載波系統，包括OFDM系統、基于資源塊的多載波系統、其它多載波系統。

所述信道容量C(i,k)由下行導頻信號或者參考信號計算得到。

有益效果：與現有技術相比，本發明的資源分配方法能適用于下一代通信系統中存在不同子載波間隔的多載波系統；在多載波系統中，相鄰的子載波可以組織成資源塊(RB)的形式進行調度，本發明的資源分配方法也可適用于基于資源塊的多載波系統。

附圖說明

圖1為本發明所針對的不同子載波間隔示意圖；

圖2為本發明的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步說明。

假設系統中需要分配頻率資源的用戶共有S個，第i個用戶的子載波間隔為Δf_i Hz，i＝1，2，……S；不同用戶的子載波間隔可以相同也可以不同，如圖1所示為不同子載波間隔的示意圖，其中，不同子載波間隔之間的關系服從2ⁿ的倍數關系，其中n＝0,1,2,...。在本發明中子載波間隔的含義與子載波帶寬的含義等價。

給定系統總帶寬W，根據用戶的最大子載波帶寬B，B＝max[Δf₁,Δf₂,…,Δf_S]，可把整個系統頻帶劃分為N個子帶,每個子帶的頻帶寬度為B；于是，系統的總帶寬為W＝BN。由于不同用戶的子載波間隔可能不同，因此其在系統總帶寬內的子載波數目也就可能不同，令M_i，i＝1,2,...,S，M_i表示第i個用戶在系統總帶寬上的子載波數目，根據用戶i的子載波帶寬Δf_i以及系統的總帶寬W，得到同理，不同用戶在每個子帶B內的子載波數目可表示為M_i′，且又根據系統中子帶與整個帶寬的關系，可得M_i＝NM_i′。

假設用戶i通過測量基站發送的下行導頻信號或其它手段已經估計出系統總帶寬內每個子載波上的信道頻域響應H(i,k)，k＝1,2,...,M_i，并通過反饋信道將該信息傳送回基站。根據香農(shannon)定理，基站可以計算出用戶i在第k個子載波上的信道容量為：

C(i,k)＝Δf_ilog₂(1+γ_i|H(i,k)|²)bit/s (1)

其中，γ_i表示基站已知的信號與噪聲的功率比(SNR)。進一步，基站可以計算出用戶i在第n個子帶上的信道容量和為：

由于每個子帶都分給了在該子帶上信道容量和最大的用戶，因此在系統總帶寬上也將獲得最大的系統容量，從而實現了頻帶資源的最優分配。

如圖2，基于不同子帶，不同子載波間隔的信道資源分配方法包括如下步驟：

步驟1)、系統根據接入用戶的最大子載波帶寬B將頻帶劃分為N個不同的子帶，系統總帶寬為W＝BN；

步驟2)、用戶通過測量下行導頻信號或者參考信號來估計信道頻率響應H(i,k)，并將其反饋回基站；

步驟3)、基站根據每個用戶的子載波帶寬和信道頻率響應，由公示(1)計算該用戶在系統總帶寬里每個子載波上的信道容量C(i,k)；其中，C(i,k)表示第i個用戶在第k個子載波上的信道容量；

步驟4)、基站根據每個用戶的子載波帶寬和子帶的關系，由公式(2)計算該用戶在每個子帶內的信道容量和C_n(i)；C_n(i)表示第i個用戶在第n個子帶上的信道容量和；

步驟5)、基站比較不同用戶在不同子帶上的信道容量和，選擇信道容量和最大的用戶，將該子帶分配給該用戶，實現頻率資源的最優分配。