專(zhuān)利名稱：多小區(qū)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器信道信息反饋和調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種通信技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體涉及一種多小區(qū)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控 制器信道信息反饋和調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線傳輸技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的種類(lèi)不斷增加，包括無(wú)線互 聯(lián)網(wǎng)，無(wú)線視頻傳輸，VoIP等，所有種種，無(wú)不對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)的傳輸速率提出了 更高的要求。為滿足上述要求，在cdma2000系統(tǒng)和High Speed Downlink Packet Data Access (HSDPA)系統(tǒng)中都使用了帶有信道質(zhì)量信息檢測(cè)和反饋的高速無(wú)線 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。這種技術(shù)首先在移動(dòng)端檢測(cè)無(wú)線信道的傳輸質(zhì)量，隨后將該信息 反饋至基站端進(jìn)行無(wú)線資源分配和其他相關(guān)的自適應(yīng)處理。當(dāng)在多小區(qū)蜂窩系統(tǒng) 中，基站還需將信道信息傳遞給網(wǎng)絡(luò)控制器，由它做更上層的資源調(diào)度，減少小 區(qū)間干擾。在上述反饋與調(diào)度的過(guò)程中， 一個(gè)問(wèn)題是反饋信息將占用大量的鏈路 帶寬，另一個(gè)問(wèn)題是如何進(jìn)行頻譜資源的調(diào)度來(lái)減少小區(qū)間干擾，在OFDM系統(tǒng) 中，該問(wèn)題尤其明顯。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Chi-Hsiao Yih等在《IEEEMILCOM2003》(電 氣和電子工程師協(xié)會(huì)通信會(huì)議2003年第2期1250頁(yè))上發(fā)表的"Centralized Power Allocation Algorithms for OFDM Cellular Networks"(中文名為OFDM 蜂窩網(wǎng)絡(luò)中中心式功率分配方法)，該文中提出了中心式的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器調(diào)度 方法。其不足在于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器需要獲取所有用戶的信道信息，反饋的信息量
是非常大的，而且也沒(méi)有考慮各小區(qū)間業(yè)務(wù)的不平衡性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提出了一種多小區(qū)無(wú)線網(wǎng) 絡(luò)控制器信道信息反饋和調(diào)度方法。使其能夠降低反饋信息，同時(shí)減少小區(qū)間同 頻干擾，提高小區(qū)間公平性，增大系統(tǒng)容量。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明在基站與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器間進(jìn)行信道質(zhì)量通信時(shí)，各基站只反饋每個(gè)子載波上信噪比最好的那個(gè)用戶信息去爭(zhēng)取 資源，然后無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器根據(jù)各小區(qū)業(yè)務(wù)負(fù)載情況和代價(jià)函數(shù)進(jìn)行調(diào)度，分配 給各個(gè)小區(qū)可用的子載波，實(shí)現(xiàn)減少小區(qū)間干擾，提高小區(qū)間公平性，增大系統(tǒng) 容量的目的。
本發(fā)明包括如下步驟
第一步，移動(dòng)端對(duì)信道進(jìn)行時(shí)域信道估計(jì)，做FFT變換后得到頻域信道信息， 然后把每個(gè)子載波上的信道質(zhì)量H(k, i)反饋給基站，其中k為移動(dòng)端的用戶標(biāo) 號(hào)，i為子載波標(biāo)號(hào)，H(k，i)是用戶k在子載波i上的信道質(zhì)量。
第二步，基站端對(duì)于每個(gè)子載波i，重復(fù)如下步驟把所有用戶的信道信息
H(k, i)進(jìn)行排序，然后選擇信噪比最好的那個(gè)用戶，即f =argmax H(k，i)，最
后把用戶1^的信道信息H(k氣i)作為本小區(qū)在子載波i上的信道反饋給無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 控制器。
第三步，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器先初始化所有小區(qū)的Cj值為0， Cj為小區(qū)j的容量， 然后根據(jù)系統(tǒng)代價(jià)函數(shù)和每個(gè)小區(qū)業(yè)務(wù)負(fù)載情況來(lái)決定分配哪幾個(gè)子載波給每 個(gè)小區(qū)，具體過(guò)程如下第四步到第七步。
第四步，對(duì)于每個(gè)子載波i，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器把所有小區(qū)對(duì)應(yīng)的C,與/7j的比
值(C/77j)進(jìn)行排序，其中Cj為小區(qū)j的容量，；^為小區(qū)J'內(nèi)所有用戶的最小速 率需求之和。
第五步，選擇比值(Cj/;7j)最小的那個(gè)小區(qū)P，然后計(jì)算把載波i分配給它對(duì)
系統(tǒng)總的代價(jià)函數(shù)U產(chǎn)生的影響，如果U是增加的，則分配i給小區(qū)p，否則不 分配。
第六步，分配過(guò)子載波i后，更新小區(qū)P的容量C,Cp+Rp,i,其中R^為小區(qū)p 在子載波i上所能支持的速率。
第七步，繼續(xù)第五步和第六步使得各個(gè)小區(qū)都判斷過(guò)是否分配子載波i給它。
第八步，當(dāng)所有子載波都經(jīng)過(guò)了第四步到第七步則調(diào)度結(jié)束。 所述的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器根據(jù)各個(gè)小區(qū)業(yè)務(wù)負(fù)載情況確定/7j的值，當(dāng)小區(qū)的業(yè)
4務(wù)增多，則提高7j的值，業(yè)務(wù)減少則減少 7j的值。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器根據(jù)各個(gè)小區(qū)
用戶的最小速率需求來(lái)確定7j的值，可以提高各個(gè)小區(qū)間的公平性，特別是當(dāng)小
區(qū)間業(yè)務(wù)不平衡時(shí)，更能有效利用無(wú)線頻譜資源，增大系統(tǒng)容量。
對(duì)于不同業(yè)務(wù)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源可以設(shè)置不同的系統(tǒng)代價(jià)函數(shù)U來(lái)做子載波的 調(diào)度，譬如為了速率最大化可以使用系統(tǒng)總?cè)萘縕q作為代價(jià)函數(shù)，或者為了
考慮公平性使用Zlnq作為代價(jià)函數(shù)等。
本發(fā)明用于多小區(qū)系統(tǒng)中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器，基站在與它通信時(shí)只反饋每個(gè) 子載波上信噪比最好的那個(gè)用戶信息去爭(zhēng)取頻譜資源，然后無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器根據(jù) 各小區(qū)業(yè)務(wù)情況和代價(jià)函數(shù)進(jìn)行調(diào)度，分配給各個(gè)小區(qū)可用的子載波。與現(xiàn)有技 術(shù)相比，本發(fā)明能夠達(dá)到減少小區(qū)間干擾，提高小區(qū)間公平性，增大系統(tǒng)容量的 目的。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例采用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2為不同用戶數(shù)下的系統(tǒng)平均容量圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案
為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù) 范圍不限于下述的實(shí)施例。
本實(shí)施例中，如圖1所示，設(shè)共有3個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)有2個(gè)用戶，64個(gè) 子載波。首先，基站把每個(gè)子載波上所有用戶的信道信息進(jìn)行排序，然后選擇每 個(gè)子載波上最好的信道信息反饋反饋給無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器去爭(zhēng)取頻譜資源，無(wú)線網(wǎng)
絡(luò)控制器根據(jù)各個(gè)小區(qū)業(yè)務(wù)負(fù)載情況％和代價(jià)函數(shù)U來(lái)進(jìn)行調(diào)度。 本實(shí)施例的具體實(shí)施過(guò)程如下
1) 移動(dòng)端對(duì)信道進(jìn)行時(shí)域信道估計(jì)，做64點(diǎn)的FFT變換后得到頻域信道信 息，然后把每個(gè)子載波上的信道質(zhì)量H(k，i)反饋給基站，其中k為移動(dòng)端的用 戶標(biāo)號(hào)，i為子載波標(biāo)號(hào)，H(k,i)是用戶k在子載波i上的信道質(zhì)量。
2) 基站端對(duì)于每個(gè)子載波i，重復(fù)如下步驟把所有用戶的信道信息H(k, i)進(jìn)行排序，然后選擇信噪比最好的那個(gè)用戶，即f =argmax H(k,i)，最后把用
戶^的信道信息H(k*， i)作為本小區(qū)在子載波i上的信道反饋給無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制 器。對(duì)于本實(shí)施例，小區(qū)內(nèi)有2個(gè)用戶，64個(gè)子載波，則用戶l反饋給基站的
信道信息是H^、 Hl2…Hl64，用戶2反饋的信息是H:u、H2,2…H2,64，基站收到這些
信息后，對(duì)于子載波l上2個(gè)用戶的信道信息Hu和Hu進(jìn)行排序，如果H 則可得最好的信道是Hu，然后基站就把用戶2在子載波1上的信道質(zhì)量作為本 小區(qū)在子載波l的信息反饋給無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器，對(duì)于其他子載波同理。
3) 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器先初始化所有小區(qū)的C,值為0， Cj為小區(qū)j的當(dāng)前容量， 然后根據(jù)系統(tǒng)代價(jià)函數(shù)和每個(gè)小區(qū)業(yè)務(wù)負(fù)載情況來(lái)決定分配哪幾個(gè)子載波給每 個(gè)小區(qū)，具體過(guò)程如下。
4) 對(duì)于每個(gè)子載波i，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器把三個(gè)小區(qū)對(duì)應(yīng)的Cj與/7」的比值
(C/;/j)進(jìn)行排序，其中Cj為小區(qū)j的當(dāng)前容量，7j為小區(qū)J內(nèi)所有用戶的最小 速率需求之和。
5) 選擇比值(C/;7j)最小的那個(gè)小區(qū)P，然后計(jì)算把載波i分配給它對(duì)系統(tǒng)
總的代價(jià)函數(shù)U產(chǎn)生的影響。假設(shè)選取f7-Sq，對(duì)于每個(gè)子載波i，先計(jì)算它
分配給小區(qū)P對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)會(huì)造成的兩個(gè)影響，一個(gè)影響是會(huì)增加小區(qū)P的容量， 另一個(gè)影響是會(huì)產(chǎn)生對(duì)于其他小區(qū)內(nèi)用戶的干擾，減少它們小區(qū)的容量，代價(jià)函 數(shù)C7-Z。的增減就是反映了兩者中哪個(gè)貢獻(xiàn)比較大，如果是分配后U是增加
的，則分配這個(gè)子載波給基站P，否則不分配。
6) 分配過(guò)子載波i后，更新小區(qū)p的容量Cp《+Rp,i,其中l(wèi)為小區(qū)p在子 載波i上所能支持的速率。
7) 繼續(xù)步驟5)， 6)使得各個(gè)小區(qū)都判斷過(guò)是否分配子載波i給它。
8) 當(dāng)所有子載波都經(jīng)過(guò)了步驟4)-7)則調(diào)度結(jié)束。
根據(jù)上述的實(shí)施步驟，本發(fā)明與傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器調(diào)度與信道反饋方案 相比，可以有效地減少反饋信息量，減少小區(qū)間的同頻干擾，提高系統(tǒng)容量。傳 統(tǒng)的反饋方案需要基站反饋所有用戶的信道信息，然后無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器作所有用戶的調(diào)度，本方案基站只需部分信道信息去爭(zhēng)取頻譜資源，具體的用戶選擇留給 基站去完成，用分布式的方法減少了反饋信息和小區(qū)間干擾，并提高系統(tǒng)容量。 圖2比較了本方法，速率最大方法和隨機(jī)方法的容量。速率最大方法就是傳統(tǒng)的 單小區(qū)中的多用戶速率最大化方法，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器不參與整個(gè)調(diào)度，基站根據(jù) 移動(dòng)端測(cè)試得到的信道信息把每個(gè)子信道分配給信道質(zhì)量最好的那個(gè)用戶。隨機(jī) 方法是基站隨機(jī)地給用戶分配信道。圖中橫坐標(biāo)是用戶數(shù)，縱坐標(biāo)是系統(tǒng)平均容 量，可以發(fā)現(xiàn)隨著每個(gè)小區(qū)的用戶數(shù)增加，本方法和速率最大化方法可以利用多 用戶分集使得系統(tǒng)容量得到提高，而本方法由于更好地協(xié)調(diào)了小區(qū)間干擾，所以 容量比速率最大化方法有所提高，如圖2中當(dāng)用戶數(shù)是15人時(shí)，隨機(jī)方法的容 量是1比特/秒/赫茲，速率最大方法的容量是5. 5比特/秒/赫茲，而本方法可以 達(dá)到6.5比特/秒/赫茲的容量，較前兩種方法都有較大的提高。
權(quán)利要求
1、一種多小區(qū)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器信道信息反饋和調(diào)度方法，其特征在于，包含以下步驟第一步，移動(dòng)端對(duì)信道進(jìn)行時(shí)域信道估計(jì)，做FFT變換后得到頻域信道信息，然后把每個(gè)子載波上的信道質(zhì)量H(k，i)反饋給基站，其中k為移動(dòng)端的用戶標(biāo)號(hào)，i為子載波標(biāo)號(hào)，H(k，i)是用戶k在子載波i上的信道質(zhì)量；第二步，基站端對(duì)于每個(gè)子載波i，重復(fù)如下步驟把所有用戶的信道信息H(k，i)進(jìn)行排序，然后選擇信噪比最好的那個(gè)用戶，即<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msup> <mi>k</mi> <mo>*</mo></msup><mo>=</mo><munder> <mrow><mi>arg</mi><mi> </mi><mi>max</mi> </mrow> <mi>k</mi></munder><mi>H</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2009100463460002C1.tif" wi="35" he="7" top= "80" left = "128" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>最后把用戶k*的信道信息H(k*，i)作為本小區(qū)在子載波i上的信道反饋給無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器；第三步，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器先初始化所有小區(qū)的Cj值為0，Cj為小區(qū)j的容量，然后根據(jù)系統(tǒng)代價(jià)函數(shù)和每個(gè)小區(qū)業(yè)務(wù)負(fù)載情況來(lái)決定分配哪幾個(gè)子載波給每個(gè)小區(qū)，具體過(guò)程如下第四步到第七步；第四步，對(duì)于每個(gè)子載波i，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器把所有小區(qū)對(duì)應(yīng)的Cj與ηj的比值(Cj/ηj)進(jìn)行排序，其中Cj為小區(qū)j的容量，ηj為小區(qū)j內(nèi)所有用戶的最小速率需求之和；第五步，選擇比值(Cj/ηj)最小的那個(gè)小區(qū)p，然后計(jì)算把載波i分配給它對(duì)系統(tǒng)總的代價(jià)函數(shù)U產(chǎn)生的影響，如果U是增加的，則分配i給小區(qū)p，否則不分配；第六步，分配過(guò)子載波i后，更新小區(qū)p的容量Cp＝Cp+Rp，i，其中Rp，i為小區(qū)p在子載波i上所能支持的速率；第七步，繼續(xù)第五步和第六步使各個(gè)小區(qū)都判斷過(guò)是否分配子載波i給它；第八步，當(dāng)所有子載波都經(jīng)過(guò)了第四步到第七步，則調(diào)度結(jié)束。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多小區(qū)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器信道信息反饋和調(diào)度方法，其特征是，所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器根據(jù)各個(gè)小區(qū)業(yè)務(wù)負(fù)載情況確定7j的值，當(dāng)小區(qū) 的業(yè)務(wù)增多，則提高7^的值，業(yè)務(wù)減少則減少/^的值。
全文摘要
一種多小區(qū)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器信道信息反饋和調(diào)度方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在基站與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器間進(jìn)行信道質(zhì)量通信時(shí)，各基站只反饋每個(gè)子載波上信噪比最好的那個(gè)用戶信息去爭(zhēng)取資源，然后無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器根據(jù)各小區(qū)業(yè)務(wù)負(fù)載情況和代價(jià)函數(shù)進(jìn)行調(diào)度，分配給各個(gè)小區(qū)可用的子載波，實(shí)現(xiàn)減少小區(qū)間干擾，提高小區(qū)間公平性，增大系統(tǒng)容量的目的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有效降低了基站和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器間反饋信息量，減少了同頻干擾，提高小區(qū)間公平性，增大系統(tǒng)總?cè)萘俊?br> 文檔編號(hào)H04W28/16GK101516112SQ20091004634
公開(kāi)日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者何學(xué)文, 靜 劉, 森 吳, 甘小鶯, 鑫 龍 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)