本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)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(shù)：

根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化工作的進(jìn)程，第五代移動通信系統(tǒng)(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(shù)。但是，與第四代移動通信系統(tǒng)(4G)不同的是，5G支持豐富的業(yè)務(wù)場景，每種業(yè)務(wù)場景對子載波(Subcarrier)的帶寬或間隔要求各不相同。目前，工業(yè)界已達(dá)成的共識表明，子載波的帶寬將采用15kHz的2ⁿ倍數(shù)，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(tǒng)中，基站根據(jù)不同用戶的信道狀態(tài)信息分配不同的子載波或資源塊(由相鄰的子載波構(gòu)成)給用戶通信，以獲得多用戶分集增益，提高整個系統(tǒng)的頻譜效率。但是，由于采用了不同子載波間隔，傳統(tǒng)的資源分配方法在5G系統(tǒng)中不再適用。本發(fā)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(yīng)進(jìn)行計算的比較，實(shí)現(xiàn)頻率資源的優(yōu)化分配，提高了整個系統(tǒng)的頻譜效率。且計算復(fù)雜度低，滿足不同業(yè)務(wù)場景的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是針對不同的子載波間隔，提供一種快速可靠、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低的多載波資源分配方法。

技術(shù)方案：為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明采用的技術(shù)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(tǒng)根據(jù)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(tǒng)總帶寬為W，W＝BN，N為正整數(shù)；

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

(3)用戶i計算系統(tǒng)總帶寬W內(nèi)第k個子載波上的信道頻率響應(yīng)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(jù)用戶i的子載波帶寬和信道頻率響應(yīng)計算用戶i在系統(tǒng)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(jù)每個用戶的子載波帶寬和子帶的關(guān)系，計算該用戶在每個子帶內(nèi)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(jìn)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(tǒng)，包括OFDM系統(tǒng)、基于資源塊的多載波系統(tǒng)、其它多載波系統(tǒng)。

所述信道容量C(i,k)由下行導(dǎo)頻信號或者參考信號計算得到。

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

附圖說明

圖1為本發(fā)明所針對的不同子載波間隔示意圖；

圖2為本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。

假設(shè)系統(tǒng)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(guān)系服從2ⁿ的倍數(shù)關(guān)系，其中n＝0,1,2,...。在本發(fā)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(tǒng)總帶寬W，根據(jù)用戶的最大子載波帶寬B，B＝max[Δf₁,Δf₂,…,Δf_S]，可把整個系統(tǒng)頻帶劃分為N個子帶,每個子帶的頻帶寬度為B；于是，系統(tǒng)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(tǒng)總帶寬內(nèi)的子載波數(shù)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(tǒng)總帶寬上的子載波數(shù)目，根據(jù)用戶i的子載波帶寬Δf_i以及系統(tǒng)的總帶寬W，得到同理，不同用戶在每個子帶B內(nèi)的子載波數(shù)目可表示為M_i′，且又根據(jù)系統(tǒng)中子帶與整個帶寬的關(guān)系，可得M_i＝NM_i′。

假設(shè)用戶i通過測量基站發(fā)送的下行導(dǎo)頻信號或其它手段已經(jīng)估計出系統(tǒng)總帶寬內(nèi)每個子載波上的信道頻域響應(yīng)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(jù)香農(nóng)(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(jìn)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(tǒng)總帶寬上也將獲得最大的系統(tǒng)容量，從而實(shí)現(xiàn)了頻帶資源的最優(yōu)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(tǒng)根據(jù)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(tǒng)總帶寬為W＝BN；

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

步驟3)、基站根據(jù)每個用戶的子載波帶寬和信道頻率響應(yīng)，由公示(1)計算該用戶在系統(tǒng)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(jù)每個用戶的子載波帶寬和子帶的關(guān)系，由公式(2)計算該用戶在每個子帶內(nèi)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(shí)現(xiàn)頻率資源的最優(yōu)分配。