专利名称：多小区无线网络控制器信道信息反馈和调度方法
技术领域：
本发明涉及的是一种通信技术领域的方法，具体涉及一种多小区无线网络控 制器信道信息反馈和调度方法。
背景技术：
随着无线传输技术的不断发展，无线数据业务的种类不断增加，包括无线互 联网，无线视频传输，VoIP等，所有种种，无不对无线数据的传输速率提出了 更高的要求。为满足上述要求，在cdma2000系统和High Speed Downlink Packet Data Access (HSDPA)系统中都使用了带有信道质量信息检测和反馈的高速无线 数据传输技术。这种技术首先在移动端检测无线信道的传输质量，随后将该信息 反馈至基站端进行无线资源分配和其他相关的自适应处理。当在多小区蜂窝系统 中，基站还需将信道信息传递给网络控制器，由它做更上层的资源调度，减少小 区间干扰。在上述反馈与调度的过程中， 一个问题是反馈信息将占用大量的链路 带宽，另一个问题是如何进行频谱资源的调度来减少小区间干扰，在OFDM系统 中，该问题尤其明显。
经对现有技术的文献检索发现，Chi-Hsiao Yih等在《IEEEMILCOM2003》(电 气和电子工程师协会通信会议2003年第2期1250页)上发表的"Centralized Power Allocation Algorithms for OFDM Cellular Networks"(中文名为OFDM 蜂窝网络中中心式功率分配方法)，该文中提出了中心式的无线网络控制器调度 方法。其不足在于无线网络控制器需要获取所有用户的信道信息，反馈的信息量
是非常大的，而且也没有考虑各小区间业务的不平衡性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述不足，提出了一种多小区无线网 络控制器信道信息反馈和调度方法。使其能够降低反馈信息，同时减少小区间同 频干扰，提高小区间公平性，增大系统容量。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明在基站与无线网络控制器间进行信道质量通信时，各基站只反馈每个子载波上信噪比最好的那个用户信息去争取 资源，然后无线网络控制器根据各小区业务负载情况和代价函数进行调度，分配 给各个小区可用的子载波，实现减少小区间干扰，提高小区间公平性，增大系统 容量的目的。
本发明包括如下步骤
第一步，移动端对信道进行时域信道估计，做FFT变换后得到频域信道信息， 然后把每个子载波上的信道质量H(k, i)反馈给基站，其中k为移动端的用户标 号，i为子载波标号，H(k，i)是用户k在子载波i上的信道质量。
第二步，基站端对于每个子载波i，重复如下步骤把所有用户的信道信息
H(k, i)进行排序，然后选择信噪比最好的那个用户，即f =argmax H(k，i)，最
后把用户1^的信道信息H(k气i)作为本小区在子载波i上的信道反馈给无线网络 控制器。
第三步，无线网络控制器先初始化所有小区的Cj值为0， Cj为小区j的容量， 然后根据系统代价函数和每个小区业务负载情况来决定分配哪几个子载波给每 个小区，具体过程如下第四步到第七步。
第四步，对于每个子载波i，无线网络控制器把所有小区对应的C,与/7j的比
值(C/77j)进行排序，其中Cj为小区j的容量，；^为小区J'内所有用户的最小速 率需求之和。
第五步，选择比值(Cj/;7j)最小的那个小区P，然后计算把载波i分配给它对
系统总的代价函数U产生的影响，如果U是增加的，则分配i给小区p，否则不 分配。
第六步，分配过子载波i后，更新小区P的容量C,Cp+Rp,i,其中R^为小区p 在子载波i上所能支持的速率。
第七步，继续第五步和第六步使得各个小区都判断过是否分配子载波i给它。
第八步，当所有子载波都经过了第四步到第七步则调度结束。 所述的无线网络控制器根据各个小区业务负载情况确定/7j的值，当小区的业
4务增多，则提高7j的值，业务减少则减少 7j的值。无线网络控制器根据各个小区
用户的最小速率需求来确定7j的值，可以提高各个小区间的公平性，特别是当小
区间业务不平衡时，更能有效利用无线频谱资源，增大系统容量。
对于不同业务，无线网络资源可以设置不同的系统代价函数U来做子载波的 调度，譬如为了速率最大化可以使用系统总容量Zq作为代价函数，或者为了
考虑公平性使用Zlnq作为代价函数等。
本发明用于多小区系统中的无线网络控制器，基站在与它通信时只反馈每个 子载波上信噪比最好的那个用户信息去争取频谱资源，然后无线网络控制器根据 各小区业务情况和代价函数进行调度，分配给各个小区可用的子载波。与现有技 术相比，本发明能够达到减少小区间干扰，提高小区间公平性，增大系统容量的 目的。
图1为本发明实施例采用的系统结构图； 图2为不同用户数下的系统平均容量图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案
为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护 范围不限于下述的实施例。
本实施例中，如图1所示，设共有3个小区，每个小区有2个用户，64个 子载波。首先，基站把每个子载波上所有用户的信道信息进行排序，然后选择每 个子载波上最好的信道信息反馈反馈给无线网络控制器去争取频谱资源，无线网
络控制器根据各个小区业务负载情况％和代价函数U来进行调度。 本实施例的具体实施过程如下
1) 移动端对信道进行时域信道估计，做64点的FFT变换后得到频域信道信 息，然后把每个子载波上的信道质量H(k，i)反馈给基站，其中k为移动端的用 户标号，i为子载波标号，H(k,i)是用户k在子载波i上的信道质量。
2) 基站端对于每个子载波i，重复如下步骤把所有用户的信道信息H(k, i)进行排序，然后选择信噪比最好的那个用户，即f =argmax H(k,i)，最后把用
户^的信道信息H(k*， i)作为本小区在子载波i上的信道反馈给无线网络控制 器。对于本实施例，小区内有2个用户，64个子载波，则用户l反馈给基站的
信道信息是H^、 Hl2…Hl64，用户2反馈的信息是H:u、H2,2…H2,64，基站收到这些
信息后，对于子载波l上2个用户的信道信息Hu和Hu进行排序，如果H 则可得最好的信道是Hu，然后基站就把用户2在子载波1上的信道质量作为本 小区在子载波l的信息反馈给无线网络控制器，对于其他子载波同理。
3) 无线网络控制器先初始化所有小区的C,值为0， Cj为小区j的当前容量， 然后根据系统代价函数和每个小区业务负载情况来决定分配哪几个子载波给每 个小区，具体过程如下。
4) 对于每个子载波i，无线网络控制器把三个小区对应的Cj与/7」的比值
(C/;/j)进行排序，其中Cj为小区j的当前容量，7j为小区J内所有用户的最小 速率需求之和。
5) 选择比值(C/;7j)最小的那个小区P，然后计算把载波i分配给它对系统
总的代价函数U产生的影响。假设选取f7-Sq，对于每个子载波i，先计算它
分配给小区P对于整个系统会造成的两个影响，一个影响是会增加小区P的容量， 另一个影响是会产生对于其他小区内用户的干扰，减少它们小区的容量，代价函 数C7-Z。的增减就是反映了两者中哪个贡献比较大，如果是分配后U是增加
的，则分配这个子载波给基站P，否则不分配。
6) 分配过子载波i后，更新小区p的容量Cp《+Rp,i,其中l为小区p在子 载波i上所能支持的速率。
7) 继续步骤5)， 6)使得各个小区都判断过是否分配子载波i给它。
8) 当所有子载波都经过了步骤4)-7)则调度结束。
根据上述的实施步骤，本发明与传统的无线网络控制器调度与信道反馈方案 相比，可以有效地减少反馈信息量，减少小区间的同频干扰，提高系统容量。传 统的反馈方案需要基站反馈所有用户的信道信息，然后无线网络控制器作所有用户的调度，本方案基站只需部分信道信息去争取频谱资源，具体的用户选择留给 基站去完成，用分布式的方法减少了反馈信息和小区间干扰，并提高系统容量。 图2比较了本方法，速率最大方法和随机方法的容量。速率最大方法就是传统的 单小区中的多用户速率最大化方法，无线网络控制器不参与整个调度，基站根据 移动端测试得到的信道信息把每个子信道分配给信道质量最好的那个用户。随机 方法是基站随机地给用户分配信道。图中横坐标是用户数，纵坐标是系统平均容 量，可以发现随着每个小区的用户数增加，本方法和速率最大化方法可以利用多 用户分集使得系统容量得到提高，而本方法由于更好地协调了小区间干扰，所以 容量比速率最大化方法有所提高，如图2中当用户数是15人时，随机方法的容 量是1比特/秒/赫兹，速率最大方法的容量是5. 5比特/秒/赫兹，而本方法可以 达到6.5比特/秒/赫兹的容量，较前两种方法都有较大的提高。
权利要求
1、一种多小区无线网络控制器信道信息反馈和调度方法，其特征在于，包含以下步骤第一步，移动端对信道进行时域信道估计，做FFT变换后得到频域信道信息，然后把每个子载波上的信道质量H(k，i)反馈给基站，其中k为移动端的用户标号，i为子载波标号，H(k，i)是用户k在子载波i上的信道质量；第二步，基站端对于每个子载波i，重复如下步骤把所有用户的信道信息H(k，i)进行排序，然后选择信噪比最好的那个用户，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>最后把用户k*的信道信息H(k*，i)作为本小区在子载波i上的信道反馈给无线网络控制器；第三步，无线网络控制器先初始化所有小区的Cj值为0，Cj为小区j的容量，然后根据系统代价函数和每个小区业务负载情况来决定分配哪几个子载波给每个小区，具体过程如下第四步到第七步；第四步，对于每个子载波i，无线网络控制器把所有小区对应的Cj与ηj的比值(Cj/ηj)进行排序，其中Cj为小区j的容量，ηj为小区j内所有用户的最小速率需求之和；第五步，选择比值(Cj/ηj)最小的那个小区p，然后计算把载波i分配给它对系统总的代价函数U产生的影响，如果U是增加的，则分配i给小区p，否则不分配；第六步，分配过子载波i后，更新小区p的容量Cp＝Cp+Rp，i，其中Rp，i为小区p在子载波i上所能支持的速率；第七步，继续第五步和第六步使各个小区都判断过是否分配子载波i给它；第八步，当所有子载波都经过了第四步到第七步，则调度结束。
2、 根据权利要求1所述的多小区无线网络控制器信道信息反馈和调度方法，其特征是，所述无线网络控制器根据各个小区业务负载情况确定7j的值，当小区 的业务增多，则提高7^的值，业务减少则减少/^的值。
全文摘要
一种多小区无线网络控制器信道信息反馈和调度方法，属于通信技术领域。本发明在基站与无线网络控制器间进行信道质量通信时，各基站只反馈每个子载波上信噪比最好的那个用户信息去争取资源，然后无线网络控制器根据各小区业务负载情况和代价函数进行调度，分配给各个小区可用的子载波，实现减少小区间干扰，提高小区间公平性，增大系统容量的目的。与现有技术相比，本发明有效降低了基站和无线网络控制器间反馈信息量，减少了同频干扰，提高小区间公平性，增大系统总容量。
文档编号H04W28/16GK101516112SQ20091004634
公开日2009年8月26日 申请日期2009年2月19日 优先权日2009年2月19日
发明者何学文, 静 刘, 森 吴, 甘小莺, 鑫 龙 申请人:上海交通大学