一种LTE和LTE-Advanced系统在非满负载下的资源分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种适用于在LTE和LTE-Advanced系统非满 负载情况下，提高基站能量效率，降低基站能源消耗的资源分配方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着通信产业不断进步，高速率多媒体业务技术不断发展，各类智能手机 种类、数量、用户数出现了齐增的现象。随着无线通信技术的迅速发展和广泛应用，以及通 信终端数量呈爆发性增长，相关配套基站数和用户数也在不断增多，由此引发系列环境问 题，正逐渐引起各方关注和重视。早在2008年，通信行业所产生的C02排放量已占了全球 C02排放量的2%，预计到2020年，这一数字会上升为3%，由此可见，通信行业所引发的环境 污染问题若得不到重视，并采取有效措施或方法遏制，其必将愈演愈烈。
[0003] 针对通信行业的环境保护问题，业内提出了绿色通信的概念，其核心思想是：在保 证服务质量的前提下，在无线通信网端，减小基站发射功率；在用户端，终端(包括手机、进 行无线数据收发的笔记本电脑等设备）通过使用DT (Discontinuous Transmission,非连 续发射）和DRX (Discontinuous Reception,非连续接收）技术，以减少终端能量消耗，延 长电池寿命。
[0004] 关于资源分配，其中一种思想是以频谱效率换取能量效率，牺牲带宽以减小能量 的消耗，即取得能量效率和频谱效率间的折中效果，如何使该种折中在满足用户需求的基 础上使能量消耗最低，成为了研究的关键。
[0005] 传统的通信基站发射功率分配方式是功率均分，这种功率均分方式虽然易于信道 质量的处理，但是当系统处于低负载状态下时，由于用户速率要求高低各不相同，为了满足 所有用户需求，该种方式选择高功率的输出，非常容易造成能量的浪费。
[0006] 本发明方法基于低频谱效率模式仅支持低的数据速率，低调制方式所需的发射功 率较低的理论，在系统非满负载情况中，可以采用把满足用户速率要求后的剩余的频谱再 分配给用户，从高频谱效率模式转换到低频谱效率模式，通过降低其调制方式达到能量节 约的目的。
[0007] 以下为本发明相关专业术语简介：
[0008] UE :用户设备，即通常理解的手机和进行无线数据收发的笔记本电脑等相关设备。
[0009] CN:核心网。
[0010]SINR :信号与干扰加噪声比。是指接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号 (噪声和干扰）的强度的比值。
[0011] RAB:指用户平面的承载，用于UE和CN之间传送语音数据及多媒体业务。
[0012] QoS:在通信领域，其表示为定义在一个或多个对象的集体行为上的一套质量需求 的集合。包括：吞吐量、传输延迟和错误率等一些服务质量参数，能够描述数据传输的速度 和可靠性等。
[0013]eNodeB:即基站系统。
[0014]RB:资源块。RB是调度的最小单元，在频域上由12个子载波组成，在时域上包括7 个0FDM符号(常规CP下)，时间长度为一个时隙的时间长度0. 5ms。
[0015]MCS:调制编码方案。
[0016] MPR算法：Multi-user Power Reduce,多用户能量降低算法。
【发明内容】
[0017] 本发明的目的在于：提供一种适用于LTE和LTE-Advanced系统在非满负载情况下 的资源分配方法，能够在满足用户通信速率需求的基础上，使基站的发射功率降低，达到降 低能源消耗，提升能源利用效率的目的。
[0018] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种LTE和LTE-Advanced系统 在非满负载下的资源分配方法，其特征在于：按照如下步骤进行：统计小区内所有用户的 SINR值；将小区RB划分为可用RB集合、分配给每个用户的RB集合；对小区内用户进行第 一阶段资源分配；更新参数；对小区内用户进行第二阶段资源分配；根据每个用户预分配 的最优RB，计算得到每个用户的平均SINR值，并由每个用户的平均SINR值获得每个用户的 瞬时速率值、瞬时功率值；对每个用户进行优先级排序，优先级最高的用户可以得到预分配 的最优RB;重复预分配直到可用RB集合为空；
[0019] 具体步骤是：
[0020] S1 :系统运行开始，统计小区内所有用户的SINR值，由SINR确定信道质量情况；
[0021]S2:将小区RB划分为两个集合：可用RB集合与分配给每个用户的RB集合；
[0022] S3:对小区内用户进行第一阶段资源分配，当用户的实际速率大于或等于用户速 率要求时，不再给该用户分配新的RB资源，并且，被分配给用户的RB要从可用RB集合中去 除，当所有用户的速率要求得到满足时进入下一步骤；
[0023]S4:更新每个用户已分配到的RB个数、有效SINR值、平均速率、MCS等级以及可用 RB集合参数；
[0024]S5:对小区内用户进行第二阶段资源分配；根据步骤S4更新后的可用RB集合，计 算得到每个用户在可用RB集合中的SINR值，然后挑选出每个用户的SINR值最大的RB，即： 最优RB，得到每个用户的预分配RB集合：User-RB;
[0025]S6:根据每个用户预分配的最优RB，计算得到每个用户的平均SINR值，并由每个 用户的平均SINR值查找SINR-CQI对照表，找出每个用户相对应的MCS等级，以及根据对应 的MCS等级计算每个用户的瞬时速率值、瞬时功率值；
[0026]S7:对每个用户进行优先级排序，优先级最高的用户可以得到由步骤S5中预分配 的最优RB，并更新该优先级最高用户的用户RB集合、用户所得RB个数、瞬时速率值、瞬时功 率值，其他用户放弃User-RB中的最优RB分配，并且其他用户的用户所得RB个数、瞬时速 率值、瞬时功率值等参数保持不变；
[0027]S8:重复执行步骤S5-S7直到可用RB集合为空。
[0028] 作为一种优选，本发明方法步骤S5中所述计算得到每个用户在可用RB集合中的 SINR值的方法为：
[0029] 进行定义如下：
[0030]小区：M= {1，2,3，???]?}，M是小区总数；
[0031] 每小区的用户：1= {1，2,3，……，K}，K是用户总数；
[0032] 可用RB集合：H= {1，2,3，……，C}，C是RB总数，RBc为第c个RB;
[0033]分配给用户1^的1?集合为11;={1?1，1?2，1? 3...1?。}&=1，2,3，...，1()(。=1，2,3，...，〇
[0034] 根据公式
[0035]
【主权项】
1. 一种LTE和LTE-Advanced系统在非满负载下的资源分配方法，其特征在于：按照如 下步骤进行：统计小区内所有用户的SINR值；将小区RB划分为可用RB集合、分配给每个 用户的RB集合；对小区内用户进行第一阶段资源分配；更新参数；对小区内用户进行第二 阶段资源分配；根据每个用户预分配的最优RB，计算得到每个用户的平均SINR值，并由每 个用户的平均SINR值获得每个用户的瞬时速率值、瞬时功率值；对每个用户进行优先级排 序，优先级最高的用户可以得到预分配的最优RB ;重复预分配直到可用RB集合为空； 具体步骤是： 51 :系统运行开始，统计小区内所有用户的SINR值，由SINR确定信道质量情况； 52 :将小区RB划分为两个集合：可用RB集合与分配给每个用户的RB集合； 53 :对小区内用户进行第一阶段资源分配，当用户的实际速率大于或等于用户速率要 求时，不再给该用户分配新的RB资源，并且，被分配给用户的RB要从可用RB集合中去除， 当所有用户的速率要求得到满足时进入下一步骤； S4:更新每个用户已分配到的RB个数、有效SINR值、平均速率、调制编码等级以及可用 RB集合参数； 55 :对小区内用户进行第二阶段资源分配；根据步骤S4更新后的可用RB集合，计算得 到每个用户在可用RB集合中的SINR值，然后挑选出每个用户的SINR值最大的RB, 即：最 优RB，得到每个用户的预分配RB集合：User-RB ; 56 :根据每个用户预分配的最优RB，计算得到每个用户的平均SINR值，并由每个用户 的平均SINR值查找SINR-CQI对照表，找出每个用户相对应的MCS等级，以及根据对应的 MCS等级计算每个用户的瞬时速率值、瞬时功率值； 57 :对每个用户进行优先级排序，优先级最高的用户可以得到由步骤S5中预分配的最 优RB，并更新该优先级最高用户的用户RB集合、用户所得RB个数、瞬时速率值、瞬时功率 值，其他用户放弃User-RB中的最优RB分配，并且其他用户的用户所得RB个数、瞬时速率 值、瞬时功率值等参数保持不变； 58 :重复执行步骤S5-S7直到可用RB集合为空。
2. 根据权利要求1所述的资源分配方法，其特征在于，步骤S5中所述计算得到每个用 户在可用RB集合中的SINR值的方法为： 进行定义如下： 小区：Μ={1，2,3，"·Μ}，Μ是小区总数； 每小区的用户：1= {1，2,3,……，K}，K是用户总数； 可用RB集合：H= {1，2, 3，……，C}，C是RB总数，RBc为第c个RB; 分配给用户 k 的 RB 集合为 (k=l，2, 3，...，K) (c=l，2, 3，...，C) 根据公式
得到用户在每个RB上的SINR值； 其中，⑴表示在t个TTI时，若RBc (c e H)分配给用户k，该用户的发射功率值， Gm，k是包括链路损坏、阴影衰落和天线增益在内的信道增益；N :表示噪声，Ik,。小区间干扰。
3.根据权利要求1所述的资源分配方法，其特征在于，步骤S7中所述对用户进行优先 级排序的方法为： 采用下述公式计算用户的优先级：
其中，乃是t TTI时用户Ic1的瞬时功率值，ff&是公平性函数，T是用户速率要 求；为用户&的瞬时速率值； g的取值越高，则该用户的优先级越高。
【专利摘要】本发明公开了一种LTE和LTE-Advanced系统在非满负载下的资源分配方法，包括：S1：统计小区内所有用户的SINR值；S2：将小区RB划分为可用RB集合、分配给每个用户的RB集合；S3：对小区内用户进行第一阶段资源分配；S4：更新参数；S5：对小区内用户进行第二阶段资源分配；S6：根据每个用户预分配的最优RB，计算得到每个用户的平均SINR值，并由每个用户的平均SINR值获得每个用户的瞬时速率值、瞬时功率值；S7：对每个用户进行优先级排序，优先级最高的用户可以得到由步骤S5中预分配的最优RB；S8：重复执行步骤S5-S7直到可用RB集合为空。本发明方法能够实现能量效率和频谱效率的良好折中，达到通信业务中节能减排的目的。
【IPC分类】H04W52-02, H04W72-04
【公开号】CN104684051
【申请号】CN201410083792
【发明人】文凯, 苗亚丽, 窦绍宾
【申请人】重庆信科设计有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年3月7日