[发明专利]一种高铁车载基站通信架构下的资源分配方法

说明书

技术领域：

本发明涉及无线移动通信技术领域，特别是涉及一种高铁车载基站通信架构下的资源分配方法

背景技术：

作为一种快捷、方便、绿色的公共交通工具，速度在300km的高速铁路在世界范围内快速发展并取得了举世瞩目的成绩。随着高速铁路的发展，高速铁路上的无线数据传输需求也越来越高。一方面，不断增长的铁路安全控制信息需要在车地之间传输；另一方面，旅客希望在旅途中享受到实时的信息服务，例如查收邮件，下载文件，视频会议等。据统计，列车上的数据传输速率需求为37.5Mbps，未来将达到0.5-5Gpbs。

同时，第四代移动通信（LTE-A）已被标准化。其中，正交频分复用接入（Orthogonal frequency division multiple access——OFDMA）由于有良好的抗频率选择性衰落能力，并且易于进行资源分配，被选为LTE-A的下行链路传输技术。但是，OFDM对于时变信道很敏感，由高速移动产生的Doppler会破坏载波间的正交性，导致产生载波间干扰（inter-carrier interference——ICI）。随着移动速度的增加，载波间干扰越来越明显，并会降低系统性能。

在高铁通信场景下，人们已经提出各种通信架构。其中，采用车载移动基站的网络架构得到广泛的认同，如附图1所示。位于车顶的移动基站（mobile base station——MBS）将从地面上基站（base station——BS）接收到的数据转发到车厢内部的用户设备（user equipment——UE）。与传统的通信架构相比，这种“两跳”的通信架构具有以下优点：首先可以避免由车厢带来的穿透损耗。另外，地面基站只需与列车上的一个移动终端通信，而不是车厢内部的所有用户，降低车地之间的通信费用，且降低了小区切换的复杂性。最后，MBS可以通过信号处理（例如：功率分配，载波分配，编码等）来改进系统性能。

由上述分析，可以看到高铁场景下车载基通信架构的瓶颈是BS-MBS链路，该链路中由Doppler产生的ICI将降低系统性能。在本发明中将通过资源分配来改进系统性能。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明在高铁车载基站的通信架构下，以最大化系统容量为目标函数，提出一种高铁车载基站通信架构下的资源分配方法。

本发明的技术方案如下：

一种高铁车载基站通信架构下的资源分配方法，所述方法包括以下步骤：

步骤201：建立高铁车载基站通信架构下的系统模型，计算目标函数。

步骤202：对OFDM中的子载波进行资源块化。资源块的长度与信道的时域相关性有关，满足Ε[h(l,w1)h^H(l,w2)]≥ε。

步骤203：计算资源块长度Ns。

步骤204：设置用户资源穷搜索的长度Tc。

步骤205：进入对用户资源块分配的搜索，确定MBS-UE的信道响应。

步骤206：初始化BS与MBS端的功率。

步骤207：设置循环优化的初始值l_p=1。

步骤208：计算BS端的SINR和MBS端的SNR。

步骤209：资源块配对。

步骤210：资源块对内的子载波进行配对。

步骤211：优化BS端与MBS端功率。

步骤212：判断优化功率是否收敛，如果否，则返回步骤208，如果是，则进入步骤213。

步骤213：若步骤212判断BS端与MBS端功率收敛，输出功率，并返回步骤204。

步骤214：比较不同用户资源分配条件下的系统容量，系统容量最大的即为得到的资源优化条件。

所述步骤201，BS与MBS处的功率分别服从不同的功率约束P_B和P_R。

所述步骤201，MBS只进行每个子载波上功率的重新分布，没有译码和在编码功能。

本发明产生的有益效果：在高铁场景通信架构下，通过对BS端和MBS端的子载波分配给多个用户，实现基站端和车载移动基站端的子载波配对以及BS端和MBS端分配子载波功率，对抗BS-MBS链路的Doppler干扰，提高系统容量，优化系统性能。

附图说明

图1是示出高铁场景下车载移动基站通信架构图；

图2是示出高铁车载移动基站通信架构下的资源分配流程图；