[发明专利]针对OFDM基站系统的下行信道按需分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种下行信道的分配方法，尤其一种是针对OFDM基站系统的下行信道按需分配方法。属于无线数字通信技术领域。

背景技术

链路自适应传输技术是根据信道变化来自适应地改变调制方式、编码率和功率分配等参数，在传输错误性能允许的情况下最高效率地利用无线链路资源。目前民用3G、4G和WIMAX基站系统都支持这项技术并为该技术制定了详细的标准。

基站可以根据所获得的用户信道状态信息，利用无线信道的时变特性，把资源分配给信道条件较好的用户，从而通过多用户分集增益来有效提高基站系统的实际吞吐量，提升基站系统的整体通信性能。OFDM技术作为4G移动宽带通信基站系统的物理层核心技术，其多载波特性给无线资源管理带来了很大的难度，但同时也带来了巨大的机遇。目前已有的一些资源动态分配算法，如各种形式的比例公平算法等，都仅仅考虑利用各个用户的当前信道状态，先验信息太少，因此无法实现资源的有序分配，性能无法达到最优，无法支持目前品种越来越多的不同业务的不要服务质量要求。

传统的一些无线资源调度算法，如各种形式的比例公平算法，以分配效率和公平性的折中为出发点，都仅能实现不同用户的速率趋同，却无法支持多用户的不同业务速率要求，即按需分配。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种可以在尽可能最大化下行吞吐量的同时，满足不同用户的不要业务速率要求的针对OFDM基站系统的下行信道按需分配方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

针对OFDM基站系统的下行信道按需分配方法，所述方法包括以下步骤：

1)基站系统在每个时间为T的基本时频资源调度块上采用自适应调制编码技术，根据每个子信道上的信道状态信息在共享信道上应用不同的调制编码方案，并设在某一段时间内，基站需要同时支持K个均匀分布在小区内且处于静止或低速移动状态的用户的下行业务需求；

2)先验信息获得：经过事先的记录，基站在制定信道分配策略的起始点上已经获得了这K个用户在之前的M个基本传输块时间内在所有L个子信道上的信道状态统计矩阵；其中M≥1000；

3)根据子信道的数量、每个子信道的带宽以及信道状态达到最大值时对应调制编码方案的频率利用率，获得基站的下行信道容量，从而得到下行K个用户业务要求速率之和；

4)业务控制：如果此时下行K个用户业务要求速率之和大于信道容量理论值的0.9，根据事先规定好的业务优先级来逐步降低一些低等级业务的要求速率，甚至放弃部分业务，直到所有业务的要求速率之和降低至信道容量理论值的0.9左右；如果此时下行K个用户业务要求速率之和小于信道容量理论值的0.7，则启用业务控制措施，提高那些速率非受限业务的要求速率，直到业务要求速率之和提高至信道容量理论值的0.85左右；

5)对K个用户在子信道上的优先级进行排序，并根据K个用户在子信道上的优先级制定信道分配策略。

优选的，步骤2)所述K个用户在前M个基本传输块时间内的信道状态统计矩阵，如下式：

其中，Pr_l,k,n表示在第l个子信道上，第k个用户在前M个基本传输块时间内信道状态为n的次数总和与M的比值；1≤l≤L，1≤k≤K，1≤n≤N。

优选的，所述步骤3)所述基站的下行信道容量，如下式：

C＝0.95×B×L×r_N (2)

其中，B为每个子信道的带宽，L为子信道的数量，r_N为信道状态达到最大值N时对应调制编码方案的频率利用率。

优选的，所述步骤5)具体如下：

5.1)设经过步骤4)的业务控制后，若K个用户的业务都没有被放弃，业务要求速率调整为基于式(1)的矩阵计算：

其中，θ_1,k,n表示在第一个子信道上第k个用户的信道状态为n且其余用户的信道状态都小于该值的概率大小，1≤k≤K，1≤n≤N；然后计算：

其中，λ_1,k表示在第一个子信道上第k个用户在自己信道状态值大于其它用户情况下即可占用该子信道时获得的预估调度符号速率和其业务要求速率的比值；基于λ_1,k的值大小对K个用户进行优先级排序，值越小用户优先级越高，根据排序结果对式(1)的矩阵进行位置调整，调整后矩阵为：

5.2)基于式(5)，令