專利名稱：正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的子帶調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的子帶調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
未來無線通信系統(tǒng)期望能夠提供高速數(shù)據(jù)通信能力，這和頻譜資源的缺乏相矛盾。因此，如何在有限的頻譜資源下，提高頻譜效率和數(shù)據(jù)通過率，成為未來無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵問題之一。OFDM由于其具有較高的頻譜效率和抵抗多徑干擾的能力，成為目前解決高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹髁骷夹g(shù)之一。OFDM屬于多載波調(diào)制技術(shù)，其主要思想是將指配的信道分成許多正交子信道，在每個(gè)子信道上進(jìn)行窄帶調(diào)制和傳輸，信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬。較之第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，采用OFDM技術(shù)為核心的后三代移動(dòng)通信系統(tǒng)要求具有更高的頻譜利用率和良好的抗多徑干擾能力，不僅可以增加系統(tǒng)容量，而且能更好地滿足多媒體通信要求，同時(shí)還要求能夠有效地支持多種不同類型的業(yè)務(wù)，特別是在PS(分組業(yè)務(wù))領(lǐng)域的需求。所以，如何對通信系統(tǒng)中的共享信道進(jìn)行有效合理的調(diào)度，成為了達(dá)到這一需求的關(guān)鍵。
對于基于OFDM技術(shù)的共享信道，系統(tǒng)將一段頻率分為多個(gè)相互正交的子載波，再將幾個(gè)子載波合為一個(gè)子帶，子帶是最小的調(diào)度單元。由于各個(gè)子載波是完全正交的，同一小區(qū)內(nèi)，不同子帶之間不存在干擾，而干擾主要來自于鄰區(qū)同頻的子帶。
結(jié)合智能天線技術(shù)可以進(jìn)一步降低OFDM系統(tǒng)蜂窩組網(wǎng)時(shí)的同頻干擾，特別是在OFDM系統(tǒng)中采用子頻帶方式進(jìn)行分配子載波時(shí)，可以有效抑制來自外小區(qū)的同頻干擾。但是當(dāng)兩個(gè)用戶都處于小區(qū)邊緣，并且相鄰較近時(shí)，兩個(gè)用戶都將處于兩個(gè)小區(qū)基站提供的定向波束覆蓋下，這時(shí)，如果這兩個(gè)用戶分配的子頻帶相同或者相鄰較近時(shí)，將會產(chǎn)生較大的干擾。
如圖1所示，用戶1歸屬于基站1，B1為其定向波束；用戶2歸屬于基站2，B2為其定向波束。由該圖可見，用戶1不僅處于B1的覆蓋范圍內(nèi)，而且同時(shí)處于B2的覆蓋范圍內(nèi)，同樣，用戶2也同時(shí)處于B1和B2的覆蓋范圍內(nèi)。當(dāng)用戶1和用戶2使用相同或相鄰頻率時(shí)，將會產(chǎn)生較強(qiáng)的相互干擾。
現(xiàn)有的調(diào)度技術(shù)中，通常是各個(gè)小區(qū)分散進(jìn)行調(diào)度。采用這種方式，雖然能夠通過一些預(yù)規(guī)劃技術(shù)，使相鄰用戶盡量避免采用相同的頻率，但是當(dāng)系統(tǒng)用戶數(shù)目多、頻率利用率較高時(shí)，鄰區(qū)不可避免地會和本區(qū)用戶采用相同的頻帶，這樣會造成比較嚴(yán)重的干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的子帶調(diào)度方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中由于各小區(qū)分散調(diào)度使得不同小區(qū)用戶分配的子頻帶相同時(shí)產(chǎn)生較大干擾的缺點(diǎn)，對子帶的分配進(jìn)一步調(diào)整和優(yōu)化，降低系統(tǒng)干擾，提高系統(tǒng)頻譜效率。
為此，本發(fā)明提供如下的技術(shù)方案一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的子帶調(diào)度方法，所述方法包括步驟A、以小區(qū)為單位，為各小區(qū)內(nèi)的用戶分配子帶資源；B、根據(jù)當(dāng)前各小區(qū)子帶的分配情況及用戶的位置信息估計(jì)，對系統(tǒng)內(nèi)所有子帶進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。
所述步驟A包括A1、獲取各小區(qū)待調(diào)度用戶信息及其各子帶最近一次調(diào)度時(shí)的信道質(zhì)量信息；
A2、利用最大載干比MAX C/I算法、或者正比公平Proportional Fair算法、或者輪循Round Robin算法對本小區(qū)內(nèi)用戶進(jìn)行調(diào)度；A3、按照用戶的優(yōu)先級順序選擇被調(diào)度的用戶并為其進(jìn)行子帶資源分配。
可選地，所述步驟A3具體為在子帶資源分配時(shí)，優(yōu)先為被調(diào)度的用戶選擇最近一次調(diào)度周期分配的資源進(jìn)行子帶分配，當(dāng)需要為用戶分配的子帶資源大于最近一次調(diào)度周期分配的資源時(shí)，多要求分配的部分優(yōu)先從未被使用或者是高優(yōu)先級用戶釋放的子帶資源中進(jìn)行分配。
可選地，所述步驟A3具體為在子帶資源分配時(shí)，按照最近一次調(diào)度周期獲得的信道質(zhì)量從高到低的順序?yàn)楸徽{(diào)度的用戶分配子帶資源，而最近一次調(diào)度周期內(nèi)未被分配的子帶優(yōu)先被用于分配。
可選地，所述步驟B包括B11、依次判斷本小區(qū)內(nèi)各子帶上的用戶與鄰區(qū)相同子帶上的用戶是否在同一主波瓣內(nèi)；B12、根據(jù)判斷結(jié)果將分配到同一主波瓣內(nèi)的同頻用戶之一調(diào)整到干擾最小的其他子帶上，并使調(diào)整后兩用戶和新的子帶鄰區(qū)同頻用戶不在同一主波瓣內(nèi)。
所述步驟B11包括根據(jù)智能天線賦形圖確定主波瓣寬度；對本小區(qū)內(nèi)各子帶上的用戶和鄰區(qū)相同子帶上的用戶進(jìn)行信號到達(dá)方向DOA估計(jì)，獲取兩用戶之間的夾角；如果兩用戶之間的夾角小于主波瓣寬度的二分之一，則認(rèn)為這兩個(gè)用戶在同一主波瓣內(nèi)。
按以下過程對分配到同一主波瓣內(nèi)的同頻用戶進(jìn)行調(diào)整
(11)將分配到同一主波瓣內(nèi)的同頻用戶之一調(diào)整到本小區(qū)的空閑子帶上，并使調(diào)整后的用戶滿足條件和新的子帶鄰區(qū)同頻用戶不在同一主波瓣內(nèi)；(12)如果遍歷本小區(qū)的所有空閑子帶后仍不滿足上述條件，則將該用戶子帶與本小區(qū)非空閑子帶互換，并使互換后的兩用戶均滿足條件和新的子帶鄰區(qū)同頻用戶不在同一主波瓣內(nèi)；(13)如果遍歷本小區(qū)的所有非空閑子帶后仍不滿足上述條件，則恢復(fù)該用戶原來分配的子帶。
可選地，所述步驟B包括B21、依次判斷本小區(qū)內(nèi)各子帶上的用戶與鄰區(qū)相同子帶上的用戶的距離是否小于一預(yù)定值；B22、根據(jù)判斷結(jié)果將距離小于所述預(yù)定值的同頻用戶之一調(diào)整到干擾最小的其他子帶上，并使調(diào)整后兩用戶和新的子帶鄰區(qū)同頻用戶距離小于所述預(yù)定值。
按以下過程對距離小于所述預(yù)定值的同頻用戶進(jìn)行調(diào)整(21)將距離小于所述預(yù)定值的同頻用戶之一調(diào)整到本小區(qū)的空閑子帶上，并使調(diào)整后的用戶滿足條件和新的子帶鄰區(qū)同頻用戶距離小于所述預(yù)定值；(22)如果遍歷本小區(qū)的所有空閑子帶后仍不滿足上述條件，則將該用戶子帶與本小區(qū)非空閑子帶互換，并使互換后的兩用戶均滿足條件和新的子帶鄰區(qū)同頻用戶距離小于所述預(yù)定值；(23)如果遍歷本小區(qū)的所有非空閑子帶后仍不滿足上述條件，則恢復(fù)該用戶原來分配的子帶。
可選地，所述步驟B包括B31、根據(jù)基站對本小區(qū)和鄰區(qū)用戶的信號到達(dá)方向DOA估計(jì)，依次估計(jì)鄰區(qū)所有與本小區(qū)用戶具有相同子帶的同頻用戶對本小區(qū)用戶的干擾值；
B32、根據(jù)估計(jì)的各子帶用戶的干擾值，對同頻用戶進(jìn)行調(diào)整。
按以下過程對同頻用戶進(jìn)行調(diào)整(31)根據(jù)估計(jì)的各子帶用戶的干擾值，將子帶序號按照干擾值由低到高排序；(32)如果干擾最小的子帶為空閑子帶，則直接將需要調(diào)整的用戶調(diào)整到該空閑子帶上；(33)如果干擾最小的子帶為非空閑子帶，則將需要調(diào)整的用戶子帶與該非空閑子帶互換，并使互換后的兩用戶滿足條件互換后的兩用戶的總干擾值小于互換前的兩用戶的總干擾值。
可選地，所述步驟B31包括根據(jù)基站對本小區(qū)和鄰區(qū)用戶的信號到達(dá)方向DOA估計(jì)，獲取本小區(qū)用戶和鄰區(qū)所有同頻用戶對鄰區(qū)賦形基站的夾角；將獲得的各夾角相加作為鄰區(qū)所有與本小區(qū)用戶具有相同子帶的同頻用戶對本小區(qū)用戶的干擾值。
可選地，所述步驟B31包括預(yù)先存儲智能天線的波束賦形圖表；根據(jù)基站對本小區(qū)和鄰區(qū)用戶的信號到達(dá)方向DOA估計(jì)，獲取本小區(qū)用戶和鄰區(qū)所有同頻用戶對鄰區(qū)賦形基站的夾角；根據(jù)獲得的各夾角查找所述波束賦形圖表，得到各夾角對應(yīng)的干擾增益；將得到的各干擾增益相加作為鄰區(qū)所有與本小區(qū)用戶具有相同子帶的同頻用戶對本小區(qū)用戶的干擾值。
優(yōu)選地，所述步驟B進(jìn)一步包括對同頻用戶進(jìn)行調(diào)整時(shí)，預(yù)先設(shè)定最大調(diào)整次數(shù)；當(dāng)對同頻用戶的調(diào)整過程中達(dá)到設(shè)定的最大調(diào)整次數(shù)后，停止調(diào)整過程。
由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明對OFDM系統(tǒng)內(nèi)各小區(qū)用戶集中進(jìn)行子帶調(diào)度，首先以小區(qū)為單位分別進(jìn)行調(diào)度，為各小區(qū)的用戶數(shù)據(jù)流分配子帶資源，然后根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)子帶的分配情況和對用戶的位置信息估計(jì)，對子帶的分配做進(jìn)一步的調(diào)整和優(yōu)化，將分配到同一主波瓣的同頻用戶或者距離接近的同頻用戶調(diào)整到干擾最小的子頻帶上，或者根據(jù)鄰區(qū)所有同頻用戶對本小區(qū)用戶的干擾值，將本小區(qū)用戶調(diào)整到干擾最小的子帶上，從而降低了用戶間的干擾，達(dá)到了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)全局最優(yōu)的效果，有效地提高了系統(tǒng)頻譜效率。


圖1是不同小區(qū)用戶間干擾情況示意圖；圖2是本發(fā)明方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖3是不同小區(qū)內(nèi)用戶之間的夾角示意圖；圖4是本發(fā)明方法中進(jìn)行子帶調(diào)整的第一實(shí)施例流程圖；圖5是不同小區(qū)內(nèi)用戶間距示意圖；圖6是本發(fā)明方法中進(jìn)行子帶調(diào)整的第二實(shí)施例流程圖；圖7是本發(fā)明方法中進(jìn)行子帶調(diào)整的第三實(shí)施例流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的核心在于對OFDM系統(tǒng)內(nèi)各小區(qū)用戶集中進(jìn)行子帶調(diào)度，首先以小區(qū)為單位分別進(jìn)行調(diào)度，為各小區(qū)的用戶數(shù)據(jù)流分配子帶資源，然后根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)子帶的分配情況和對用戶的位置信息估計(jì)，對子帶的分配做進(jìn)一步的調(diào)整和優(yōu)化。在進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)的具體要求，可以采用不同的原則根據(jù)基站對本區(qū)和鄰區(qū)用戶的DOA(信號到達(dá)方向)估計(jì)，將分配到同一主波瓣的同頻用戶調(diào)整到不同子帶上；或者根據(jù)用戶的位置定位估計(jì)，將距離接近的同頻用戶調(diào)整到不同的子帶上；或者根據(jù)基站對本區(qū)和鄰區(qū)用戶的DOA估計(jì)，估算出鄰區(qū)所有同頻用戶對考察用戶的干擾值，然后根據(jù)該值將用戶盡量調(diào)整到干擾最小的子帶上。
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
參照圖2，圖2示出了本發(fā)明方法的實(shí)現(xiàn)流程，包括以下步驟步驟201獲取各小區(qū)待調(diào)度的用戶信息及其信道質(zhì)量信息。
每一個(gè)用戶設(shè)備周期性地測量信道，并向基站報(bào)告每一個(gè)子帶的信道質(zhì)量信息。
步驟202以小區(qū)為單位，為各小區(qū)內(nèi)的用戶分配子帶資源。
首先，以小區(qū)為單位，對各小區(qū)內(nèi)的用戶進(jìn)行調(diào)度，然后為其分配子帶資源。
在對各小區(qū)用戶進(jìn)行調(diào)度時(shí)，可以有多種不同的調(diào)度方式，比如現(xiàn)有技術(shù)中的MAX C/I(最大載干比)算法、Proportional Fair(正比公平)算法、RoundRobin(輪循)算法等。下面分別進(jìn)行簡單介紹。
(1)MAX C/I算法選擇C/I最大即信道條件最好的用戶服務(wù)。該調(diào)度方法可以獲得最佳的小區(qū)吞吐量性能，但服務(wù)公平性較差，信道條件差的用戶(比如處于小區(qū)邊緣的用戶)可能長期得不到調(diào)度。
(2)Round Robin算法順序調(diào)度每個(gè)用戶，為各用戶分配相同的服務(wù)時(shí)間。該算法考慮了服務(wù)的公平性，但由于沒有考慮不同用戶的信道條件差異，不能發(fā)揮AMC和HARQ的技術(shù)優(yōu)勢，從而小區(qū)吞吐量性能較差。
(3)Proportional Fair算法該方法的實(shí)現(xiàn)如下設(shè)時(shí)刻t，終端用戶k的平均傳輸速率為Rk(t)，k＝1，Λ，K，其請求基站傳輸?shù)膶?shí)時(shí)速率為DRCk(t)，則基站在時(shí)刻t選擇服務(wù)的終端用戶為
k=argmaxj=1,Λ,k{DRCj(t)Rj(t)}---(1)]]>用戶k在該時(shí)刻沒有數(shù)據(jù)傳輸，DRCk(t)＝0。
用戶k的平均吞吐量的更新等式為Rk(t+Δt)=(1-1Tc)Rk(t)+1Tc·Current_Transmission_Rate_of_User_k---(2)]]>式中，Tc為時(shí)間常數(shù)，表示時(shí)間滑窗的大小。Current_Transmission_Rate_of_User_k為用戶當(dāng)前得到的傳輸速率。當(dāng)用戶得到調(diào)度后，Rk(t)，k＝1，Λ，K的值增大，從而優(yōu)先級降低；相反，當(dāng)用戶長時(shí)間得不到調(diào)度時(shí)，Rk(t)，k＝1，Λ，K的值減小，優(yōu)先級提高。時(shí)間滑窗的大小反映了用戶對接收不到數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜淌苣芰?，較長的Tc將允許等待較長的時(shí)間直到該用戶的信道質(zhì)量變好，這有利于系統(tǒng)吞吐量的提高，但可能帶來附加的遲延，并造成用戶之間服務(wù)不公平。
在利用MAX C/I算法和Proportional Fair算法對用戶進(jìn)行調(diào)度時(shí)，需要知道各用戶的信道條件。針對OFDM系統(tǒng)的特點(diǎn)，每個(gè)用戶可以分配多個(gè)子帶發(fā)送數(shù)據(jù)，因此，可以綜合考慮每個(gè)用戶的所有子帶的信道質(zhì)量對本小區(qū)用戶進(jìn)行調(diào)度優(yōu)先級排隊(duì)。
對于初始接入系統(tǒng)的用戶，可以設(shè)定其具有最高的調(diào)度優(yōu)先級。在進(jìn)行子帶分配時(shí)，就可以按照其所在小區(qū)的歷史記錄中信道質(zhì)量從好到差的順序?yàn)槠浞峙渥訋В绻^(qū)中沒有歷史記錄，則隨機(jī)選擇子帶。
對于已經(jīng)得到過調(diào)度的用戶，根據(jù)最近一次調(diào)度占用的各個(gè)子帶反饋的信道質(zhì)量信息，估計(jì)該用戶的平均信道質(zhì)量，然后根據(jù)該平均信道質(zhì)量，采用相應(yīng)的調(diào)度算法，對系統(tǒng)內(nèi)所有用戶進(jìn)行調(diào)度優(yōu)先級排隊(duì)。計(jì)算該用戶的平均信道質(zhì)量時(shí)，可以采用算術(shù)平均方法或者加權(quán)平均方法。
根據(jù)得到的平均信道質(zhì)量，可以采用MAX C/I算法或者Proportional Fair算法對系統(tǒng)用戶進(jìn)行調(diào)度優(yōu)先級排隊(duì)。
然后，按照用戶的優(yōu)先級順序選擇被調(diào)度的用戶，為其分配子帶。
在子帶資源分配時(shí)，優(yōu)先為被調(diào)度的用戶選擇最近一次調(diào)度周期分配的資源進(jìn)行子帶分配。當(dāng)需要為用戶分配的子帶資源大于最近一次調(diào)度周期分配的資源時(shí)，多要求分配的部分優(yōu)先從未被使用或者是高優(yōu)先級用戶釋放的子帶資源中進(jìn)行分配；當(dāng)需要為用戶分配的子帶資源小于最近一次調(diào)度周期分配的資源時(shí)，釋放剩余的子帶資源供其他低優(yōu)先級使用。
當(dāng)用戶為初始接入時(shí)，可以設(shè)定其具有最高的調(diào)度優(yōu)先級，同時(shí)優(yōu)先從系統(tǒng)未被調(diào)度的子帶中為被調(diào)度的用戶分配子帶?？梢詮倪@些未被調(diào)度的子帶中隨機(jī)選擇出該用戶所需的子帶資源，也可以按預(yù)先定義的子帶編號順序，依次選擇出該用戶所需的子帶資源。
也可以按照最近一次調(diào)度周期獲得的信道質(zhì)量從高到低的順序，優(yōu)先從最近一次調(diào)度周期內(nèi)未被分配的子帶中為被調(diào)度的用戶分配子帶資源。在進(jìn)行子帶分配時(shí)，可以采用隨機(jī)選擇的方式從系統(tǒng)未被調(diào)度的子帶中為本小區(qū)內(nèi)被調(diào)度的用戶分配子帶資源；也可以根據(jù)系統(tǒng)未被調(diào)度的子帶最近一次調(diào)度時(shí)的信道質(zhì)量從高到低為本小區(qū)內(nèi)被調(diào)度的用戶分配子帶資源。
步驟203根據(jù)當(dāng)前各小區(qū)子帶的分配情況及用戶的位置信息估計(jì)，對系統(tǒng)內(nèi)所有子帶進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。
由于以小區(qū)為單位進(jìn)行子帶資源分配時(shí)，各小區(qū)是分散進(jìn)行調(diào)度的，因此在完成子帶分配后，并不能保證系統(tǒng)內(nèi)各用戶間的干擾是最優(yōu)的，不可避免地會使鄰區(qū)用戶和本區(qū)用戶分配相同的頻帶，產(chǎn)生較嚴(yán)重的干擾。為了避免這種干擾，在本發(fā)明中，以小區(qū)為單位進(jìn)行初步調(diào)度后，還需要逐個(gè)小區(qū)進(jìn)行檢查，將位置接近而且分配了相同頻帶的用戶調(diào)整或者更換到不同的頻點(diǎn)上，從而最大可能地降低系統(tǒng)同頻干擾，提高系統(tǒng)容量。
由于智能天線能夠抑制鄰區(qū)同頻強(qiáng)干擾，所以可以根據(jù)當(dāng)前子帶的分配情況和對用戶的位置信息估計(jì)，對子帶的分配做進(jìn)一步的調(diào)整和優(yōu)化。在具體應(yīng)用時(shí)，可以有多種調(diào)整方法，下面將分別進(jìn)行詳細(xì)說明。
方法1根據(jù)基站對本區(qū)和鄰區(qū)用戶的DOA估計(jì)，盡量避免位于同一主波瓣內(nèi)的兩個(gè)用戶使用相同的子帶。如果鄰區(qū)相同子帶的用戶和本用戶在一個(gè)主波瓣內(nèi)，則盡量將本用戶的載波更換到一個(gè)空閑的子帶上，而且要求在該子帶上，用戶和所有鄰區(qū)相同子帶用戶不在一個(gè)主波瓣內(nèi)。如果找不到空閑子帶，則可以和本小區(qū)其他子帶上的用戶進(jìn)行子帶交換，交換的準(zhǔn)則同樣為交換后，2個(gè)用戶都和新的子帶鄰區(qū)用戶不在同一主波瓣內(nèi)。
判斷兩個(gè)用戶是否在同一主波瓣內(nèi)的方法為根據(jù)智能天線賦形圖確定主瓣寬度θw，然后對本小區(qū)內(nèi)各子帶上的用戶和鄰區(qū)相同子帶上的用戶進(jìn)行DOA估計(jì)，獲取兩用戶之間的夾角，如果兩個(gè)用戶之間的夾角θij＜θw/2，則認(rèn)為兩個(gè)用戶在同一主波瓣內(nèi)。
如圖3所示UE1歸屬于基站1，B1為其定向波束的主波瓣；UE2歸屬于基站2，B2為其定向波束的主波瓣。UE1和UE2之間的夾角為θ12，主波瓣寬度為θw。
在對同頻用戶進(jìn)行調(diào)整時(shí)，需要依次判斷本小區(qū)內(nèi)各子帶上的用戶與鄰區(qū)相同子帶上的用戶是否在同一主波瓣內(nèi)，然后根據(jù)判斷結(jié)果將分配到同一主波瓣內(nèi)的同頻用戶之一調(diào)整到干擾最小的其他子帶上，并使調(diào)整后兩用戶和新的子帶鄰區(qū)同頻用戶不在同一主波瓣內(nèi)。
具體可以按以下過程對分配到同一主波瓣內(nèi)的同頻用戶進(jìn)行調(diào)整將分配到同一主波瓣內(nèi)的同頻用戶之一調(diào)整到本小區(qū)的空閑子帶上，并使調(diào)整后的用戶滿足條件和新的子帶鄰區(qū)同頻用戶不在同一主波瓣內(nèi)；如果遍歷本小區(qū)的所有空閑子帶后仍不滿足上述條件，則將該用戶子帶與本小區(qū)非空閑子帶互換，并使互換后的兩用戶均滿足條件和新的子帶鄰區(qū)同頻用戶不在同一主波瓣內(nèi)；如果遍歷本小區(qū)的所有非空閑子帶后仍不滿足上述條件，則恢復(fù)該用戶原來分配的子帶。
參照圖4，圖4示出了利用方法1進(jìn)行子帶調(diào)整的流程圖步驟401獲取某一小區(qū)某一子帶上的用戶作為被考察用戶，記為ID1；步驟402獲取鄰區(qū)相同子帶上的用戶，記為IDn；步驟403判斷鄰區(qū)相同子帶上的用戶IDn和被考察用戶ID1是否在同一主波瓣內(nèi)；如果是，則進(jìn)到步驟404；否則，返回步驟401；步驟404獲取本小區(qū)所有的空閑子帶；步驟405假設(shè)將被考察用戶ID1分配到空閑子帶上；步驟406判斷被考察用戶ID1是否和鄰區(qū)該子帶上用戶在同一主波瓣內(nèi)；如果是，則進(jìn)到步驟407；否則，進(jìn)到步驟413；步驟407獲取本小區(qū)非空閑子帶上的用戶，記為ID2；步驟408假設(shè)將被考察用戶ID1分配到非空閑用戶ID2的子帶上；步驟409判斷被考察用戶ID1是否和鄰區(qū)該子帶上用戶在同一主波瓣內(nèi)；如果是，則進(jìn)到步驟414；否則，進(jìn)到步驟410；步驟410假設(shè)將非空閑用戶ID2分配到被考察用戶ID1子帶上；步驟411判斷非空閑用戶ID2是否和鄰區(qū)考察用戶ID1子帶上用戶在同一主波瓣內(nèi)；如果是，則進(jìn)到步驟414；否則，進(jìn)到步驟412；步驟412交換非空閑用戶ID2和考察用戶ID1的子帶；步驟413更換用戶該進(jìn)程所占用的子帶為該空閑子帶；步驟414按上述過程遍歷所有小區(qū)內(nèi)的所有用戶。
在對同頻用戶進(jìn)行調(diào)整時(shí)，為了限制調(diào)整帶來的開銷，還可以預(yù)先設(shè)定最大調(diào)整次數(shù)，當(dāng)對同頻用戶的調(diào)整過程中達(dá)到設(shè)定的最大調(diào)整次數(shù)后，停止調(diào)整過程。
方法2根據(jù)用戶的位置定位估計(jì)，盡量避免同頻用戶間距離小于一個(gè)預(yù)定常數(shù)的兩個(gè)用戶使用相同的子帶。如果鄰區(qū)相同子帶的用戶和本用戶距離小于該預(yù)定常數(shù)，則盡量將本用戶的載波更換到一個(gè)空閑的子帶上，而且要求在該子帶上，用戶和所有鄰區(qū)同子帶用戶距離大于該預(yù)定常數(shù)。如果找不到空閑子帶，則可以和本小區(qū)其他子帶上的用戶進(jìn)行子帶互換，互換的準(zhǔn)則同樣為交換后，兩個(gè)用戶都和本子帶鄰區(qū)同頻用戶距離大于該預(yù)定常數(shù)。
如圖5所示UE1歸屬于基站1，B1為其定向波束的主波瓣；UE2歸屬于基站2，B2為其定向波束的主波瓣。UE1和UE2之間的距離為d。
也就是說，在對同頻用戶進(jìn)行調(diào)整時(shí)，需要依次判斷本小區(qū)內(nèi)各子帶上的用戶與鄰區(qū)相同子帶上的用戶的距離是否小于一預(yù)定值；根據(jù)判斷結(jié)果將距離小于所述預(yù)定值的同頻用戶之一調(diào)整到干擾最小的其他子帶上，并使調(diào)整后兩用戶和新的子帶鄰區(qū)同頻用戶距離小于該預(yù)定值。
具體可以按以下過程對距離小于一預(yù)定值的同頻用戶進(jìn)行調(diào)整將距離小于該預(yù)定值的同頻用戶之一調(diào)整到本小區(qū)的空閑子帶上，并使調(diào)整后的用戶滿足條件和新的子帶鄰區(qū)同頻用戶距離小于所述預(yù)定值；如果遍歷本小區(qū)的所有空閑子帶后仍不滿足上述條件，則將該用戶子帶與本小區(qū)非空閑子帶互換，并使互換后的兩用戶均滿足條件和新的子帶鄰區(qū)同頻用戶距離小于所述預(yù)定值；如果遍歷本小區(qū)的所有非空閑子帶后仍不滿足上述條件，則恢復(fù)該用戶原來分配的子帶。
參照圖6，圖6示出了利用方法2進(jìn)行子帶調(diào)整的流程圖步驟601獲取某一小區(qū)某一子帶上的用戶作為被考察用戶，記為ID1；步驟602獲取鄰區(qū)相同子帶上的用戶，記為IDn；步驟603判斷鄰區(qū)相同子帶上的用戶IDn和被考察用戶ID1是否距離小于預(yù)定值D；如果是，則進(jìn)到步驟604；否則，返回步驟601；步驟604獲取本小區(qū)所有的空閑子帶；步驟605假設(shè)將被考察用戶ID1分配到空閑子帶上；步驟606判斷被考察用戶ID1是否和鄰區(qū)該子帶上用戶距離小于預(yù)定值D；如果是，則進(jìn)到步驟607；否則，進(jìn)到步驟613；步驟607獲取本小區(qū)非空閑子帶上的用戶，記為ID2；步驟608假設(shè)將被考察用戶ID1分配到非空閑用戶ID2的子帶上；步驟609判斷被考察用戶ID1是否和鄰區(qū)該子帶上用戶距離小于預(yù)定值D；如果是，則進(jìn)到步驟614；否則，進(jìn)到步驟610；步驟610假設(shè)將非空閑用戶ID2分配到被考察用戶ID1子帶上；步驟611判斷非空閑用戶ID2是否和鄰區(qū)考察用戶ID1子帶上用戶距離小于預(yù)定值D；如果是，則進(jìn)到步驟614；否則，進(jìn)到步驟612；步驟612交換非空閑用戶ID2和考察用戶ID1的子帶；步驟613更換用戶該進(jìn)程所占用的子帶為該空閑子帶；步驟614按上述過程遍歷所有小區(qū)內(nèi)的所有用戶。
同樣，在這種調(diào)整方式中，為了限制調(diào)整帶來的開銷，還可以預(yù)先設(shè)定最大調(diào)整次數(shù)，當(dāng)對同頻用戶的調(diào)整過程中達(dá)到設(shè)定的最大調(diào)整次數(shù)后，停止調(diào)整過程。
可見，方法2同頻用戶子帶調(diào)整的流程與方法1相同，只是判斷的條件不同。在該方法中，判斷的條件是是否有相同子帶鄰區(qū)用戶和被考察用戶距離小于一預(yù)定值D。這種方法更適用于采用了一定的功率控制技術(shù)的OFDM系統(tǒng)，因?yàn)橹挥行^(qū)邊緣同一主瓣內(nèi)的兩個(gè)同頻用戶，基站為其分配的下行發(fā)射功率大，從而才會產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾，而小區(qū)內(nèi)部，由于功率控制的作用，二者干擾會很小。
方法3根據(jù)基站對本小區(qū)和鄰區(qū)用戶的DOA估計(jì)，估算出鄰區(qū)所有同頻用戶對被考察用戶的干擾值。然后通過子帶調(diào)整，盡量將該用戶調(diào)整到干擾最小的子帶上。如果干擾最小的子帶為空閑子帶，則直接更換子帶。如果干擾最小的子帶分配給了另外一個(gè)用戶，則需要更換子帶后，兩個(gè)用戶的總干擾和減小。
在對同頻用戶進(jìn)行調(diào)整時(shí)，需要根據(jù)基站對本小區(qū)和鄰區(qū)用戶的DOA估計(jì)，依次估計(jì)鄰區(qū)所有與本小區(qū)用戶具有相同子帶的同頻用戶對本小區(qū)用戶的干擾值；然后，根據(jù)估計(jì)的各子帶用戶的干擾值，對同頻用戶進(jìn)行調(diào)整。
具體可以按以下過程對距離小于一預(yù)定值的同頻用戶進(jìn)行調(diào)整根據(jù)估計(jì)的各子帶用戶的干擾值，將子帶序號按照干擾值由低到高排序；如果干擾最小的子帶為空閑子帶，則直接將需要調(diào)整的用戶調(diào)整到該空閑子帶上；如果干擾最小的子帶為非空閑子帶，則將需要調(diào)整的用戶子帶與該非空閑子帶互換，并使互換后的兩用戶滿足條件互換后的兩用戶的總干擾值小于互換前的兩用戶的總干擾值。
可以采用下面兩種方式估算干擾鄰區(qū)所有與本小區(qū)用戶具有相同子帶的同頻用戶對本小區(qū)用戶的干擾(1)根據(jù)基站對本小區(qū)和鄰區(qū)用戶的DOA估計(jì)，獲取本小區(qū)用戶和鄰區(qū)所有同頻用戶對鄰區(qū)賦形基站的夾角；然后，將獲得的各夾角相加，認(rèn)為是鄰區(qū)用戶對其干擾值成正比，以此作為調(diào)度的依據(jù)。
(2)預(yù)先存儲智能天線的波束賦形圖表；根據(jù)基站對本小區(qū)和鄰區(qū)用戶的DOA估計(jì)，獲取本小區(qū)用戶和鄰區(qū)所有同頻用戶對鄰區(qū)賦形基站的夾角；然后根據(jù)獲得的各夾角查找波束賦形圖表，得到各夾角對應(yīng)的干擾增益；最后將得到的各干擾增益相加，認(rèn)為是鄰區(qū)用戶對其干擾值成正比，以此作為調(diào)度的依據(jù)。
在具體應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況選用。
參照圖7，圖7示出了利用方法3進(jìn)行子帶調(diào)整的流程圖步驟701獲取某一小區(qū)某一子帶(C1)上的用戶作為被考察用戶，記為ID1；步驟702根據(jù)DOA估計(jì)鄰區(qū)所有相同子帶用戶對本小區(qū)子帶用戶的干擾；
步驟703將子帶序號按干擾由低到高順序排列；步驟704按子帶排列順序獲取下一個(gè)子帶(C2)，并判斷子帶(C2)是否空閑；如果空閑，則進(jìn)到步驟710；否則，進(jìn)到步驟705；步驟705判斷本小區(qū)子帶(C2)上分配的用戶ID2與被考察用戶ID1是否為同一用戶；如果是，則返回步驟704；否則，進(jìn)到步驟706；步驟706估算用戶ID2在子帶C1和子帶C2上的干擾；步驟707判斷交換子帶后，用戶ID1和用戶ID2的總干擾是否降低；如果是，則進(jìn)到步驟707；否則，返回步驟704；步驟708交換用戶ID1和用戶ID2的子帶；步驟709遍歷所有干擾低于子帶C1上干擾的子帶；步驟710更換用戶該進(jìn)程所占用的子帶為該空閑子帶；步驟711按上述過程遍歷所有小區(qū)內(nèi)的所有用戶。
同樣，在這種調(diào)整方式中，為了限制調(diào)整帶來的開銷，還可以預(yù)先設(shè)定最大調(diào)整次數(shù)，當(dāng)對同頻用戶的調(diào)整過程中達(dá)到設(shè)定的最大調(diào)整次數(shù)后，停止調(diào)整過程。
可見，利用本發(fā)明，對系統(tǒng)內(nèi)所有子帶進(jìn)行集中調(diào)度，先以小區(qū)為單位進(jìn)行子帶預(yù)分配，再對不同小區(qū)中的同頻子帶進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，在系統(tǒng)可用子帶范圍內(nèi)，將用戶調(diào)整到干擾最小的子帶上，使全局干擾達(dá)到了最低，充分提高了系統(tǒng)頻譜效率。
雖然通過實(shí)施例描繪了本發(fā)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本發(fā)明有許多變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的子帶調(diào)度方法，其特征在于，所述方法包括步驟A、以小區(qū)為單位，為各小區(qū)內(nèi)的用戶分配子帶資源；B、根據(jù)當(dāng)前各小區(qū)子帶的分配情況及用戶的位置信息估計(jì)，對系統(tǒng)內(nèi)所有子帶進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A包括A1、獲取各小區(qū)待調(diào)度用戶信息及其各子帶最近一次調(diào)度時(shí)的信道質(zhì)量信息；A2、利用最大載干比MAXC/I算法、或者正比公平Proportional Fair算法、或者輪循Round Robin算法對本小區(qū)內(nèi)用戶進(jìn)行調(diào)度；A3、按照用戶的優(yōu)先級順序選擇被調(diào)度的用戶并為其進(jìn)行子帶資源分配。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟A3具體為在子帶資源分配時(shí)，優(yōu)先為被調(diào)度的用戶選擇最近一次調(diào)度周期分配的資源進(jìn)行子帶分配，當(dāng)需要為用戶分配的子帶資源大于最近一次調(diào)度周期分配的資源時(shí)，多要求分配的部分優(yōu)先從未被使用或者是高優(yōu)先級用戶釋放的子帶資源中進(jìn)行分配。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟A3具體為在子帶資源分配時(shí)，按照最近一次調(diào)度周期獲得的信道質(zhì)量從高到低的順序?yàn)楸徽{(diào)度的用戶分配子帶資源，而最近一次調(diào)度周期內(nèi)未被分配的子帶優(yōu)先被用于分配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B包括B11、依次判斷本小區(qū)內(nèi)各子帶上的用戶與鄰區(qū)相同子帶上的用戶是否在同一主波瓣內(nèi)；B12、根據(jù)判斷結(jié)果將分配到同一主波瓣內(nèi)的同頻用戶之一調(diào)整到干擾最小的其他子帶上，并使調(diào)整后兩用戶和新的子帶鄰區(qū)同頻用戶不在同一主波瓣內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟B11包括根據(jù)智能天線賦形圖確定主波瓣寬度；對本小區(qū)內(nèi)各子帶上的用戶和鄰區(qū)相同子帶上的用戶進(jìn)行信號到達(dá)方向DOA估計(jì)，獲取兩用戶之間的夾角；如果兩用戶之間的夾角小于主波瓣寬度的二分之一，則認(rèn)為這兩個(gè)用戶在同一主波瓣內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，按以下過程對分配到同一主波瓣內(nèi)的同頻用戶進(jìn)行調(diào)整(11)將分配到同一主波瓣內(nèi)的同頻用戶之一調(diào)整到本小區(qū)的空閑子帶上，并使調(diào)整后的用戶滿足條件和新的子帶鄰區(qū)同頻用戶不在同一主波瓣內(nèi)；(12)如果遍歷本小區(qū)的所有空閑子帶后仍不滿足上述條件，則將該用戶子帶與本小區(qū)非空閑子帶互換，并使互換后的兩用戶均滿足條件和新的子帶鄰區(qū)同頻用戶不在同一主波瓣內(nèi)；(13)如果遍歷本小區(qū)的所有非空閑子帶后仍不滿足上述條件，則恢復(fù)該用戶原來分配的子帶。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B包括B21、依次判斷本小區(qū)內(nèi)各子帶上的用戶與鄰區(qū)相同子帶上的用戶的距離是否小于一預(yù)定值；B22、根據(jù)判斷結(jié)果將距離小于所述預(yù)定值的同頻用戶之一調(diào)整到干擾最小的其他子帶上，并使調(diào)整后兩用戶和新的子帶鄰區(qū)同頻用戶距離小于所述預(yù)定值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，按以下過程對距離小于所述預(yù)定值的同頻用戶進(jìn)行調(diào)整(21)將距離小于所述預(yù)定值的同頻用戶之一調(diào)整到本小區(qū)的空閑子帶上，并使調(diào)整后的用戶滿足條件和新的子帶鄰區(qū)同頻用戶距離小于所述預(yù)定值；(22)如果遍歷本小區(qū)的所有空閑子帶后仍不滿足上述條件，則將該用戶子帶與本小區(qū)非空閑子帶互換，并使互換后的兩用戶均滿足條件和新的子帶鄰區(qū)同頻用戶距離小于所述預(yù)定值；(23)如果遍歷本小區(qū)的所有非空閑子帶后仍不滿足上述條件，則恢復(fù)該用戶原來分配的子帶。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B包括B31、根據(jù)基站對本小區(qū)和鄰區(qū)用戶的信號到達(dá)方向DOA估計(jì)，依次估計(jì)鄰區(qū)所有與本小區(qū)用戶具有相同子帶的同頻用戶對本小區(qū)用戶的干擾值；B32、根據(jù)估計(jì)的各子帶用戶的干擾值，對同頻用戶進(jìn)行調(diào)整。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，按以下過程對同頻用戶進(jìn)行調(diào)整(31)根據(jù)估計(jì)的各子帶用戶的干擾值，將子帶序號按照干擾值由低到高排序；(32)如果干擾最小的子帶為空閑子帶，則直接將需要調(diào)整的用戶調(diào)整到該空閑子帶上；(33)如果干擾最小的子帶為非空閑子帶，則將需要調(diào)整的用戶子帶與該非空閑子帶互換，并使互換后的兩用戶滿足條件互換后的兩用戶的總干擾值小于互換前的兩用戶的總干擾值。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述步驟B31包括根據(jù)基站對本小區(qū)和鄰區(qū)用戶的信號到達(dá)方向DOA估計(jì)，獲取本小區(qū)用戶和鄰區(qū)所有同頻用戶對鄰區(qū)賦形基站的夾角；將獲得的各夾角相加作為鄰區(qū)所有與本小區(qū)用戶具有相同子帶的同頻用戶對本小區(qū)用戶的干擾值。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述步驟B31包括預(yù)先存儲智能天線的波束賦形圖表；根據(jù)基站對本小區(qū)和鄰區(qū)用戶的信號到達(dá)方向DOA估計(jì)，獲取本小區(qū)用戶和鄰區(qū)所有同頻用戶對鄰區(qū)賦形基站的夾角；根據(jù)獲得的各夾角查找所述波束賦形圖表，得到各夾角對應(yīng)的干擾增益；將得到的各干擾增益相加作為鄰區(qū)所有與本小區(qū)用戶具有相同子帶的同頻用戶對本小區(qū)用戶的干擾值。
14.根據(jù)權(quán)利要求7或9或11所述的方法，其特征在于，所述步驟B進(jìn)一步包括對同頻用戶進(jìn)行調(diào)整時(shí)，預(yù)先設(shè)定最大調(diào)整次數(shù)；當(dāng)對同頻用戶的調(diào)整過程中達(dá)到設(shè)定的最大調(diào)整次數(shù)后，停止調(diào)整過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的子帶調(diào)度方法，首先以小區(qū)為單位，為各小區(qū)內(nèi)的用戶分配子帶資源；然后根據(jù)當(dāng)前各小區(qū)子帶的分配情況及用戶的位置信息估計(jì)，對系統(tǒng)內(nèi)所有子帶進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，在調(diào)整時(shí)，將分配到同一主波瓣的同頻用戶或者距離接近的同頻用戶調(diào)整到干擾最小的子頻帶上，或者根據(jù)鄰區(qū)所有同頻用戶對本小區(qū)用戶的干擾值，將本小區(qū)用戶調(diào)整到干擾最小的子帶上，從而降低用戶間的干擾，有效地提高系統(tǒng)頻譜效率。
文檔編號H04W16/14GK1980450SQ200510125639
公開日2007年6月13日 申請日期2005年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
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