[发明专利]一种基于多频带的频谱资源分配方法、装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种基于多频带的频谱资源分配方法、装 置及系统。

背景技术

随着通信技术的发展，面向国际移动通信-高级(International Mobile Telecommunications-Advanced，IMT-advanced)的新一代移动通信系统需要 更大的带宽，以支持高速率的无线数据传输。针对这一需求，目前提出了以下 解决方案：使新一代移动通信系统工作在多个频带，并对多个频带的频谱资源 进行联合的管理、分配和优化；即新一代移动通信系统可以从频谱资源较为丰 富的高频带中，选择新的频谱资源分配给用户，也可以从已分给第二代和第三 代移动通信系统的频谱资源中，选择可重新利用的频谱资源分配给用户，从而 有效地提高了移动通信业务的服务质量，提升了用户满意度。

无线通信的基本特征之一是无线衰落信道的质量随时间发生随机变化。目 前，单频带正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM) 系统利用这一特征，使衰落信道的容量得到大幅度的提高，其具体做法如下：

假设在一个基站的覆盖小区内，存在N个需要该基站提供服务的用户，以 及存在K个子信道，每个子信道包含一个或多个连续的子载波，是系统在频域 上的最小调度单元；将时间以时隙为单位进行划分，在每个时隙内，基站按照 频率从低到高的顺序依次为每个子信道选择服务对象，即将每个子信道按照频 率从低到高的顺序依次分配给对应的用户，其具体作法如下：

基站针对每一个用户的下行数据维护一个单独的队列，分别称为 q₁(t)、q₂(t)......q_N(t)，在每个时隙内，基站在每个子信道上只能为一 个用户传送下行数据，因此，为了确定某一时隙内某一子信道上的被 服务用户，基站在每个时隙t内均维护一个向量 {(r₁¹(t)，...，₁^K(t))、......、(r_i¹(t)，...，_i^K(t))、......、(r_N¹(t)，...，r_N^K(t))}，其中r_i^k(t)表示 基站在时隙t内通过子信道k能够为用户i传送的数据量，k∈[1，K]，那么，在 每个时隙t内，基站为每个子信道k选择q_i(t)r_i^k(t)值最大的用户i作为服务对 象；其中，用户i在每个时隙测量由子信道k发送的导频信号强度，并根据信 号的强度计算子信道k的质量并确定子信道k为实现低误码率而应采用的传输 速率的大小，接着，用户i通过一个控制消息将此传输速率值告知基站，从而 使基站获得的r_i^k(t)的值。

上述方法称为单频带最大权重调度算法，单频带最大权重调度算法在决策 时不但考虑了信道质量，还同时考虑了下行数据队列长度，使具有较大瞬时信 道速率和下行数据队列长度的用户具有较高的资源分配优先级，从而在一定程 度上保证了资源分配的有效性、公平性和稳定性。

目前，在多频带系统中，也借鉴了单频带最大权重调度算法来分配频谱资 源，但是，实际应用过程中却发现存在以下缺陷：

在多频带系统中，基站可以在同一时隙内通过不同频带向多个用户同时发 送下行数据，从而使系统的总带宽得到提高。然而，不同频带的信号具有不同 的无线传播特性，一般来说，无线信号的传播损耗与传输频率的平方成正比， 因此，参阅图1所示，就信号覆盖范围而言，低频带信号大于高频带信号，显 然，距离基站较远的小区边缘用户无法使用高频带的频谱资源，那么，在多频 带系统中使用单频带最大权重调度算法来分配频谱资源，将使小区边缘用户无 法有效的获得多频带系统带来的带宽增益。

下面以两用户两频带为例，来说明单频带最大权重调度算法在多频带系统 中使用的局限性。