一種子載波及路由分配的方法和設備的製作方法

2023-09-19 04:01:15 2

專利名稱：一種子載波及路由分配的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及移動通信領域，具體而言，本發明涉及一種子載波及路由分配的方法 和設備。
背景技術：
移動和寬帶成為現代通信技術的發展方向，第三代移動通信系統主要的特徵是以 CDMA (Code Division Multiple Access，碼分多址接入)為核心技術形成的通信系統。在後 續的移動通信發展中，OFDMA(OrthogonalFrequency Division Multiple Access，正交頻分 多址接入)技術在B3G/4G (Beyond 3 Generation/4 Generation，超3代/4代)移動通信 系統技術中最受矚目。OFDMA 是 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiple，正交頻 分多址)技術的演進，在利用OFDM對信道進行子載波化後，在部分子載波上加載傳輸數據 的傳輸技術。OFDMA技術與OFDM技術相比，每個用戶可以選擇信道條件較好的子信道進行 數據傳輸，而不像OFDM技術在整個頻帶內發送，從而保證了各個子載波都被對應信道條件 較優的用戶使用，獲得了頻率上的多用戶分集增益。OFDMA另一優點對抗多路徑的效應。在 OFDMA系統中各個子信道的載波相互正交，不但減小了子載波間的相互幹擾，而且子載波可 以獨立地分配給各個用戶，使無線頻譜得到充分地利用。因此，中繼網絡和OFDMA相結合合 理分配子載波資源，將是未來移動通信技術的一種發展趨勢。儘管目前有大量的文獻研究傳統單跳OFDMA系統的子載波資源分配算法，例如基 於總發射功率最小化的MA (Margin Adaptive)問題，基於容量最大化的RA (Rate Adaptive) 問題等。但是直接把這些算法應用到實時的多跳中繼系統存在諸多困難，因為結合了 OFDM 技術的無線中繼系統的資源優化分配問題變得更加複雜，有兩個問題需要解決1)路由選 擇問題，即用戶和中繼節點如何配對；2)資源分配問題，即為配對好的用戶和中繼節點如 何分配資源。因此有必要提出相應的技術方案，以解決OFDMA系統中路由的選擇以及子載波資 源分配的問題。

發明內容
本發明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一，特別是解決OFDMA系統中路由的 選擇以及子載波資源分配的問題。為了達到上述目的，本發明一方面提出了 一種子載波及路由分配的方 法，包括以下步驟將路由、子載波及用戶組成的傳輸數據的三維矩陣(n，k，m), VkeK,meM,neN，M = {1,2,···,Λ/}為用戶集合，N = {1,2,···,TV}為子載波集合， K 二 {1,2,···，幻為OFDM收發機集合，k= 1代表基站，k = 2，...，K代表中繼節點；對每個 用戶，計算出最大數據傳輸速率的路徑k*，Cm =max{C，< ，…，^J,共M個最大數 據傳輸速率的路徑，其中弋為用戶m通過子載波η在路徑k上的數據傳輸率，將共匪個最 大數據傳輸速率路徑(m，k*)投影到平面Y上，在Y上把各個路徑映射到一個NXM維的
根據矩陣r對用戶進行子載波及路由分配。
根據本發明的實施例，所述弋的計算公式為
2』表示BS和用戶m直傳鏈路在子載波η上的數
據速率，、 分別表示通過中繼的用戶m在子載波η上第一跳、第二跳的數據速率。根據本發明的實施例，所述 的計算公式為
)所述^的
計算公式為C =X二丨2)所述的計算公式為+^fJ)其中，
h、Ki Λ 分別表示相應鏈路的信道增益，/7「表示通過收發機k的用戶m在子載波η 上的發送功率，B為系統帶寬為，N0為高斯白噪聲功率譜密度。根據本發明的實施例，根據矩陣r對用戶進行子載波及路由分配包括 對每一個子載波，在矩陣r中找出最大C所對應的用戶，所述用戶能夠在所述子載 波上傳輸最多的比特數，其最大數據傳輸率為〈，將所述子載波分配給所述用戶，所述用戶 的路由為矩陣r中所述子載波、收發機與所述用戶構成的路徑。根據本發明的實施例，根據矩陣r對用戶進行子載波及路由分配包括計算每個用戶分配到的總的數據傳輸率Rm，並與用戶的最小速率門限Cn作比較， 當K > 時，將所述用戶多餘的子載波及路由分配給/ m < /c"的用戶。根據本發明的實施例，將所述用戶多餘的子載波及路由分配給& < 的用戶包 括將所有D Dmin的用戶的子載波通過代價函數乂 =紀.,Π," 『I進行計算，
選出代價函數最小的子載波n，當L ~r"k. m. > AmT時，將子載波η分配給用戶Hii,所述用戶Hii 的路由為矩陣r中所述子載波η、收發機與所述用戶Hii構成的路徑，其中，nf表示分配到的 總的數據傳輸率大於其最小速率門限的用戶，Hii分配到的總的數據傳輸率小於其最小速率 門限的用戶，k*和k'分別是用戶1^和％佔用子載波η時對應矩陣r中映射的收發機。本發明另一方面還提出了一種子載波及路由分配設備，包括計算模塊、映射模塊 以及分配模塊，所述計算模塊用於計算每個用戶的最大數據傳輸速率的路徑k*， r"k,m=m^{rx"m,rl,...,rnKm} ^eK，所述最大數據傳輸速率的路徑k*為從路由、子載波及用 戶組成的傳輸數據的三維矩陣(n，k，m) Vk € K,m e Μ,η ε, M = {\,2,-·,Μ}% 用戶集合，]^ = {1，2，···，Λ^}為子載波集合， = 為OFDM收發機集合，k = 1代表基
站，k = 2，. . .，K代表中繼節點，C為用戶m通過子載波η在路徑k上的數據傳輸率；
所述映射模塊用於將匪個最大數據傳輸速率路徑(m，k*)投影到平面Y上，在Y
上把各個路徑映射到一個NXM維的矩陣r，『
N NN
rk*\ rk*2 …rk*M
？所述分配模塊用於根據矩陣r對用戶進行子載波及路由分配。根據本發明的實施例，所述計算模塊用於計算所述弋的計算公式為
丄min(Cc=)，k=2，...，KC= 2 』 』表示BS和用戶m直傳鏈路在子載波η上
心，k=1 c
的數據速率，<1、分別表示通過中繼的用戶m在子載波n上第一跳、第二跳的數
據速率，以及用於計算所述 的計算公式為『 =^ 1^O + ；]^n 『)所述μ的計算
公式為<i=々og「l +弋冗|2)所述々的計算公式為c:i =^log2O + P"k^BfJ)其中，
Km、Ki ^ 分別表示相應鏈路的信道增益，冗，表示通過收發機k的用戶m在子載波η 上的發送功率，B為系統帶寬為，N0為高斯白噪聲功率譜密度。根據本發明的實施例，所述分配模塊根據矩陣r對用戶進行子載波及路由分配包 括對每一個子載波，在矩陣r中找出最大弋所對應的用戶，所述用戶能夠在所述子載 波上傳輸最多的比特數，其最大數據傳輸率為C ,將所述子載波分配給所述用戶，所述用戶 的路由為矩陣中所述子載波、收發機與所述用戶構成的路徑。根據本發明的實施例，所述分配模塊根據矩陣r對用戶進行子載波及路由分配包 括通過所述計算模塊計算每個用戶分配到的總的數據傳輸率Rm，並與用戶的最小 速率門限〃7作比較，當& > /C"時，所述分配模塊將所述用戶多餘的子載波及路由分配給 & <&-的用戶。根據本發明的實施例，所述分配模塊根據矩陣r對用戶進行子載波及路由分配還 包括所述計算模塊將所有Rm. > RT的用戶的子載波通過代價函數
(r" -f"
e" = 1 k』'm' 7進行計算，選出代價函數最小的子載波n，當D Dmin時，所述分 、 r"R .-r" . > Rm:n
, w jm k ,mm
配模塊將子載波η分配給用戶IV所述用戶Hii的路由為矩陣r中所述子載波η、收發機與所 述用戶Hii構成的路徑，其中，nf表示分配到的總的數據傳輸率大於其最小速率門限的用戶， Hii表示分配到的總的數據傳輸率小於其最小速率門限的用戶，k*和k'分別是用戶m*和Hli
rk*M rk*M
2 2 丨)
1』r2s佔用子載波η時對應矩陣r中映射的收發機。根據本發明的實施例，所述子載波及路由分配設備包括基站。根據本發明提出的技術方案，解決了 OFDMA系統中路由的選擇以及子載波資源分 配的問題。本發明提出的技術方案，把三維空間路由、子載波和用戶的資源分配問題映射到 二維平面子載波和用戶上，從而降低了計算複雜度。此外，本發明提出的技術方案的映射過 程無任何性能損失，並且映射操作包含了路由選擇過程。本發明提出的技術方案與傳統在 三維空間裡的分配資源的方法相比，計算量進一步降低，而且在二維平面上的子載波分配 方法也更加靈活，性能更好。本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發明的實踐了解到。


本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中圖1為兩跳OFDMA系統傳輸模型的示意圖；圖2為子載波分配的示意圖；圖3為OFDMA系統的三維空間模型的示意圖；圖4為子載波及路由分配方法的流程圖；圖5為子載波及路由分配設備的結構示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。為了便於理解本發明，首先對本發明的原理作簡單介紹。本發明涉及的主要是兩 跳中繼系統的下行資源分配問題，系統模型如圖1所示。系統中有M個隨機分布的用戶，N 個子載波，K個OFDM收發機，其中，k = 1代表基站BS，k = 2，. . .，K代表中繼節點RS，中 繼節點RS採用解碼轉發DF(DF)的方式通信。在本發明中，系統帶寬為B，高斯白噪聲功率 譜密度為N。。在本發明中，基站BS知道全部的下行信道的信息，並且BS和RS的傳輸是同 步的，用戶MS可以利用不同的子載波接收來自不同的OFDM收發機的信息，例如MSl (用戶 1)可以利用不同的子載波接收基站BS，RS1(中繼1)，RS2(中繼2)的信息。本發明採用中 心資源分配的模式，即基站BS為每個用戶執行路由選擇和子載波的聯合分配。在本發明中兩跳鏈路的第一跳(BS-RS)和第二跳(RS-MS)時分的佔用相同的子載 波，如圖2所示。例如MSl (用戶1)通過RSl (中繼1)與基站BS通信，同時子載波A分配 給這個端到端的鏈路，於是子載波A被鏈路BS-RSl和鏈路RSl-MSl時分的復用。在本發明中定義以下符號 &表示用戶集合，M = {1，2，…,Μ};內表示子載波集合，& = O，2，…,；
玟表示OFDM收發機集合，& 二 {U，…，K},k = 1代表基站，k = 2，. . .，K代表中 繼；表示子載波η是否被通過收發機k的用戶m佔用的標識，1表示被佔用，否則為 0 ；凡", 表示通過收發機k的用戶m在子載波η上的發送功率；Km , < 分別表示直傳鏈路，即BS和用戶m直接相連，k= 1，在子載波η上的信 道增益和數據速率；( Ki , Kl ) , , 令別表示通過中繼的用戶m相連，k = 2，· · ·，K，在
子載波η上第一跳和第二跳的信道增益和數據速率。那麼，選擇通過收發機k的用戶m在子載波η上的端到端的速率< 為
j^min{c；;,^)} k=2，...，Krk,m = i 2
c"Kmk=l .
，
Γπ 補丄"1 Β 1 Π , Λ" m I Ki Ι\ η BP I K'2 I2 , B η , Pin, I、其中 ，<.:和『，
1/2表示中繼鏈路由於兩跳正交傳輸所造成的系統頻譜效率的降低。此外，保證用戶最小速率限制的系統容量最大化問題可以描述為max ΣΣΣΑ>二
m k ηs.t. plm e{0,l} Vk e K,m e Μ,η e N (a.l)Σ Σ/C=1 VneN(a·2)
m kΣΣ AnXJ C" VmEM (a.3) ■上述問題是一個非線性整數優化問題，限制條件(a. 2)保證了一個子載波只能被 一個用戶的一條路徑所佔用，即網絡中不存在共享子載波的情況。為了簡化處理，在每個子 載波上執行平均功率分配(Λ". =Const ),上述問題轉化為線性整數規劃問題。把上述問題抽象到矩陣[子載波n，路徑k，用戶m]中，矩陣中的元素表示用戶在 對應的子載波和路徑上的數據速率因此，上述優化問題可以看作在三維空間(n，k，m)
ο
上尋找最優解，其抽象的三維空間如圖3所示。為了實現本發明之目的，本發明一方面提出了一種子載波及路由分配的 方法，包括以下步驟將路由、子載波及用戶組成的傳輸數據的三維矩陣(n，k， m), VkeK,meM,neN 5Μ = {152,··.,Μ} % ffl 戶集合，& = {1,2，··.,V}為子載波集合， Κ = {1,2，···，/0為OFDM收發機集合，k= 1代表基站，k = 2，...，K代表中繼節點；對每個 用戶，計算出最大數據傳輸速率的路徑ΡΛ； 二 maxK，^··，^} ,VA* e K ,共M個最大數 據傳輸速率的路徑，其中^>為用戶m通過子載波η在路徑k上的數據傳輸率，將共匪個最 大數據傳輸速率路徑(m，k*)投影到平面Y上，在面Y上把各個路徑映射到一個NXM維說明書
6/9頁
的矩陣r，
N N rk*\ rk*2
N rk*M
MxM如圖4所示，為本發明方法的流程圖，包括以下步驟SlOl 將路由、子載波及用戶組成傳輸數據的三維矩陣。在步驟SlOl中，把資源分配的問題抽象到矩陣[子載波n，路徑k，用戶m]中，以 三維矩陣(n，k，m)表示[子載波n，路徑k，用戶m]。在本發明中，選定了 OFDM收發機k，也 即是選定了特定的路由路徑，因此，在本發明中，路徑k的含義是用戶m選擇子載波η通過 OFDM收發機k發送信息的路徑。S102 對三維矩陣上的最大數據傳輸速率路徑映射到二維矩陣。在步驟S102中，對每個用戶，計算出最大數據傳輸速率的路徑k*， r;m=max{r,;,r2"w,...,r;m},因此一共有M個最大數據傳輸速率的路徑，如圖3所示， 在平面β n即圖3中m、k坐標軸方向構成的平面上，對每個m都有且僅有一個最優的k*與 之對應，共M個點，每個點對應最大數據傳輸速率的路徑。三維空間中共有N個β面，將共匪個最大數據傳輸速率點(m，k*)投影到平面Y 上，即圖3中的m、η坐標軸平面。在γ上，把映射的各個點用一個NXM維的矩陣r表示:
其中矩陣r中的元素代表用戶m佔用子載波η通過最
根據矩陣r對用戶進行子載波及路由分配。
V ^1
NxM
優路由k*上的傳輸速率。通過上述映射，把三維空間中的KNM個元素壓縮到面γ上的NM 個元素，資源分配算法的操作在Y上進行。
在步驟S102中，計算弋的計算公式為
表示BS和用戶m直傳鏈路在子載波η上的數
據速率，d、分別表示通過中繼的用戶m在子載波η上第一跳、第二跳的數據速率。
進一步而言， 的計算公式為C=Ilt^O+ ^g；·； ) 」的計算公式為
的計算公式為<
別表示相應鏈路的信道增益，凡" 表示通過收發機k的用戶m在子載波η上的發送功率，B 為系統帶寬為，N0為高斯白噪聲功率譜密度。S103 對映射後的二維矩陣進行子載波及路由分配。通過步驟S102的操作，實際上是已經為系統提供了一種實現最大數據傳輸的資 源分配方案，包括子載波和路由或收發機的分配，矩陣r中的元素< 代表用戶m佔用子載波η通過最優路由k*上的傳輸速率，且^^為計算後最大的傳輸速率。因此，對每一個子載波，在矩陣r中找出最大C所對應的用戶，所述用戶能夠在所 述子載波上傳輸最多的比特數，其最大數據傳輸率為< ,將所述子載波分配給所述用戶，所 述用戶的路由為矩陣r中所述子載波、收發機與所述用戶構成的路徑。此外，為了體現系統的公平性，即能為更多的用戶提供服務而不是僅僅為信道條 件最好的用戶服務，根據矩陣r對用戶進行子載波及路由分配還可以包括以下方案計算每個用戶分配到的總的數據傳輸率Rm，並與用戶的最小速率門限《「作比較， 當& > /Cn時，將所述用戶多餘的子載波及路由分配給/ m < /？『「的用戶。進一步而言，將所述用戶多餘的子載波及路由分配給& < 的用戶包括以下方 案將所有in的用戶的子載波通過代價函數< =J進行計算，
選出代價函數最小的子載波η，當~r"k. m. > AJ1時，將子載波η分配給用戶Hi1，所述用戶Hi1 的路由為矩陣r中所述子載波η、收發機與所述用戶Hi1構成的路徑，其中，nf表示分配到的 總的數據傳輸率大於其最小速率門限的用戶，Hi1分配到的總的數據傳輸率小於其最小速率 門限的用戶，k*和k'分別是用戶!^和叫佔用子載波η時對應矩陣r中映射的收發機。在上述實施例中，使用代價函數把高速率用戶佔用的多餘子載波分配給尚不滿足 最小速率門限要求的用戶，同時最優路徑也發生改變，分配原則仍然是吞吐量最大化。代價 函數與總體吞吐量的減少量成正比，與用戶數據速率的增加量成反比。顯然，應該把用戶m* 佔用的多餘子載波η分配給代價函數最小的用戶m，同時最佳路徑也由k*變為k'。進行 再次分配時，如果把某一個用戶的子載波分配給其他用戶後，該用戶的最小速率門限要求 不能滿足，就不進行這次分配；另外，在重新分配子載波的方案中還可以考慮保證進行再次 分配的用戶儘量少，這樣有利於系統的穩定。本發明提出的上述方法，解決了 OFDMA系統中路由的選擇以及子載波資源分配的 問題。根據本發明提出的上述方法，把三維空間路由、子載波和用戶的資源分配問題映射到 二維平面子載波和用戶上，從而降低了計算複雜度。此外，本發明提出的上述方法的映射過 程無任何性能損失，並且映射操作包含了路由選擇過程。本發明提出的上述方法與傳統在 三維空間裡的分配資源的方法相比，計算量進一步降低，而且在二維平面上的子載波分配 方法也更加靈活，性能更好。本發明另一方面還提出了一種子載波及路由分配設備100，如圖5所示，為子載波 及路由分配設備100的結構示意圖，包括計算模塊110、映射模塊120以及分配模塊130。其中，計算模塊110用於計算每個用戶的最大數據傳輸速率的路徑k*， r;m=max{r;m,<m,...,r;m} ^eK，最大數據傳輸速率的路徑k*為從路由、子載波及用戶組 成的傳輸數據的三維矩陣(n, k，m) ▽1^良1^對，116&中選取，其中，似={1，2,".,似}為用戶 集合，& = 2，···,#}為子載波集合，它={1，2,…，幻為OFDM收發機集合，k= 1代表基站，k =2，. . .，K代表中繼節點，C為用戶m通過子載波η在路徑k上的數據傳輸率；映射模塊120用於將NM個最大數據傳輸速率路徑(m，k*)投影到平面Y上，在Y 上把各個路徑映射到一個NXM維的矩陣r， 分配模塊130用於根據矩陣r對用戶進行子載波及路由分配。作為上述設備的實施例，計算模塊110用於計算<的計算公式為
2 』 』表示BS和用戶m直傳鏈路在子載波η
上的數據速率，<i、分別表示通過中繼的用戶m在子載波η上第一跳、第二跳的 數據速率，以及用於計算 的計算公式為^的計算公式為
分別表示相應鏈路的信道增益，Λ", 表示通過收發機k的用戶m在子載波η上的發送功率， B為系統帶寬為，N0為高斯白噪聲功率譜密度。作為上述設備的實施例，分配模塊130根據矩陣r對用戶進行子載波及路由分配 包括對每一個子載波，在矩陣r中找出最大C所對應的用戶，用戶能夠在子載波上傳 輸最多的比特數，其最大數據傳輸率為C，將子載波分配給用戶，用戶的路由為矩陣中子載 波、收發機與用戶構成的路徑。作為上述設備的實施例，分配模塊130根據矩陣r對用戶進行子載波及路由分配 包括通過計算模塊110計算每個用戶分配到的總的數據傳輸率Rm，並與用戶的最小速 率門限KTn作比較，當K > /Cm時，分配模塊130將用戶多餘的子載波及路由分配給丨 RT的用戶的子載波通過代價函數
<A』'm'j進行計算，選出代價函數最小的子載波n，當 — ρ目時，分配模
±夬130將子載波η分配給用戶IV用戶Hii的路由為矩陣r中子載波η、收發機與用戶Hii構 成的路徑，其中，nf表示分配到的總的數據傳輸率大於其最小速率門限的用戶，Hli表示分配 到的總的數據傳輸率小於其最小速率門限的用戶，k*和k'分別是用戶1^和％佔用子載波 η時對應矩陣r中映射的收發機。 顯然，本發明提出的上述子載波及路由分配設備，在現實的網絡中可以以多種形 式體現，本發明提出的子載波及路由分配設備包括但不限於基站BS。 本發明提出的上述設備，解決了 OFDMA系統中路由的選擇以及子載波資源分配的 問題。根據本發明提出的上述設備，把三維空間路由、子載波和用戶的資源分配問題映射到 二維平面子載波和用戶上，從而降低了計算複雜度。此外，本發明提出的上述設備的映射過 程無任何性能損失，並且映射操作包含了路由選擇過程。本發明提出的上述設備與傳統在 三維空間裡的分配資源相比，計算量進一步降低，而且在二維平面上的子載波分配也更加 靈活，性能更好。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護範圍。
權利要求
一種子載波及路由分配的方法，其特徵在於，包括以下步驟將路由、子載波及用戶組成的傳輸數據的三維矩陣(n，k，m)，為用戶集合，為子載波集合，為OFDM收發機集合，k＝1代表基站，k＝2，...，K代表中繼節點；對每個用戶，計算出最大數據傳輸速率的路徑k*，共M個最大數據傳輸速率的路徑，其中為用戶m通過子載波n在路徑k上的數據傳輸率，將共NM個最大數據傳輸速率路徑(m，k*)投影到平面γ上，在γ上把各個路徑映射到一個N×M維的矩陣r，根據矩陣r對用戶進行子載波及路由分配。F2009100869406C0000011.tif,F2009100869406C0000012.tif,F2009100869406C0000013.tif,F2009100869406C0000014.tif,F2009100869406C0000015.tif,F2009100869406C0000016.tif,F2009100869406C0000017.tif
2.如權利要求1所述的子載波及路由分配的方法，其特徵在於，所述C的計算公式為-mm{cli,cfm), k=2，...,KC= 2 』 』表示BS和用戶m直傳鏈路在子載波η上的數據速，k=l 「 ν->ktm率，、 分別表示通過中繼的用戶m在子載波η上第一跳、第二跳的數據速率。
3.如權利要求2所述的子載波及路由分配的方法，其特徵在於，所述的計算公式為=^°gAl + PkNB/N )所述一的計算公式為C 10幼+所述 ,2的計算公0J^k,m0，k,mDpn I h"』2 I2式為O妒og』+)其中，辦「γ，2分別表示相應鏈路的信道增益，γ表示0，k,tn 、 k ,/n 、 k ,mPk m通過收發機k的用戶m在子載波η上的發送功率，B為系統帶寬為，Ntl為高斯白噪聲功率譜也/又。
4.如權利要求1所述的子載波及路由分配的方法，其特徵在於，根據矩陣r對用戶進行 子載波及路由分配包括對每一個子載波，在矩陣r中找出最大弋所對應的用戶，所述用戶能夠在所述子載波上 傳輸最多的比特數，其最大數據傳輸率為C ,將所述子載波分配給所述用戶，所述用戶的路 由為矩陣r中所述子載波、收發機與所述用戶構成的路徑。
5.如權利要求4所述的子載波及路由分配的方法，其特徵在於，根據矩陣r對用戶進行 子載波及路由分配包括計算每個用戶分配到的總的數據傳輸率Rm，並與用戶的最小速率門限/C作比較，當 Rm > Γ時，將所述用戶多餘的子載波及路由分配給& < 的用戶。
6.如權利要求5所述的子載波及路由分配的方法，其特徵在於，將所述用戶多餘的子 載波及路由分配給& A1T時，將子載波η分配給用戶Hii,所述用戶Hii的 路由為矩陣r中所述子載波η、收發機與所述用戶Hii構成的路徑，其中，nf表示分配到的總 的數據傳輸率大於其最小速率門限的用戶，Hii分配到的總的數據傳輸率小於其最小速率門 限的用戶，k*和k'分別是用戶1^和％佔用子載波η時對應矩陣r中映射的收發機。
7. 一種子載波及路由分配設備，其特徵在於，包括計算模塊、映射模塊以及分配模塊， 所述計算模塊用於計算每個用戶的最大數據傳輸速率的路徑k*， d =max{C，C，…，，V^eK，所述最大數據傳輸速率的路徑k*為從路由、子載波及 用戶組成的傳輸數據的三維矩陣(n，k，m) VkeK,meM,neN^ ^^,M = {l,2,---,M} 為用戶集合，& = {1,2，···,7ν}為子載波集合，它二化二…，幻為OFDM收發機集合，k= 1代表 基站，k = 2，. . .，K代表中繼節點，C .為用戶m通過子載波η在路徑k上的數據傳輸率； 所述映射模塊用於將匪個最大數據傳輸速率路徑(m，k*)投影到平面Y上，在Y上把各個路徑映射到一個NXM維的矩陣 所述分配模塊用於根據矩陣r對用戶進行子載波及路由分配。
8.如權利要求7所述的子載波及路由分配設備，其特徵在於，所述計算模塊用於計算 所述弋的計算公式為 』表示BS和用戶m直傳鏈路在子載波η上的數據速率，<i、分別表示通過中繼的用戶m在子載波η上第一跳、第二跳的數據 速率，以及用於計算所述 的計算公式為 所述 」的計算公 式為χ\，:、所述一的計算公式為C =^S2O + Pl； )其中， 分別表示相應鏈路的信道增益， ？二表示通過收發機k的用戶m在子載波η 上的發送功率，B為系統帶寬為，N0為高斯白噪聲功率譜密度。
9.如權利要求7所述的子載波及路由分配設備，其特徵在於，所述分配模塊根據矩陣r 對用戶進行子載波及路由分配包括對每一個子載波，在矩陣r中找出最大C所對應的用戶，所述用戶能夠在所述子載波上 傳輸最多的比特數，其最大數據傳輸率為< ,將所述子載波分配給所述用戶，所述用戶的路 由為矩陣中所述子載波、收發機與所述用戶構成的路徑。
10.如權利要求7所述的子載波及路由分配設備，其特徵在於，所述分配模塊根據矩陣r對用戶進行子載波及路由分配包括通過所述計算模塊計算每個用戶分配到的總的數據傳輸率Rm，並與用戶的最小速率門 限凡胃作比較，當、> f時，所述分配模塊將所述用戶多餘的子載波及路由分配給& < R'" 的用戶。
11.如權利要求10所述的子載波及路由分配設備，其特徵在於，所述分配模塊根據矩 陣r對用戶進行子載波及路由分配還包括所述計算模塊將所有 D min的用戶的子載波通過代價函數一 =("η"')進K . > K ,r/!mm* . m 行計算，選出代價函數最小的子載波η，當Rm, - ^T時，所述分配模塊將子載波η分配 給用戶IV所述用戶Hii的路由為矩陣r中所述子載波η、收發機與所述用戶Hii構成的路徑， 其中，nf表示分配到的總的數據傳輸率大於其最小速率門限的用戶，Hli表示分配到的總的 數據傳輸率小於其最小速率門限的用戶，k*和k'分別是用戶!!^和叫佔用子載波η時對應 矩陣r中映射的收發機。
12.如權利要求7至11任意之一所述的子載波及路由分配設備，其特徵在於，所述子載 波及路由分配設備包括基站。
全文摘要
本發明提出了一種子載波及路由分配的方法，包括以下步驟將路由、子載波及用戶組成的傳輸數據的三維矩陣(n，k，m)，將三維矩陣映射到一個N×M維的矩陣r；根據矩陣r對用戶進行子載波及路由分配。本發明還提出了一種子載波及路由分配的設備。本發明提出的技術方案，解決了OFDMA系統中路由的選擇以及子載波資源分配的問題。本發明提出的技術方案，把三維空間路由、子載波和用戶的資源分配問題映射到二維平面子載波和用戶上，與傳統在三維空間裡的分配資源的方法相比，計算量進一步降低，而且在二維平面上的子載波分配方法也更加靈活，性能更好。
文檔編號H04W40/12GK101925150SQ200910086940
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月11日 優先權日2009年6月11日
發明者呂鐵軍, 王東昊, 龔萍 申請人:大唐移動通信設備有限公司