CN106559197A - 一种载波选择方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种载波选择方法，首先确定需要配置的载波数量；然后获取用户选择成员载波的效用权重因子；最后根据所述效用权重因子的大小，选择用户设备接入效用值最大的载波。本发明还公开了一种载波选择装置。本发明适用于带间频谱聚合场景下的非联合队列调度结构，综合考虑了载波特性和载波负载均衡，能够减少调度负载，避免了资源浪费，从而提高载波使用效率，提高系统吞吐量。

Description

一种载波选择方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种基于效用权重因子的载波选择方法和装置。

背景技术

3GPP在LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统的基础上提出了LTE-Advanced(LTE-A)的下行峰值速率1Gbit/s、上行峰值速率500Mbit/的最小需求。LTE对频谱利用率已接近理论的上限，若要在LTE仅20MHz的最大系统带宽上要达到LTE-A 1Gbit/s的最高峰值速率基本是不可能实现的。因而采用合理的技术拓宽传输带宽是未来移动通信发展的必然趋势。因此，LTE-A提出了CA(Carrier Aggregation,载波聚合)技术，载波聚合可以通过整合若干个离散频带来共同为UE(User Equipment,用户设备)服务。

目前传统的无线资源调度算法，如最大载干比算法、轮询算法、比例公平算法，与单载波无线通信系统不同，带有CA的LTE-A系统存在多个成员载波，而传统的资源调度方案都是只考虑了RB(Resource Block,资源块)级调度，无法直接用于载波聚合场景的资源调度。而在CA的资源调度算法中，需要考虑载波级和RB级的两个层次调度。在LTE-A载波聚合场景下成分载波的选择和分组调度是无线资源管理中的两个主要功能模块。与LTE系统相比,LTE-A系统的无线资源管理中多了一个成分载波选择步骤。当新的UE接入到网络后,LTE-A的eNB(eNodeB)根据成分载波的信道质量及业务负载给每一个UE选择一些成分载波进行载波聚合。

但是，发明人在实现本发明时发现，如果某个UE长期选择低质量的成分载波,不仅无法给系统带来可观的性能增益,还占用系统资源,从而导致系统资源浪费，载波使用效率和系统吞吐量低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种载波选择方法和装置，用以解决现有技术载波使用效率和系统吞吐量低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种载波选择方法，所述方法包括以下步骤：

A、确定需要配置的载波数量；

B、获取用户选择成员载波的效用权重因子；

C、根据所述效用权重因子的大小，选择用户设备接入效用值最大的载波。

进一步，所述步骤A具体包括：根据用户设备上报的能力信息以及基站自身信息确定需要配置的载波数量。

进一步，所述步骤B具体包括：

B1、获取载波特性因子；

B2、获取负载均衡因子；

B3、根据所述载波特性因子和负载均衡因子，计算所述效用权重因子。

进一步，在所述步骤B1中，具体包括：

获取用户到服务基站的距离和载波的覆盖半径；

根据公式i＝1,2....M获取所述载波特性因子，其中α为用户k的载波特性因子，d_k为用户k距离本小区基站的距离，R_i为成员载波i的覆盖半径，M为成员载波数目。

进一步，在所述步骤B2中，具体包括：

统计每个载波上的负载状态，计算载波上所有用户设备队列长度之和；

根据公式获取负载均衡因子，其中β为负载均衡因子，W_i为第i个载波的带宽，L(Q_t,i)是第i个成员载波上用户t的队列长度，为接入到第i个载波的队列长度之和。

进一步，在所述步骤B3中，具体包括：

根据公式d_k≤R_i计算效用权重因子

进一步，在所述步骤B1中，具体包括：

通过事件测量获取各个载波上的信道质量信息，从而得到信干噪比SINR并量化，以所述信干噪比SINR作为载波特性因子。

进一步，在所述步骤B2中，具体包括：

统计每个载波上的负载状态，计算载波上所有用户设备队列长度之和；

根据公式获取负载均衡因子，其中β为负载均衡因子，L(Q_t,i)是第i个成员载波上用户t的队列长度，为接入到第i个载波的队列长度之和。

进一步，在所述步骤B3中，具体包括：

根据公式计算效用权重因子

进一步，在所述步骤C之后，还包括判断每个用户设备的接入载波数量是否满足要求；如果不满足，则重复步骤B和步骤C，进行第二轮载波分配；否则成分载波选择结束。

本发明还提供一种载波选择装置，所述装置包括：

载波数量确定单元，用于确定需要配置的载波数量；

效用权重因子获取单元，用于获取用户选择成员载波的效用权重因子；

载波选择单元，用于根据所述效用权重因子的大小，选择用户设备接入效用值最大的载波。

进一步，所述效用权重因子获取单元包括：

载波特性因子获取子单元，用于获取载波特性因子；

负载均衡因子获取子单元，用于获取负载均衡因子；

效用权重因子计算子单元，用于根据所述载波特性因子和负载均衡因子，计算所述效用权重因子。

本发明有益效果如下：

本发明适用于带间频谱聚合场景下的非联合队列调度结构，综合考虑了载波特性和载波负载均衡，能够减少调度负载，避免了资源浪费，从而提高载波使用效率，提高系统吞吐量。

附图说明

图1是基于效用权重因子的载波选择场景示意图；

图2是本发明实施例的系统场景示意图；

图3是本发明实施例的一种载波选择方法的流程图。

具体实施方式

为了解决现有技术载波使用效率和系统吞吐量低的问题，本发明提供了一种载波选择方法和装置，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

实施例1

本发明实施例中，基站首先确定需要配置的载波数量；然后获取用户选择成员载波的效用权重因子；最后根据所述效用权重因子的大小，选择用户设备接入效用值最大的载波。

本发明实施例在带间非连续载波聚合场景的非联合队列调度结构中，LTE-A用户可以使用多个CC(Component Carrier,成员载波)上的RB，而不同载波的传输特性相差较大，因此在RB分配之前引入载波选择，所以该模式包括载波选择和RB分配两级调度。本实施例中，采用基于效用权重因子的载波选择算法，该算法综合考虑载波负载均衡、载波特性。效用权重因子定义如下：

其中，函数f表示参数α,β到的映射关系，其中表示用户k选择第i个CC的效用权重因子，α表示载波特性因子，β表示负载均衡因子。

实施例2

本发明实施例中，以N个用户选择M个载波为例，其示意图如图1所示。其中表示用户k在成分载波i上的效用权重因子。从图1可以看出，每个载波都可以承载来自N各用户的队列，每个用户都可以接入到各个载波上进行数据传输。

本实施例的实施场景为载波聚合场景，其为带间非连续载波聚合，调度器为非联合队列调度结构，假设系统有H个小区，每个小区有N个LTE-A终端用户，每个用户均支持全频段工作，即可以接入M个载波，对应载波集合为：C＝{CC₁,CC₂,…,CC_M}，载波中心频率为F＝{f₁,f₂,…,f_M}，并且满足f₁＜f₂＜…＜f_M，为简化模型做出以下合理假设：

每个CC的带宽W相等，都含有相同数量的RB个数。

系统采用等功率分配，不同载波的覆盖范围只与载波特性相关，因此载波CC_i,i＝1,2,…,M对应的覆盖半径R_i满足关系式：R₁＞R₂＞…＞R_M。

考虑下行链路的无线资源调度。

载波的覆盖半径不同，不同位置的用户可以选择的载波数不同，系统场景示意图如图2所示。

在带间非连续载波聚合场景下，考虑19小区3扇区，系统有5个成分载波，800MHz，1.8GHz，3.25GHz，5GHz，10GHz，每个载波20MHz，包含100个RB，假设每个扇区有10个终端用户。

系统进行资源调度时，首先每个扇区进行载波选择。选择成分载波时，首先进行第一轮载波选择，再根据UE业务的速率需求，决定是否要聚合其他载波。本实施例一种载波选择方法如图3所示，所述方法包括以下步骤：

步骤s301，确定需要配置的载波数量。本实施例中，基站根据UE上报的能力信息以及基站自身相关信息确定。如果是LTE系统UE，则只能拥有一个成分载波。若是LTE-Advanced系统UE，则可以拥有多个成分载波。

步骤s302，获取载波特性因子。本实施例中，基站首先获取用户到服务基站的距离和载波的覆盖半径；然后根据公式i＝1,2....M获取所述载波特性因子，其中α为用户k的载波特性因子，d_k为用户k距离本小区基站的距离，R_i为成员载波i的覆盖半径，M为成员载波数目。

在LET/LTE-A系统中对于特定的一个载波而言，加载在其之上的用户距离服务基站越远，传输信号的强度就越小。反之，距离越近则信号强度越大。从而可以看出对这个特定的载波而言，加载在其之上的用户与服务基站之间的距离对载波特性因子的贡献会随着距离的变大(变小)而变小(变大)。而在LET-A系统中加入了载波聚合技术，该技术可以联合调度不同频段的非连续的载波，而这些载波的频点间隔可能会非常大，各个频点的载波特性也会有很大的不同。众所周知，高频点对应的载波的波长较低频点载波的波长要短，不利于与距离传输，因此只能覆盖服务小区的中央区域，而低频点载波却可以用于覆盖整个小区。由此，可以将不同频点载波的覆盖半径加入到载波特性因子的评估中来，具体就是载波覆盖半径越大(小)载波特性因子越大(小)。

步骤s303，获取负载均衡因子。本实施例中，基站首先统计每个载波上的负载状态，计算载波上所有用户设备队列长度之和；然后根据公式获取负载均衡因子，其中β为负载均衡因子，W_i为第i个载波的带宽，L(Q_t,i)是第i个成员载波上用户t的队列长度，为接入到第i个载波的队列长度之和。

本实施例中，假设所有载波的载波特性因子相同。负载均衡也就意味着让各个频点的载波承载与之相匹配的数据量，而对于不同载波而言他们拥有不同的带宽，而且每个载波上加载的用户的队列长度之和也是不同的。因此影响负载均衡的变量就是载波的带宽以及加载在该载波上的队列长度之和。具体分析，载波的带宽越大(小)，他对负载均衡因子的贡献越大(小)；加载在该载波上的队列长度之和越长(短)，负载均衡因子越小(大)。

步骤s304，根据所述载波特性因子和负载均衡因子，计算所述效用权重因子。本实施例中，基站根据公式d_k≤R_i计算效用权重因子其中，当d_k＞R_i时，用户到基站距离大于载波i的覆盖半径，不能接入载波i，因此权重因子为0。

步骤s305，基站根据所述效用权重因子的大小，选择用户设备接入效用值最大的载波，完成UE与CC之间的映射，同时更新载波上队列。

步骤s306，基站判断每个用户设备的接入载波数量是否满足要求；如果不满足，则重复步骤s302～步骤305，进行第二轮载波分配；否则成分载波选择结束。

实施例3

本实施例的载波选择方法实施例2类似，只是获取用户选择成员载波的效用权重因子的过程不同。考虑到在实际通信过程中，用户与基站的距离d_k获取困难，限制了算法的实用性，本实施例将α定义为信干噪比SINR。效用权重因子定义如下：

本发明实施例的载波选择方法如图3所示，与实施例2相比：

在步骤s302中，本实施例通过事件测量获取各个载波上的信道质量信息，从而得到信干噪比SINR并量化，以所述信干噪比SINR作为载波特性因子。。

在步骤s103中，本实施例首先统计每个载波上的负载状态，计算载波上所有用户设备队列长度之和；然后根据公式获取负载均衡因子，其中β为负载均衡因子，L(Q_t,i)是第i个成员载波上用户t的队列长度，为接入到第i个载波的队列长度之和。

在步骤s104中，本实施例根据公式计算效用权重因子

成分载波选择结束之后，形成如表1表示的一个载波选择结果，基站根据此表对用户进行载波分配。

表1

实施例4

本实施例的一种载波选择装置包括载波数量确定单元、效用权重因子获取单元和载波选择单元，其中效用权重因子获取单元分别与载波数量确定单元和载波选择单元连接。

载波数量确定单元用于确定需要配置的载波数量；效用权重因子获取单元用于获取用户选择成员载波的效用权重因子；载波选择单元用于根据所述效用权重因子的大小，选择用户设备接入效用值最大的载波。

效用权重因子获取单元包括载波特性因子获取子单元、负载均衡因子获取子单元和效用权重因子计算子单元，其中效用权重因子计算子单元分别与载波特性因子获取子单元和负载均衡因子获取子单元连接。

载波特性因子获取子单元用于获取载波特性因子；负载均衡因子获取子单元用于获取负载均衡因子；效用权重因子计算子单元用于根据所述载波特性因子和负载均衡因子，计算所述效用权重因子。

本发明适用于带间频谱聚合场景下的非联合队列调度结构，综合考虑了载波特性和载波负载均衡，能够减少调度负载，避免了资源浪费，从而提高载波使用效率，提高系统吞吐量。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (12)

1.一种载波选择方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A、确定需要配置的载波数量；

B、获取用户选择成员载波的效用权重因子；

C、根据所述效用权重因子的大小，选择用户设备接入效用值最大的载波。

2.如权利要求1所述的载波选择方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：根据用户设备上报的能力信息以及基站自身信息确定需要配置的载波数量。

3.如权利要求1所述的载波选择方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

B1、获取载波特性因子；

B2、获取负载均衡因子；

B3、根据所述载波特性因子和负载均衡因子，计算所述效用权重因子。

4.如权利要求3所述的载波选择方法，其特征在于，在所述步骤B1中，具体包括：

获取用户到服务基站的距离和载波的覆盖半径；

根据公式获取所述载波特性因子，其中α为用户k的载波特性因子，d_k为用户k距离本小区基站的距离，R_i为成员载波i的覆盖半径，M为成员载波数目。

5.如权利要求4所述的载波选择方法，其特征在于，在所述步骤B2中，具体包括：

统计每个载波上的负载状态，计算载波上所有用户设备队列长度之和；

根据公式获取负载均衡因子，其中β为负载均衡因子，W_i为第i个载波的带宽，L(Q_t,i)是第i个成员载波上用户t的队列长度，为接入到第i个载波的队列长度之和。

6.如权利要求5所述的载波选择方法，其特征在于，在所述步骤B3中，具体包括：

根据公式 $U_k^i=f(\mathrm{\α},\mathrm{\β})=\left\{\begin{array}{c}0,d_k>R_i\\ \mathrm{\α}\·\mathrm{\β}=\frac{R_i}{d_k}\·\frac{W_i}{\underset{t=1}{\overset{N}{\Σ}}L(Q_t,i)},d_k\≤R_i\end{array}\right.$ 计算效用权重因子

7.如权利要求3所述的载波选择方法，其特征在于，在所述步骤B1中，具体包括：

通过事件测量获取各个载波上的信道质量信息，从而得到信干噪比SINR并量化，以所述信干噪比SINR作为载波特性因子。

8.如权利要求7所述的载波选择方法，其特征在于，在所述步骤B2中，具体包括：

统计每个载波上的负载状态，计算载波上所有用户设备队列长度之和；

根据公式获取负载均衡因子，其中β为负载均衡因子，L(Q_t,i)是第i个成员载波上用户t的队列长度，为接入到第i个载波的队列长度之和。

9.如权利要求8所述的载波选择方法，其特征在于，在所述步骤B3中，具体包括：

根据公式 $U_k^i=\mathrm{\α}\·\mathrm{\β}={\mathrm{SINR}}_{k,i}.\frac{1}{\underset{t=1}{\overset{N}{\Σ}}L(Q_t,i)}$ 计算效用权重因子

10.如权利要求1至9任一项所述的载波选择方法，其特征在于，在所述步骤C之后，还包括判断每个用户设备的接入载波数量是否满足要求；如果不满足，则重复步骤B和步骤C，进行第二轮载波分配；否则成分载波选择结束。

11.一种载波选择装置，其特征在于，所述装置包括：

载波数量确定单元，用于确定需要配置的载波数量；

效用权重因子获取单元，用于获取用户选择成员载波的效用权重因子；

载波选择单元，用于根据所述效用权重因子的大小，选择用户设备接入效用值最大的载波。

12.如权利要求11所述的载波选择装置，其特征在于，所述效用权重因子获取单元包括：

载波特性因子获取子单元，用于获取载波特性因子；

负载均衡因子获取子单元，用于获取负载均衡因子；

效用权重因子计算子单元，用于根据所述载波特性因子和负载均衡因子，计算所述效用权重因子。