一种基于CQI的LTE-A载波聚合成分载波分配方法

摘要

本发明提供一种基于CQI的LTE‑A载波聚合成分载波分配方法，包括：根据载波的耦合损耗CL将成分载波CC分成主小区载波PCC和辅小区载波SCC；2)计算当前各个成分载波CC的信道质量指示CQI值；将有效信干噪比直接映射为信道质量指示CQI；将计算出的信道质量指示CQI值由高到低的顺序进行排列，当有用户要进行数据传输时首先将CQI值高的成分载波接入，即优先用信道条件好的成分载波进行数据传输。本发明可以提高频谱利用率和系统吞吐量，并提升直接用户的满意度。

权利要求

1.一种基于CQI的LTE-A载波聚合成分载波分配方法，包括以下几个方面

1)根据载波的耦合损耗CL将成分载波CC分成主小区载波PCC和辅小区载波SCC：作为选择PCC的依据，将耦合损耗CL最小的成分载波CC作为主小区载波PCC；之后根据用户最大聚合的成分载波CC数添加辅小区载波SCC；

2)计算当前各个成分载波CC的信道质量指示CQI值，方法为：①计算有效信干噪比SINReff：

其中i是用户使用成分载波上的子载波的数目，

SINRi为子载波i上的信干噪比，β为尺度因子，L为聚合的成分载波数；

②将有效信干噪比SINReff直接映射为信道质量指示CQI，对应的公式为：其中， 代表第i个有效信干噪比SINReff的值， 表示的是第i个信道质量指示CQI值；

3)将计算出的信道质量指示CQI值由高到低的顺序进行排列，当有用户要进行数据传输时首先将CQI值高的成分载波接入，即优先用信道条件好的成分载波进行数据传输。

说明书

一种基于CQI的LTE-A载波聚合成分载波分配方法

技术领域

[0001] 本发明涉及移动通信领域，具体涉及一种LTE-A载波聚合成分载波的分配方法。

背景技术

[0002] LTE-A是长期演进系统LTE的演进版本，为了满足LTE-A下行1Gbit/s，上行500Mbit/s的峰值速率，在3GPP R10中规定了LTE-A的一个关键新特性，即载波聚合技术。由于目前全球范围内的频谱资源已经没有100M的连续频段供LTE-A使用，所以载波聚合技术就是将多个连续或离散的载波聚合在一起，形成一个更宽的频谱，不仅能够满足宽带宽的需求，也能提高碎片频谱的利用率，避免频谱浪费。

[0003] 由于LTE-A中引进了载波聚合技术，对应的系统的不同的模块都要做相应的改变，其中资源调度作为通信的重要模块也和之前有了明显的差别。现有的关于资源分配方案主要有两种，一种是联合资源分配JCS方案，另一种为独立资源分配ICS方案。联合资源分配是把聚合的成分载波CC看成一个载波，只进行一级资源调度，而独立资源分配是有两级资源分配，分别为成分载波CC级资源调度和资源块RB级资源调度，来实现资源分配。

[0004] 成分载波CC级调度是指依据分配算法将业务包分配到相应载波上，目前成分载波CC级资源分配算法大部分都是基于负载均衡的，传统的算法包括随机选择RS算法、循环选择CS算法和最小负载LL算法等。传统算法都是基于负载均衡来提高系统性能，但是业务负载的均衡不足以保证良好的系统性能。对于频带间的载波聚合，由于每个成分载波的覆盖不同使得用户可选择的成分载波数目不同，所以系统进行成分载波CC级资源分配时不仅要考虑业务负载，还要考虑无线信道的传播特性。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种可以提高小区用户的吞吐量，提高用户满意度的LTE-A载波聚合成分载波分配方法。本发明的技术方案如下：

[0006] 一种基于CQI的LTE-A载波聚合成分载波分配方法，包括以下几个方面：

[0007] 1)根据载波的耦合损耗CL将成分载波CC分成主小区载波PCC和辅小区载波SCC：作为选择PCC的依据，将耦合损耗CL最小的成分载波CC作为主小区载波PCC；之后根据用户最大聚合的成分载波CC数添加辅小区载波SCC；

[0008] 2)计算当前各个成分载波CC的信道质量指示CQI值，方法为：

[0009] ①计算有效信干噪比SINReff：

[0010] 其中i是用户使用成分载波上的子载波的数目，SINRi为子载波i上的信干噪比，β为尺度因子，L为聚合的成分载波数；

[0011] ②将有效信干噪比SINReff直接映射为信道质量指示CQI，对应的公式为：

[0012] 其中， 代表第i个有效信干噪比SINReff的值， 表示的是第i个信道质量指示CQI值；

[0013] 3)将计算出的信道质量指示CQI值由高到低的顺序进行排列，当有用户要进行数据传输时首先将CQI值高的成分载波接入，即优先用信道条件好的成分载波进行数据传输。

[0014] 与现有技术相比，本发明将耦合损耗和信道质量指示结合来反映当前成分载波CC的信道质量，并优先将信道条件好的成分载波进行数据传输。本发明可以提高频谱利用率和系统吞吐量，并提升了直接用户的满意度。

附图说明

[0015] 图1.LTE-A载波聚合示意图。

[0016] 图2.LTE-A系统载波聚合资源分配流程图。

[0017] 图3.LTE-A系统载波聚合下独立资源分配方法示意图。

[0018] 图4.本发明基于信道质量指示CQI的成分载波分配方法的总流程图。

具体实施方式

[0019] 本发明是一种基于信道质量指示CQI的LTE-A载波聚合成分载波分配方法，主要思想考虑到不同成分载波的信道质量不同，研究发现，信道条件越好，系统的调制编码阶数就越高，调制编码的阶数越高，系统的吞吐量就越大，为此，提出基于CQI的分量载波分配方法。在用户数据传输时，优先选择CQI较高的成分载波，实现高速率的数据传输，提高系统的性能。

[0020] 为使本发明的目的、技术方法和优点更加清晰易懂，下面结合附图和具体步骤进一步详细说明本发明。

[0021] 图1是LTE-A载波聚合示意图。其中系统的带宽是由成分载波聚合而成的，其中每个成分载波和单载波相同具有对应的子载波，成分载波可以使连续的也可以是非连续的，在本发明中使用的是连续的成分载波。

[0022] 图2是LTE-A系统载波聚合资源分配示意图。资源分配可以分为以下几个过程：资源调度器的配置、用户对各成分载波的选择以及各成分载波上资源块的分配。具体包括以下步骤：

[0023] 步骤201：由载波聚合小区实际情况确定该小区的成分载波CC；

[0024] 步骤202：根据成分载波以及系统所使用的资源分配方法给基站配置合适的资源调度器；

[0025] 步骤203：等待用户发起数据接入的请求消息；

[0026] 步骤204：基站考虑无线接入网中无线资源的使用情况，根据所选用的CC分配方法为允许接入的用户业务分配合适的成分载波；

[0027] 步骤205：当用户业务被分配到特定成分载波之后，基站对该成分载波上的资源块进行分配；

[0028] 步骤206：基站把来自不同成分载波上的数据单元在其介质访问控制MAC层进行聚合，进行混合自动重传请求HARQ检测；

[0029] 步骤207：在物理层上配置各自的传输功率、调制编码方法等传输参数；

[0030] 步骤208：最后在不同成分载波CC上进行独立的数据传输。

[0031] 图3是LTE-A系统载波聚合下独立资源分配方法示意图，载波聚合调度算法可以分为独立载波调度与联合载波调度，本发明是在独立载波调度的基础上实现的，独立载波调度是两级调度的一种，第一级先依据相应的CC分配方法给各个用户提供其选择的成员载波，在第二级中进行资源块的分配，资源调度器则按照相应的资源调度算法向用户提供可以使用的资源块。所述方法包括以下步骤：

[0032] 步骤301：系统给基站配置了L(L表示系统中成分载波的总数目)个资源调度器，每个资源调度器管理一个成分载波上的资源；

[0033] 步骤302：数据流到达基站时，基站首先根据成分载波选择策略为该用户选择合适的成分载波；

[0034] 步骤303：把用户数据暂存放在该成分载波中用户k的缓存队列中；

[0035] 步骤304：资源调度器为位于该成分载波上的用户数据分配资源块并进行数据传输。

[0036] 图4是本发明基于CQI的LTE-A载波聚合成分载波分配方法的总流程图，所述方法包括以下步骤：

[0037] 步骤401：配置系统的参数，对系统的信息进行初始化；

[0038] 步骤402：系统通过成分载波向提供包括安全输入、无线链路检测、物理上行控制信道在内的一系列功能，根据成分载波提供的功能及其对应的流程可以将其分为主成分载波PCC，和辅成分载波SCC。本发明中根据载波的耦合损耗CL作为选择主成分载波PCC的依据，计算公式CL＝PL+ANT+SHAD+PENTR，其中PL为路径损耗；ANT为天线增益；SHAD为阴影衰落；PENTR为穿透损耗。将计算出的耦合损耗最低的成分载波作为主成分载波PCC，添加辅成分载波SCC是依据用户最大聚合的CC数；

[0039] 步骤403：用户计算了信道质量指示CQI的值后要进行上报，上报的方式有多种，本发明中采用的是UE选择子带上报CQI，具体的步骤：

[0040] 1)把用户的系统带宽划分为J个带宽部分(BP)；

[0041] 2)在每个带宽部分BP中选出最佳子带进行上报；

[0042] 3)用户更新BP内所有子带的CQI取；

[0043] 4)获得的成分载波CC的CQI值为上报的最佳子带CQI的值；

[0044] 在步骤403中涉及CQI的计算，具体的计算步骤如下：

[0045] (1)采用EESM算法获得有效的信干噪比SINR值，计算时使用的公式如下：

[0046]

[0047] SINRi为每个子载波上的信干噪比。L为聚合的成分载波数。β为尺度因子，在不同调制方式和编码速率下对应的值不同，具体的对应关系如表1所示。

[0048] 表1调制与编码策略MCS-β对照表

[0049]调制方式 编码速率 β
QPSK 1/3 1.49
  1/2 1.57
  2/3 1.69
  3/4 1.69
  4/5 1.65
16QAM 1/3 3.36
  1/2 4.56
  2/3 6.42
  3/4 7.33
  4/5 7.68

[0050] (2)从信干噪比SINR到信道质量指示CQI的映射采用的是直接映射的方法，在AWGN环境下，将误块率BLER的值固定为0.1的情况下，通过系统的仿真曲线确定信干噪比SINR和信道质量指示CQI的线性对应关系。具体的公式如下:

[0051]

[0052] 其中 代表第i个信干噪比SINR的值， 表示的是第i个CQI的值。

[0053] 步骤404：对步骤403求出的CQI值从大到小进行排序；

[0054] 步骤405：当有用户数据要接入时，首先接入CQI最大的成分载波CC；

[0055] 步骤406：将步骤405中分配到该成分载波CC的用户数据根据对应的资源调度算法为其分配资源块并进行数据传输。

[0056] 步骤407：判断该用户是否还有数据要进行传输；

[0057] 步骤408：如果该用户还有数据要传输，则调用下一个成分载波CC，在未分配该用户的数据的剩余成分载波CC中选择CQI值最大的成分载波CC分配资源，重复步骤404；

[0058] 步骤409：如果该用户没有数据要传输，则调用下一个用户；

[0059] 步骤410：判断当前用户是否为最后一个要分分配数据资源的用户；

[0060] 步骤411：如果不是，则继续重复步骤403；

[0061] 步骤412：如果是最后一个用户，则结束整个资源调度过程。