CN101129009B - 通信系统 - Google Patents

Abstract

在多用户通信系统中，利用每个子信道的质量评价，将副载波分配给子信道。将初始副载波分配给每个子信道，并检测质量评价。后续的副载波分配由每个子信道的质量评价所决定。质量评价最低的子信道接受第一分配，质量评价最高的子信道接受最后分配。按照子信道质量评价的重新排序来重复后续的分配，直到所有的副载波已被分配。

Description

通信系统

技术领域

本发明涉及通信系统，特别涉及编码正交频分多址(OFDMA，orthogonal frequency division multiple access)射频通信系统中的动态多用户副载波分配。

背景技术

在频率选择性衰落的信道中，不同的副载波将获得不同的信道增益。在先前考虑的正交频分复用(OFDM，Orthogonal FrequencyDivision Multiplex)时分多址(TDMA，Time Division Multiple Access)系统中，每个用户在所有的副载波上同时发射信号，并且用户时分共享信道。如果信道为发射机所熟知，则所谓的“注水”策略(也就是在信道增益高时高功率，在信道增益低时低功率)被认为在最大化数据速率方面是最优的。在单个用户OFDM系统中，通过发射功率分配而获得的数据速率的提高是由于频谱分集效应。

在正交频分多址(OFDMA，orthogonal frequency division multipleaccess)系统中，用户不是时分共享信道，而是通过在可用的副载波的(典型地为互斥的)子集上发射信号而频分共享信道。一组副载波可以聚合到一个子信道中，所述子信道被分配给用户。尽管注水原理仍然适用，副载波的共享为多址的系统资源的分配带来了额外的自由度。因此，必须考虑对OFDMA或者多用户OFDM系统中的副载波和功率分配的问题的不同的解决方案。来自不同用户的信号可能受到独立的衰落，因为用户可能不在同一个位置。因此，在同一个副载波上的所有用户的信号都受到严重的衰落的可能性是非常低的。在多用户OFDM系统中，利用多用户分集能够提高数据速率。

典型地，在OFDMA中，由于期望避免用户共享同一个副载波时所产生的干扰，将一个副载波分配给一个用户防止了其他用户使用该副载波。因此，最优的解决方案不必是分配被单个所选择的用户视为最优的副载波(如同在单个用户系统中)。例如，情况可能是这样的，因为对于一个用户的最优的副载波可能也是对于另一个恰好没有其它合适的副载波的用户的最优的副载波。因此应当考虑不同的方案。

如上文所述，由于有多个副载波可用于分配，OFDMA系统提供了额外的自由度，正是这种特性能够被利用。OFDMA与多用户的情况良好地匹配，对于一个用户是低质量的副载波可能对于另一个用户是高质量的，并因此可以被分配。通过自适应地分配副载波，可以利用在不同位置的用户之间的信道分集。这种“多用户分集”源于包括用户的独立路径损耗和衰落的信道分集。先前考虑的解决方案建议了用于OFDMA系统的可能的副载波和功率分配算法。例如，参见W.Rhee和J.M.Cioffi的“Increase in capacity of multi-user OFDM systemusing dynamic subchannel allocation”，Vehicular Technology ConferenceProceedings，2000，IEEE 51^st，Vol.2，15-18，2000年5月，第1085-1089页；以及J.Jang和K.Bok Lee的“Transmit Power Adaptation forMulti-user OFDM Systems”，IEEE Journal on Selected Areas inCommunications，Vol.21，2003年2月2日出版，第171-178页。

当使用多个发送和/或接收天线时增加了复杂度。这样的多天线系统被称为MIMO系统，即多输入多输出系统。在所有的系统中，特别是在多天线系统中，考虑每个发射机天线和每个接收机天线之间的通信路径是重要的。为了避免与多路径衰落效应相混淆，在下文中将所述的通信路径称为“通信链路”。通信链路只是发射机天线与接收机天线之间的直接连接。例如，在单个天线系统中，在发射机与接收机之间有单个的通信链路。在每个发射机有两个发射机天线且每个接收机有两个接收机天线的多天线例子中，则有4条通信链路。

对于两个发射机天线的情况，空时分组编码(STBC，Space TimeBlock Coding)算法已经被提出，用于提供空间分集并提高MIMO容量。例如，参见B.Vucetic的“Space-Time Codes for High Speed WirelessCommunications”，King’s College，伦敦，2001年11月；A.F/Magiob、N.Seshadri、A.R.Calderbank的“Increasing data rate over wirelesschannels”，Signal Processing Magazine Vol.17 No.3，2000年5月，第76-92页；Naofal Al-Dhahir的“A New High-Rate Differential Space-TimeBlock Coding Scheme”，IEEE Communications Letters，Vol.7，No.11，2003年11月；以及Siavash M.Alamouti的“A Simple Transmit DiversityTechnique for Wireless Communications”，IEEE Journal On Select AreasIn Communications，Vol.16，No.8，1998年10月。

图1描述了射频电信系统中的信道分集。基站1用于将信号发送给移动接收机21和22。障碍物例如建筑物3可以导致基站1与移动接收机21和22之间的传输经过多个路径41和42。这种现象是众所周知的，并被称为多径分集。由于这些路径的不同长度以及在这些路径上产生的反射，到达移动接收机的信号的增益将作为频率的函数而变化。这意味着不同的用户对于不同的副载波获得不同的增益值。在图1中，为清楚起见，被示出的基站和移动接收机均有单个天线。但容易理解的是，任何数量的天线均可用于所述发射机和接收机。

图2描述了适合用于多天线OFDM或者OFDMA系统的基站。基站10通过编码器102接收来自数个用户的数据输入U₁、U₂...U_K。编码器102将这些用户数据信号U₁到U_K编码到副载波C_1，1、C_1，2...C_1，N、C_2，1、C_2，2...C_2，N的各自的副载波组上。在图2示出的例子中有两个发射机天线，并且因此编码导致限定了两个副载波组。

控制器108控制编码器102，用于将副载波C₁到C_N的副载波组分配给用户U₁到U_K。发射机变换单元104被提供给发射机的每个天线，用于获取关联天线的所述副载波组的副载波信号，并应用快速傅立叶逆变换(IFFT)和并串转换，用于产生串行输出数据流。所述数据流被提供给输出单元106，为每个天线提供一个所述输出单元，该输出单元添加循环前缀，并将该数字信号转换成用于从关联的天线20发射的模拟信号。

控制器108接收用于指示每个用户的信道副载波性能的反馈信号f1至fk。控制器108通过控制信道向移动接收机提供控制信号110。

图3描述了适合用于OFDM系统中的接收机。每个用户有至少一个连接到用户接收机40的接收天线30。用户接收机40为每个接收机天线包括输入单元402，所述输入单元402对从关联的接收机天线输入的信号执行模数转换，并移除由基站发射机所添加的循环前缀。该数字信号随后被接收机变换单元404(也是每个接收机天线一个)处理，该接收机变换单元404应用了快速傅立叶变换(FFT)和串并转换，用于为关联的天线产生一组副载波信号C₁至C_N。每个天线的输入单元和变换单元的组合产生一组副载波信号。这些副载波信号组被副载波选择器406接收，该副载波选择器406依据所接收的控制信号410来为特定的用户K选择适当的副载波。所选择的副载波被提供给解码器408，该解码器408对与该用户K相关的数据信号进行解码，用于为用户K产生输出信号D_K。

下文将对图2中基站以及图3中接收机的操作进行更详细的说明。

基站10中的控制器108在确定了来自所有用户的信道反馈信息后，根据副载波分配算法将副载波分配给每个用户。当发射机可获得信道状态信息(CSI，Channel State Information)时，假设信道的衰落特性在符号(或数据包)的持续时间内为常量，发射机可以将副载波分配给用户，并且以逐个符号(或逐个数据包)的方式适配发射功率，用于提高数据速率。

在前述的一个方案中，Rhee和Cioffi提出了由于每个副载波被分配给对该副载波的信道增益良好的用户，因此不需要在副载波之间进行不同的功率分配。因此，该算法只需要为所有的用户发现最适当的副载波并分配相同的功率，这导致了较低的实现复杂度。

在前述的另一个方案中，Jang和Bok Lee建议了在允许用户共享副载波的一般情况下的发射功率分配方案和副载波分配算法。在这种情况下，如果特定用户的信号的发射功率提高了，对同一个副载波上其他用户的信号的干扰也随之提高。但是，经过数学分析后发现如果副载波只被分配给一个用户，则容量被最大化，并且因此不产生干扰(某些已经成为对所有先前的和未来的工作的基本设想)。正如Rhee和Cioffi，相同的功率分配被发现是最佳的方法，因为在已分配的副载波上“注水”将不会引起任何重大的增益并将提高计算复杂度。在最终建议的方案中，只有一个对副载波有最佳的信道增益的用户在该副载波上传送数据(对每个副载波检查哪个用户有最佳的增益)。还发现，因为提供了更多的多用户分集，更多数量的用户的数据速率得到了提高。

尽管在Jang和Bok Lee建议的方案中，对每个副载波来说，接收的平均信噪比(SNR)提高了，平均的数据速率也提高了，但是这种算法对用户来说并不公平。分配给每个用户的副载波的数量不是固定的，因此每个用户可以有不同的数据速率。此外，如果碰巧一个用户针对任何副载波都被认为不具有多个用户中最佳的信道增益(例如由于该用户的位置)，则将没有任何副载波被分配给该用户。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种在电信系统中将副载波分配给子信道的方法，该电信系统使用副载波传输多个子信道，该方法包括a)定义一定数量的空间信道，每个空间信道具有与其关联的多个子信道；对所述空间信道或者每个空间信道：b)为每个子信道分配初始副载波；c)检测子信道各自的质量评价；d)按照由子信道各自的质量评价所确定的顺序，为与所述空间信道关联的每个子信道分配另外的副载波；e)重复步骤c)和步骤d)，直到所有的副载波已被分配。

根据本发明的另一方面，提供了一种电信系统，包括：发射机终端，用于将信号发射给至少一个接收机终端，所述信号在副载波所分配到的子信道上传输；至少一个接收机终端，用于从所述发射机终端接收子信道通信；以及分配单元，用于将副载波分配给子信道，并将子信道分配给接收机终端，其中，所述分配单元用于：a)定义一定数量的空间信道，每个空间信道具有与其关联的多个子信道；对于所述空间信道或者每个空间信道：b)为每个子信道分配初始副载波；c)检测子信道各自的质量评价；d)按照由子信道各自的质量评价所确定的顺序，为与所述空间信道关联的每个子信道分配另外的副载波；以及e)重复检测质量评价以及随后的副载波分配，直到所有的副载波已被分配。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于电信系统的发射机终端，该终端包括：发射单元，用于在副载波所分配到的子信道上向至少一个接收机终端发射信号；以及分配单元，用于将副载波分配给子信道，并将子信道分配给接收机终端，其中，所述分配单元用于：a)定义一定数量的空间信道，每个空间信道具有与其关联的多个子信道；对于所述空间信道或者每个空间信道：b)为每个子信道分配初始副载波；c)检测子信道各自的质量评价；d)按照由子信道各自的质量评价所确定的顺序，为与所述空间信道关联的每个子信道分配另外的副载波；以及e)重复检测质量评价以及随后的副载波分配，直到所有的副载波已被分配。

应该容易理解的是，实施本发明的方法特别地适用于射频电信系统。同样容易理解的是，本发明的原理可以应用于采用其它通信技术的其它通信系统。

应该指出的是，上述的实施例用于描述而非限定本发明，并且本领域的普通技术人员可以设计替换的实施方式而不脱离由所附的权利要求所限定的本发明的范围。在权利要求中，任何括号中的参考符号不应被解释为对权利要求的限定。术语“包括”等，并非整体排除除了列入任何权利要求或说明书中的元件或步骤之外的元件或步骤。对单数元件的涉及并非排除对复数个这种元件的涉及，反之亦然。本发明可以通过包括数个独立元件的硬件来实施，也可通过适当编程的计算机来实施。在列举数个装置的权利要求中，这些装置中的一些可以通过同一硬件来实施。在互相不同的从属权利要求中陈述的某些方案并非表示这些方案的组合不能被用于优化。

附图说明

图1描述了无线电信系统中的多径分集；

图2为用于OFDM无线电信系统的基站发射机的框图；

图3为用于OFDM无线电信系统的接收机的框图；

图4为实施本发明的第一方法的步骤的流程图；

图5为实施本发明的第二方法的步骤的流程图；以及

图6为实施本发明的第三方法的步骤的流程图。

具体实施方式

在OFDM或者OFDMA系统中，由于多径分集，所有的副载波将以不同的振幅到达特定的接收机。事实上，一些副载波可能由于严重的衰落效应而完全损耗。因此，总体的比特率和容量取决于一些振幅最小的副载波(即使大多数副载波可以被无错地检测到)。

为了尝试克服这个缺陷，大多数OFDM或者OFDMA系统采用了信道编码。通过在副载波上编码，能够对衰弱的副载波进行纠错。编码OFDM/OFDMA系统的性能能够取决于平均接收功率而非最衰弱的副载波的功率。

图4是实施本发明的第一方法的流程图。在所述第一方法中，假设发射机和接收机均具有单个的天线。

该方法(在步骤A)起始于对涉及子信道质量评价的数据进行初始化。例如，质量评价的初始级别可以设为零。在步骤B，为每个子信道找到各自的初始副载波。找到每个初始副载波，以给出对于该用户最佳的副载波增益。质量评价(在步骤C)被更新，用于反映已分配的副载波，并且一旦副载波已被分配，则该副载波不可再被分配给另一个子信道。在步骤D，按照由子信道的质量评价所确定的子信道的顺序，将另外的副载波分配给子信道。例如，当子信道的功率级别被用作质量评价时，可以按照子信道的功率级别的升序来进行分配。(在步骤E)当确定所有副载波已被分配时，结束处理(步骤F)直至下一个信道变化。如果所有的副载波未全部被分配，则重复步骤C、D和E，直到所有的副载波已被分配。

在下面的说明中，P_k表示子信道(用户)k的平均接收功率。N表示可用副载波。H_k，n表示对于副载波n和用户k的信道增益。在下面的例子中，子信道(用户)的数量为16，副载波的数量为768，并且为简单起见，假设每个用户只被分配一个子信道。注意，可以将多个子信道分配给特定用户，用于向用户提供对可用资源的更大的共享，同时在子信道之间维持公平的资源分配。容易理解的是，实施本发明的方法可以应用于任何数量的用户和副载波。

上文所述的第一方法可以通过算法来描述如下(Pk为用户k的质量评价)：

1.初始化(步骤A)

对于所有的子信道k＝1至K设P_k＝0，[N＝{1，2，3...，768}(可用的副载波)；

2.第一次(步骤B)

对每个子信道k＝1至K，

a)找到对所有的j∈N，满足|h_k，n|＞＝|h_k，j|的副载波n，

b)根据：P_k＝P_k+|h_k，n|²，N＝N-{n}，来更新P_k和N，其中n是从步骤a)得到的，从可用的副载波中移除该副载波；

3.当N＜＞0时(也即直到所有的副载波已被分配)

a)根据子信道质量评价对子信道进行排序(步骤C)，

b)对找到的子信道k，(在步骤D)找到对于所有的j∈N，满足|h_k，n|＞＝|h_k，j|的副载波n，

c)根据：P_k＝P_k+|h_k，n|²，N＝N-{n}，来更新P_k和N，其中n是从步骤a)得到的，

d)(在步骤E)对排序列表中的下一个子信道进行处理，直到所有的子信道已被分配了另一个副载波。

在上述算法以及下文所述的其它算法中，P_k表示对子信道K的质量评价，N表示可用的副载波，h_k，n表示对副载波n的用户k的副载波质量。

图4的流程图所述的方法为用于单个天线的情况，并且因此理想的是将该方法扩展到适合多天线的情况。因此，参考图5，描述了实施本发明的第二方法。该第二方法可应用于具有任何数目的天线的系统。

该第二方法与第一方法使用相同的算法，但是多次重复该算法。在该第二方法中，定义了一定数量的“空间信道”——该数量的计算将在下文说明。每个空间信道包括所有的子信道，并且用于产生对于所有这些子信道的副载波分配。对每个已定义的空间信道，重复所述算法，以使得将所有空间信道中的副载波分配给所有的子信道。

空间信道的数量可以任意地选择，或者可以与电信系统中使用的天线数量相关。例如，空间信道的数量可以与发射机天线的数量相等，或者与接收机天线的数量相等，或者与发射机天线的数量和接收机天线的数量中较少者相等。可选地，空间信道的数量可以与发射机天线的数量与接收机天线的数量的乘积相等。空间信道的数量在下文所述的分配方法之前被确定。

容易理解的是，所述第一方法为所述第二方法在空间信道的数量等于一时的特殊情况。

图5的方法(在步骤A)起始于对涉及子信道质量评价的数据进行初始化。例如，质量评价的初始级别可以设为零。在步骤B，为第一空间信道的每个子信道找到各自的初始副载波。找到每个初始副载波，以给出所考虑的空间信道中所考虑的子信道的最佳副载波增益。在步骤C1中，转到对下一个已定义的空间信道进行处理，并且在步骤C2，质量评价被更新，用于反映已分配的副载波。同样，一旦副载波已被分配，则该副载波也不可再被分配给该空间信道的另一子信道。

在步骤D，按照由子信道的质量评价所确定的子信道的顺序，将另外的副载波分配给当前空间信道的子信道。例如，当子信道的功率级别被用作质量评价时，可以按照子信道的功率级别的升序来进行分配。(在步骤E1)当确定所有副载波已被分配时，对于当前的空间信道，处理转到(步骤E2)确定是否所有的副载波已被分配给所有的空间信道。如果是，则结束处理(步骤F)直至下一个信道变化。如果所有的副载波未全部被分配给当前的空间信道，则重复步骤C2、D和E1，直到所有的副载波已被分配给当前的空间信道。

当副载波已被分配给当前的空间信道时，步骤E2使处理转回到步骤C1，在该步骤选出下一空间信道，接着通过步骤C2、D和E1，将副载波分配给该下一空间信道。

对于当空间信道的数量等于发射机天线的数量与接收机天线的数量的乘积的情况，所述第二方法可以通过算法描述如下：

{

对于m＝1至M(M＝T_x×R_x)

{

1.初始化(步骤A)

对所有的用户k＝1至K，设P_k＝0，N_m＝{1，2，3...，768}，

m＝{1，2.M＝T_x×R_x}

对所有的用户k＝1至16，设C_{t，k，s，m}＝0，N_m＝{1，2，3...，768}，

m＝{1，2.M}

设s＝1

II主进程

1.第一次(步骤B)

对k＝1至K

{

(a)找到对所有的j∈N，满足|h_k，n，m|＞＝|h_k，j，m|的副载波n，

(b)更新P_k、N_m、C_t，k，s，其中n为从步骤(a)得到的，

$P_k=P_k+\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|h_{k,n,m}\right|}^2$

N_m＝N_m-{n}

C_t，k，l＝n

s＝s+1

}

(c)当N_m≠0

{

(a)根据子信道的质量评价确定排序列表(步骤C2)

找到对所有i，1≤i≤k，满足P_k≤P_i的子信道k，

(b)对子信道k，(在步骤D)找到对所有的j∈N，满足|h_k，n，m|＞＝|h_k，j，m|的副载波n，

(c)更新P_k、N_m、C_t，k，s，其中n为从步骤(b)得到的，

$P_k=P_k+\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|h_{k,n,m}\right|}^2$

N_m＝N_m-{n}

C_t，k，s＝n

s＝s+1

(d)转到排序列表中的下一个子信道，直到所有的子信道已被分配了另一个副载波(步骤E1)。

}

转到下一个空间信道m，直到m＝M(步骤E2)。

}

对于多天线的应用，可以对于单个的空间信道、空间信道的选集、或者所有的空间信道作质量评价。

图6描述了实施本发明的第三方法。如前所述，该第三方法起始于对质量评价的初始化。在该第三方法中，接着直接转到步骤C进行处理，在该步骤C中为第一空间信道检测质量评价。在步骤D中，将副载波分配给第一空间信道的子信道，并且在步骤E1中，进行检查以确定是否所有的副载波已被分配给第一空间信道。如果不是，则返回并重复步骤C和D进行处理，直到所有的副载波已被分配给第一空间信道。

在步骤E2，将对第一信道实现的副载波分配应用于其他空间信道，然后在步骤F结束处理。

在第三方法的一个特定例子中，对子信道的质量评价与所有的空间信道中相关的子信道的最大信道增益相关。在所述第三方法的另一个例子中，子信道的质量评价与所有的空间信道中相关的子信道的平均信道增益相关。可选地，质量评价可以与相关的子信道的空间信道增益的和相关。

通过最大功率限制，在当空间信道的数量等于发射机天线的数量与接收机天线的数量的乘积时，所述第三方法可以通过算法描述如下：

1.初始化(步骤A)

对所有的用户k＝1至16，设P_k＝0，N_m＝{1，2，3...，768}，

m＝{1，2.M＝T_x×R_x}

对所有的用户k＝1至16，设C_t，k，s＝0，N_m＝{1，2，3...，768}，

m＝{1，2.M}

设s＝1

II.主进程

1.第一次(步骤B)

对k＝1至K

{

(a)对于m＝1至M，找到对于所有M＝T_x×R_x个空间信道，满足以下条件的副载波n：

对所有的j₁∈N，满足 $\left|h_{k,n_1,1}\right|\≥\left|h_{k,j_1,1}\right|,$

对所有的j₂∈N，满足 $\left|h_{k,n_2,2}\right|\≥\left|h_{k,j_2,2}\right|,$

对所有的j₃∈N，满足 $\left|h_{k,n_3,3}\right|\≥\left|h_{k,j_3,3}\right|,$

对所有的j₄∈N，满足 $\left|h_{k,n_4,4}\right|\≥\left|h_{k,j_4,4}\right|;$

(b)在步骤(a)中得到的值中找到最大的值：

$h_{k,n,m}=\max \left(\right|h_{k,n_1,1}|,|h_{k,n_2,2}|,|h_{k,n_3,3}|,|h_{k,n_4,4}\left|\right)$

(c)根据以下公式更新P_k、N_m、C_t，k，s，其中n为从步骤(b)得到的：

$P_k=P_k+\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|h_{k,n,m}\right|}^2$

N_m＝N_m-{n}

C_t，k，l＝n

s＝s+1

}

2.当N_m≠0

{

(a)根据子信道的质量评价确定排序列表(步骤C)

找到对所有i，1≤i≤k，满足P_k≤P_i的子信道k，

(b)对步骤(a)中得到的k，对于m＝1至M，找到(步骤D)对所有M＝T_x×R_x个空间信道，满足以下条件的副载波n：

对所有的j₁∈N，满足 $\left|h_{k,n_1,1}\right|\≥\left|h_{k,j_1,1}\right|,$

对所有的j₂∈N，满足 $\left|h_{k,n_2,2}\right|\≥\left|h_{k,j_2,2}\right|,$

对所有的j₃∈N，满足 $\left|h_{k,n_3,3}\right|\≥\left|h_{k,j_3,3}\right|,$

对所有的j₄∈N，满足 $\left|h_{k,n_4,4}\right|\≥\left|h_{k,j_4,4}\right|;$

(c)在步骤(a)中得到的值中找到最大值：

$h_{k,n,m}=\max \left(\right|h_{k,n_1,1}|,|h_{k,n_2,2}|,|h_{k,n_3,3}|,|h_{k,n_4,4}\left|\right)$

(d)根据以下公式更新P_k、N_m、C_t，k，s，其中n为从步骤(c)得到的：

$P_k=P_k+\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|h_{k,n,m}\right|}^2$

N_m＝N_m-{n}

C_t，k，s＝n

s＝s+1

}

(e)转到步骤(a)中得到的排序列表中的下一个用户进行处理，直到所有的用户已被分配另一个副载波(步骤E)。

通过平均功率级别评价，在当空间信道的数量等于发射机天线的数量与接收机天线的数量的乘积的情况下，所述第三方法可以描述如下：

1.初始化(步骤A)

对所有的用户k＝1至16，设P_k＝0，N_m＝{1，2，3...，768}，

m＝{1，2.M＝T_x×R_x}

对所有的用户k＝1至16，设C_t，k，s＝0，N_m＝{1，2，3...，768}，

m＝{1，2.M}

设s＝1

II.主进程

1.第一次(步骤B)

对k＝1至K

{

(a)对所有的n∈N_m， ${h\_\mathrm{ave}}_{k,n}=\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\left|h_{k,n,m}\right|,$

(b)对所有的j∈N_m，找到满足|h_ave_k，n|≥|h_ave_k，j|的副载波n，

(c)根据以下公式更新P_k、N_m、C_t，k，s，其中n为从步骤(b)得到的：

$P_k=P_k+\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|h_{k,n,m}\right|}^2$

N_m＝N_m-{n}

C_t，k，l＝n

s＝s+1

}

2.当N_m≠0

{

(a)根据子信道的质量评价确定排序列表(步骤C)

找到对所有i，1≤i≤k，满足P_k≤P_i的用户k，

(b)根据步骤(a)中得到的k，对所有的n∈N_m，

${h\_\mathrm{ave}}_{k,n}=\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\left|h_{k,n,m}\right|,$

(c)对步骤(a)中得到的用户k，对所有的j∈N_m，找到满足|h_ave_k，n|≥|h_ave_{k， j}|的副载波n，

(d)根据以下公式更新P_k、N_m、C_t，k，s，其中n为从步骤(c)得到的：

$P_k=P_k+\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|h_{k,n,m}\right|}^2$

N_m＝N_m-{n}

C_t，k，s＝n

s＝s+1

(e)转到步骤(a)中得到的排序列表中的下一个子信道进行处理，直到所有的用户已被分配另一个副载波。

尽管本发明参照无线电信系统进行描述，容易理解的是本发明的方法和原理可以应用于其它系统。

容易理解的是，根据上文所述的任何方法，可以通过电信系统的发射机终端来实现将副载波分配给子信道。可选地，可通过系统的一个或多个接收机终端来实现分配。作为将来的选择，可以通过独立的分配单元实现分配，或者分配过程可以分布于系统的多个终端。

由于上述的算法是确定的，如果所有的终端在信道上访问同样的信息，这些终端可以全部实现所述算法并得到同样的结果。在这样的系统中，特别是在使用分布式控制而没有基站的网络中，必须向所有的终端提供相关的关于信道的信息。可以通过系统中可用的控制信道来向每个用户终端提供所述信息。

尽管在上述实施例中，使用功率级别作为质量评价，容易理解的是本发明可应用于任何质量评价。例如，可以使用功率级别或者信号干扰噪声比(SINR，Signal to Interference and Noise Ratio)作为副载波分配所基于的质量评价。也可以使用其它质量评价。

Claims (67)

1.一种在使用副载波传输多个子信道的电信系统中将副载波分配给子信道的方法，该方法包括：

a)定义一定数量的空间信道，每个空间信道具有与其关联的多个子信道；

对所述空间信道或者每个空间信道：

b)为每个子信道分配初始副载波；

c)检测包括已分配的副载波的子信道各自的质量评价；

d)按照由子信道各自的质量评价所确定的顺序，为与所述空间信道关联的每个子信道分配另外的副载波；

e)重复步骤c)和步骤d)，直到所有的副载波已被分配。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述电信系统包括至少一个发射机天线，并且所述空间信道的数量与发射机天线的数量相关。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述空间信道的数量等于发射机天线的数量。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述电信系统包括至少一个接收机天线，并且所述空间信道的数量与接收机天线的数量相关。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述空间信道的数量等于接收机天线的数量。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述电信系统包括多个发射机天线和接收机天线。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述空间信道的数量等于发射机天线的数量与接收机天线的数量中较少者。

8.如权利要求6所述的方法，其中，所述空间信道的数量等于发射机天线的数量与接收机天线的数量的乘积。

9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，检测各自的质量评价的步骤包括检测所述多个空间信道的子集中的每个子信道的质量评价。 

10.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，检测各自的质量评价的步骤包括检测所有的空间信道的每个子信道的质量评价。

11.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，检测各自的质量评价的步骤包括检测预先选择的一个空间信道的每个子信道的质量评价。

12.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，对于所有空间信道，分配给子信道的副载波相同。

13.如权利要求12所述的方法，其中，子信道的质量评价与所考虑的该子信道在所有空间信道中的最大信道增益相关。

14.如权利要求12所述的方法，其中，子信道的质量评价与所考虑的该子信道在所有空间信道中的平均信道增益相关。

15.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，检测子信道各自的质量评价的步骤包括接收指示子信道质量评价的反馈数据。

16.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述电信系统为无线通信系统。

17.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述电信系统为射频电信系统。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述射频电信系统为正交频分多址OFDMA系统。

19.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述分配由所述电信系统的发射机终端执行。

20.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述分配由所述电信系统的至少一个接收机终端执行。

21.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述质量评阶为功率级别评价。

22.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述质量评阶为信号干扰噪声比SINR。

23.一种在电信系统中使用处于各自副载波频率的多个副载波从发射机终端将数据发射给至少一个接收机终端的方法，该方法包括：

将副载波分配给多个子信道中的每一个； 

将至少一个子信道分配给所述接收机终端或者每个接收机终端；

在分配给所述接收机终端或者每个接收机终端的各自的子信道上，将数据从发射机终端发射给所述接收机终端或每个接收机终端；

其中所述将副载波分配给多个子信道中的每一个的步骤使用如权利要求1-8中任一项所述的方法。

24.一种电信系统，包括：

发射机终端，用于将信号发射给至少一个接收机终端，所述信号在副载波所分配到的子信道上传输；

至少一个接收机终端，用于从所述发射机终端接收子信道通信；以及

分配单元，用于将副载波分配给子信道，并将子信道分配给接收机终端，其中，所述分配单元用于：

a)定义一定数量的空间信道，每个空间信道具有与其关联的多个子信道；

对于所述空间信道或者每个空间信道：

b)为每个子信道分配初始副载波；

c)检测子信道各自的质量评价；

d)按照由子信道各自的质量评价所确定的顺序，为与所述空间信道关联的每个子信道分配另外的副载波；以及

e)重复检测质量评价以及随后的副载波分配，直到所有的副载波已被分配。

25.如权利要求24所述的系统，包括至少一个发射机天线，并且其中所述空间信道的数量与发射机天线的数量有关。

26.如权利要求25所述的系统，其中，所述空间信道的数量等于发射机天线的数量。

27.如权利要求24所述的系统，包括至少一个接收机天线，并且其中所述空间信道的数量与接收机天线的数量有关。

28.如权利要求27所述的系统，其中，所述空间信道的数量等于接收机天线的数量。

29.如权利要求24所述的系统，包括多个发射机天线和接收机 天线。

30.如权利要求29所述的系统，其中，所述空间信道的数量等于发射机天线的数量与接收机天线的数量中较少者。

31.如权利要求29所述的系统，其中，所述空间信道的数量等于发射机天线的数量与接收机天线的数量的乘积。

32.如权利要求24-31任一项所述的系统，其中，所述分配单元用于检测所述多个空间信道的子集中的每个子信道的质量评价。

33.如权利要求24-31任一项所述的系统，其中，所述分配单元用于检测所有空间信道的每个子信道的质量评价。

34.如权利要求24-31任一项所述的系统，其中，所述分配单元用于检测预先选择的一个空间信道的每个子信道的质量评价。

35.如权利要求24-31任一项所述的系统，其中，所述分配单元用于对所有空间信道将同样的副载波分配给子信道。

36.如权利要求35所述的系统，其中，子信道的质量评价与所考虑的该子信道在所有空间信道中的最大信道增益相关。

37.如权利要求35所述的系统，其中，子信道的质量评价与所考虑的该子信道在所有分配集合中的平均信道增益相关。

38.如权利要求24-31任一项所述的系统，其中，所述分配单元用于接收指示子信道质量评价的反馈数据。

39.如权利要求24-31任一项所述的系统，其中，所述电信系统为无线通信系统。

40.如权利要求24-31任一项所述的系统，其中，所述电信系统为射频电信系统。

41.如权利要求40所述的系统，其中，所述射频电信系统为正交频分多址OFDMA系统。

42.如权利要求24-31任一项所述的系统，其中，所述分配单元由所述发射机终端提供。

43.如权利要求24-31任一项所述的系统，其中，所述分配单元由所述至少一个接收机终端中的至少一个提供。

44.如权利要求24-31任一项所述的系统，其中，所述质量评价 为功率级别评价。

45.如权利要求24-30任一项所述的系统，其中，所述质量评价为信号干扰噪声比SINR。

46.如权利要求24-31任一项所述的系统，其中，所述发射机终端用于：

将至少一个子信道分配给所述接收机终端或者每个接收机终端；以及

在分配给相关的接收机终端的子信道上，将数据发射给所述接收机终端或者每个接收机终端。

47.一种用于电信系统的发射机终端，该终端包括：

发射单元，用于在副载波所分配到的子信道上向至少一个接收机终端发射信号；以及

分配单元，用于将副载波分配给子信道，并将子信道分配给接收机终端，其中，所述分配单元用于：

a)定义一定数量的空间信道，每个空间信道具有与其关联的多个子信道；

对于所述空间信道或者每个空间信道：

b)为每个子信道分配初始副载波；

c)检测子信道各自的质量评价；

d)按照由子信道各自的质量评价所确定的顺序，为与所述空间信道关联的每个子信道分配另外的副载波；以及

e)重复检测质量评价以及随后的副载波分配，直到所有的副载波已被分配。

48.如权利要求47所述的终端，包括至少一个发射机天线，并且其中所述空间信道的数量与发射机天线的数量相关。

49.如权利要求48所述的终端，其中，所述空间信道的数量等于发射机天线的数量。

50.如权利要求47所述的终端，其中，所述空间信道的数量与接收机天线的数量相关。

51.如权利要求50所述的终端，其中，所述空间信道的数量等 于接收机天线的数量。

52.如权利要求47所述的终端，包括多个发射机天线。

53.如权利要求52所述的终端，其中，所述空间信道的数量等于发射机天线的数量与接收机天线的数量中较少者。

54.如权利要求52所述的终端，其中，所述空间信道的数量等于发射机天线的数量与接收机天线的数量的乘积。

55.如权利要求47-54任一项所述的终端，其中，所述分配单元用于检测所述多个空间信道的子集中的每个子信道的质量评价。

56.如权利要求47-54任一项所述的终端，其中，所述分配单元用于检测所有空间信道的每个子信道的质量评价。

57.如权利要求47-54任一项所述的终端，其中，所述分配单元用于检测预先选择的一个空间信道的每个子信道的质量评价。

58.如权利要求47-54任一项所述的终端，其中，所述分配单元用于对所有空间信道将同样的副载波分配给子信道。

59.如权利要求58所述的终端，其中，子信道的质量评价与所考虑的该子信道在所有空间信道中的最大信道增益相关。

60.如权利要求58所述的终端，其中，子信道的质量评价与所考虑的该子信道在所有空间信道中的平均信道增益相关。

61.如权利要求47-54所述的终端，其中，所述分配单元用于接收指示子信道质量评价的反馈数据。

62.如权利要求47-54任一项所述的终端，其中，所述电信系统为无线通信系统。

63.如权利要求47-54任一项所述的终端，其中，所述电信系统为射频电信系统。

64.如权利要求63所述的终端，其中，所述射频电信系统为正交频分多址OFDMA系统。

65.如权利要求47-54任一项所述的终端，其中，所述质量评价为功率级别评价。

66.如权利要求47-53任一项所述的终端，其中，所述质量评价为信号干扰噪声比SINR。 

67.如权利要求47-54任一项所述的终端，其中，所述发射机终端用于：

将至少一个子信道分配给接收机终端；以及

在分配给所述接收机终端的子信道上，将数据发射给所述接收机终端。 

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