LTE中适用于MBSFN的自适应资源分配机制

【摘 要】随着移动多媒体业务的不断发展和进步，长期演进系统取得了长足的进步和发展，特别是MBSFN的自适资源分配机制的应用，极大的提高了频谱的利用率和覆盖率。本文分析了LTE中适用于MBSFN的自适应资源分配机制，目的是为多播广播单频网系统的发展和改进提供指导和借鉴，进而推动移动多媒体业务的健康发展。

【关键词】LTE；MBSFN；自适应资源分配机制；数据；仿真分析

对于MBSFN资源分配而言，对其研究主要集中在区域间的资源分配，并且对于重叠的区域实行的是不同时频的资源，进而满足单频网传输的需要；就非重叠的部分而言，需要对相同时频的资源进行分配，进而达到节约频谱资源的效果。为了实现对资源的合理配置，其算法得到了不断的改进，在减少同频干扰的同时，最大限度的实现了资源的优化配置。通过对LTE中适用于MBSFN的自适应资源分配机制的分析，为实现资源的优化配置创造了有力的条件。

一、MBSFN系统模型分析

下行的正交频分析多址系统由Q个小区共同组成，并且相互之间的频谱复用因子是1，，系统模型如下图所示：

若是将所有MBSFN区域的集合为定义为{k}，其中MBSFN区域k（k=1，2，.，M）内需要传送k个多播业务，将采用相同频域资源传送的MBSFN区域集合定义为MBSFN区域子集Z，图中小区E、F、G组成MBSFN区域1，小区B、H、J组成MBSFN区域2，小区A、B、C、D组成MBSFN区域3，其中小区B为重叠区域.假设用户同时接收多播业务和单播业务，即用户除了需要从它所在的服务小区以点到点的方式接收单播业务外，还需要从它所在MBSFN区域接收多播业务.

二、自适应资源分配机制

借助多播单播业务自适应资源分配机制可以在对系统内的多播业务所需要的子帧的比例进行估计，进而满足多播业务传播速率的需求，同时借助信干燥比门限来提高频谱资源的利用率。其运行的步骤主要包括以下几点：首先在资源分配的周期内对多播业务中的子帧比例进行计算，其次要按照子帧比例的需求得出一个SINR的门限值，再对多播业务的有效值与门限值进行比较和分析，最终确定当前的子帧是否适合多播业务的需求，并进行自适应的子帧分配。

（一）计算多播业务的子帧需求比例

实现子帧自适应分配的前提是要根据多播业务的平均速率求出业务需要的子帧个数，进而确定一个资源周期内的单播业务和多播业务的最优化的子帧分配比例，进而为多播业务服务质量的提高创造有利的条件。

首先子帧的比例必须满足多播业务在一定传输时间内的数据传输总量的需求，进而以此作为确定一个多播业务资源分配周期所需要的子帧数。因为事前都是对系统内所需要的子帧比例进行估计的，为了保证其准确性，需要对其进行修正。

（二）计算SINR的门限值

通过对一个资源周期内的子帧比例的计算，可以得到相对应的SINR的门限值用于子帧的自适应分配，这就需要通过仿真实验获得SINR的门限值，通过对其CDF曲线的分析，在多业务子帧需求比例在30%时，某个区域内的SINR有效值大于等于15.86dB，因此可以将此值作为其门限值，由此可以求出该区域的多播子帧需求比例。

（三）自适应子帧分配

前一个环节已经对多播业务的子帧比例进行了计算，得出了最优的子帧需求比例，然后需要依据一定的子帧分配方法对每一个资源分配周期的子帧进行合理的分配。在传统的分配方法中，将单播业务和多播业务在固定的子帧上进行传输，忽视了多播业务的需求，同时也忽视了对信道状况的判定，导致难以对具体业务的适应性进行分析。因此需要对子帧自适应分配的方法进行改进和创新。这就需要结合多播业务的子帧最优需求比例以及信道的情况决定好每个子帧传输业务的具体情况，这样一方面可以满足多播业务的质量需求，另一方面实现了对频谱资源的利用率的提高。

对子帧的自适应分配关系到频谱资源的利用率和多播业务的质量，因此需要根据一定的规范进行，因此需要从以下几个步骤着手：首先要对子帧的比例进行判定，确定其比例是否满足多播业务的需求，如果满足需求，需要将子帧分配给单播业务，若是不符合要求，则需要对MBSFN区域子集的子帧数进行分析，分析是否满足该区域的需求，若是满足需要将子帧分配给单播业务，如果不符合，需要对MBSFN区域中的需求子帧最多的区域的子帧需求进行判断，在满足需求的情况下，将子帧分配给需求子帧最多的区域，剩余数量如果大于多播业务的需求，则需要再次分配给单播业务。其他的则分配给MBSFN区域中的需求子帧最多的区域。

三、仿真实验与分析

为了对自适应资源分配机制的性能有明确的把握，需要对其算法进行仿真实验，进而对单播业务和多播业务的子帧分配情况进行比较和分析。在仿真实验中，将MBSFN区域数为3，并将区域1和2设置成为不重叠的区域，1和3为重叠区域，通过设定一定参数，得出不同区域的速率需求不同，进而引起了多播业务资源需求的变化。

在利用图表对多播业务性能进行比较的过程中，将横轴作为不仿真场景，纵轴作为多播业务的传输速率，进而得出自适应资源分配机制对满足多播业务的需求起到了积极的促进作用，保证了多播业务的速率需求，同时由避免了分配多余资源的浪费。其次，在借助门限对比算法，即以用户的分布为门限的方法，可以保证多播业务的需求，但是分配给多播业务的数据速率较高，这是由于门限仅仅通过对用户信道质量的保证来提高多业务的速率需求，无法根据业务的需求进行自动的调整。传统的静态资源分配机制忽视了对实际多播业务需求的速率的考虑，在多播业务速率需求较低的情况下，机制对多播业务分配了多余的系统资源，进而在很大程度上造成了资源的浪费。而自适应资源分配机制可以以多播业务的需求为基础，按照其需求进行资源的分配，进而在保证了多播业务需求的同时，最大限度的避免了资源的浪费。

四、结束语

在LTE系统存在MBSFN传输方式下，提出了一种用于多播业务与单播业务混的自适应资源分配机制。这是建立在多播业务的业务量和最优子帧分配比例的基础上实现的，进而保证了多播业务所需要的无线资源，同时最大限度的避免了资源的浪费。在该资源分配机制中，通过设定SINR门限判决为子帧自适应地分配多播业务和单播业务，优化无线资源使用效率。同时对该机制进行了仿真分析，结果表明：多播业务与单播业务自适应资源分配机制有无法比拟的优势，可以根据多播业务的需求自适应分配子帧资源，既能保证多播业务传输需求，又能提高单播业务吞吐量，提高了无线资源的利用率。在该机制的应用中，需要借助多个MBSFN区域联合处理，增加了算法复杂度；同时每个子帧进行资源分配判决需要系统发送额外的子帧分配指示信息，增加了控制信令开销。

参考文献：

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