專利名稱：一種WiMAX下行調(diào)度和帶寬分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波接入全球互通系統(tǒng)(WiMAX)的寬帶接入技術(shù)，尤其涉及一種 WiMAX系統(tǒng)的媒體訪問(wèn)控制層(MAC)中的下行調(diào)度和帶寬分配的方法。
背景技術(shù)：
微波接入全球互通系統(tǒng)(WiMAX)是一種重要的無(wú)線城域網(wǎng)技術(shù)，它的空中接口部 分采用了 IEEE 802.16技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了 WiMAX空中接口的物理層(PHY)和媒 體訪問(wèn)控制層(MAC)。 MAC層又分為3個(gè)子層特定業(yè)務(wù)匯聚子層(CS)、公共部分 子層(CPS)以及安全子層。其中CPS子層是MAC層的主體，它的主要功能包括系統(tǒng) 接入、帶寬分配、連接建立和連接維護(hù)等。 一個(gè)基站(BS)和一個(gè)用戶站(SS)之間可 能存在多條連接，所以CPS子層以連接為單位執(zhí)行帶寬分配和QoS支持、數(shù)據(jù)的分段和 打包等功能。基站BS和所有用戶站SS之間的公用連接包括初始測(cè)距連接和廣播連接?；竞鸵?個(gè)用戶站之間的專用連接又分為管理連接與數(shù)據(jù)連接。管理連接包括基本連接、主管理 連接和第二管理連接(可選)，用于BS和SS間管理消息的傳輸。數(shù)據(jù)連接用于承載來(lái) 自網(wǎng)絡(luò)或者SS的IP分組，根據(jù)不同的QoS要求，又可以分為主動(dòng)授權(quán)業(yè)務(wù)(UGS)、 實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)(rtPS)、非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)(nrtPS)和盡力而為業(yè)務(wù)(BE)。對(duì)這4種業(yè)務(wù) 的實(shí)時(shí)性要求依次降低，UGS要求恒定的帶寬(最小保留帶寬和最大持續(xù)帶寬這兩個(gè)參 數(shù)都等于該值)，rtPS和nrtPS要求最小保留帶寬和最大持續(xù)帶寬，BE僅要求最大持續(xù)帶 寬。因?yàn)槊總€(gè)SS使用的調(diào)制編碼方式和重復(fù)編碼指示是相同的，所以可以將一個(gè)SS對(duì) 應(yīng)的所有連接生成的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU封裝在一個(gè)突發(fā)(Burst)中，交給物理層處理， 一個(gè)突發(fā)對(duì)應(yīng)正交頻分多址接入OFDMA物理層的一個(gè)數(shù)據(jù)域(DataRegion),即下行子 幀中的占據(jù)若干個(gè)子信道和若干個(gè)符號(hào)的矩形區(qū)域。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種WiMAX下行調(diào)度和帶寬分配方法。 本發(fā)明的一種WiMAX下行調(diào)度和帶寬分配方法，包括以下步驟步驟(l)估算每 個(gè)連接所占用的帶寬；步驟(2)根據(jù)優(yōu)先級(jí)依次為各用戶站SS的各個(gè)連接分配帶寬；步驟(3)在正交頻分多址接入OFDMA下行子幀中生成各用戶站SS的數(shù)據(jù)域。本發(fā)明的一種WiMAX下行調(diào)度和帶寬分配方法，其中，步驟(1)中所述的估算是 對(duì)每個(gè)連接當(dāng)前所包含的下行分組所實(shí)際需要的帶寬預(yù)先進(jìn)行估算，估算的帶寬值取決 于(1)連接當(dāng)前包含的下行分組數(shù)目以及每個(gè)分組的長(zhǎng)度；(2)上述分組所生成的協(xié) 議數(shù)據(jù)單元PDU的數(shù)目，以及該連接是否需要循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC，這決定了媒體訪問(wèn)控 制層MAC頭和CRC的數(shù)目；(3)該連接是否支持分段，以及所需的分段子頭的數(shù)目； (4)該連接是否支持打包，以及所需的打包子頭的數(shù)目，當(dāng)估算廣播連接需要的帶寬時(shí)， 還需要根據(jù)已接入的用戶站SS的數(shù)目估計(jì)尚未生成的管理消息DL-MAP的字節(jié)數(shù)。本發(fā)明的一種WiMAX下行調(diào)度和帶寬分配方法，其中，步驟(2)中所述優(yōu)先級(jí)的 先后次序如下(1)初始測(cè)距CID對(duì)應(yīng)的連接；(2)廣播連接；(3)各用戶站SS的基 本連接；(4)各主動(dòng)授權(quán)業(yè)務(wù)UGS服務(wù)流對(duì)應(yīng)的連接，根據(jù)最小保證速率分配；(5)各 實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)rtPS服務(wù)流對(duì)應(yīng)的連接，根據(jù)最小保證速率分配；(6)各非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù) nrtPS服務(wù)流對(duì)應(yīng)的連接，根據(jù)最小保證速率分配；(7)各用戶站SS的主管理連接；(8) 各實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)rtPS服務(wù)流對(duì)應(yīng)的連接，根據(jù)最大持續(xù)速率分配；(9)各用戶站SS的 第二管理連接；(10)各非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)nrtPS服務(wù)流對(duì)應(yīng)的連接，根據(jù)最大持續(xù)速率分 配；(11)各盡力而為業(yè)務(wù)BE服務(wù)流對(duì)應(yīng)的連接，根據(jù)最大持續(xù)速率分配。本發(fā)明的一種WiMAX下行調(diào)度和帶寬分配方法，其中，步驟(2)中所述的分配帶 寬進(jìn)一步包括當(dāng)為某個(gè)SS的某個(gè)連接分配帶寬時(shí)，根據(jù)用戶站SS的調(diào)制編碼方式和 重復(fù)編碼指示，將子幀當(dāng)前剩余時(shí)隙數(shù)折算為子幀當(dāng)前剩余字節(jié)數(shù)，比較以下3個(gè)數(shù)值 O)該連接對(duì)應(yīng)服務(wù)流的速率參數(shù)折算到每幀的字節(jié)數(shù)，(2)根據(jù)下行分組的情況估算 得到的該連接的帶寬，(3)子幀當(dāng)前剩余字節(jié)數(shù)，其中最小的數(shù)值即為給該連接分配的 帶寬，將其折算成時(shí)隙數(shù)，并在子幀當(dāng)前剩余時(shí)隙數(shù)中扣除，然后按優(yōu)先級(jí)為下一個(gè)連 接分配帶寬，直到所有連接都己處理完或者子幀當(dāng)前剩余時(shí)隙數(shù)為0為止，最后以用戶 站SS為單位，將其對(duì)應(yīng)的所有連接各自分得的帶寬作累加，得到各個(gè)SS分得的帶寬， 然后求得各個(gè)用戶站SS占用的時(shí)隙數(shù)。本發(fā)明的一種WiMAX下行調(diào)度和帶寬分配方法，其中，步驟(3)進(jìn)一步包括在 正交頻分多址接入OFDMA下行子幀中，每個(gè)用戶站SS的數(shù)據(jù)域?qū)?yīng)一個(gè)帶狀矩形，首 先將靠前的幾個(gè)符號(hào)、所有子信道構(gòu)成的帶狀矩形區(qū)域分給廣播連接，然后按照各個(gè)用 戶站SS占用的時(shí)隙數(shù)從大到小的順序?qū)⒏鱾€(gè)用戶站SS排成一個(gè)列表，根據(jù)表首用戶站 SS占用的時(shí)隙數(shù)，計(jì)算能容納該SS的使用所有子信道的矩形區(qū)域需要多少個(gè)符號(hào)，然后按照列表的先后順序，嘗試將每個(gè)SS的數(shù)據(jù)域安排到上述帶狀矩形區(qū)域中先根據(jù)帶 狀區(qū)域的符號(hào)數(shù)和每個(gè)SS占用的時(shí)隙數(shù)，計(jì)算將該SS安排到帶狀區(qū)域所需要的子信道 數(shù)，如果帶狀區(qū)域的剩余子信道數(shù)足夠即可安排；如果某些SS只需占用一個(gè)子信道，可 將它們排列在帶狀區(qū)域的同一個(gè)子信道中，如果發(fā)現(xiàn)資源利用率仍較低，可以增加上述 帶狀區(qū)域的符號(hào)數(shù)，對(duì)于能夠容納到該帶狀區(qū)域中的SS，將其數(shù)據(jù)域的符號(hào)偏移、子信道偏移、符號(hào)數(shù)目、子信道數(shù)目記錄，然后在ss排序列表中刪除已分配的ss，繼續(xù)按 照上述方法構(gòu)造新的帶狀區(qū)域并分配ss數(shù)據(jù)域，直到ss排序列表為空或下行子幀沒(méi)有空間為止，最后按照生成的各數(shù)據(jù)域的符號(hào)偏移、子信道偏移、符號(hào)數(shù)目、子信道數(shù)目生成管理消息DL-MAP和相應(yīng)SS的各連接的媒體訪問(wèn)控制層協(xié)議數(shù)據(jù)單元MAC PDU， 發(fā)送給物理層處理。本發(fā)明所述方法能提高系統(tǒng)的容量，同時(shí)處理算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。


圖1為根據(jù)本發(fā)明在下行子幀中生成各SS的數(shù)據(jù)域的一個(gè)輸出結(jié)果的示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種用于WiMAX的基站的MAC層中的下行調(diào)度和帶寬分配的實(shí)現(xiàn)方 法。該方法根據(jù)當(dāng)前各下行業(yè)務(wù)的調(diào)度類型、服務(wù)質(zhì)量參數(shù)、以及從網(wǎng)絡(luò)層到達(dá)的下行 分組的實(shí)際數(shù)據(jù)量，實(shí)現(xiàn)下行調(diào)度和下行帶寬分配。該方法能提高系統(tǒng)的容量，同時(shí)處 理算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。下面介紹本發(fā)明的技術(shù)原理。WiMAX被定位為一種以提供Internet網(wǎng)接入為主的寬帶無(wú)線技術(shù)。在Internet網(wǎng)中， 數(shù)據(jù)的傳輸往往是非連續(xù)的，具有突發(fā)性。這主要表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上每個(gè)設(shè)備發(fā)送或接收分 組數(shù)據(jù)的速率上下波動(dòng)很大。因此，對(duì)于WiMAX的基站的MAC層來(lái)說(shuō)，為每個(gè)下行 連接分配帶寬時(shí)，不僅要考慮該連接對(duì)應(yīng)的服務(wù)流的調(diào)度類型、最小保證帶寬/最大持續(xù) 帶寬等服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，還要考慮該連接當(dāng)前需要發(fā)送多少下行分組數(shù)據(jù)，這樣才能保證 下行帶寬被公平合理的分配。因?yàn)橄滦蟹纸M(即媒體訪問(wèn)控制層服務(wù)數(shù)據(jù)單元MAC SDU) 是經(jīng)過(guò)MAC層的分段、打包等處理后生成媒體訪問(wèn)控制層協(xié)議數(shù)據(jù)單元MACPDU，然 后交給物理層傳輸?shù)模詫?duì)每個(gè)連接來(lái)說(shuō)，發(fā)送該連接當(dāng)前所包含的下行分組所需要 的帶寬是這些下行分組的總長(zhǎng)度以及所有的MAC頭、CRC、分段子頭、打包子頭的長(zhǎng) 度的總和，也就是說(shuō)，略大于上述下行分組的總長(zhǎng)度。因此，帶寬分配前需要每個(gè)連接 當(dāng)前所包含的下行分組所實(shí)際需要的帶寬預(yù)先進(jìn)行估算，該帶寬值取決于以下因素(1)該連接當(dāng)前包含的下行分組數(shù)目以及每個(gè)分組的長(zhǎng)度；(2)上述分組所生成的PDU的數(shù) 目，以及該連接是否需要循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC，這決定了MAC頭和CRC的數(shù)目；(3)該 連接是否支持分段，以及所需的分段子頭的數(shù)目；(4)該連接是否支持打包，以及所需 的打包子頭的數(shù)目。另外，估算廣播連接需要的帶寬時(shí)，還需要根據(jù)已接入的SS的數(shù)目 估計(jì)尚未生成的管理消息DL-MAP的字節(jié)數(shù)。根據(jù)協(xié)議規(guī)定，連接對(duì)應(yīng)的服務(wù)流的調(diào)度類型有4種主動(dòng)授權(quán)業(yè)務(wù)(UGS)、實(shí)時(shí) 輪詢業(yè)務(wù)(rtPS)、非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)(nrtPS)以及盡力而為(BE)業(yè)務(wù)。上述業(yè)務(wù)對(duì)傳輸 實(shí)時(shí)性的要求依次降低。另外，還有部分連接用于傳輸管理消息，不對(duì)應(yīng)服務(wù)流。根據(jù) 各下行連接對(duì)傳輸實(shí)時(shí)性的要求，將帶寬分配的優(yōu)先級(jí)先后次序規(guī)定如下(1)初始測(cè) 距CID對(duì)應(yīng)的連接；(2)廣播連接；(3)各SS的基本連接；(4)各UGS服務(wù)流對(duì)應(yīng)的 連接，根據(jù)最小保證速率分配；(5)各rtPS服務(wù)流對(duì)應(yīng)的連接，根據(jù)最小保證速率分配； (6)各nrtPS服務(wù)流對(duì)應(yīng)的連接，根據(jù)最小保證速率分配；(7)各SS的主管理連接；(8) 各rtPS服務(wù)流對(duì)應(yīng)的連接，根據(jù)最大持續(xù)速率分配；(9)各SS的第二管理連接；(10) 各nrtPS服務(wù)流對(duì)應(yīng)的連接，根據(jù)最大持續(xù)速率分配；(11 )各BE服務(wù)流對(duì)應(yīng)的連接， 根據(jù)最大持續(xù)速率分配。如果當(dāng)前優(yōu)先級(jí)下是按照最大持續(xù)速率進(jìn)行帶寬分配的，需要 記錄在該優(yōu)先級(jí)下分得帶寬的最后一個(gè)連接，下一幀在該優(yōu)先級(jí)下分配帶寬時(shí)將從上述 連接的下一個(gè)連接開(kāi)始，這樣可以提高分配的公平性。一個(gè)下行子幀可以被分為多個(gè)排列區(qū)(PermutationZone),為了方便討論算法，假設(shè) 下行子幀中只含有一個(gè)必需的排列區(qū)，并且所有SS的數(shù)據(jù)域都位于該排列區(qū)中。首先根 據(jù)下行子幀的子信道數(shù)目和符號(hào)數(shù)目計(jì)算其OFDMA時(shí)隙總數(shù)，然后根據(jù)上述優(yōu)先級(jí)依 次為為各SS的各個(gè)連接分配帶寬。為某個(gè)SS的某個(gè)連接分配帶寬時(shí)，先根據(jù)該SS調(diào) 制編碼方式和重復(fù)編碼指示(Repetition Coding Indication),將子幀當(dāng)前剩余時(shí)隙數(shù)折算 為子幀當(dāng)前剩余字節(jié)數(shù)。比較以下3個(gè)數(shù)值(1)該連接對(duì)應(yīng)服務(wù)流的前述速率參數(shù)折 算到每幀的字節(jié)數(shù)，(2)根據(jù)下行分組的情況估算得到的該連接的帶寬，(3)子幀當(dāng)前 剩余字節(jié)數(shù)。其中最小的數(shù)值即為給該連接分配的帶寬。將其折算成時(shí)隙數(shù)，并在子幀 當(dāng)前剩余時(shí)隙數(shù)中扣除，然后按優(yōu)先級(jí)為下一個(gè)連接分配帶寬，直到所有連接都己處理 完或者子幀當(dāng)前剩余時(shí)隙數(shù)為0為止。最后以SS為單位，將其對(duì)應(yīng)的所有連接各自分得 的帶寬作累加，得到各個(gè)SS分得的帶寬，進(jìn)而求得各個(gè)SS占用的時(shí)隙數(shù)。使用同樣的 方法，可以求出廣播連接占用的時(shí)隙數(shù)。在OFDMA下行子幀中，每個(gè)SS的數(shù)據(jù)域?qū)?yīng)一個(gè)占據(jù)若干個(gè)子信道和若干個(gè)符號(hào)的帶狀矩形，矩形的面積等于或略大于該SS占用的時(shí)隙數(shù)。為了減少SS的物理層的處 理時(shí)間，盡可能縮小該矩形對(duì)應(yīng)的符號(hào)數(shù)，增大該矩形對(duì)應(yīng)的子信道數(shù)。每個(gè)數(shù)據(jù)域?qū)?應(yīng)的矩形可按下列方法生成首先將較靠前的若干個(gè)符號(hào)、所有子信道構(gòu)成的帶狀矩形 區(qū)域分給廣播連接，具體的符號(hào)數(shù)可以根據(jù)廣播連接占用的時(shí)隙數(shù)來(lái)計(jì)算。然后按照各個(gè)ss占用的時(shí)隙數(shù)從大到小的順序?qū)⒏鱾€(gè)ss排成一個(gè)列表。根據(jù)表首ss占用的時(shí)隙數(shù)，計(jì)算能容納該ss的使用所有子信道的矩形區(qū)域(如圖1中的粗實(shí)線矩形)需要多少個(gè)符號(hào)。然后按照列表的先后順序，嘗試將每個(gè)SS的數(shù)據(jù)域安排到上述帶狀矩形區(qū)域中先根據(jù)帶狀區(qū)域的符號(hào)數(shù)和每個(gè)ss占用的時(shí)隙數(shù)，計(jì)算將該ss安排到帶狀區(qū)域所需要的子信道數(shù)，如果帶狀區(qū)域的剩余子信道數(shù)足夠即可安排；如果某些SS只需占用一個(gè)子 信道(如圖1中的SS3、 SS4、 SS5)，可嘗試將它們排列在帶狀區(qū)域的同一個(gè)子信道中， 以合理利用資源。如果發(fā)現(xiàn)資源利用率仍較低，可以適當(dāng)增加上述帶狀區(qū)域的符號(hào)數(shù)， 例如可以根據(jù)列表中前2、 3、……個(gè)SS占用時(shí)隙數(shù)的總和來(lái)計(jì)算帶狀區(qū)域的符號(hào)數(shù)， 然后再執(zhí)行上述操作，這樣可提高資源利用率。對(duì)于能夠容納到該帶狀區(qū)域中的SS，將 其數(shù)據(jù)域的符號(hào)偏移、子信道偏移、符號(hào)數(shù)目、子信道數(shù)目記錄，然后在SS排序列表中 刪除已分配的SS。繼續(xù)按照上述方法構(gòu)造新的帶狀區(qū)域并分配SS數(shù)據(jù)域，直到SS排序 列表為空或下行子幀沒(méi)有空間為止。最后按照生成的各數(shù)據(jù)域的符號(hào)偏移、子信道偏移、 符號(hào)數(shù)目、子信道數(shù)目生成管理消息DL-MAP和相應(yīng)SS的各連接的MAC PDU，發(fā)送給 物理層處理即可。下面將參照本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。主要內(nèi)容包括估算每個(gè) 連接占用的帶寬、為各SS分配下行帶寬、在下行子幀中生成各SS的數(shù)據(jù)域的步驟。(一)估算連接占用的帶寬，可以分詞定長(zhǎng)度SDU、可變長(zhǎng)度SDU并且不支持打包、 可變長(zhǎng)度SDU并且支持打包3種情況考慮。為了討論方便，假設(shè)某個(gè)連接中SDU數(shù)目 為MAC頭和CRC長(zhǎng)度為M4C—or—/e"個(gè)Byte;對(duì)于一個(gè)PDU，其最 大長(zhǎng)度為Max—PZ)[/je"，取值為2047個(gè)Byte;該連接占用帶寬的估算結(jié)果為S『—e勸' 個(gè)字節(jié)。(1)對(duì)于包含固定長(zhǎng)度SDU的連接，假設(shè)所有SDU的長(zhǎng)度均為幼t/—/e"，則一個(gè) PDU最多可容納的SDU個(gè)數(shù)SD^jer—PDC/=floor[SD[/—/ew / (Max—尸Dt/—/e"— M4C—ctc_/m)]，其中floor表示向下取整。將所有的SDU打包需要的PDU個(gè)數(shù) PDt/_"ww=ceil(S￡>f/—mwz/SDf/^per—尸Z)LO，其中ceil表示向上取整。所以估算的帶寬 為5『—e幼'^SD"—/e" *5"Df/—朋附+M4CJz^一crc—*戶DC/一"w附。(2) 對(duì)于包含可變長(zhǎng)度SDU的連接，假設(shè)每個(gè)SDU的長(zhǎng)度為SZX/」e"(Z)個(gè)Byte， 其中/二l，2，…，SDC/j^m。如果該連接不支持打包，則假設(shè)分段子頭長(zhǎng)度為尸ragJ/A— 個(gè)Byte。設(shè)每個(gè)SDU需要被分成Frag—"ww(i)段，則有Frag—ceil[SD/ (Mccc—戶Z)C7/e"—M4C—WrcTC—/e"—Frag—Mr/en)]。則每個(gè)SDU占用的帶寬5『—S￡>[/(0 為5『—5￡)"(0=5￡>"—/e"(/) + (M4C—Mr—crc」e"+Frag—/zc^—/e") * Frag"ww(O。所以估算 的帶寬為每個(gè)SDU占用帶寬的總和，即S『一e勸'二 SDf/(z')。(3) 對(duì)于包含可變長(zhǎng)度SDU并且支持打包的連接，假設(shè)打包子頭長(zhǎng)度為 尸actjM^—/ew個(gè)Byte。每個(gè)SDU至少需要一個(gè)打包子頭，則上述SDU的打包子頭占用 的總帶寬為SDU長(zhǎng)度的總和加上SD[/_m^個(gè)打包子頭的長(zhǎng)度，即B『—SDJ7j acA:= S ,SDf/一/e"(z') + PacA/ A—/e" * SD"一咖m 。 如果B『5Z)f/j ac/t 〉 (tW"ox—PDV—few — M4C_/zA_ctc—/e" — Pfld—/^r_/ew)，則還需要分段，分段的數(shù)目為Frag—wwm — ceil[5『SD 7j acA:/ (Max—尸Df/—/e"—M4C/7A—crc—/e"—Pac)t—/z^_/e")]，注意需要為這 些分段添加打包子頭的概率較大。所以估算的帶寬為3『_^^/ = ^『_5￡>^/』0^ + (M4 C—Ac^—c/r—/ew+尸acA一/7cir—/e")女Frflg—" wot 。 .另外，估算廣播連接所占帶寬時(shí)，需要包含尚未生成的DL-MAP所占用的帶寬。估 算DL-MAP長(zhǎng)度的方法是，根據(jù)已接入的SS的數(shù)目，計(jì)算其中的DL-MAPIE—共占用 的字節(jié)數(shù)，然后再加上DL-MAP其他內(nèi)容的字節(jié)數(shù)，其總和作為該SDU的長(zhǎng)度。(二)對(duì)于為各個(gè)SS分配帶寬的方法，為了討論方便，假設(shè)已接入S^"訓(xùn)個(gè)SS， 其中第f個(gè)SS建立了 Co朋—"ww(0個(gè)連接，其中！'二l， 2，…，"wm。設(shè)第/個(gè)SS中 第y'個(gè)連接對(duì)應(yīng)的服務(wù)流的最小保證速率為17 _附&0/)，最大持續(xù)速率為7T 一max(/j')，單 位均為bit/s，其中/=1， 2，…，Co""—"wm(/)。設(shè)Frame—為相鄰幀的時(shí)間間隔， 單位為ms。設(shè)上述連接在每一幀內(nèi)的最小保證速率和最大持續(xù)速率對(duì)應(yīng)的帶寬分別為 5『—mz'"(/j/)和5『—wax(zV)，單4立為Byte，貝J有SPF一mz'"(/;/)-Frawe—<iwra/z'ow* 77 _/m'w (zV.) / 8000， 5『—wax(/力二Frame—^ra"w7*77 _max(!V)/ 8000。如果上述連接是不對(duì)應(yīng)任何 服務(wù)流的管理連接，則BPF一冊(cè)'"0/)二S^lmax(/力二o0。另夕卜，設(shè)根據(jù)下行分組的情況估 算得到的該連接的帶寬為S『一eW(^)，單位為Byte。根據(jù)第/個(gè)SS的調(diào)制編碼方式和重 復(fù)編碼指示，設(shè)其每個(gè)時(shí)隙最多可容納辦toje^/o《/)個(gè)Byte。為各個(gè)SS分配帶寬的 具體算法步驟如下(1)根據(jù)下行子幀的子信道數(shù)目C/^m/m和符號(hào)數(shù)目5^m_"ww，計(jì)算其OFDMA時(shí) 隙總數(shù)，作為當(dāng)前剩余時(shí)隙數(shù)S/ofe—/e/f=C/z_ w * Sym—m/m / 2。(2) 根據(jù)前述帶寬分配的優(yōu)先級(jí)表，當(dāng)前優(yōu)先級(jí)設(shè)定為初始測(cè)距CID對(duì)應(yīng)的連接。(3) 如果當(dāng)前優(yōu)先級(jí)下是按照最大持續(xù)速率進(jìn)行帶寬分配的，當(dāng)前待分配連接設(shè)定 為在上一幀帶寬分配時(shí)，該優(yōu)先級(jí)中最后一個(gè)獲得帶寬的連接的下一個(gè)連接；否則，當(dāng) 前待分配連接設(shè)定為當(dāng)前優(yōu)先級(jí)中的第1個(gè)連接。(4) 設(shè)當(dāng)前待分配連接是第/個(gè)SS中的第j'個(gè)連接，計(jì)算當(dāng)前剩余的帶寬數(shù)B『—/e/ =57o&—/e/f * 5ytor，單位為Byte 。(5) 計(jì)算為該連接分配的帶寬Sff—c朋"(,V)，單位為Byte:如果當(dāng)前優(yōu)先級(jí)使用最 小保證速率做限制，3『—co朋(/力二min[5『—/q/ ， S『_eW/(zV)， S『—如果使用最 大持續(xù)速率做限制，5『co""(/力二min[S『一/e/" S『eW/(/力，萬(wàn)『一wax(/力]。(6) 計(jì)算上述帶寬對(duì)應(yīng)的該連接占用的時(shí)隙數(shù)S/o"jo朋OV) = 5『—co""OV') /(7) 將S/她」e/—S/o"—co""OV)作為新的當(dāng)前剩余時(shí)隙數(shù)57o"_/e/f。(8) 如果570&一/6力>0，并且當(dāng)前優(yōu)先級(jí)中還有連接未執(zhí)行帶寬分配，則將下一個(gè) 連接作為當(dāng)前待分配連接，轉(zhuǎn)(4)執(zhí)行；否則繼續(xù)。(9) 如果當(dāng)前優(yōu)先級(jí)下是按照最大持續(xù)速率進(jìn)行帶寬分配的，記錄最后一個(gè)獲得帶 寬的連接。(10) 如果S/o"—/e//〉0，并且當(dāng)前優(yōu)先級(jí)不是分配BE服務(wù)流的優(yōu)先級(jí)，則根據(jù)帶 寬分配的優(yōu)先級(jí)表將下一個(gè)優(yōu)先級(jí)作為當(dāng)前優(yōu)先級(jí)，轉(zhuǎn)(3)執(zhí)行；否則繼續(xù)。(11) 以SS為單位，將其對(duì)應(yīng)的所有連接各自分得的帶寬作累加，得到各個(gè)SS分 得的帶寬B『—com7(w)，進(jìn)而可求得其占用的時(shí)隙數(shù)S/o"—^(0=5『—w(/) /5少toj^j/W(/)。使用同樣的方法，可以求出廣播連接占用的時(shí)隙數(shù)S/o"—6rafltfcaw。(三)生成各SS的數(shù)據(jù)域的算法。(1) 分配足夠的符號(hào)數(shù)5>附_腦附_^<^^0^滿足廣播連接對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)域，即 Sjw一"ww—6racwbxsf二2*ceil[(57o&一6raa^caW+4) / C7z—，其中力卩上4是為了計(jì)算FCH 區(qū)域，乘以2是因?yàn)橄滦凶訋幸粋€(gè)子信道、2個(gè)符號(hào)構(gòu)成的區(qū)域?qū)?yīng)一個(gè)時(shí)隙。令符號(hào) 偏移iS少附—q^"二S少附—"ww_6roac/c<xsf。(2) 將57o"一w(/)從大到小的順序排成一個(gè)列表，設(shè)列表中第f項(xiàng)對(duì)應(yīng)的SS的索引 為SS」W一)。令戶l。(3) 計(jì)算列表中第1至"/項(xiàng)的時(shí)隙數(shù)之和，記為S/o/^^o^(/')。則容納這些數(shù)據(jù)域 的使用所有子信道的帶狀區(qū)域所需的符號(hào)數(shù)&w_ramjrai(p = 2*ceil(S/o&^ro甲(/') /CTz—"wm)。令6=1, CTz—0_^"=0， 5>w—ojf—^wa〃二Sy附一Oj^。(4) 如果列表中第A:項(xiàng)對(duì)應(yīng)的SS所占用的時(shí)隙數(shù)S/oK—M(SS」'mfec(0)》 S;;附—"ww^graw/7/2,則轉(zhuǎn)(5)，否則轉(zhuǎn)(7)。(5) 計(jì)算在上述帶狀區(qū)域中，容納列表中第A項(xiàng)對(duì)應(yīng)的SS所占用的子信道數(shù)為 C7z一ww附—m(5S1—z'"c/ex(/t))二cei1(2 *57o/5—M(5Sj"cfex(A:)) / ""附_^/-0"/ )。如果CTz—o#+ C/z—咖m一M(5^j"(fec(A:))〉C/z咖w，則轉(zhuǎn)(9)。(6) 為該SS分配數(shù)據(jù)域符號(hào)偏移5)w—o#，符號(hào)數(shù)&w—mw^gra甲，子信道偏移 C7 —o#，子信道數(shù)C/z_"ww—M(51SJ"tfex(A))。將C/z_c#+C/z_"ww—^(S5"」wflfex(it))的值作為 新的C/z一o/"。轉(zhuǎn)(9)。(7) 如果S少w—ci^>wa//+2*57o&—M(5"5^/"Gfex(A:))〉辦w—c^+Syw一"ww^grow; ，則令 &附—^w〃=S;;m_c#,并將C/z—作為新的CTz—(#。(8) 如果(^_0#<07—"ww，則為該SS分配數(shù)據(jù)域符號(hào)偏移S>w_o#—^ja//，符號(hào) 數(shù)2女57o"j4SS」'wfec(A;))，子信道偏移O^o#，子信道數(shù)l。(9) 如果C/z—o#"<C/z—并且A小于列表中的項(xiàng)數(shù)，則將A+l作為新的t并轉(zhuǎn)(4)。(10) 如果隊(duì)列中還有SS未獲得分配，并且C/2—o#7 C/z—m^<0.8 (即基于當(dāng)前個(gè)符號(hào)的帶狀區(qū)域的利用率較低，我們經(jīng)過(guò)測(cè)試認(rèn)為取0.8這個(gè)閾值較為 合適，也可以更改)，則將J+l作為新的y，取消這一輪的分配結(jié)果，并轉(zhuǎn)(3)。Ul)確認(rèn)這一輪的分配結(jié)果，將已分配的SS對(duì)應(yīng)的時(shí)隙數(shù)從列表中刪除。將S;w一of m^^raw/7作為新的S;w—c#。如果列表仍不為空，并且新的辦附_0#<分/ —朋m, 則令/=1，并轉(zhuǎn)(3)。(12)按照各數(shù)據(jù)域矩形生成的結(jié)果生成DL-MAP和相應(yīng)SS的各連接的MAC PDU， 發(fā)送給物理層處理。以上具體實(shí)施方式
僅限于說(shuō)明本發(fā)明的下行調(diào)度與帶寬分配方法，但本發(fā)明的并不 局限于實(shí)施例的內(nèi)容。依本發(fā)明方法，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明， 或通過(guò)其他方式予以改進(jìn)，應(yīng)該知道凡不脫離本發(fā)明思想的任何改進(jìn)都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種WiMAX下行調(diào)度和帶寬分配方法，其特征在于包括以下步驟步驟(1)估算每個(gè)連接所占用的帶寬；步驟(2)根據(jù)優(yōu)先級(jí)依次為各用戶站SS的各個(gè)連接分配帶寬；步驟(3)在正交頻分多址接入OFDMA下行子幀中生成各用戶站SS的數(shù)據(jù)域。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)中所述的估算是對(duì)每個(gè)連接當(dāng)前所包含的下行分組所實(shí)際需要的帶寬預(yù)先 進(jìn)行估算，估算的帶寬值取決于(1)連接當(dāng)前包含的下行分組數(shù)目以及每個(gè)分組的長(zhǎng) 度；(2)上述分組所生成的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU的數(shù)目，以及該連接是否需要循環(huán)冗余校 驗(yàn)CRC，這決定了媒體訪問(wèn)控制層MAC頭和CRC的數(shù)目；(3)該連接是否支持分段， 以及所需的分段子頭的數(shù)目；(4)該連接是否支持打包，以及所需的打包子頭的數(shù)目， 當(dāng)估算廣播連接需要的帶寬時(shí)，還需要根據(jù)己接入的用戶站SS的數(shù)目估計(jì)尚未生成的管 理消息DL-MAP的字節(jié)數(shù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)中所述優(yōu)先級(jí)的先后次序如下(1)初始測(cè)距CID對(duì)應(yīng)的連接；(2)廣播 連接；(3)各用戶站SS的基本連接；(4)各主動(dòng)授權(quán)業(yè)務(wù)UGS服務(wù)流對(duì)應(yīng)的連接，根 據(jù)最小保證速率分配；(5)各實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)rtPS服務(wù)流對(duì)應(yīng)的連接，根據(jù)最小保證速率 分配；(6)各非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)nrtPS服務(wù)流對(duì)應(yīng)的連接，根據(jù)最小保證速率分配；(7)各 用戶站SS的主管理連接；(8)各實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)rtPS服務(wù)流對(duì)應(yīng)的連接，根據(jù)最大持續(xù) 速率分配；(9)各用戶站SS的第二管理連接；(10)各非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)nrtPS服務(wù)流對(duì) 應(yīng)的連接，根據(jù)最大持續(xù)速率分配；(11)各盡力而為業(yè)務(wù)BE服務(wù)流對(duì)應(yīng)的連接，根據(jù) 最大持續(xù)速率分配。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于步驟(2)中所述的分配帶寬進(jìn)一步包括當(dāng)為某個(gè)SS的某個(gè)連接分配帶寬時(shí)，根據(jù)用戶站SS的調(diào)制編碼方式和重復(fù)編碼指示，將子幀當(dāng)前剩余時(shí)隙數(shù)折算為子幀當(dāng)前剩余字節(jié)數(shù)，比較以下3個(gè)數(shù)值(1)該連接對(duì)應(yīng)服務(wù)流的速率參數(shù)折算到每幀的字節(jié)數(shù)，(2)根據(jù)下行分組的情況估算得到的該連接的帶寬，(3)子幀當(dāng)前剩余字節(jié)數(shù)，其中最 小的數(shù)值即為給該連接分配的帶寬，將其折算成時(shí)隙數(shù)，并在子幀當(dāng)前剩余時(shí)隙數(shù)中扣 除，然后按優(yōu)先級(jí)為下一個(gè)連接分配帶寬，直到所有連接都已處理完或者子幀當(dāng)前剩余時(shí)隙數(shù)為0為止，最后以用戶站ss為單位，將其對(duì)應(yīng)的所有連接各自分得的帶寬作累加， 得到各個(gè)ss分得的帶寬，然后求得各個(gè)用戶站ss占用的時(shí)隙數(shù)。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(3)進(jìn)一步包括在正交頻分多址接入OFDMA下行子幀中，每個(gè)用戶站SS 的數(shù)據(jù)域?qū)?yīng)一個(gè)帶狀矩形，首先將靠前的幾個(gè)符號(hào)、所有子信道構(gòu)成的帶狀矩形區(qū)域 分給廣播連接，然后按照各個(gè)用戶站SS占用的時(shí)隙數(shù)從大到小的順序?qū)⒏鱾€(gè)用戶站SS 排成一個(gè)列表，根據(jù)表首用戶站SS占用的時(shí)隙數(shù)，計(jì)算能容納該SS的使用所有子信道 的矩形區(qū)域需要多少個(gè)符號(hào)，然后按照列表的先后順序，嘗試將每個(gè)SS的數(shù)據(jù)域安排到 上述帶狀矩形區(qū)域中先根據(jù)帶狀區(qū)域的符號(hào)數(shù)和每個(gè)SS占用的時(shí)隙數(shù)，計(jì)算將該SS安排到帶狀區(qū)域所需要的子信道數(shù)，如果帶狀區(qū)域的剩余子信道數(shù)足夠即可安排；如果某些SS只需占用一個(gè)子信道，可將它們排列在帶狀區(qū)域的同一個(gè)子信道中，如果發(fā)現(xiàn)資 源利用率仍較低，可以增加上述帶狀區(qū)域的符號(hào)數(shù)，對(duì)于能夠容納到該帶狀區(qū)域中的SS，將其數(shù)據(jù)域的符號(hào)偏移、子信道偏移、符號(hào)數(shù)目、子信道數(shù)目記錄，然后在ss排序列表 中刪除已分配的ss，繼續(xù)按照上述方法構(gòu)造新的帶狀區(qū)域并分配ss數(shù)據(jù)域，直到ss排序列表為空或下行子幀沒(méi)有空間為止，最后按照生成的各數(shù)據(jù)域的符號(hào)偏移、子信道偏移、符號(hào)數(shù)目、子信道數(shù)目生成管理消息DL-MAP和相應(yīng)SS的各連接的媒體訪問(wèn)控制 層協(xié)議數(shù)據(jù)單元MACPDU，發(fā)送給物理層處理。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種WiMAX下行調(diào)度和帶寬分配方法，包括以下步驟步驟(1)估算每個(gè)連接所占用的帶寬；步驟(2)根據(jù)優(yōu)先級(jí)依次為各用戶站SS的各個(gè)連接分配帶寬；步驟(3)在正交頻分多址接入OFDMA下行子幀中生成各用戶站SS的數(shù)據(jù)域。本發(fā)明所述方法能提高系統(tǒng)的容量，同時(shí)處理算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H04L12/28GK101222401SQ20081005765
公開(kāi)日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2008年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月4日
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