基于用戶業(yè)務(wù)量滿意度的lte上行比例公平資源調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于用戶業(yè)務(wù)量滿意度的LTE上行 比例公平資源調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著4G技術(shù)的投入商用，國(guó)內(nèi)4G用戶數(shù)量快速增長(zhǎng)，僅僅中國(guó)移動(dòng)的4G用戶數(shù) 就有望在2015年突破2. 5億。由于用戶對(duì)無(wú)線通信業(yè)務(wù)的需求越來(lái)越大，現(xiàn)在的頻譜資源 有限，因此有效利用有限的頻譜資源，為用戶提供更好的服務(wù)至關(guān)重要。
[0003] 在LTE(LongTermEvolution)系統(tǒng)上行鏈路中采用單載波正交頻分多址（Single CarrierFrequencyDivisionMultileAccess，SC-FDMA)技術(shù)。SC-FDMA技術(shù)有效降低 了上行鏈路發(fā)射信號(hào)的峰均比（PeaktoAveragePowerRatio,PAPR)，因此被應(yīng)用于3GPP LTE上行鏈路中，但同時(shí)對(duì)LTE上行鏈路的資源調(diào)度提出了新的要求。SC-FDMA技術(shù)要求同 時(shí)分配給同一用戶的子載波必須是連續(xù)的。
[0004] 系統(tǒng)吞吐量和公平性是資源調(diào)度算法兩個(gè)重要的性能指標(biāo)，這兩種性能指標(biāo)的邊 界是通過(guò)以下兩種算法來(lái)確定的：一種是最大載干比算法，在犧牲公平性的基礎(chǔ)上提供最 大的系統(tǒng)容量，因?yàn)樵谶@種策略下所有的資源都分配給信道條件最好的用戶；另一種是輪 詢算法，在犧牲系統(tǒng)容量的基礎(chǔ)上給每個(gè)用戶提供比較公平的資源共享。這兩種算法分別 確定了系統(tǒng)吞吐量和公平性的邊界，然而一個(gè)好的算法必須要做到兩者兼顧，如比例公平 算法（ProportionalFair，PF)就是一種折中的算法，該算法的基本思想是在選擇用戶時(shí)考 慮瞬時(shí)速率和長(zhǎng)期平均速率的比值，同時(shí)利用權(quán)重值對(duì)不同用戶進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到同時(shí)兼顧 系統(tǒng)吞吐量和公平性的目的。
[0005] PF算法為小區(qū)內(nèi)每個(gè)用戶都分配了一個(gè)優(yōu)先級(jí)，在任意時(shí)刻系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)先級(jí)最大 的用戶。在現(xiàn)有研宄中，PF算法的優(yōu)先級(jí)通過(guò)以下公式得到：= 其中，n是傳 輸時(shí)間間隔（TTI)索引，<(?)是用戶i在第j個(gè)資源塊（ResourceBlock，RB)獲得的傳輸 速率，氏(n-1)表示用戶i在第n-1個(gè)TTI及之前的平均傳輸速率，i為所有等到被調(diào)度用 戶中的任一個(gè)，j為第n個(gè)TTI中的任意一個(gè)RB。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)TTI調(diào)度的時(shí)候，Rjn-l)都為 1。顯然，優(yōu)先級(jí)較高的用戶分配到的資源比較多，隨著時(shí)間越長(zhǎng)該用戶獲得的平均傳輸速 率越大，優(yōu)先級(jí)不斷變低，最后將無(wú)法獲得服務(wù)，反之亦然?？傊?，PF調(diào)度算法一方面可以 保證所有用戶的平均數(shù)據(jù)傳輸量最大，另一方面充分保證了不會(huì)出現(xiàn)某些用戶長(zhǎng)時(shí)間得不 到服務(wù)的現(xiàn)象。
[0006] 但是PF算法每次將RB分配給優(yōu)先級(jí)最高的用戶，這樣并不能保證同時(shí)分配給同 一用戶的RB的連續(xù)性，不能夠滿足SC-FDMA技術(shù)的要求，因此不能夠直接應(yīng)用于LTE上行 鏈路中。在現(xiàn)有的LTE上行資源調(diào)度算法研宄中，大部分對(duì)PF算法做出改進(jìn)以使其適應(yīng) LTE上行鏈路的要求，比如每次將RB分配給滿足RB連續(xù)性并且信道質(zhì)量較好的用戶。為了 降低信道質(zhì)量小尺度波動(dòng)的影響，有人提出了RB組分配的思想，就是將所有可用的RB分成 若干個(gè)RB組，每次以RB組為單位分配給滿足條件的用戶，這樣減少了信道質(zhì)量小尺度波動(dòng) 的影響，提高了系統(tǒng)吞吐量。
[0007] 由于不同用戶的業(yè)務(wù)量是不同的，在PF算法中對(duì)于業(yè)務(wù)量較多的用戶在過(guò)去的 一段時(shí)間內(nèi)的平均傳輸速率會(huì)比較高，而對(duì)于業(yè)務(wù)量較少的用戶在過(guò)去一段時(shí)間內(nèi)的平均 服務(wù)速率會(huì)比較低。這樣就使得業(yè)務(wù)量較少的用戶的優(yōu)先級(jí)往往會(huì)高于業(yè)務(wù)量較多的用 戶，更有機(jī)會(huì)獲得資源，使得不同業(yè)務(wù)量的用戶獲得的平均服務(wù)速率逐漸趨于一致，從而造 成系統(tǒng)吞吐量的下降，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)量較多的用戶對(duì)獲得服務(wù)的滿意度低于業(yè)務(wù)量較 少的用戶，造成用戶業(yè)務(wù)量滿意度的不公平。雖然已經(jīng)有人對(duì)LTE下行鏈路的業(yè)務(wù)滿意度 公平性提出了改進(jìn)方法，但是該問(wèn)題在上行鏈路中依然存在，而保證系統(tǒng)吞吐量和用戶業(yè) 務(wù)量滿意度公平性對(duì)于LTE系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是十分重要的，因此本發(fā)明針對(duì)此問(wèn)題結(jié)合上述RB組 分配的思想提出一個(gè)解決方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于用戶業(yè)務(wù)量滿意度的LTE上行比例公 平資源調(diào)度方法。
[0009] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：基于用戶業(yè)務(wù)量滿意度的LTE上行比例公平資源調(diào)度 方法，包括以下步驟：
[0010] S1 :根據(jù)用戶總數(shù)和可分配的RB的總個(gè)數(shù)確定每個(gè)用戶每次分配的RB組大?。?br>[0011] S2 :根據(jù)用戶的BSR上報(bào)更新對(duì)應(yīng)用戶的待發(fā)送業(yè)務(wù)量；
[0012] S3 :根據(jù)更新的用戶的待發(fā)送業(yè)務(wù)量計(jì)算每個(gè)用戶在各個(gè)RB組的優(yōu)先級(jí)度量值， 每個(gè)優(yōu)先級(jí)度量值對(duì)應(yīng)一個(gè)RB組與一個(gè)用戶的映射，按優(yōu)先級(jí)度量值從大到小排序，并得 到所有優(yōu)先級(jí)度量值對(duì)應(yīng)的RB組與用戶映射的排序序列；
[0013] S4 :根據(jù)排序序列中的優(yōu)先級(jí)度量值按從大到小的順序，依次分配RB組給對(duì)應(yīng)用 戶；
[0014] S5 :判斷所有的RB組是否已分配完畢，是則表示本輪調(diào)度完成，并更新所有用戶 的待發(fā)送業(yè)務(wù)量及各用戶獲得的平均傳輸速率；否則轉(zhuǎn)至步驟S4。
[0015] 進(jìn)一步地，所述步驟S3包括：
[0016] S31 :根據(jù)用戶在各RB組中的每個(gè)RB的設(shè)定時(shí)間點(diǎn)瞬時(shí)速率，以及到該設(shè)定時(shí)間 點(diǎn)的平均速率，計(jì)算得到用戶在各RB組的優(yōu)先級(jí)度量因子；
[0017] S32 :根據(jù)步驟S31得到的用戶在各RB組的優(yōu)先級(jí)度量因子，以及用戶在該設(shè)定時(shí) 間點(diǎn)的待發(fā)送業(yè)務(wù)量，得到用戶在各RB組的優(yōu)先級(jí)度量值，每個(gè)優(yōu)先級(jí)度量值對(duì)應(yīng)一個(gè)RB 組與一個(gè)用戶的映射，按優(yōu)先級(jí)度量值從大到小排序，并得到所有優(yōu)先級(jí)度量值對(duì)應(yīng)的RB 組與用戶映射的排序序列。
[0018] 更進(jìn)一步地，所述步驟S31根據(jù)以下公式計(jì)算用戶在各RB組的優(yōu)先級(jí)度量因子：
[0019]
[0020] 其中，<(0表示用戶i在RB組k的優(yōu)先級(jí)度量因子，（(0表示用戶i對(duì)于第j個(gè) RB在時(shí)刻t所達(dá)到的瞬時(shí)速率，氏(t)表示用戶i到時(shí)刻t所達(dá)到的平均速率。
[0021] 進(jìn)一步地，所述步驟S32根據(jù)以下公式計(jì)算用戶在各RB組的優(yōu)先級(jí)度量值：
[0022]
[0023] 其中，屯(t)表示用戶i在時(shí)刻t的待發(fā)送業(yè)務(wù)量
羑示在時(shí)刻t用戶i 的待發(fā)送業(yè)務(wù)量占所有用戶待發(fā)送業(yè)務(wù)量總和的比重。
[0024]進(jìn)一步地，所述步驟S4具體為：首先選擇排序序列中最大優(yōu)先級(jí)度量值對(duì)應(yīng)的的RB組與用戶，并將該RB組分配給對(duì)應(yīng)的用戶，若該RB組與對(duì)應(yīng)用戶已經(jīng)分配到的RB組不 連續(xù)，則判斷下一個(gè)優(yōu)先級(jí)度量值對(duì)應(yīng)的RB組與用戶是否滿足分配條件；若該RB組與對(duì)應(yīng) 用戶已經(jīng)分配到的RB組是連續(xù)的，則將該RB組分配給對(duì)應(yīng)用戶，并將排序序列中與該RB 組有關(guān)的優(yōu)先級(jí)度量值映射刪除。
[0025] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的基于用戶業(yè)務(wù)量滿意度的LTE上行比例公平資源調(diào) 度方法，通過(guò)將用戶當(dāng)前的待發(fā)送業(yè)務(wù)量作為優(yōu)先級(jí)評(píng)判的一個(gè)因子，計(jì)算用戶在每個(gè)RB 組的優(yōu)先級(jí)度量值，每個(gè)優(yōu)先級(jí)度量值對(duì)應(yīng)一個(gè)RB組與一個(gè)用戶的映射，按優(yōu)先級(jí)度量值 從大到小排序，并得到所有優(yōu)先級(jí)度量值對(duì)應(yīng)的RB組與用戶映射的排序序列；在RB組分配 時(shí)，按照排序序列從大到小進(jìn)行分配，保證待發(fā)送業(yè)務(wù)量較大的用戶有較高的優(yōu)先級(jí)，會(huì)獲 得更多的服務(wù)機(jī)會(huì)，進(jìn)而得到較高的平均服務(wù)速率，達(dá)到保證用戶業(yè)務(wù)量滿意度公平性和 提高系統(tǒng)吞吐量的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為本發(fā)明方法的流程示意圖。
[0027] 圖2為本發(fā)明方法的詳細(xì)步驟框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 首先定義用戶業(yè)務(wù)量滿意度為r=|，其中〇1表示用戶i在過(guò)去一段時(shí)間內(nèi)發(fā)送 的業(yè)務(wù)量，氏表示用戶i在過(guò)去一段時(shí)間內(nèi)獲得的平均傳輸速率。
[0029]本發(fā)明的方案為：基于用戶業(yè)務(wù)量滿意度的LTE上行比例公平資源調(diào)度算法。如 圖1所示，具體包括以下步驟。
[0030] 步驟S1 :在初始化網(wǎng)絡(luò)參數(shù)時(shí)首先要根據(jù)用戶的總個(gè)數(shù)和可以分配的RB的總個(gè) m 數(shù)來(lái)計(jì)算分配單位RB組的大小，計(jì)算公式為$ = -，其結(jié)果是將m個(gè)RB平均分為n個(gè)RB _n _ 組，每個(gè)RB組包括s個(gè)RB，將這n個(gè)RB組編號(hào)為1. . .n;其中，n為用戶個(gè)數(shù)，m為RB總數(shù) 量，□為取整符號(hào)。
[0031] 其次，本發(fā)明的方法通過(guò)獲得各個(gè)用戶的初始待發(fā)送業(yè)務(wù)量，將用戶的待發(fā)送業(yè) 務(wù)量作為優(yōu)先級(jí)因子來(lái)保證用戶業(yè)務(wù)量滿意度的公平性，在這個(gè)過(guò)程中需要涵蓋大業(yè)務(wù)量 的用戶和小業(yè)務(wù)量的用戶，以滿足本發(fā)明所適用的場(chǎng)景。
[0032] 步驟S2:通過(guò)用戶的BSR(BufferStatusR印ort，LTE通信系統(tǒng)中，