一种基于资源利用率的时延优先调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种通信领域的通信资源调度方法。
【背景技术】
[0002] 近年来移动通信发展迅速，随着对数字多媒体业务需求的增长，自从3G时代开 始，移动通信的重点开始更多地放在数据业务的传输上。数据业务中的实时业务对数据传 输的要求较为严格，除了一定的传输速率之外，还要求具有较低的传输时迟、丢包率以及延 迟抖动等。除了物理层技术之外，调度算法的设计对于实时业务QoS (Quality of Service) 需求的满足也具有关键作用。经典的分组资源调度算法包括轮询（Round Robin，RR)、最大 载干比（Max C/I Ration)算法和比例公平（Proportional Fair，PF)算法。然而这些算法 均具有明显缺点。轮询算法的吞吐量过低，最大载干比算法公平性较差。PF算法虽然平衡 了系统吞吐量和公平性，但是没有考虑用户（UE，User Equipment)业务的QoS需求。针对 这一问题，关于实时业务调度的一系列改进算法被提出。目前应用成熟的算法主要有改进 的最大权重延迟优先（Modified Largest Weighted Delay First，M_LWDF)算法、指数比例 公平（Exponential PF，EXP/PF)算法等。然而有一些用户由于自身信道条件差，所以难以 达到被调度的需求，这类用户的数据包往往由于时延过大而被丢弃。《Delay-prioritized scheduling (DPS) for real time traffic in 3GPP LTE system》从时延优化入手，给出了 一种时延优先调度（Delay Prioritized Scheduler，DPS)算法，但是该方法由于完全忽略 用户信息，在用户数较多的情况下表现并不好。《LTE系统中一种低丢包率的实时业务调度 算法》给出了改进的MDPS (Modified Delay Prioritized Scheduler)算法，该算法通过引 入平均频谱效率来提升算法在多用户条件下的表现。然而该算法在信道信息的引入上不够 精准，性能还有进一步提升的空间。
【发明内容】
[0003] 本发明为了解决现有的通信过程中资源调度方法由于时延过大而被丢弃数据包 的问题和分配资源不够精确的问题。
[0004] 一种基于资源利用率的时延优先调度方法，包括以下步骤：
[0005] 步骤1 :在LTE-A系统中，时频资源调度的单元是资源块RBn(Resource Block)，η =(1，2,…，Ν)，N为LTE-A系统中资源块的总数；
[0006] 设LTE-A系统中有K个用户，接入系统用户集合为K = {1，2，…，Κ};在资源块 RBnI，计算每个用户k = (1，2，…，Κ)在当前TTI(传输时间间隔，Time Transmission Interval)下队头数据包剩余比特数Ik(t)，然后计算资源利用率E k，n(t);
[0007]
(1)
[0008] 其中，Ek,n(t)为用户k在资源块RBn上的资源利用率；是用户k在资源块RB n 上可获得数据的最大速率，与该用户具体的调制方式以及编码有关；rtn(t)为第t个TTI下 用户k在资源块RBn上获得数据的理论速率；t。为一个TTI的时间长度；Ik (t)/t。表示当用 户队头数据包剩余比特数不足以达到理论速率上限时，所能获得的实际速率；
[0009] 将资源块分配向量3=(?,e Cam的所有元素清零；其中第η个元 素 an的数值表示资源块RB η上分配的用户编号；
[0010] 步骤2 :计算每个用户k在当前TTI下在资源块RBnI的优先级数值Mk,n(t);
[0011] 步骤3 :根据公式⑵挑选优先级最高的用户k%将用户P分配到资源块RBnI, 更新资源块分配向量A，令a n= k %
[0012] k*= argmax(Mkn(t)) (2)
[0013] 步骤4 :计算用户k*在资源块RBn上实际获得数据速率min(r k,n(t)，lk(t)/t。）；并 更新用户P在该TTI中所有资源块（RB)上的实际获得数据速率之和（用户P可能在不同 RB均获得数据速率）；
[0014] 步骤5 :完成在资源块RBn上的分配后，判断用户P在该TTI中实际获得数据速率 之和是否达到保证数据传输速率GBR的要求，若用户P实际获得数据速率之和大于或等于 GBR要求，则把P从服务列表中清除，接入系统用户集合K = K/{1^}(表示集合求差集）；若 用户P实际获得数据速率之和小于GBR要求，将其保留在接入系统用户集合K中；
[0015] 步骤6 :令η = n+1，重复步骤1-步骤5,直至资源块RB#部分配完毕；
[0016] 步骤7 :完成分配后，资源块分配向量A中存储不同资源块RBn对应的不同用户编 号，返回该TTI中资源块分配向量A，基站将根据这一编号映射关系配置资源，将相应用户 的数据分配到相应的子载波上。
[0017] 本发明具有以下有益效果：
[0018] 本发明以时延为考虑因素，不单纯以用户的信道质量作为优先级评判标准，而是 考虑了用户的剩余数据量，计算了实际能在信道上获得的速率，通过这种方法能够更为精 确地分配资源，使得本发明在保证低丢包率的前提下，改善了系统公平性和吞吐量，在吞吐 量、公平性以及时延性能之间取得了良好的平衡，综合性能较为优秀。
【附图说明】
[0019] 图1为用户的丢包率仿真结果对比图；
[0020] 图2为吞吐量仿真结果对比图；
[0021] 图3为公平性仿真结果对比图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0022] 一：
[0023] -种基于资源利用率的时延优先调度方法，包括以下步骤：
[0024] 步骤1 :在LTE-A系统中，时频资源调度的单元是资源块RBn(Resource Block)，η =(1，2,…，Ν)，N为LTE-A系统中资源块的总数；
[0025] 设LTE-A系统中有K个用户，接入系统用户集合为K = {1，2, "·，Κ};在资源块 RBnI，计算每个用户k = (1，2，…，Κ)在当前TTI(传输时间间隔，Time Transmission Interval)下队头数据包剩余比特数Ik(t)，然后计算资源利用率Ek，n(t);
[0026]
(1)
[0027] 其中，Ek,n(t)为用户k在资源块RBn上的资源利用率；C,是用户k在资源块RB n 上可获得数据的最大速率，与该用户具体的调制方式以及编码有关；rtn(t)为第t个TTI下 用户k在资源块RBn上获得数据的理论速率；t。为一个TTI的时间长度；Ik (t)/t。表示当用 户队头数据包剩余比特数不足以达到理论速率上限时，所能获得的实际速率；
[0028] 将资源块分配向量，…％} e Civxl的所有元素清零；其中第η个元 素 an的数值表示资源块RB η上分配的用户编号；
[0029] 步骤2 :计算每个用户k在当前TTI下在资源块1?"上的优先级数值Mk,n(t);
[0030] 步骤3 :根据公式（2)挑选优先级最高的用户k%将用户P分配到资源块RBnI, 更新资源块分配向量A，令a n= k %
[0031] k*= arg max(Mk n(t)) (2)
[0032] 步骤4 :计算用户P在资源块RBn上实际获得数据速率min(r k,n(t)，lk(t)/t。）；并 更新用户P在该TTI中所有资源块（RB)上的实际获得数据速率之和（用户P可能在不同 RB均获得数据速率）；
[0033] 步骤5 :完成在资源块RBn上的分配后，判断用户P在该TTI中实际获得数据速率 之和是否达到保证数据传输速率GBR的要求，若用户P实际获得数据速率之和大于或等于 GBR要求，则把P从服务列表中清除，接入系统用户集合K = K/{1^}(表示集合求差集）；若 用户P实际获得数据速率之和小于GBR要求，将其保留在接入系统用户集合K中；
[0034] 步骤6 :令η = n+1，重复步骤1-步骤5,直至资源块RB#部分配完毕；
[0035] 步骤7 :完成分配后，资源块分配向量A中存储不同资源块RBn对应的不同用户编 号，返回该TTI中资源块分配向量A，基站将根据这一编号映射关系配置资源，将相应用户 的数据分配到相应的子载波上。
【具体实施方式】 [0036] 二：
[0037] 本实施方式步骤1所述rk,n (t)的公式如下：
[0038] rk_n(t) = (ns-nc) X Qmkjn (t) Xnsub X Ck_n (t) (3)
[0039] 式中，rC%-个子帧上的OFDM符号数，η。是这些OFDM符号中用于控制的符号的 个数，n sub为一个资源块上的子载波数，Qmk，n(t)是用户k在当前时隙下每个符号上调制的 比特数，由调制方式决定；C kin (t)是用户k在第t个TTI时在资源块RBnI的符号速率。
[0040] mk，n(t)和 Ck，n(t)