专利名称：基于机会主义原则的基站多播业务调度装置及其调度方法
技术领域：
本发明涉及一种无线通信技术领域的装置及其调度方法，具体地涉及一种基于机会主义原则的基站多播业务调度装置及其调度方法。
背景技术：
随着人类对无线通信需求的日益增加，以无线通信方式提供多媒体服务越来越受到关注，手机电视以及可视电话会议等应用将在未来几年得到普及。对于高速率和高服务质量的多媒体传输，单播已经不能满足要求。在这种情况下，多播与广播被认为是提高频谱利用率的最有效的方式。为此，3GPP与3GPP2均定义了多媒体广播多播服务，分别命名为 MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service，多媒体广播多播业务)和 BCMCS (Broadcast Multicast krvice，广播多播业务)。两者都在各自组织中得到了广泛讨论， 并处于不断演进的过程中。广播多播服务的出现，使得向大量用户提供多媒体业务成为现实。其最大优点在于取代了原有多路单播及点对点(PTP)的连接模式而采用多播的传输模式。多播模式因其可将相同的数据内容发送给小区中的多个用户，避免了重复传输大量相同数据而造成的空中接口拥塞，极大地提高整个网络的资源利用率。因此，多播传输方式正日益成为多点无线通信中采用的传输方式。多播传输方式中，基站发射机将相同的数据发送给小区中属于同一多播组的多个用户。在多播方式的每个传输时隙，基站发射机只能以同一个速率向小区中的一个多播组发送数据。在多播业务传输过程中，小区中存在多个多播组并且每个多播组中包含不同数目的用户。一般而言，属于同一多播组的不同用户随机分布在小区中不同位置，因此同一多播组中的不同用户经历不同的信道条件，从而支持的最大传输速率不同。当多播系统采用自适应调制和编码(Adaptive Modulate and Coding, AMC)，用户设备能支持不同的传输数据速率。AMC技术主要通过用户设备反馈测量的信道质量指示(Channel Quality hdicator，CQI)信息选择合适的传输速率。基站接收用户设备反馈的CQI等信息，然后通过UE反馈的CQI和各用户的数据传送需求，得到用户能够支持的最大传输速率，为多播组中用户 i能够支持的传输速率。如果基站的数据传输速率高于用户设备当前时刻能够支持的最大传输速率
，则用户设备将无法接收到任何传输数据。由于同一多播组中的所有用户受限于基站选择的同一速率，因此基站对速率的选择与基站对多播组选择同等重要。如果基站选择较高的传输速率，则多播组中许多用户将无法接收到传输数据；如果基站选择较低的传输速率，则不能充分利用支持高传输速率的用户的信道条件。因此，对于多播传输方式而言，基站调度必须在系统的吞吐量和用户的公平性两个方面取得折中，因此基站多播调度的核心在于选择合适的多播组以及选择合适的传输速率。传统的多播调度方法将传输速率固定在系统的默认速率值并且在所有多播组中进行轮询调度。系统的默认传输速率一般设置为最低的传输速率，即处于小区最边缘的用户能够处理的传输速率。现行的CDMA2000 IxEV-DO系统就是采用这种方式。这种策略在一定程度上保证了不同用户的公平性，但是这种策略无法充分利用不同用户的信道条件，尤其是那些靠近基站的信道条件较好的用户。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于机会主义原则的基站多播业务调度装置及其调度方法，基于机会主义原则选择多播组中归一化速率较高的部分用户作为考虑对象来确定传输速率，然后选择累计速率最大的多播组进行传输。机会主义的选择策略可以使得信道条件较好的用户接收到质量更高的数据服务；引入考虑了公平性的归一化速率可以使得所有用户接收到的服务水平得到保证。根据本发明的一个方面，提供一种基于机会主义原则的基站多播业务调度装置， 包括用户信息收集处理模块、多播组速率计算模块、多播组调度传输模块和吞吐量更新模块，其中，
所述用户信息收集处理模块与所述多播组速率计算模块相连接，并用于向所述多播组速率计算模块传输多播用户分组信息以及每个用户当前时刻数据速率信息；
所述多播组速率计算模块与所述多播组调度传输模块相连接，用于根据所述多播用户分组信息以及每个用户当前时刻数据速率信息计算各个多播组所能获取的最大累计速率以及对应最优传输速率，并向所述多播组调度传输模块传输各个多播组所能获取的最大累计速率信息以及对应最优传输速率信息；
所述多播组调度传输模块与所述吞吐量更新模块相连接，用于根据所述各个多播组所能获取的最大累计速率信息确定该时刻能够享受传输服务的多播组并对其进行数据传输服务，同时向所述吞吐量更新模块传输该时刻享受传输服务的多播组标识及该多播组的对应最优传输速率；
所述吞吐量更新模块与所述用户信息收集处理模块相连，并用于根据所述该时刻传输的多播组及该多播组的最优传输速率，向所述用户信息收集处理模块传输更新后各个用户当前的吞吐量信息。根据本发明的另一个方面，还提供一种基于机会主义原则的基站多播业务调度装置的调度方法，包括以下步骤
第一步所述用户信息收集处理模块接收用户终端反馈数据速率信息，决定每个用户当前时刻能够支持的最大可行传输速率；
第二步所述用户信息收集处理模块对于每一个多播组，计算该组当中每一个用户在该时刻的归一化速率，并按大小进行排序，然后挑选出部分归一化速率较高的用户构成用户子集；
第三步所述多播组速率计算模块计算每个多播组在取不同用户子集时的传输速率及对应多播组累计速率，确定每个多播组能获取的最大累计速率及对应传输速率；
第四步所述多播组调度模块选择所有多播组中累计速率最大的一组多播组在其对应最优传输速率下对其进行传输服务；
第五步所述吞吐量更新模块更新多播组中每个用户在当前时刻的吞吐量。具体地，本发明是通过以下技术方案实现的
本发明涉及一种基于机会主义原则的基站多播业务调度装置，包括用户信息收集处理模块、多播组速率计算模块、多播组调度传输模块和吞吐量更新模块，其中用户信息收集处理模块与多播组速率计算模块相连接并传输多播用户分组信息以及每个用户当前时刻数据速率信息，多播组速率计算模块与多播组调度传输模块相连接并传输每个多播组的最优传输速率信息以及所能获取的最大累计速率信息，吞吐量更新模块与用户信息收集处理模块相连并传输更新后各个用户当前的吞吐量信息。所述的用户信息收集处理模块包括基站多播系统的一部分，用于接收用户设备发送的反馈信息，并且得到用户能够支持的最大传输速率；基站多播系统采用自适应调制编码技术(AMC)，用户设备能支持不同的传输数据速率。自适应调制编码技术主要通过用户设备反馈测量的信道质量指示(CQI)信息选择合适的传输速率。基站接收用户设备反馈的信道质量指示等信息，然后通过用户设备反馈的信道质量指示和各用户的数据传送需求，
得到用户能够支持的最大传输速率趙 (下标fc表示多播组ID,上标 为多播组内用户ID， I表示该时刻，下同)。通过从吞吐量更新模块中获取的用户吞吐量AtlU来计算得出归一化
速率Γ/^Π Rl^JTl^，汴进丨/+排I}-r (0□ □ Or 3 OO □ r严( ) 该模块中还包括存
储器单元(比如RAM存储器)以进行多播业务多播组的信息管理，即将各个多播组的分组信息及用户的速率信息输入到多播组速率计算模块；
所述的多播组速率计算模块包括处理器单元(比如一个中央处理器CPU)以计算每个多播组在取不同用户子集时的传输速率及对应多播组累计速率，确定每个多播组能获取的最大累计速率及对应传输速率；
所述的多播组调度模块包括调度器单元并根据多播组速率计算模块提供的各个多播组的最优传输速率及累计速率最大的多播组，决定该时刻传输的多播组及该多播组的最优传输速率。所述的吞吐量更新模块包括存储器单元(比如RAM存储器)以更新每一时刻每个用户的吞吐量，并在更新后将每个用户的吞吐量信息反馈给用户数据收集处理模块。本发明涉及上述系统的调度方法，包括以下步骤
第一步接收用户终端反馈数据速率信息，基站决定每个用户当前时刻能够支持的最大可行传输速率；
第二步对于每一个多播组*,计算该组当中每一个用户i在该时刻I的归一化速率 r/上口 RlJjrt丄，j丨进丨/+排丨}、 ( )Μ 0r D0 □,各为多播组Jt中的用户
数。然后挑选出个归一化速率最高的用户构成用户子集々亡…其中M为比例系数；
第三步计算每个多播组在取不同用户子集时的传输速率^⑺11^^^ 及对应多 St
播组累计速率□口 ？i(Oi{4(iP!i(0}，确定每个多播组能获取的最大累计速率及对
ill ^
应传输速率；
第四步选择所有多播组中累计速率最大的一组多播组在对应最优传输速率下进行传
输；其中 表示第Jt组第i个用户在^]1时刻的平均吞吐量，《表示时延时间尺度为时隙数,ΓΛΟ表示第fc组第i个用户在f时刻的平均吞吐量。当第fc组被选择进行传输时， I^mm ;否则赶(<)1]0。当第f个用户接收到数据传输时，亡上口1 ；否则If上DO。本发明多播系统的基站分布在小区中央，基站多播系统采用时分复用的工作方式，在每一个时隙只有一组用户接收数据。基站多播系统采用自适应调制编码技术(AMC)， 用户设备能够支持不同的传输数据速率。自适应调制编码技术主要通过用户设备反馈测量的信道质量指示(CQI)信息选择合适的传输速率。基站接收用户设备反馈的信道质量指示等信息，根据用户设备反馈信息进行信道预测，然后根据信道预测结果在每个调度周期更
新调制编码方式，决定用户当前时隙能够支持的最大传输速率起CO。不同多播组中的所有
用户必须监测自己的信道情况，并在每个时隙将信道质量指示等信息反馈给基站，基站通
过用户设备反馈的信道质量指示信息，得到用户能够支持的最大传输速率劣⑶,基站根据
所有用户提供的最大速率信息《㈣，计算每个多播组在取不同用户子集时的传输速率及
对应多播组累计速率，确定每个多播组能获取的最大累计速率及对应传输速率。根据每个多播组所能获取的最大累计速率来确定每个时隙选择传输的多播组以及该多播组用于传输的速率。基站多播系统可以在一个时隙或多个时隙进行调度。采用上述的技术解决方案，基站接收用户设备反馈的信道质量指示等信息，然后通过用户终端反馈的信道质量指示和各用户的数据传送需求，得到用户能够支持的最大传输速率，多播调度器通过本发明提出的计算每个多播组在不同用户子集下的传输速率及多播组累计速率的方法，确定每个时隙选择传输的多播组以及该多播组用于传输的速率，在保证各个用户公平性的基础上，让信道条件较好的用户接收到质量更高的数据服务来提高多播业务的吞吐量。
图1示出根据本发明提供的基于机会主义原则的基站多播业务调度装置的结构示意图2示出根据本发明提供的基于机会主义原则的基站多播业务调度装置的调度方法的流程图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实
第五步更新多播组中每个用户在当前时刻的吞吐量，具体为第Jfc组第i个用户在 iDl时刻的平均吞吐量由下式进行更新施例。如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述基于机会主义原则的基站多播业务调度装置包括用户信息收集处理模块1、多播组速率计算模块2、多播组调度传输模块3和吞吐量更新模块4，其中，所述用户信息收集处理模块1与多播组速率计算模块2相连接，并用于向所述多播组速率计算模块2传输多播用户分组信息以及每个用户当前时刻数据速率信息；所述多播组速率计算模块2与多播组调度传输模块3相连接，用于根据所述多播用户分组信息以及每个用户当前时刻数据速率信息计算各个多播组所能获取的最大累计速率以及对应最优传输速率，并向所述多播组调度传输模块3传输各个多播组所能获取的最大累计速率信息以及对应最优传输速率信息；所述多播组调度传输模块3与吞吐量更新模块4相连接，用于根据所述各个多播组所能获取的最大累计速率信息确定该时刻能够享受传输服务的多播组并对其进行数据传输服务，同时向所述吞吐量更新模块4传输该时刻享受传输服务的多播组标识及该多播组的对应最优传输速率；所述吞吐量更新模块4与用户信息收集处理模块1相连，并用于根据所述该时刻享受传输服务的多播组及该多播组的最优传输速率，向所述用户信息收集处理模块传输更新后各个用户当前的吞吐量信息。所述用户信息收集处理模块1包括基站多播系统的用户信息收集处理单元，用于接收用户设备发送的反馈信息，并且得到用户能够支持的最大传输速率；基站多播系统采用自适应调制编码技术(AMC)，用户设备能支持不同的传输数据速率。自适应调制编码技术主要通过用户设备反馈测量的信道质量指示(CQI)信息选择合适的传输速率。所述用户信息收集处理模块1接收用户设备反馈的信道质量指示等信息，然后通过用户设备反馈的信道质量指示和各用户的数据传送需求，得到用户能够支持的最大传输速率。通过从所述吞吐量更新模块4中获取的用户吞吐量来计算得出归一化速率，并按组进行排序。所述用户信息收集处理模块1中还包括存储器单元(比如RAM存储器)以进行多播业务多播组的信息管理，即将各个多播组的分组信息及用户的速率信息输入到所述多播组速率计算模块；
所述多播组速率计算模块2包括处理器单元(比如一个中央处理器CPU)以计算每个多播组在取不同用户子集时的传输速率及对应多播组累计速率，确定每个多播组能获取的最大累计速率及对应传输速率；
所述多播组调度模块3包括调度器单元，用于根据所述多播组速率计算模块2提供的各个多播组所能获取的最大累计速率，决定该时刻能够享受传输服务的多播组并在其对应最优传输速率下对其进行传输服务。所述吞吐量更新模块4包括存储器单元(比如RAM存储器)以更新每一时刻每个用户的吞吐量，并在更新后将每个用户的吞吐量信息反馈给用户数据收集处理模块。如图2所示，在本发明的另一个实施例中，所述基于机会主义原则的基站多播业务调度装置本装置的调度方法包括如下步骤
第一步所述用户信息收集处理模块1接收用户终端反馈数据速率信息，决定每个用户当前时刻能够支持的最大可行传输速率；
第二步所述用户信息收集处理模块1对于每一个多播组Jt,计算该组
当中每一个用户f在该时刻ι的归一化速率
权利要求
1.一种基于机会主义原则的基站多播业务调度装置，其特征在于，包括用户信息收集处理模块、多播组速率计算模块、多播组调度传输模块和吞吐量更新模块，其中，所述用户信息收集处理模块与所述多播组速率计算模块相连接，并用于向所述多播组速率计算模块传输多播用户分组信息以及每个用户当前时刻数据速率信息；所述多播组速率计算模块与所述多播组调度传输模块相连接，用于根据所述多播用户分组信息以及每个用户当前时刻数据速率信息计算各个多播组所能获取的最大累计速率以及对应最优传输速率，并向所述多播组调度传输模块传输各个多播组所能获取的最大累计速率信息以及对应最优传输速率信息；所述多播组调度传输模块与所述吞吐量更新模块相连接，用于根据所述各个多播组所能获取的最大累计速率信息确定该时刻能够享受传输服务的多播组并对其进行数据传输服务，同时向所述吞吐量更新模块传输该时刻享受传输服务的多播组标识及该多播组的对应最优传输速率；所述吞吐量更新模块与所述用户信息收集处理模块相连，并用于根据所述该时刻传输的多播组及该多播组的最优传输速率，向所述用户信息收集处理模块传输更新后各个用户当前的吞吐量信息。
2.根据权利要求1所述的基于机会主义原则的基站多播业务调度装置，其特征在于， 所述用户信息收集处理模块包括基站多播系统的用户信息收集处理单元，用于接收用户设备发送的反馈信息，并且得到用户能够支持的最大传输速率；通过从所述吞吐量更新模块中获取的用户吞吐量来计算得出归一化速率，并按组进行排序；所述用户信息收集处理模块中还包括存储器单元以进行多播业务多播组的信息管理，包括将各个多播组的分组信息及用户的速率信息输入到所述多播组速率计算模块。
3.根据权利要求1所述的基于机会主义原则的基站多播业务调度装置，其特征在于， 所述多播组速率计算模块包括处理器单元以计算每个多播组在取不同用户子集时的传输速率及对应多播组累计速率，确定每个多播组能获取的最大累计速率及对应最优传输速率。
4.根据权利要求1所述的基于机会主义原则的基站多播业务调度装置，其特征在于， 所述多播组调度模块包括调度器单元，其中，所述调度器单元用于根据所述多播组速率计算模块提供的各个多播组所能获取的最大累计速率，决定该时刻能够享受传输服务的多播组并在其对应最优传输速率下对其进行传输服务。
5.根据权利要求1所述的基于机会主义原则的基站多播业务调度装置，其特征在于， 所述吞吐量更新模块包括存储器单元以更新每一时刻每个用户的吞吐量，并在更新后将每个用户的吞吐量信息反馈给用户信息收集处理模块。
6.一种基于机会主义原则的基站多播业务调度装置的调度方法，其特征在于，包括以下步骤第一步所述用户信息收集处理模块接收用户终端反馈数据速率信息，决定每个用户当前时刻能够支持的最大可行传输速率；第二步所述用户信息收集处理模块对于每一个多播组，计算该组当中每一个用户在该时刻的归一化速率，并按大小进行排序，然后挑选出部分归一化速率较高的用户构成用户子集；第三步所述多播组速率计算模块计算每个多播组在取不同用户子集时的传输速率及对应多播组累计速率，确定每个多播组能获取的最大累计速率及对应传输速率；第四步所述多播组调度模块选择所有多播组中累计速率最大的一组多播组在其对应最优传输速率下对其进行传输服务；第五步所述吞吐量更新模块更新多播组中每个用户在当前时刻的吞吐量。
7.根据权利要求6所述的调度方法，其特征在于，在所述第二步中，所述每个用户的归一化速率由下式决定
8.根据权利要求6或7所述的调度方法，其特征在于，在所述第二步中，挑选出
9.根据权利要求6所述的调度方法，其特征在于，在所述第三步中，计算每个多播组在取不同用户子集时的传输速率
10.根据权利要求6所述的调度方法，其特征在于，在所述第五步中，所述更新多播组中每个用户在当前时刻的吞吐量的步骤，具体为第Jt组第i个用户在时刻的平均吞吐量由下式进行更新
全文摘要
本发明提供一种基于机会主义原则的基站多播业务调度装置，包括用户信息收集处理模块、多播组速率计算模块、多播组调度传输模块和吞吐量更新模块。还提供一种相应的调度方法。本发明基于机会主义原则选择多播组中归一化速率较高的部分用户作为考虑对象来确定传输速率，然后选择累计速率最大的多播组进行传输。机会主义的选择策略可以使得信道条件较好的用户接收到质量更高的数据服务；引入考虑了公平性的归一化速率可以使得所有用户接收到的服务水平得到保证。
文档编号H04W72/12GK102271309SQ201110227840
公开日2011年12月7日 申请日期2011年8月10日 优先权日2011年8月10日
发明者俞晖, 刘伟, 应凯, 王新兵, 程鹏 申请人:上海交通大学