CN102104968A - 一种资源调度方法和基站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信领域，尤其是涉及一种资源调度方法和基站，能够有效提高系统的吞吐量。本发明的资源调度方法包括：确定各用户终端本次调度的待传送数据量以及调度等待时间；将待传送数据量达到数量阈值或者等待时间达到时间阈值的各用户终端优先进行调度。利用本发明的方法，可以改善小包业务对于系统中正在进行正常业务用户的影响，有效提高系统的吞吐量。

Description

一种资源调度方法和基站

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其是涉及一种资源调度方法和基站。

背景技术

在第三代移动通信系统中，为了提供更高速率的下行分组业务和上行分组业务，提高频谱利用效率，3GPP(3rd Generation Partnership Project)在WCDMA和TD-SCDMA系统的规范中引入了高速下行分组接入(HSDPA，High SpeedDownlink Packet Access)特性和高速上行分组接入(HSUPA，High Speed UplinkPacket Access)特性，可以为下行提供高达2.8Mbit/s的峰值速率，为上行提供2.2Mbit/s的峰值速率。

HSDPA实际上是一些无线增强技术的集合，与R4系统相比，HSDPA主要通过修改空中接口来增强系统性能。空中引入了高速下行共享信道(HS-DSCH)和相应的功能实体，支持高速下行分组数据的传输。HSDPA主要操作在UE、NodeB的物理层和MAC层，而无线链路控制(RLC)和分组数据汇聚协议(PDCP)不做任何改动。从物理层来看，主要引入自适应调制编码(AMC)和混合自动重传请求(HARQ)技术来增强数据吞吐量。从上层结构上来看，主要是增加了NodeB的处理功能，在NodeB和UE的MAC层引入MAC-hs实体，专门用来完成与HS-DSCH相关的MAC层操作以及与HARQ协议相关的处理。

如图1所示，为HSUPA系统的小区部分架构示意图，HSUPA通过使用AMC、HARQ及快速调度等技术获得增强的上行用户速率和系统吞吐量。HSUPA在UE和NodeB/RNC的MAC层引入了MAC-e/MAC-es实体，完成相关调度、优先级处理、反馈、重传等功能。物理层承载方面，HSUPA引入了新的增强专用信道(E-DCH)和对应的E-DCH上行物理信道(E-PUCH)。同时，为了完成相应的控制、调度和反馈，HSUPA在物理层引入了E-DCH随机接入上行控制信道(E-RUCCH)、E-DCH绝对授权信道(E-AGCH)和E-DCHHARQ指示信道(E-HICH)3条物理控制信道。

快速调度算法可以在动态复杂的无线环境下使多用户更有效地使用无线资源，提高整个小区的吞吐量，它控制着共享资源的分配，在很大程度上决定了整个系统的行为。不同的调度算法，对系统性能影响很大，常用的调度算法包括：轮询(RR)算法、最大载干比(MAX C/I)算法、正比公平(PF)算法。

(一)RR算法

RR算法不考虑每个用户的信道条件，采用循环方式为每个用户分配资源，每个用户以相同的概率占有可分配的时隙和功率。该算法认为不同用户的传输优先级是相等的，因而实现了用户间的最佳公平性。

RR算法虽然可以保证用户间的公平性，但没有考虑无线信道的时变特性，如果被调度的用户信道条件差，那么用户就有可能不能传送数据，所以这种算法的吞吐量是比较差的，难以充分利用系统资源以达到较高的系统容量。该算法通常是作为系统公平性的上界和算法性能的下界。

(二)MAX C/I算法

MAX C/I算法是一种依赖信道质量的调度算法，即按信道瞬时状况的好坏区分优先级次序，由信道条件最好的用户传输数据。这样就可以让系统资源得到最大的利用，由于多用户选择分集增益的存在，这就使系统的吞吐量达到最大。

MAX C/I调度算法虽然能够达到最大的系统容量和资源利用率，但是这种算法有可能使大多数用户得不到系统服务，低信道质量的用户甚至会被“饿死”，用户公平性差，因此在实际系统中使用该算法并不多见。该算法通常是作为系统吞吐量的上界。

(三)PF算法

PF算法是目前广泛采用的调度算法，该算法为每个用户分配一个相应的优先级，在任一时刻，扇区中优先级最大的用户接受服务和传输数据。该优先级如下所示：

$\mathrm{pri}{o}_i\left(t\right)=\frac{{(C/I)}_i}{R_i\left(t\right)}i=\mathrm{1,2,3},...,N$

其中，prio_i(t)是第i个用户在t时刻的调度优先级；(C/I)_i是第i个用户在t时刻的载干比；R_i(t)是该用户终端在时隙t内的吞吐量。

尽管该算法考虑了用户信道条件，又考虑了用户的公平性，使同一扇区内用户终端能够得到的速率与其所处的位置能够提供速率的比值基本不变，实现了系统吞吐量最大化与用户公平性的一个折中。但是并没有考虑对于非周期小包业务的支持。随着HSPA技术的发展，越来越多的终端已经同时支持HSUPA和HSDPA两种技术，HSDPA的上层反馈包也不再通过伴随信道发送而是通过HSUPA的E-DCH进行反馈。HSDPA的上层反馈包往往是非周期的小包业务，如果仍使用传统的调度算法，每次调度中对于较小的数据包均给予一次调度机会，这样将会对小区中的其他正在进行HSUPA业务的用户的服务产生影响，大大减少其调度次数，从而降低该用户的流量，进而降低整个系统的吞吐量。

发明内容

本发明提供一种资源调度方法和基站，可以改善小包业务对于系统中正在进行正常业务用户的影响，有效提高系统的吞吐量。

一种资源调度方法，包括：

确定各用户终端本次调度的待传送数据量以及调度等待时间；

将待传送数据量达到数量阈值或者等待时间达到时间阈值的各用户终端优先进行调度。

其中，所述确定各用户终端本次调度的待传送数据量的方法具体为：

如果接收到用户终端在上一调度周期中发送的调度信息SI，则根据SI确定本次调度用户终端的待传送数据量；

如果没有接收到用户终端在上一调度周期中发送的调度信息SI，则确定上一调度周期中用户终端被调度的传输数据量，并利用上一调度周期终端的待传送数据量减去用户终端被调度的传输数据量确定用户终端本次调度的待传送数据量。

其中，所述各用户终端的数量阈值为设定的固定值。

进一步，所述确定各用户终端本次调度的待传送数据量以及调度等待时间时，还包括：

确定每一个用户终端的数量阈值为上一调度周期中该用户终端被调度的传输数据量。

其中，所述上一调度周期中用户终端被调度的传输数据量Dummy_TBS_i为：

Dummy_TBS_i＝88×(MF_i+1)×16/SF_i*SlotNum_i

其中，Dummy_TBS_i为用户终端被调度的传输数据量，MF_i根据用户终端的调制方式取值，当调制方式为QPSK时，MF_i＝0，当调制方式为16QAM时，MF_i＝1，SF_i为扩频因子，SlotNum_i为时隙数。

进一步，所述方法还包括：

当所述将待传送数据量达到数量阈值或者等待时间达到时间阈值的各用户终端调度完毕后，且调度资源仍有剩余时，依次调度待传送数据量未达到数量阈值且等待时间未达到时间阈值的用户终端。

一种基站，包括：

确定单元，用于确定各用户终端本次调度的待传送数据量以及调度等待时间；

第一调度单元，用于将待传送数据量达到数量阈值或者等待时间达到时间阈值的各用户终端优先进行调度。

其中，所述确定单元具体包括：

第一确定子单元，用于如果接收到用户终端在上一调度周期中发送的SI，则根据SI确定本次调度用户终端的待传送数据量；

第二确定子单元，用于如果没有接收到用户终端在上一调度周期中发送的SI，则确定上一调度周期中用户终端被调度的传输数据量，并利用上一调度周期终端的待传送数据量减去用户终端被调度的传输数据量确定用户终端本次调度的待传送数据量。

进一步，所述基站还包括：

第二调度单元，用于当所述将待传送数据量达到数量阈值或者等待时间达到时间阈值的各用户终端调度完毕后，且调度资源仍有剩余时，依次调度待传送数据量未达到数量阈值且等待时间未达到时间阈值的用户终端。

其中，所述第一调度单元中的数量阈值为设定的固定值。

本发明提供的资源调度方法，在基站侧确定各终端用户的待传送数据量以及调度等待时间，将待传送数据量达到阈值或者等待时间达到设定时间的用户终端优先进行调度，直到调度资源用尽，避免了在每一次调度中，对每一个较小的数据包都给予一次调度机会，使得各用户终端的小数据包的数量达到门限值或者调度等待时间达到设定的时间时，才会对该用户终端进行调度，可以改善小包业务对于系统中正在进行正常业务用户的影响，有效提高系统的吞吐量。

附图说明

图1为HSUPA系统的小区部分架构示意图；

图2为本发明实施例提供的资源调度方法；

图3为本发明实施例提供的基站的结构示意图。

具体实施方式

现有的调度方法中对于非周期小包业务，在每一次的调度中，对每一个较小的数据包都给一次调度机会，因而影响系统中正在进行正常业务的用户，进而影响整个系统的吞吐量。针对现有技术的缺陷和不足，本发明的技术方案考虑到小包的数据量较小，每次的调度中，只有用户终端的待传送数据量达到门限值或者用户终端的调度等待时间达到设定的时间时，才会参与调度排序。这样可以保证每次调度都能尽可能多的传输数据，从而有效提高整个系统的吞吐量。

本发明实施例提供的资源调度方法，在基站侧确定各终端用户的待传送数据量以及调度等待时间，将待传送数据量达到阈值或者等待时间达到设定时间的用户终端根据现有的调度方法进行排序调度，直到调度资源用尽。

本发明实施例以一种可以支持HSPA TD-SCDMA通信系统，特别是以HSPA中以HSUPA承载HSDPA反馈包为例对本发明的资源调度方法进行描述，但本发明同样适用除以上提到的无线通信系统之外的其它无线通信系统，如WCDMA无线通信系统或者CDMA2000无线通信系统的情况。

如图2所示，为本发明实施例提供的资源调度方法，包括：

S201：基站确定各用户终端的本次调度的待传送数据量以及调度等待时间；

其中，初始时，各用户终端接入网络中会上报SI调度信息，基站根据各用户终端上报的SI确定各用户终端的待传送数据量；

其中，用户终端上报的SI中携带有此时用户终端的待传送数据量的指示值，该指示值在SI中具体为一个索引值，表示的是一个区间范围，则基站确定该区间范围的最大值为此时用户终端的待传送数据量；

各用户终端初始接入网络中时，调度等待时间设置为0，以后基站对每一个用户终端完成一次调度，将该用户终端的调度等待时间清零；

S202：将待传送数据量达到数量阈值或者等待时间达到时间阈值的各用户终端优先进行调度；

其中，将待传送数据量达到数量阈值或者等待时间达到时间阈值的各用户终端放到高优先级队列中，将其余用户终端放入低优先级队列中；

对每个优先级队列中的各用户终端根据现有的PF算法进行优先级排序，按优先级顺序依次调度高优先级队列中的用户终端，直到调度资源用尽；

其中，初始时，待传送数据量的数量阈值可以是一个固定值，但如果该值太大，则在每一次调度中可能大多数用户终端会位于低优先级队列中，用户获得一次调度机会需要很长时间，影响系统实时性，从而影响系统的性能；如果该值太小，则每一次调度中，系统中的大多数用户会位于高优先级队列中，也即系统每次都给大多数用户均等的调度机会，且这些用户待传输的数据量很小，和不做拼小包相比系统性能并没有明显提升。具体可以通过仿真得到该固定值，使系统中各用户终端合理分布在高优先级队列以及低优先级队列中，使得每次调度能尽量提高吞吐量，同时不影响系统实时性。

等待时间的时间阈值可以为一个固定值，该值的设置可以使得用户终端在有数据要传输的情况下在一定时间内总能得到调度机会，而不至于出现“饿死”和失步的情况，可以通过仿真得到，最好与RNC配置的定时器T_WAIT，定时器T_RUCCH以及其他一些网络配置的参数相适应。

S203：当调度资源仍有剩余时，调度其余用户；

其中，当高优先级队列中的用户终端调度完毕后，调度资源仍有剩余，则按优先级顺序依次调度低优先级队列中的用户终端，直到调度资源用尽；

当步骤S202中，调度资源用尽时，则步骤S203是不必执行的。

S204：将被调度用户的调度等待时间清零；

S205：判断在本次调度周期中是否接收到用户终端上报的SI调度信息，判断结果为是时，则执行步骤S206，判断结果为否时，则执行步骤S207；

S206：若在本次调度周期中，接收到用户终端上报的SI调度信息，则根据SI更新用户终端在本次调度周期内被调度后的待传送数据量，执行步骤S209；

S207：若在本次调度周期内，没有接收到用户终端上报的SI调度信息，则计算该用户终端在本次调度周期内被调度的传输数据量，继续执行步骤S208；

其中，计算该用户终端在本次调度周期内被调度的传输数据量的具体方法为：

根据上一调度周期中对用户终端授权的扩频因子、时隙数以及用户终端的调制方式确定用户终端被调度的传输数据量，具体的计算方法为：

Dummy_TBS_i＝88×(MF_i+1)×16/SF_i*SlotNum_i

其中，Dummy_TBS_i为用户终端被调度的传输数据量，MF_i根据用户终端所选择的调制方式取值，当调制方式为QPSK时，MF_i＝0，当调制方式为16QAM时，MF_i＝1；SF_i为扩频因子；SlotNum_i为时隙数；

进一步，还可以根据功率授权以及功率码率表进一步修正Dummy_TBS_i，使其更加精确。

S208：利用步骤S201中的本次调度的待传送数据量减去本次调度周期内被调度的传输数据量就可以得到本次调度后的用户终端的待传送数据量，执行步骤S209；

S209：更新各用户终端待传送数据量的数量阈值；

其中，将待传送数据量的数量阈值更新为该用户终端在本次调度周期内被调度的传输数据量。

其中，若在步骤S202中，待传送数据量的数量阈值也可以设置为上一次调度周期中用户终端被调度的传输数据量，则在上述步骤中，S206以及S208之后，可执行步骤S209，将待传送数据量的数量阈值更新后，再返回步骤S202。

若是在步骤S202中，待传送数据量的数量阈值是一个固定值，则在步骤S206以及步骤S208之后可直接返回步骤S202，而不必对此数量阈值进行更新。

本发明实施例还提供一种采用上述资源调度方法的基站，如图3所示，包括：

确定单元31，用于确定各用户终端本次调度的待传送数据量以及调度等待时间；

第一调度单元32，用于将待传送数据量达到数量阈值或者等待时间达到时'间阈值的各用户终端优先进行调度。

其中，数量阈值可以具体为设定的固定值；

其中，确定单元31具体包括：

第一确定子单元311，用于如果接收到用户终端在上一调度周期中发送的SI，则根据SI确定本次调度用户终端的待传送数据量；

第二确定子单元312，用于如果没有接收到用户终端在上一调度周期中发送的SI，则确定上一调度周期中用户终端被调度的传输数据量，并利用上一调度周期终端的待传送数据量减去用户终端被调度的传输数据量确定用户终端本次调度的待传送数据量。

进一步，上述基站还包括：

第二调度单元33，用于当该将待传送数据量达到数量阈值或者等待时间达到时间阈值的各用户终端调度完毕后，且调度资源仍有剩余时，依次调度待传送数据量未达到数量阈值且等待时间未达到时间阈值的用户终端。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种资源调度方法，其特征在于，包括：

确定各用户终端本次调度的待传送数据量以及调度等待时间；

将待传送数据量达到数量阈值或者等待时间达到时间阈值的各用户终端优先进行调度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定各用户终端本次调度的待传送数据量的方法具体为：

如果接收到用户终端在上一调度周期中发送的调度信息SI，则根据SI确定本次调度用户终端的待传送数据量；

如果没有接收到用户终端在上一调度周期中发送的调度信息SI，则确定上一调度周期中用户终端被调度的传输数据量，并利用上一调度周期终端的待传送数据量减去用户终端被调度的传输数据量确定用户终端本次调度的待传送数据量。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各用户终端的数量阈值为设定的固定值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定各用户终端本次调度的待传送数据量以及调度等待时间时，还包括：

确定每一个用户终端的数量阈值为上一调度周期中该用户终端被调度的传输数据量。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述上一调度周期中用户终端被调度的传输数据量Dummy_TBS_i为：

Dummy_TBS_i＝88×(MF_i+1)×16/SF_i*SlotNum_i

其中，Dummy_TBS_i为用户终端被调度的传输数据量，MF_i根据用户终端的调制方式取值，当调制方式为QPSK时，MF_i＝0，当调制方式为16QAM时，MF_i＝1，SF_i为扩频因子，SlotNum_i为时隙数。

6.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述将待传送数据量达到数量阈值或者等待时间达到时间阈值的各用户终端调度完毕后，且调度资源仍有剩余时，依次调度待传送数据量未达到数量阈值且等待时间未达到时间阈值的用户终端。

7.一种基站，其特征在于，包括：

确定单元，用于确定各用户终端本次调度的待传送数据量以及调度等待时间；

第一调度单元，用于将待传送数据量达到数量阈值或者等待时间达到时间阈值的各用户终端优先进行调度。

8.如权利要求7所述的基站，其特征在于，所述确定单元具体包括：

第一确定子单元，用于如果接收到用户终端在上一调度周期中发送的SI，则根据SI确定本次调度用户终端的待传送数据量；

第二确定子单元，用于如果没有接收到用户终端在上一调度周期中发送的SI，则确定上一调度周期中用户终端被调度的传输数据量，并利用上一调度周期终端的待传送数据量减去用户终端被调度的传输数据量确定用户终端本次调度的待传送数据量。

9.如权利要求7或8所述的基站，其特征在于，还包括：

第二调度单元，用于当所述将待传送数据量达到数量阈值或者等待时间达到时间阈值的各用户终端调度完毕后，且调度资源仍有剩余时，依次调度待传送数据量未达到数量阈值且等待时间未达到时间阈值的用户终端。

10.如权利要求7所述的基站，其特征在于，所述第一调度单元中的数量阈值为设定的固定值。

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