CN102404745A - 一种对用户进行动态业务调度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对用户进行动态业务调度的方法，该方法包括：按照公式

确定各用户的调度优先级；其中，Prio_k(t)为当前调度时刻t时第k个用户的调度优先级，Bits_Per_SubFrame为反映第k个用户的信道环境的参数，f(Qos)为由第k个用户的业务QoS等级所决定的优先级权重值，为当前调度时刻t时第k个用户的平均调度传输空口速率；按照确定的各用户的调度优先级，对所述各用户进行业务调度。通过本发明能够在对用户进行业务调度时综合考虑业务QoS和信道环境，从而提高用户的服务质量和系统吞吐量。

Description

一种对用户进行动态业务调度的方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种对用户进行动态业务调度的方法。

背景技术

作为高速下行分组接入(HSDPA，High Speed Downlink Package Access)和高速上行分组接入(HSUPA，High Speed Uplink Package Access)的演进技术，3GPP在R7中引入高速分组接入增强(HSPA+，High Speed Package AccessPlus)。对用户进行合理调度是系统无线资源管理的核心，通过合理分配小区资源保证业务服务质量(QoS)要求，尽可能提高系统吞吐量，并尽量兼顾用户公平性的目的。

现有技术中主要存在以下两种调度方法：

第一种方法：HSDPA系统映射调度优先级标志的方法。在该方法中，上行链路上每个用户有15条逻辑信道，每个用户的逻辑信道都可配置16个优先级，以各用户的逻辑信道的优先级别确定该用户的调度优先级，即基站对用户进行调度时，可参考用户业务使用的逻辑信道优先级来进行调度。下行链路上每个用户有最多8个优先级队列(PQ)，可配置16个优先级，以各用户的PQ优先级确定该用户的调度优先级。

第二种方法：基于QoS的业务调度方法。该方法适用于HSDPA系统，根据调度优先级指示(SPI，Scheduling Priority Indicator)确定用户的调度优先级。其中SPI是反映用户的业务QoS优先级的参数，该参数根据RNC在无线接入承载(RAB，Radio Access Bearer)中指派的QoS参数映射得到。

然而，上述两种方法分别存在以下缺陷：第一种方法在对用户进行调度时，并没有考虑用户的业务QoS，往往在调度时会带来具有较高业务QoS优先级的用户长时间得不到调度，给用户的业务服务质量带来影响。第二种方法在对用户进行调度时，没有综合考虑信道环境，可能会导致信道环境较差的用户频繁被调度，造成丢包现象，也会给用户的业务服务质量带来影响，而信道环境较好的用户反而长时间无法得到调度，影响系统吞吐量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种对用户进行动态业务调度的方法，以便于在对用户进行业务调度时综合考虑业务QoS和信道环境，从而提高用户的服务质量和系统吞吐量。

一种对用户进行动态业务调度的方法，该方法包括：

A、按照公式

确定各用户的调度优先级；其中，Prio_k(t)为当前调度时刻t时第k个用户的调度优先级，Bits_Per_SubFrame为反映第k个用户的信道环境的参数，f(QoS)为由第k个用户的业务服务质量QoS等级所决定的优先级权重值，

为当前调度时刻t时第k个用户的平均调度传输空口速率；

B、按照确定的各用户的调度优先级，对所述各用户进行业务调度。

其中，所述Bits_Per_SubFrame为根据信道环境确定的第k个用户单子帧可传输的最大比特数。

具体地，在进行上行调度时，所述Bits_Per_SubFrame的确定方法包括：

根据第k个用户反馈的UE功率余量UPH和无线网络控制器RNC配置给基站侧的宽带接收总功率值，确定该第k个用户当前可使用的上行传输功率增益；

利用所述上行传输功率增益、业务类型对应的功率增益和扩频因子SF对应的功率增益，确定调制编码方式MCS对应的功率增益；

利用所述MCS对应的功率增益查询RNC配置给基站侧的功率增益与MCS之间的映射表，得到对应的MCS值；

按照公式

确定所述第k个用户可传输的有效比特数Pdu_Size；其中，B是所述MCS值所反映的每码片比特数，Slot_num和SF分别为预先选定的时隙数和扩频因子，λ_0e为实际传输码率；

将所述Pdu_Size映射为Bits_Per_SubFrame。

在进行下行调度时，所述Bits_Per_SubFrame的确定方法包括：

按照公式

确定Bits_Per_SubFrame；其中，B′是所述第k个用户反馈的CQI信息中包含的推荐调制方式RMF所反映的每码片比特数，Slot_num和Code_num分别为预先选定的时隙数和码道数，λ₀为利用所述第k个用户反馈的CQI信息所获得的建议的传输码率。

其中，所述的计算公式为：

其中，R_k(t)为当前调度时刻t时第k个用户的动态调度业务瞬时速率，

为预设的平滑因子。

所述f(QoS)的计算公式为：

或者

其中，在上行调度中SPI取所述第k个用户所有有缓存数据的业务逻辑信道的调度优先级指示中的最大值，在下行调度中，SPI取所述第k个用户所有有缓存数据的业务优先级队列的调度优先级指示中的最大值，或单个优先级队列的调度优先级指示值；High_SPI为调节业务QoS与信道质量之间对调度优先级影响的权重值，Δ_SPI为SPI调度优先级窗口，用于调节各业务QoS之间的调度差别。

其中，所述High_SPI为大于0的整数，High_SPI的值越大，业务QoS对调度优先级的影响越大。

Δ_SPI越大各业务QoS之间的调度差别越大；其中，当

时，Δ_SPI的取值范围为0至High_SPI，当

时，Δ_SPI的取值范围为0至1。

由以上技术方案可以看出，本发明提供的各用户的调度优先级确定方式中，综合考虑了业务QoS和信道环境对调度优先级的影响，能够优先调度信道环境较好的用户，从而提高系统吞吐量，另外，尽量传输业务QoS优先级较高的业务，从而提高用户的服务质量。

附图说明

图1为本发明提供的主要方法流程图；

图2为本发明提供的一个仿真结果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

在对用户进行动态的业务调度时，调度目标是：为了得到最大的系统吞吐量，希望优先调度信道环境较好的用户；在用户信道环境相近的条件下，考虑用户的业务QoS优先级，尽量传输业务QoS优先级较高的业务；同时为保证用户公平性，当用户的空口速率较低时，适当提高用户的调度优先级。为了达到上述调度目标，使吞吐量和公平性达到较好的平衡，可以基于目前应用最广的调度算法，在正比公平算法中体现出业务QoS和信道环境的优先级影响。

基于以上分析，本发明提供的主要方法可以如图1所示，主要包括以下步骤：

步骤101：按照公式

确定各用户的调度优先级。

其中，Prio_k(t)为当前调度时刻t时第k个用户的调度优先级。

Bits_Per_SubFrame为反映第k个用户的信道环境的参数。该参数可以为根据信道环境确定的第k个用户单子帧可传输的最大比特数。在上行调度中可采用用户上报的UE功率余量(UPH)进行计算，下行调度中可采用用户上报的信道质量指示(CQI)信息进行计算，下面具体进行描述。

上行调度时，Bits_Per_SubFrame的计算方法可以包括以下步骤：

步骤A1：根据UE反馈的UPH值和RNC配置给基站侧的宽带接收总功率(RTWP)值共同确定出该UE当前可使用的上行传输功率增益。

步骤A2：利用该上行传输功率增益、业务类型对应的功率增益和SF对应的功率增益，确定调制编码方式(MCS)对应的功率增益。

由于上行传输功率增益为业务类型，扩频因子(SF)和MCS所对应的总的功率增益。其中业务类型对应的功率增益值为RNC配置的固定值，SF一旦选定后其对应的功率增益值也固定了，那么剩下的就可以得到MCS对应的功率增益值。

步骤A3：用MCS对应的功率增益值查询RNC配置给基站侧的功率增益与MCS之间的映射表，得到对应的MCS值。

也就是说，得到该UE本次上行传输可以使用的调制方式和传输码率。

步骤A4：按照用户选定的时隙、SF、实际传输码率λ_0e以及MSC值得出可传输的有效比特数Pdu_Size，计算公式如下：

$\mathrm{Pdu}\_\mathrm{Size}=\frac{704}{\mathrm{SF}}\×B\×{\mathrm{\λ}}_{0e}\×{\mathrm{Slot}}_{\mathrm{num}}$

其中，B是MCS值所反映的每码片比特数；Slot_num和SF分别为预先选定的时隙数和扩频因子，可以是用户在单子帧可使用的最大的时隙数和最小的扩频因子，也可以统一折算到某个固定的时隙和SF值来计算，比如单时隙以及SF＝16等。

步骤A5：将Pdu_Size映射为Bits_Per_SubFrame。

例如，可以直接将Pdu_Size的值作为Bits_Per_SubFrame的值，也可以按照预设的映射关系，确定Pdu_Size的值映射到的Bits_Per_SubFrame的值。下行调度时，Bits_Per_SubFrame的计算可以按照公式

由于UE反馈的CQI信息中直接包含了UE端建议使用的传输方式具体为推荐调制方式(RMF)和推荐传输块大小(RTBS)。由于UE反馈CQI所对应的上次下行传输使用的时隙码道资源量基站是已知的，再加上RMF和RTBS就可以唯一地得到UE建议使用的传输码率λ₀。B′是RMF所反映的每码片比特数，Slot_num和Code_num分别为预先选定的时隙数和码道数，可以是用户在单子帧可以使用的最大的时隙数和SF＝16码道数，也可以是统一折算到某个固定的时隙和码道数来计算，比如单时隙以及单个SF＝16码道等。

为当前调度时刻t时第k个用户的平均调度传输空口速率，可以采用滤波平滑公式计算。其中R_k(t)为当前调度时刻t时第k个用户的动态调度业务瞬时速率，相当于用户在一个传输时间间隔(TTI)内传输的数据量除以TTI的时长，若当前TTI内用户未得到调度，则取值为零。

为预设的平滑因子，取值可配。

f(QoS)为由第k个用户的业务QoS等级所决定的优先级权重值，该值可以由Node B端配置的SPI映射得到。具体计算公式为：

$f\left(\mathrm{QoS}\right)={\mathrm{High}}_{\mathrm{SPI}}-\frac{15-\mathrm{SPI}}{16}\×{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{SPI}}$

其中，SPI的取值范围0-15，0对应最低业务QoS等级，15对应最高业务QoS等级。由于SPI对下行是RNC配置给基站侧用户的每个PQ的，上行是RNC配置给基站侧用户的每个逻辑信道的，如果用户同时建立有多个业务进行上行或下行传输，则上行SPI可以取用户所有有缓存数据的业务逻辑信道的SPI中的最大值；下行取决于调度的粒度，如果以用户为单位进行调度优先级的计算，则同样可以取用户所有有缓存数据的业务PQ的SPI中的最大值，如果以用户的业务PQ队列为粒度进行调度优先级的计算，则可以直接取单个PQ的SPI值。

High_SPI为调节SPI和Bits_Per_SubFrame之间对调度优先级影响的权重值，取大于0的整数，该参数可以通过仿真结果配置，实际上是用于调节业务QoS与信道质量的权重。该High_SPI值越大，SPI对用户调度优先级的影响越大，利于保证业务的QoS，而信道环境对用户调度优先级的影响相对越小，系统吞吐量会受到影响。

Δ_SPI为SPI调度优先级窗口，用于调节各业务QoS之间的调度差别。取值范围为0至High_SPI，该调度优先级窗口越大，各SPI优先级别之间的调度差别越大。

另外，为了便于理解，f(QoS)的公式也可以变型为：

$f\left(\mathrm{QoS}\right)={\mathrm{High}}_{\mathrm{spi}}\×(1-\frac{15-\mathrm{SPI}}{16}\×{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{SPI}})$

本公式中SPI调度优先级窗口Δ_SPI的取值范围变为0-1，窗口越大，各SPI优先级别之间的调度差别越大。

需要说明的是：Δ_SPI的值可以根据业务之间QoS差异化的需求而进行灵活配置。但是对于不同的SPI值，Δ_SPI可以是一个固定值，例如每两个相邻的SPI等级之间的调度优先级差异相同，也是与SPI存在对应关系的值，即每个SPI值都存在具有对应关系的Δ_SPI，该对应关系例如表1中所示。

表1

SPI值	ΔSPI值
		0	ΔSPI_0
1	ΔSPI_1
		......	......
15	ΔSPI_15

这样每两个相邻的SPI等级之间的调度优先级差异可以灵活设置，使用户QoS等级反映到优先级计算中更加灵活。

步骤102：按照确定的各用户的调度优先级，对各用户进行业务调度。

在确定出各用户的调度优先级后，可以按照调度优先级从高到低的顺序，对用户进行业务调度，优先调度具有较高调度优先级的用户。

下面通过一个具体的仿真试验对上述方法的效果进行验证。假设存在这样一个仿真场景：单小区内存在5个用户，用户静止且信道环境相近，每个用户的业务类型都为Full Buffer 512kbps，用户业务配置的SPI由高到低连续，分别为15，14，13，12，11。

如果取High_SPI＝1，Δ_SPI分别取值0.3、0.6、1.0时用户吞吐量与SPI的关系曲线仿真结果如图2所示。可以看出，在用户信道环境相近的条件下，用户的SPI越高，用户吞吐量相对越高，而Δ_SPI越大，用户之间的吞吐量差距越大，能够很好地达到调度目标。

由以上描述可以看出，本发明提供的各用户的调度优先级确定方式中，综合考虑了业务QoS和信道环境对调度优先级的影响，能够优先调度信道环境较好的用户，从而提高系统吞吐量，另外，尽量传输业务QoS优先级较高的业务，从而提高用户的服务质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种对用户进行动态业务调度的方法，其特征在于，该方法包括：

A、按照公式确定各用户的调度优先级；其中，Prio_k(t)为当前调度时刻t时第k个用户的调度优先级，Bits_Per_SubFrame为反映第k个用户的信道环境的参数，f(QoS)为由第k个用户的业务服务质量QoS等级所决定的优先级权重值，

为当前调度时刻t时第k个用户的平均调度传输空口速率；

B、按照确定的各用户的调度优先级，对所述各用户进行业务调度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Bits_Per_SubFrame为根据信道环境确定的第k个用户单子帧可传输的最大比特数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在进行上行调度时，所述Bits_Per_SubFrame的确定方法包括：

根据第k个用户反馈的UE功率余量UPH和无线网络控制器RNC配置给基站侧的宽带接收总功率值，确定该第k个用户当前可使用的上行传输功率增益；

利用所述上行传输功率增益、业务类型对应的功率增益和扩频因子SF对应的功率增益，确定调制编码方式MCS对应的功率增益；

利用所述MCS对应的功率增益查询RNC配置给基站侧的功率增益与MCS之间的映射表，得到对应的MCS值；

按照公式

确定所述第k个用户可传输的有效比特数Pdu_Size；其中，B是所述MCS值所反映的每码片比特数，Slot_num和SF分别为预先选定的时隙数和扩频因子，λ_0e为实际传输码率；

将所述Pdu_Size映射为Bits_Per_SubFrame。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在进行下行调度时，所述Bits_Per_SubFrame的确定方法包括：

按照公式

确定Bits_Per_SubFrame；其中，B′是所述第k个用户反馈的CQI信息中包含的推荐调制方式RMF所反映的每码片比特数，Slot_num和Code_num分别为预先选定的时隙数和码道数，λ₀为利用所述第k个用户反馈的CQI信息所获得的建议的传输码率。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述

的计算公式为：

其中，R_k(t)为当前调度时刻t时第k个用户的动态调度业务瞬时速率，

为预设的平滑因子。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述f(QoS)的计算公式为：

或者

其中，在上行调度中SPI取所述第k个用户所有有缓存数据的业务逻辑信道的调度优先级指示中的最大值，在下行调度中，SPI取所述第k个用户所有有缓存数据的业务优先级队列的调度优先级指示中的最大值，或单个优先级队列的调度优先级指示值；High_SPI为调节业务QoS与信道质量之间对调度优先级影响的权重值，Δ_SPI为SPI调度优先级窗口，用于调节各业务QoS之间的调度差别。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述High_SPI为大于0的整数，High_SPI的值越大，业务QoS对调度优先级的影响越大。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，Δ_SPI越大各业务QoS之间的调度差别越大；其中，当时，Δ_SPI的取值范围为0至High_SPI，当

时，Δ_SPI的取值范围为0至1。

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