CN103763780B - 减少下行共享信道传输时延的联合调度和信道分配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减少TD‑LTE/TD‑LTE‑A系统的下行共享信道传输时延的联合调度和信道分配方法，（1）基站将待传输数据的用户分成若干组，建立终端组分类表；（2）基站设备统计出每个用户信道状态的M个样本，计算出用户在M个样本周期内的平均信干噪比；（3）基站调度器计算出移动终端的调度优先级；（4）基站设备根据移动终端业务缓冲区数据量确定不同终端需要的资源块数目；（5）按照移动终端调度优先级的顺序依次分配给终端所计算出来的资源块数目，如果最后还有剩余的资源块，将其分配给有最大延时的用户，以尽量减少系统的传输延时。本发明充分利用信道状态以及业务状态信息确定调度优先级，采用尽量满足用户的Qos的信道分配方法给用户分配信道资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种减少TD-LTE/TD-LTE-A系统的下行共享信道传输时延的联合调度和信道分配方法，属于移动通信系统中无线资源管理研究技术领域。
背景技术
随着无线通信技术的发展，TD-LTE/TD-LTE-A作为第四代移动通信系统，能够支持高速率多用户的多媒体业务传输。这些业务通常有严格的Qos要求，比如：传输延时、传输数据速率以及丢包率等。由于无线信道的时变性以及频谱资源的有限性，满足多用户的Qos要求变得很困难。
近年来，OFDM技术被认为是LTE系统中关键的无线接口传输技术。OFDM通过将传输带宽分解成多个相互独立的子载波，能够很好的抵抗多径衰落以及干扰，从而为系统提供很高的系统容量以及很高的频谱效率。同时，基于OFDM的接入方式能允许用户采用时频资源来传输业务数据，这进一步提高了分组调度的有效性及灵活性，从而能更好的满足多用户多业务的传输要求。
由于TD-LTE/TD-LTE-A系统中数据业务对传输延时的要求更加敏感，传统的调度和信道分配方法不能满足其要求，我们需要提出有效的分组调度和信道分配技术。通常，衡量分组调度和信道分配算法优劣的指标包括吞吐量、时延以及丢包率，由于TD-LTE/TD-LTE-A系统中多用户的数据传输会带来下行数据量的突增，如何提高系统吞吐量、减少数据传输延时并且满足终端用户的Qos需求是分组调度和信道分配设计面临的挑战之一。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种减少TD-LTE/TD-LTE-A系统的下行共享信道传输时延的联合调度和信道分配方法，它能够简单快速地实现调度和信道分配。
技术方案：一种减少下行共享信道传输时延的联合调度和信道分配方法，包括以下步骤：
第一步：基站根据移动终端的业务特征和Qos要求将待传输数据的用户分成若干组，建立终端组分类表，表内包括终端组的ID、QoS参数。其划分准则为：
Gi∈(γi,εi,Di，max)i＝0......K-1 [规则1]
对移动终端用户分类。其中，γi为终端组i的最大包到达速率，εi为终端组i的最大可容忍抖动，Di，max为终端组i的时延门限。然后对其分类表按照相应的Qos要求大到小排序。
第二步：移动终端i(i＝1,2,3...K)将资源块j(j＝1,2,3...N)上接收信号强度Pij(t)及干扰和噪声信号功率强度反馈给基站，利用
[规则2]
估算出下行共享信道单个资源块发送信干噪比的一个样本值同时，将基站中的发送信干噪比样本值表中的K个样本值左移一个单元，并用更新样本值表最右边的存储单元。
第三步：基站根据
[规则3]
计算出下行单个资源块发送干噪比样本值表中M个样本值在该时刻的统计平均值其中TTI为LTE传输数据的时隙。同时基站根据
[规则4]
计算出所有资源块上发送信干噪比在该时刻的统计平均值同时利用香农公式，计算出此时刻的数据速率B表示下行共享信道的带宽。
第四步：基站调度器根据
[规则5]
计算出移动终端业务的延时权重因子Wi。其中di表示用户i业务的延时，Delayi表示用户i业务的延时门限值（Delayi＜Di,max），Di,max表示用户i业务的最大允许延时，当延时超过Di,max时，数据包将会被丢弃。
第五步：基站调度器根据
[规则6]
计算出移动终端业务的调度优先级PRIi(t)。并在每个终端组中对终端调度优先级大到小排序。其中Qi表示用户i业务缓冲区的待传输数据量，λi表示用户i业务的数据到达速率。
第六步：基站调度器根据
[规则7]
计算出基站分配给移动终端的资源块数目。
第七步：基站调度器按照终端组的顺序分配资源块。首先在每个终端组中将每个移动终端在所有资源块上的信干噪比大到小排序，然后按照已经排序好的终端优先级顺序依次分配最好信干噪比的资源块给用户。当一个终端组中的用户都被分配完无线资源时，再给下一个终端组用户分配资源块。当最后还剩余资源块时，将剩余的资源块分配给延时大的用户业务。
每次调度和信道分配的运行周期内重复以上几个步骤。
有益效果：本发明提出的一种TD-LTE/TD-LTE-A系统的下行共享信道传输时延的联合调度和信道分配方法，通过将终端用户分组，对不同分组用户集合采用提出来的调度和信道分配算法，能改善终端用户数据的传输延时以及增大系统吞吐量，从整体上提高系统性能。
附图说明
图1是本发明实施例的方法流程示意图。
图2是本发明TD-LTE中资源调度和信道分配装置示意图，由基站设备等待用户队列、用户分类装置、信道估计装置、调度优先级计算装置、信道分配装置、AMC/MCS六部分组成。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
本实施例中系统带宽为10MHZ，采用的TD-LTE中每个下行无线帧长为10ms，划分为10个子帧，采用的每个子帧包含2个时隙，时隙长度为0.5ms，每个时隙有7个OFDM符号，系统可传输的信道资源RB数量为50个，在实施中系统的具体参考如下表1。
表1系统参数
| 参数 | 参数值 |
| 载波频率 | 2.1GHz |
| 带宽 | 10MHz |
| 子载波数量 | 50 |
| 子载波带宽 | 180KHz |
| 基站传输功率 | 43dBm |
| 发送天线×接收天线 | 1×1 |
| 大尺度衰落模型 | 128.1+37.6log10(R) |
| 阴影衰落模型 | 对数模型[23] |
| 快衰落 | PedA模型 |
| 基站天线 | A(θ)=-min[12(θ/65°)2，20dB] |
| 天线增益 | 15dBi |
| 噪声功率谱密度 | -174dBm/Hz |
减少TD-LTE/TD-LTE-A系统的下行共享信道传输时延的联合调度和信道分配方法，如图1-2所示：
第一步：基站根据移动终端的业务特征和Qos要求将待传输数据的用户分成4组，建立终端组分类表，表内包括终端组的ID、QoS参数，并对其分类表按照相应的Qos要求大到小排序。其分类表的终端的调度和信道分配顺序如下：
表2终端组的分类以及调度和信道分配顺序
第二步：移动终端i(i＝1,2,3...K)将资源块j(j＝1,2,3...N)上接收信号强度Pi，j(t)及干扰和噪声信号功率强度反馈给基站，利用
[规则2]
估算出下行共享信道单个资源块发送信干噪比的一个样本值同时，将基站中的发送信干噪比样本值表中的M个样本值左移一个单元，并用更新样本值表最右边的存储单元。
第三步：基站根据
[规则3]
计算出下行单个资源块发送干噪比样本值表中M个样本值在该时刻的统计平均值同时基站根据
[规则4]
计算出所有资源块上发送信干噪比在该时刻的统计平均值同时利用香农公式，计算出此时刻的数据速率B表示下行共享信道带宽。
第四步：基站调度器根据
[规则5]
计算出移动终端业务的延时权重因子Wi。其中di表示用户i业务的延时，Delayi表示用户i业务的延时门限值（Delayi＜Di,max），Di,max表示用户i业务的最大允许延时，当延时超过Di,max时，数据包将会被丢弃。
第五步：基站调度器根据
[规则6]
其中Qi表示用户i业务缓冲区的待传输数据量，λi表示用户i业务的数据到达速率。计算出每个终端组中移动终端业务的调度优先级PRIi(t)，同时将每个终端组中的用户按照此调度优先级按大到小排序，得到每个终端组的用户服务顺序。
第六步：基站调度器根据
[规则7]
计算出基站分配给移动终端的资源块数目。
第七步：基站调度器按照终端组的顺序分配资源块。首先给终端组0中的用户分配资源块，按照该终端组中的用户服务顺序依次给用户分配规则[7]计算出的资源块数目，在具体分配资源块时选择有最好信干噪比的资源块。当终端组0中的用户完成资源块分配后，再对终端组1中的用户分配无线资源，按照此顺序，直到资源块被分配完。当最后还剩余资源块时，将剩余的资源块分配给延时大的用户业务。
Claims (8)
1.一种减少下行共享信道传输时延的联合调度和信道分配方法，其特征在于该方法在每次调度和信道分配的运行周期内重复以下几个步骤：
第一步：基站根据移动终端的业务特征和Qos要求将待传输数据的用户分成若干组，建立终端组分类表，表内包括终端组的ID、QoS参数，并对其分类表按照相应的Qos要求大到小排序；
第二步：移动终端i将资源块j上接收信号强度Pi,j(t)及干扰和噪声信号功率强度反馈给基站，估算出下行共享信道单个资源块发送信干噪比的一个样本值同时，将基站中的发送信干噪比样本值表中的M个样本值左移一个单元，并用更新样本值表最右边的存储单元；其中i＝1,2,3...K，j＝1,2,3...N
第三步：基站计算出下行单个资源块发送信干噪比样本值表中M个样本值在该时刻的统计平均值同时基站计算出所有资源块上发送信干噪比在该时刻的统计平均值同时利用香农公式，计算出此时刻的数据速率
第四步：基站调度器计算出移动终端业务的延时权重因子Wi(t)；
第五步：基站调度器计算出移动终端业务的调度优先级PRIi(t)，并且对其按大到小排序；
第六步：基站调度器计算出基站分配给移动终端的资源块数目；
第七步：基站调度器按照终端组的顺序分配资源块；首先在每个终端组中将每个移动终端在所有资源块上的信干噪比大到小排序，然后按照已经排序好的终端业务优先级顺序依次分配最好信干噪比的资源块给该用户；当一个终端组中的用户都被分配完无线资源时，再依次给下一个终端组分配资源块；当最后还剩余资源块时，将剩余的资源块分配给延时大的用户业务。
2.根据权利要求1所述的减少下行共享信道传输时延的联合调度和信道分配方法，其特征在于基站根据
Gi∈(γi,εi,Di，max)i＝0......K-1 [规则1]
对移动终端用户分类；其中，γi为终端组i的最大包到达速率，εi为终端组i的最大可容忍抖动，Di，max为终端组i的时延门限。
3.根据权利要求1所述的减少下行共享信道传输时延的联合调度和信道分配方法，其特征在于基站根据
估算出单个资源块发送信干噪比的样本值。
4.根据权利要求1所述的减少下行共享信道传输时延的联合调度和信道分配方法，其特征在于基站根据
统计出M个样本值的计算统计平均值；其中，wj(t)为加权系数，通常令其值为1。
5.根据权利要求1所述的减少下行共享信道传输时延的联合调度和信道分配方法，其特征在于基站根据
计算N个样本值的统计平均值；其中，wj(t)为加权系数，通常令其值为1。
6.根据权利要求1所述减少下行共享信道传输时延的联合调度和信道分配方法，其特征在于基站根据
计算出移动终端业务的延时权重因子Wi(t)；其中di表示用户i业务的延时，Delayi表示用户i业务的延时门限值，Delayi＜Di,max，Di,max表示用户i业务的最大允许延时，当延时超过Di,max时，数据包将会被丢弃。
7.根据权利要求6所述的减少下行共享信道传输时延的联合调度和信道分配方法，其特征在于基站根据
计算出移动终端业务的调度优先级；其中Qi表示用户i业务缓冲区的待传输数据量，λi表示用户i业务的数据到达速率。
8.根据权利要求7所述的减少下行共享信道传输时延的联合调度和信道分配方法，其特征在于基站根据
计算出基站需要分配给移动终端的资源块数目，其中表示向上取整数。
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