CN104378832B - 一种lte资源调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种LTE资源调度方法，为网络中的每个UE维护一个半径为R的邻居节点列表，邻居节点列表由2个字段构成，分别是UE_ID以及UE_RS‑SINR，UE_ID为邻居UE标识，UE_RS‑SINR为该邻居UE的参考信号信噪比；当一个目标UE的参考信号信噪比小于门限值时，选择参考信号信噪比最大的邻居UE作为中继UE，将中继UE的UE_ID封装在MAC层中上报给基站并转发基站的下行数据，通过IEEE 802.11链路进行数据转发，基站在进行调度时数据将由中继UE转发至目标UE。

Description

一种LTE资源调度方法
技术领域
本发明涉及一种通信技术领域，特别是涉及一种基于IEEE 802.11技术辅助的LTE资源调度方法。
背景技术
LTE网络能提供百兆以上的下行速率，能够适应多种业务的要求。随着移动用户对于大速率数据业务需求的提升，LTE网络已经开始了规模性的建设和应用。目前常见的LTE调度算法包括最大载干比调度算法(MAX C/I)、轮询调度算法(RR)、比例公平调度算法(RF)以及动态调度算法等。
在以上种种调度算法中需要综合考虑容量、公平性以及小区间干扰等多种因素。LTE的容量与eNodeB(基站)与UE(用户设备)之间的信道质量存在关联，信道质量好则传输速率高，反之则传输速率低。最大载干比调度算法充分考虑了网络容量与信道质量的相关性；轮询调度算法则重点考虑了用户调度的公平性；比例公平兼顾二者的优点，但仍然无法充分利用优质信道提升整体网络质量。
IEEE 802.11是无线局域网一组标准簇，涵盖802.11a～802.11ae等20多个标准，由于WLAN的普及，目前大部分的LTE终端都能够通过802.11相关标准进行传输，目前使用最多的是802.11a/b/g/n等标准，其中802.11n标准在2.4G频段的理论峰值速率可以达到600Mbps，远远超过LTE网络的理论峰值速率，且有效传播距离较远。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种LTE资源调度方法。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种将LTE技术与IEEE 802.11技术进行融合，LTE网络下行业务数据可以通过UE(用户设备)间802.11链路进行转发的LTE资源调度方法，包括为网络中的每个UE维护一个半径为R(设为20m)的邻居节点列表，其由2个字段构成，分别是UE_ID(邻居UE标识)以及UE_RS-SINR(参考信号信噪比)，当某一UE的RS-SINR小于门限值时，选择拥有优质信道(RS-SINR值较高)的UE作为中继节点，将中继节点的UE_ID封装在MAC层中上报给eNodeB转发eNodeB的下行数据，通过IEEE 802.11链路进行数据转发的，eNodeB在进行调度时数据将由中继节点UE转发至目标UE。每个UE维护一张固定半径内的邻居列表，半径设置不宜过大，以防止拥有优质信道的UE被过度选用，导致由于能量耗尽导致用户失能。
中继节点获取及数据转发包括以下步骤：
步骤101：目标UE发起业务需求，从基站接收数据；
步骤102：目标UE对自身的RS-SINR值进行判断，若大于门限值3dB，则进行步骤103；否则进行步骤104；
步骤103：基站直接将数据转发至目标UE，并结束；
步骤104：目标UE查询邻居节点列表，获取RS-SINR值最大的邻居UE；
步骤105：将获取的RS-SINR值最大的邻居UE的UE_ID封装在MAC层中上报至基站，并建立802.11链路；
步骤106：基站接收到目标UE上报的RS-SINR值最大的邻居UE的UE_ID后，查询自身维护的调度列表的Relay_ID字段，若中继UE出现变化则进行步骤107，否则进行步骤108；
步骤107：基站更新相应目标UE的Relay_ID；
步骤108：基站将目标UE所需要的数据通过中继UE进行转发；
步骤109：中继UE接收到来自基站的数据后，通过建立好的802.11链路将数据转发至目标UE；
步骤110：延续数据转发过程直至结束。
基站调度优先级Pk的公式为：
式中：
N表示UE的总数，UE_k表示第k个UE，ε为δk(t)的修正系数，ε取值范围0～1；
Pk为中继UE_k的调度优先级；
μk(t)为中继UE_k在时刻t的RS-SINR值，表示中继UE当前的信道质量；
δk(t)为中继UE_k在时刻t的累计完成的中继业务量，表示中继UE的数据中继参与程度；
Rk(t)为中继UE_k在以t-1时刻为结尾的时间窗中用户的平均吞吐量。
为避免拥有优质链路的UE被频繁调度，导致能量快速消耗，每个UE的半径为R设为20m。
参考信号信噪比的门限值范围为2～5dB。
为了补偿UE在数据中继中的能量消耗，提高其参与数据转发的积极性，在资源调度将通过增加无线资源分配数量予以补偿。
本发明通过将LTE与IEEE 802.11技术结合起来，发挥IEEE 802.11技术提供的高数据吞吐率的优势，充分利用LTE优质链路资源，有效提升LTE网络的下行吞吐率。同时引入资源调度的补偿策略，由拥有优质信道的UE将数据通过802.11链路转发至信道质量较差的UE，为参与数据中继的用户提供更高的LTE资源调度优先级，弥补了由于数据转发而产生的能量消耗，在提升整体网络容量的前提下，兼顾了公平性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是LTE网络与IEEE 802.11技术融合示意图。
图2是UE维护的邻居列表。
图3是eNodeB维护的调度列表。
图4是中继节点获取及数据转发流程图。
具体实施方式
实施例
图1中，假设UE_A的RS-SINR值小于设定的门限值(设为3dB)，则UE_A查询邻居列表以获取半径为R(设为20m)的区域内所有UE的RS-SINR值。当其发现UE_B的RS-SINR值最优时，在两者之间建立802.11链路，并通知eNodeB将所需获取的数据发送给UE_B。UE_B接收到来自eNodeB的数据后，通过预先建立的802.11链路将数据转发给UE_A。在此过程中UE_B扮演中继的角色。
图2中，每个UE维护一个半径为R(设为20m)的邻居节点列表，其由2个字段构成，分别是UE_ID(邻居UE标识)以及UE_RS-SINR(参考信号信噪比)。当UE的RS-SINR小于门限值时，需要在邻居列表中选取RS-SINR值较好的中继节点，并将中继节点的UE_ID封装在MAC层中上报给eNodeB。
图3中，每个eNodeB维护一个调度列表，其由2个字段构成，分别是Target_ID(目标UE标识)以及Relay_ID(中继UE标识)。当eNodeB进行资源调度时，查询该调度列表，将目标UE的数据调度至中继UE。
图4是中继节点获取及数据转发流程图，具体步骤是：
步骤101：UE发起业务需求，需要从eNodeB接收数据。
步骤102：UE对自身的RS-SINR值进行判断，若大于门限值3dB，则进行步骤103；否则进行步骤104。
步骤103：若UE自身RS-SINR大于门限值3dB，eNodeB直接将数据转发至UE。
步骤104：若UE自身RS-SINR小于门限值3dB，需要查询自身维护的邻居列表，获取RS-SINR值最大的邻居UE。
步骤105：将获取的RS-SINR值最大的邻居UE的UE_ID封装在MAC层中上报至eNodeB，并建立802.11链路。
步骤106：eNodeB接收到UE上报的RS-SINR值最大的UE_ID后，查询自身维护的调度列表的Relay_ID字段，若中继节点出现变化则进行步骤107；否则进行步骤108。
步骤107：若中继节点发生变化，eNodeB更新相应目标节点的Relay_ID。
步骤108：eNodeB将目标UE所需要的数据通过中继节点进行转发。
步骤109：中继节点接收到来自eNodeB的数据后，通过建立好的802.11链路将数据转发至目标UE。
步骤110：延续数据转发过程直至结束。
本发明中eNodeB的调度策略，该策略需要兼顾吞吐量、公平并对进行数据转发的中继UE进行补偿。
调度优先级公式为：
式中：
Pk为UE_k的调度优先级
μk(t)为UE_k在时刻t的RS-SINR值，反应UE当前的信道质量。
δk(t)为UE_k在时刻t的累计完成的中继业务量，反应UE的数据中继参与程度。
Rk(t)为UE_k平均传输速率，也可以表示在以(t-1)时刻为结尾的时间窗Tc中用户的平均吞吐量。
ε为δk(t)的修正系数，也可以称为激励因子，可以根据对UE参与中继转发的激励程度进行设定。
当用户被连续调度时，分子μk(t)变化不大，但是分母Rk(t)将变大，则该用户的调度优先级会越来越小。但是，如果该用户参与了数据中继，为了对其能量消耗进行补偿，可以适当提升其调度优先级。
本发明提供了一种LTE资源调度方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种LTE资源调度方法，其特征在于，为网络中的每个UE维护一个半径为R的邻居节点列表，邻居节点列表由2个字段构成，分别是UE_ID以及UE_RS-SINR，UE_ID为邻居UE标识，UE_RS-SINR为该邻居UE的参考信号信噪比；
每个基站维护一个调度列表，调度列表由2个字段构成，分别是Target_ID以及Relay_ID，Target_ID表示目标UE标识，Relay_ID表示中继UE标识，当基站进行资源调度时，查询该调度列表，将目标UE的数据调度至中继UE；
当一个目标UE的参考信号信噪比小于门限值时，选择参考信号信噪比最大的邻居UE作为中继UE，将中继UE的UE_ID封装在MAC层中上报给基站并转发基站的下行数据，通过IEEE802.11链路进行数据转发，基站在进行调度时数据将由中继UE转发至目标UE。
2.根据权利要求1所述的一种LTE资源调度方法，其特征在于，中继节点获取及数据转发包括以下步骤：
步骤101：目标UE发起业务需求，从基站接收数据；
步骤102：目标UE对自身的RS-SINR值进行判断，若大于门限值，门限值为3dB，则进行步骤103；否则进行步骤104；
步骤103：基站直接将数据转发至目标UE，并结束；
步骤104：目标UE查询邻居节点列表，获取RS-SINR值最大的邻居UE；
步骤105：将获取的RS-SINR值最大的邻居UE的UE_ID封装在MAC层中上报至基站，并建立802.11链路；
步骤106：基站接收到目标UE上报的RS-SINR值最大的邻居UE的UE_ID后，查询自身维护的调度列表的Relay_ID字段，若中继UE出现变化则进行步骤107，否则进行步骤108；
步骤107：基站更新相应目标UE的Relay_ID；
步骤108：基站将目标UE所需要的数据通过中继UE进行转发；
步骤109：中继UE接收到来自基站的数据后，通过建立好的802.11链路将数据转发至目标UE；
步骤110：延续数据转发过程直至结束。
3.根据权利要求2所述的一种LTE资源调度方法，其特征在于，基站调度优先级Pk的公式为：
<mrow> <msub> <mi>P</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>&amp;mu;</mi> <mi>k</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;times;</mo> <mi>&amp;epsiv;</mi> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>&amp;delta;</mi> <mi>k</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mi>k</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mn>2</mn> <mo>,</mo> <mo>...</mo> <mo>,</mo> <mi>N</mi> <mo>,</mo> </mrow>
式中：
N表示UE的总数，UE_k表示第k个UE，ε为δk(t)的修正系数；
Pk为中继UE_k的调度优先级；
μk(t)为中继UE_k在时刻t的RS-SINR值，表示中继UE当前的信道质量；
δk(t)为中继UE_k在时刻t的累计完成的中继业务量，表示中继UE的数据中继参与程度；
Rk(t)为中继UE_k在以t-1时刻为结尾的时间窗中用户的平均吞吐量。
4.根据权利要求2所述的一种LTE资源调度方法，其特征在于，每个UE的半径设为20m。
5.根据权利要求2所述的一种LTE资源调度方法，其特征在于，参考信号信噪比的门限值范围为2～5dB。
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