CN106060945B - 一种基于rb反馈的lte资源调度算法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于RB反馈的LTE资源调度算法，主要内容包括：在进行资源调度时，选定一个时间观察窗，在当前调度周期内，统计当前调度周期之前的一段时间内的用户的资源块(RB)的分布情况，通过用户的RB分布情况确定用户的反馈因子，在确定了用户的反馈因子后，结合移动终端(UE)反馈给基站的信道质量指示(CQI)得出每个用户资源调度的优先级，根据用户的优先级把相应的RB分配给优先级最高的用户。本发明通过统计前一段设定时间内RB的分配情况来影响当前周期内的资源分配，这种以RB作为反馈的方法可以在系统吞吐量和用户公平性之间作一个折中，同时相较PF算法，本算法统计RB而不是计算平均传输速率能够有效降低算法的复杂度。

Description

一种基于RB反馈的LTE资源调度算法
技术领域
本发明涉及无线通信网络的无线业务量调度领域，具体涉及一种基于RB反馈的LTE资源调度算法。
背景技术
随着移动通信技术的飞速发展，无线通信技术也由3G走向了LTE(Long TermEvolution)。LTE技术作为移动通信系统的主要演进方向，以其高速率、低时延的特点，越来越受到世界各大运营商和设备厂商的广泛关注。在LTE系统中，由于物理层的技术趋于成熟，因此要想从物理层来改善系统的性能变得越来越困难，为此，在应用层面的资源调度将变得越来越重要，好的资源调度算法不仅仅要有相对低的复杂度和相对少的开销，还要能够在有效提高系统容量的同时降低移动用户的耗电量。目前，LTE系统下有三种经典的资源调度算法：轮询算法(Round Robin，RR)、最大载干比算法(Max C/I，Maximum Carrier/Interference ratio)和比例公平调度算法(Proportional Fair，PF)。
RR算法的基本思想就是认为小区内所有用户的调度优先级都是相等的，所有用户周期性地被调度，保证每个用户被调度的概率相同。RR算法在资源调度的时候，由于不考虑用户的信道状况只考虑当前的用户队列顺序，因此RR算法存在很大的缺陷，像用户的信息传输的可靠性，系统的性能，频谱的利用效率等都无法保证，但RR算法在算法的复杂度上是最简单的，且RR算法在用户的公平性上是很公平的。
Max C/I算法的基本思想是在每一个调度时刻，调度器会对所有待调度用户进行载干比(也就是意味着可以达到的最大瞬时传输速率)的排序，然后调度器会选择信道质量最好的用户进行调度，这样保证系统总是能够调度到最好的用户，保证系统性能的最大化，资源利用率最高。Max C/I算法能够使得系统的吞吐量最大化，但是用户的公平性最差。
PF算法的基本思想是在选择用户时考虑瞬时速率和长期平均速率的比值，同时利用权重值对不同用户进行调整，达到同时兼顾系统性能和用户体验的目的。PF算法是在RR算法和Max C/I算法之间做了一个折中，是一个比较优良的算法，但PF算法的缺点是复杂度要相对复杂一些，比如授权专利CN102215593B(名称为"一种基于比例公平的改进LTE调度方法")。该方法中，首先根据用户的目标速率范围和平均传输速率，计算调度优先级因子中的调节参数，然后计算出用户在每个子载波的信干噪比以及在每个RB的有效信噪比，据此确定传输速率，计算用户在每个RB的调度优先级因子，算法的复杂度很高。
发明内容
针对上面提出的PF算法在算法复杂度相对较复杂的问题，本发明提出了一种基于RB反馈的LTE资源调度算法，通过统计前一段设定时间内的资源块的分配情况来影响当前周期内的资源分配，可以在系统吞吐量和用户公平性折中的同时还能降低算法计算复杂度。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种基于RB(Resource Block)反馈的LTE资源调度算法，包括如下步骤：
步骤一：根据UE(User Equipments)的反馈信息，确定一个以UE与RB为对应信道以CQI(Channel Quality Indicator，信道质量指示)为值的信道矩阵H；
步骤二：根据选定的时间观察窗τc计算所有用户在当前资源调度周期TTI(Transmission Time Interval)内的反馈因子。
步骤三：将步骤二得到的所有用户UE在当前资源调度周期TTI内的反馈因子与步骤一得到的信道矩阵H里的所有UE与RB相对应的CQI值相乘得到所有用户UE对所有RB的调度优先级，对于每一个RB，把它分配给在该RB上调度优先级最高的用户。
步骤四：更新时间观察窗τc，然后进入下一资源调度周期TTI进行资源的分配。
作为本发明基于RB反馈的LTE资源调度算法进一步的详细方案，所述步骤一中包括如下内容：
假设系统有K个用户UE、N个RB，则信道矩阵H是一个K×N的矩阵，在确定了SINRk,n值后，CQIk,n的值与SINRk,n有对应的映射关系，其映射关系如下表所示，这样就确立了信道矩阵H。
SINRk,n表示第k个用户UE即UEk在第n个RB即RBn上的信噪比，CQIk,n表示用户UEk在资源块RBn上的CQI的值。
作为本发明基于RB反馈的LTE资源调度算法进一步的详细方案，所述步骤二中，用户在当前资源调度周期TTI内的反馈因子的计算如下：
t表示当前调度周期处在第t个调度周期，ωk(t)表示在第t个调度周期内用户k的反馈因子，ι表示选取的时间观察窗含有的调度周期数。Nk,τ表示用户k在第τ个资源调度周期所分配到的RB数量。
作为本发明基于RB反馈的LTE资源调度算法进一步的详细方案，所述步骤三中资源分配的执行过程如下：
对于每一个RB，首先计算所有用户在该RB上的调度优先级，调度优先级的计算如下：
Ρk,n＝ωkCQIk,n
Ρk,n表示用户k在资源块n上的调度优先级，ωk表示用户k的反馈因子。
通过比较每个用户的调度优先级，选择调度优先级最高的用户，并将资源块分配给该用户，公式表示为：
表示在资源块n上所选择的用户。
本发明所采用的资源调度算法与现有的资源调度算法相比，具有以下技术效果：
通过统计前一段设定时间内资源块的分配情况来影响当前周期内的资源分配，这种以资源块作为反馈的方法可以在系统吞吐量和用户公平性之间作一个折中，同时相较PF算法，本算法统计资源块而不是计算平均传输速率能够有效降低算法的复杂度。
附图说明
图1是本发明所述的资源调度算法的整体流程图；
图2是本发明所述资源调度算法一个调度周期的资源分配的流程图；
图3是本发明所述资源调度算法RB统计的矩阵更新图
具体实施方式
下面结合附图对本发明所述的资源调度算法做进一步的详细说明：
本发明所述的资源调度算法的主要内容是：在进行资源调度时，选定一个时间观察窗τc，在当前调度周期内，统计当前调度周期之前的一段时间τc内的用户的资源块(RB)的分布情况，通过用户的RB分布情况确定用户的反馈因子，在确定了用户的反馈因子后，结合移动终端(UE)反馈给基站的信道质量指示(CQI)得出每个用户资源调度的优先级，根据用户的优先级把相应的RB分配给优先级最高的用户。
如图1所示是基于RB反馈的LTE资源调度算法流程图，其具体步骤如下：
步骤一：根据UE的反馈信息，确定一个以UE与RB为对应信道以CQI为值的信道矩阵H，矩阵H的行表示用户，列表示RB，内容是CQI的值。
步骤二：根据选定的时间观察窗τc计算所有用户在当前资源调度周期TTI内的反馈因子，反馈因子的计算公式为
t表示当前调度周期处在第t个调度周期，ωk(t)表示在第t个调度周期内用户k的反馈因子ι表示选取的时间观察窗含有的调度周期数。Nk,τ表示用户k在第τ个资源调度周期所分配到的RB数量。
步骤三：将步骤二得到的所有用户UE在当前资源调度周期TTI内的反馈因子与步骤一得到的信道矩阵H里的所有UE与RB相对应的CQI值相乘得到所有用户UE对所有RB的调度优先级，用户的调度优先级计算公式为
Ρk,n＝ωkCQIk,n
Ρk,n表示用户k在资源块n上的调度优先级，ωk表示用户k的反馈因子。对于每一个RB，把它分配给在该RB上调度优先级最高的用户。
步骤四：更新时间观察窗τc，然后进入下一资源调度周期TTI进行资源的分配，在实现过程中更新时间观察窗τc就是维护一个矩阵，该矩阵表示的是所有的用户在时间观察窗内每一个资源调度周期内所分配到的RB数量情况，维护这样一个矩阵是为了下一个资源调度周期内反馈因子的计算。
图2所示为步骤三中在一个调度周期内所有的RB的分配流程图，图中K和N分别表示用户和RB的数量，图2的RB分配流程描述如下：
循环遍历每一个RB，初始n＝1，每遍历一个RB就需要循环遍历一遍所有的用户并求出所有用户的调度优先级，初始假设第一个用户即为调度优先级最高的用户，即k*＝1，在遍历用户时，如果计算得到的用户的调度优先级比设定的调度优先级最高的用户的调度优先级还要高，那么就更改调度优先级最高的用户的索引，直到遍历完所有的用户后把该RB分配给k*。当n>N时，表示所有的RB已经遍历完且所有的RB已经分配给相应的用户。整个资源调度周期内的资源分配结束。
图3所示为步骤四中，当当前资源分配已经完成后，更新RB统计的时间观察窗τc，实际就是维护了一个矩阵，图3就是这个矩阵的更新过程。
作为本发明基于RB反馈的资源调度算法进一步的详细方案，所述步骤四中更新时间观察窗τc的说明如下：当在当前的资源调度周期内，所有的RB都已经分配完成之后，需要更新时间观察窗τc，在实现过程中更新时间观察窗τc就是维护一个矩阵，该矩阵表示的是所有的用户在时间观察窗内每一个资源调度周期内所分配到的RB数量情况，维护这样一个矩阵是为了下一个资源调度周期内反馈因子的计算。
需要说明的是，以上所述并不用以限制本发明，本实施例中所用数据集和攻击模式仅限于本实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于RB反馈的LTE资源调度算法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：根据UE的反馈信息，确定一个以UE与RB为对应信道、以CQI为值的信道矩阵H；
步骤二：根据选定的时间观察窗τc计算所有用户在当前资源调度周期TTI内的反馈因子；所述用户在当前资源调度周期TTI内的反馈因子的计算方法如下：
t表示当前调度周期处在第t个调度周期，ωk(t)表示在第t个调度周期内用户k的反馈因子，i表示选取的时间观察窗含有的调度周期数，Nk,τ表示用户k在第τ个资源调度周期所分配到的RB数量；
步骤三：将步骤二得到的所有用户UE在当前资源调度周期TTI内的反馈因子与步骤一得到的信道矩阵H里的所有UE与RB相对应的CQI值相乘，得到所有用户UE对所有RB的调度优先级，对于每一个RB，把它分配给在该RB上调度优先级最高的用户；
步骤四：更新时间观察窗τc，然后进入下一资源调度周期TTI进行资源的分配。
2.根据权利要求1所述的一种基于RB反馈的LTE资源调度算法，其特征在于，所述步骤一中，包括如下内容：
假设系统有K个用户UE、N个RB，则信道矩阵H是一个K×N的矩阵，在确定了SINRk,n值后，CQIk,n的值与SINRk,n有对应的映射关系，其映射关系如下表所示，这样就确立了信道矩阵H，
SINRk,n表示第k个用户UE即UEk在第n个RB即RBn上的信噪比，CQIk,n表示用户UEk在资源块RBn上的CQI的值。
3.根据权利要求1所述的一种基于RB反馈的LTE资源调度算法，其特征在于，所述步骤三中RB分配的执行过程如下：
对于每一个RB，首先计算所有用户在该RB上的调度优先级，调度优先级的计算如下：
Pk,n＝ωkCQIk,n
Pk,n表示用户k在资源块n上的调度优先级，ωk表示用户k的反馈因子,
通过比较每个用户的调度优先级，选择调度优先级最高的用户，并将资源块分配给该用户，公式表示为：
表示在资源块n上所选择的用户。
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