CN106060952B - 基于负载自适应的lte调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于负载自适应的LTE调度方法，包括以下步骤：物理资源核算、小区负载评估、吞吐量优先级提取和建立负载自适应模型。本发明根据用户申请业务速率的大小来核算小区负载，对负载进行区分，结合收敛参数，建立小区负载自适应模型。对于低负载状况，能够最大限度地提升小区的吞吐量，而对于高负载情形，则自适应地降低物理资源占用多的用户的调度优先级，从而使小区负载保持在一个合理的水平。本发明具有兼顾小区的吞吐量和系统的公平性，可以动态地跟踪小区的负载状况，在保证小区不过载的前提下，实时对不同的速率用户灵活调整调度优先级的特点。

Description

基于负载自适应的LTE调度方法
技术领域
本发明涉及一种LTE系统的调度方法，尤其是一种基于负载自适应的公平性调度方法。
背景技术
LTE系统是一种能够保证业务服务质量QoS(Quality of Service)和用户公平性的无线宽带通信技术，越来越得到广泛应用。为提高系统资源利用率，LTE采取共享信道机制，根据快速变化的传播环境，外界干扰以及系统负荷等因素，及时动态地在用户之间分配物理资源。目前常用的调度算法如RR(Round Robin，轮询调度)，PF(Proportion Fair，比例公平)和SJF(Short Job First，最短作业优先)等调度方法，均单纯地强调系统吞吐量或公平性，没有考虑在两者之间如何实现均衡。此外，现有的LTE调度方法侧重点包括业务质量，干扰协调和用户感知等，对于小区负载的影响考虑的不多。虽然小区负载可以通过LTE的负载均衡功能来实现，但会相应增加系统的信令负荷，而随着LTE小区用户的增加，对负载的影响也需要更加密切关注。
发明内容
本发明的发明目的是为了克服现有技术中的LTE系统调度用户未顾及对小区负载的影响，也无法兼顾系统吞吐量和公平性的不足，提供了一种基于负载自适应的公平性调度方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于负载自适应的LTE调度方法，其特征是，包括N个用户{u1，u2，…，uN}，设定ui是每个用户，ui∈{u1，u2，…，uN}；包括如下步骤：
(1-1)物理资源核算；
(1-2)小区负载评估；
(1-3)吞吐量优先级提取；
(1-4)建立负载自适应模型。
本发明根据用户申请业务速率的大小来核算小区负载，并对负载进行区分，结合收敛参数，建立小区负载自适应模型。对于低负载状况，能够最大限度地提升小区的吞吐量，而对于高负载情形，则自适应地降低物理资源占用多的用户的调度优先级，从而使小区负载保持在一个合理的水平；本发明的调度机制可同时兼顾小区的吞吐量和低负载，以及系统的公平性。
本发明可以动态地跟踪小区的负载状况，实时对不同的速率用户灵活调整其调度优先级，有利于保证系统的公平性，保持系统均衡。
作为优选，步骤(1-1)包括如下步骤：
设定用户ui申请的业务速率为用户ui的信噪比为对于每个物理资源块的占用带宽BW，利用公式计算用户ui占用的物理资源块数量
作为优选，步骤(1-2)包括如下步骤：
设定小区c内总的物理资源块为PRBTot，c，利用公式 计算小区c的负载
作为优选，步骤(1-3)包括如下步骤：
设定小区c内用户ui的吞吐量优先级为βi，利用公式计算βi。
作为优选，步骤(1-4)包括如下步骤：
(5-1)设定收敛参数为α，小区c的负载临界值为对于每个用户ui，利用公式计算其综合优先级Pi；
(5-2)将用户ui按照优先级Pi放入调度器进行调度。
作为优选，所述收敛参数α＞1。
作为优选，还包括如下步骤：
当时，调度器按照优先级对用户ui进行调度；
当时，调度器按照优先级 对用户ui进行调度。
本发明具有如下有益效果：兼顾小区的吞吐量和系统的公平性，可以动态地跟踪小区的负载状况，在保证小区不过载的前提下，实时对不同的速率用户灵活调整调度优先级。
附图说明
图1是本发明的一种流程图；
图2是本发明与RR、SJF、CLSSA的一种吞吐量比较图；
图3是本发明与RR、SJF、CLSSA的一种小区负载比较图；
图4是本发明与RR、SJF、CLSSA的一种公平性比较图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1所示的实施例是一种基于负载自适应的LTE调度方法，包括N个用户{u1，u2，…，uN}，设定ui是每个用户，ui∈{u1，u2，…，uN}；
步骤1：物理资源核算
设定用户ui申请的业务速率为用户ui的信噪比为对于每个物理资源块的占用带宽BW，利用公式
计算用户ui占用的物理资源块数量
步骤2：小区负载评估
设定小区c内总的物理资源块PRBTot，c，利用公式计算小区c的负载
步骤3：吞吐量优先级提取
设定小区c内用户ui的吞吐量优先级为βi，利用公式计算βi；
步骤4：建立负载自适应模型
(4-1)设定收敛参数为α，小区c的负载临界值为对于每个用户ui，利用公式计算其综合优先级Pi；
(4-2)将用户ui按照优先级Pi放入调度器进行调度。
下面以N＝5为例对本发明进行具体说明，其中用户u1同时开展两类业务，典型基础数据如表1、表2中所示：
用户 申请速率(kbps) SNR(dB)
u<sub>1</sub> 800 20
u<sub>2</sub> 2000 20
u<sub>3</sub> 1500 20
u<sub>4</sub> 3000 20
u<sub>5</sub> 4000 20
表1
表2
本实施例描述的基于负载自适应的LTE调度方法，包括如下步骤：物理资源核算，小区负载评估，吞吐量优先级提取和建立负载自适应模型。
步骤1：物理资源核算
计算用户ui占用的物理资源块数量
步骤2：小区负载评估
计算小区c的负载
步骤3：吞吐量优先级提取
计算
步骤4：建立负载自适应模型
由于因此满足条件各用户的综合优先级将根据优选方案 进行计算，并按照{u5，u4，u2，u3，u1}的顺序将各用户放入调度器进行调度。
仿真实验：
将本发明的CLSSA方法与RR，SJF等方法进行仿真对比，调度用户数从10个逐步增加到30个，所得的LTE系统吞吐量，调度过程中的小区负载以及方法公平性分别参见附图2至4所示。
如图2所示，本发明的CLSSA会在小区负载未达到临界值之前，给予吞吐量越高的用户更大的调度优先级，使整个小区的吞吐量线性提升，只有当小区负载触发时，才会下调高吞吐量用户。因此，在RR、SJF与CLSSA三者对比中，CLSSA小区的吞吐量最高，RR因为致力于公平性，完全没有考虑用户的速率，因此其吞吐量最低。
如图3所示，本发明的CLSSA在调度过程中对小区负载的影响是最小的，即在满足最大吞吐量的同时不抬升小区的负载，能够接纳更多的用户。相比之下，SJF对小区负载的影响最大。
如图4所示，本发明的CLSSA在小区负载达到临界值时，会适度调低高吞吐量用户的优先级，使算法整体保持相对公平。RR的公平性仍然是所有算法中最高的，这是由其准则决定的，而SJF根据没考虑公平性，其公平性是最低的。
应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (1)

1.一种基于负载自适应的LTE调度方法，其特征是，包括N个用户{u1，u2，…，uN}，设定ui是每个用户，ui∈{u1，u2，…，uN}；包括如下步骤：
(1-1)物理资源核算；
设定用户ui申请的业务速率为用户ui的信噪比为对于每个物理 资源块的占用带宽BW，利用公式
计算用户ui占用的物理 资源块数量
(1-2)小区负载评估；
设定小区c内总的物理资源块为PRBTot，c，利用公式计算小区c的负载
(1-3)吞吐量优先级提取；
设定小区c内用户ui的吞吐量优先级为βi，利用公式计算βi；
(1-4)建立负载自适应模型；
(1-4-1)设定收敛参数为α，小区c的负载临界值为对于每个用户ui，利用公式计算其综合优先级Pi；
(1-4-2)将用户ui按照优先级Pi放入调度器进行调度；
收敛参数α＞1，
当时，调度器按照优先级对用户ui进行调度；
当时，调度器按照优先级
对用户ui进行调度。
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