[发明专利]一种多业务调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信系统的调度技术，特别是涉及LTE系统的基于多输入多输出(MU-MIMO)的多业务调度方法。

背景技术

在3GPP长期演进(LTE)系统支持多种不同类型的业务，如语音业务、视频流业务、WWW业务和FTP业务等，并将这些业务按照不同的QoS需求，如业务时延、保证比特速率等划分为会话业务、流业务、交互业务和背景类业务四类。通常一个用户可以在同一时间并行地应用多种业务，比如可以在语音业务的同时浏览网页或传输视频流，因此为了支持这种多用户多业务的应用场景，LTE系统的多层传输资源分配方案需要针对不同类型的业务设计合理的调度方案。一般来说，按照QoS需求的不同，承载可以分为两类，即保证比特速率(GBR)承载和非保证比特速率(Non-GBR)承载。前者可以用来提供语音业务和视频流业务等实时性业务，对时延有较高的要求，而且对传输比特速率有要求，需要为这类业务分配足够的带宽以保障比特速率；后者可以提供WWW业务和FTP业务等非实时性业务，不需要保障比特速率，因此对分配带宽没有要求，而且一般来说对时延要求也低于实时性业务。为了结合业务的QoS需求进行调度，LTE系统的接入网利用S1接口传递的质量等级指示(quality class indicator，QCI)指示应用于eNodeB MAC的层资源调度。

在R5以后的的UMTS系统中，分组调度的功能被移植到基站端完成，从而可以根据实时的链路状况进行快速链路自适应和实现更为灵活的分组调度。在LTE系统中，分组调度算法所要完成的任务就是在每个调度周期为具有不同时延要求、不同QoS等级和不同速率要求的用户提供合理的资源分配，使调度结果可以满足不同业务的需求。衡量一种调度算法的性能一方面要看其是否能够满足用户的业务需求以及用户公平性，另一方面则关注其是否能够结合时变信道的瞬时质量实现频率选择性调度，实现更高的下行数据速率。常见的分组调度算法包括轮询(Round Robin)算法、最大载干比(MAXC/I)算法、比例公平(Proportional Fair)算法等。

轮询算法的基本思想是：循环地调用每个用户，就被调度的概率而言，对K个用户，一次循环中每个用户就被调度的概率都等于1/K，每个用户以相同的概率占有可分配的资源。该算法不考虑用户以前被调度的情况，属于没有记忆的调度算法。轮询算法认为不同用户的传输优先级是同等的，因而实现了用户间的最佳公平性，在考虑公平性时，一般都把轮询算法作为衡量的标准。轮询算法的优点在于可以保证用户间的长时间和短时间内的时间公平性，而且实现简单。但是轮询算法主要考虑了用户间的时间公平性，没有考虑到资源的使用效率和不同用户无线信道的具体情况，因此一般来说使用该算法时的系统吞吐量是很低的。

MAX C/I算法和比例公平算法是两种基于信道衰落的调度算法。MAXC/I算法只考虑调度信道质量最好的用户，系统资源一直给这些用户服务，使得信道质量好的用户一直得到服务，等到该用户信道质量变差后再选择信道质量更好的用户传输。由于系统永远为信道质量最好的用户服务，因此该算法可以获得较高的频率选择性增益。最大C/I调度算法的吞吐量是调度算法的吞吐量极限，其优点在于当系统采用自适应调制编码技术时，采用最大载干比算法的无线系统可获得最大的系统吞吐量，而且实现简单；但是MAXC/I算法没有考虑到用户公平性，导致信道状况较差的边缘用户很难得到有效的服务。

相比而言，PF调度算法根据用户的瞬时信道质量和用户在一个时间窗内的平均速率计算得到一个优先级因子，将资源分配给优先级因子最高的用户；优先级因子公式表示为瞬时速率和平均速率的比例，如果用户的信道条件较好，比如离服务基站比较近，则该用户的瞬时吞吐量比较大，由优先级公式可知，该用户的优先级提高。反之，如果用户因为信道条件较差，特别是由于它处于小区边缘，SINR长时间较低，得不到传输机会，则其平均传输速率就会减小，由优先级公式可知，这同样会使其优先级提高并使边缘获得传输机会。PF算法能在吞吐量和用户公平性之间获得较好的折衷，而且通过调整滑动时间窗的长度可以调节调度的长期公平性和短期公平性。