專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高速下行分組接入系統(tǒng)中的基站mac層調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access,寬帶碼 分多址)系統(tǒng)，特別涉及在引入高速分組包接入(High Speed Package Access, 以下簡(jiǎn)稱(chēng)HSPA)技術(shù)后，多用戶(hù)情況下的調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
在WCDMA協(xié)議升級(jí)中，HSDPA (高速下行分組接入)技術(shù)能夠提供 更大的扇區(qū)吞吐率，為更多用戶(hù)提供更高速的下行吞吐率。HSDPA技術(shù)的 核心是資源共享，在單個(gè)時(shí)刻通常只有1~4個(gè)用戶(hù)處于數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)，其 余用戶(hù)處于等待發(fā)送狀態(tài)，因此性能良好的調(diào)度算法對(duì)提升系統(tǒng)性能至關(guān)重 要。
作為HSDPA的關(guān)4走技術(shù)之一，分組調(diào)度功能從WCDMAR99的RLC 層下移到了 MAC層，同時(shí)把TTI從10ms縮短為了 2ms，目的是能夠達(dá)到 快速地響應(yīng)和分配UE的HSDPA資源申請(qǐng)，最大限度的發(fā)揮系統(tǒng)高速傳輸 數(shù)據(jù)的功能。
分組調(diào)度算法的功能是按照一定的規(guī)則(算法)為每一個(gè)需要執(zhí)行分組 業(yè)務(wù)傳送的UE分配系統(tǒng)資源，檢驗(yàn)分組調(diào)度算法的標(biāo)準(zhǔn)主要有兩個(gè)， 一是 小區(qū)的數(shù)據(jù)吞吐率(Throughout) , 二是資源分配的公平性(Fairness)，這 兩個(gè)指標(biāo)在一定程度上是矛盾的，總是此消彼長(zhǎng)。根據(jù)公平性的級(jí)別不同， 可以把分組調(diào)度算法分為以下3類(lèi)
*基于C/I (信噪比)的調(diào)度算法(簡(jiǎn)稱(chēng)MaxCI算法)
該類(lèi)調(diào)度算法總是將資源優(yōu)先分配給信道條件最好的UE，以達(dá)到最大 限度的提高小區(qū)的數(shù)據(jù)吞吐率，不利的是根本不考慮資源分配的公平性問(wèn) 題，從而導(dǎo)致信道條件不好的UE會(huì)被長(zhǎng)期阻塞；*基于資源公平分配的調(diào)度算法(Round Robin,筒稱(chēng)RR算法)
該類(lèi)調(diào)度算法將HSDPA的資源(碼道數(shù)、功率和時(shí)間片)均等的分配 給小區(qū)中需要接入的UE,保證了每個(gè)UE都能得到服務(wù)的機(jī)會(huì)，但在小區(qū) 數(shù)據(jù)吞吐率要差于基于C/I的調(diào)度算法，并且對(duì)于單個(gè)UE而言，遠(yuǎn)離基站 的UE數(shù)據(jù)速率也要小于靠近基站側(cè)的UE數(shù)據(jù)速率；
*基于均等數(shù)據(jù)吞吐率的調(diào)度算法(Throughput Fairness,簡(jiǎn)稱(chēng)TF算法)
該類(lèi)調(diào)度算法以使得小區(qū)中每個(gè)UE的數(shù)據(jù)吞吐率相同為目標(biāo)，即信道 條件好的UE分配較少的資源，而信道條件不好的UE分配較多的資源。這 與基于C/I的調(diào)度算法剛好相反,是以犧牲小區(qū)的總體數(shù)據(jù)吞吐率為代價(jià)的；
公平性(Fairness)這一概念不是絕對(duì)的量化概念，它只是各UE之間的 一個(gè)相對(duì)資源分配概念，對(duì)于特定UE而言，它所分配到的資源會(huì)隨著小區(qū) 內(nèi)UE數(shù)量的改變而改變。
上面根據(jù)公平性級(jí)別將調(diào)度算法粗略地分為為三類(lèi)，但這不能完全的涵 蓋所有的分組調(diào)度算法，實(shí)際中提出的很多算法是處于不斷的演變和融合狀 態(tài)之下的，比如下面介紹的比例公平調(diào)度算法(Proportional Fair,以下簡(jiǎn)稱(chēng) 為PF調(diào)度)，應(yīng)該就算是基于均等數(shù)據(jù)吞吐率的調(diào)度算法的一個(gè)演進(jìn)版本。 該算法是根據(jù)各UE的相關(guān)信道質(zhì)量計(jì)算得到其資源分配的優(yōu)先級(jí)，表示為
,義'W … 公式(1)
這里，《表示第z'個(gè)UE的優(yōu)先級(jí)，《(,)表示第z'個(gè)UE在f時(shí)刻瞬間能夠 達(dá)到的數(shù)據(jù)速率，A(0表示第z'個(gè)UE在^時(shí)刻的平均吞吐率，實(shí)際調(diào)度過(guò)程 按照各UE實(shí)時(shí)的優(yōu)先級(jí)來(lái)分配資源。調(diào)度周期是一個(gè)TTI,屬于快速調(diào)度。
公式(1 )所示為一個(gè)典型的PF算法。該算法可以體現(xiàn)PF調(diào)度核心思 想既保證系統(tǒng)總吞吐率，又兼顧用戶(hù)之間的公平性。但是該算法的缺點(diǎn)是 不能靈活調(diào)節(jié)系統(tǒng)總吞吐率和用戶(hù)公平性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高速下行分組接入系統(tǒng)中的基站調(diào)度方法，可以靈活調(diào)節(jié)系統(tǒng)總吞吐率和用戶(hù)公平性。
本發(fā)明是在WCDMAHSDPA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，在基站按照比例公平調(diào)度算 法進(jìn)行用戶(hù)調(diào)度時(shí)，根據(jù)各用戶(hù)的信息和預(yù)先設(shè)置的PF調(diào)度因子計(jì)算出各 用戶(hù)的優(yōu)先級(jí)，按照該優(yōu)先級(jí)對(duì)用戶(hù)進(jìn)行調(diào)度，通過(guò)調(diào)整PF調(diào)度因子的值 來(lái)靈活調(diào)節(jié)系統(tǒng)總吞吐率和用戶(hù)公平性。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了 一種高速下行分組接入系統(tǒng)中的 基站MAC層調(diào)度方法，包括以下步驟
(a)從參與調(diào)度的用戶(hù)信息中分別選取參照信號(hào)質(zhì)量指示值和參照吞 吐率值，所述信號(hào)質(zhì)量指示以下簡(jiǎn)稱(chēng)CQI，以所述參照CQI值和參照吞吐 率值將待調(diào)度用戶(hù)的CQI值和吞吐率值進(jìn)行歸一化處理，得到各用戶(hù)的CQI 等效值和吞吐率等效值；
(b )根據(jù)需要的調(diào)度效果調(diào)整調(diào)度因子對(duì)CQI等效值和吞吐率等效值 進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得到調(diào)度優(yōu)先級(jí)；
(c)根據(jù)所述調(diào)度優(yōu)先級(jí)對(duì)用戶(hù)進(jìn)行調(diào)度。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)，在所述步驟(a)中，所述歸 一化處理是指所述CQI等效值等于用戶(hù)實(shí)際CQI值與參照CQI值的比值； 所述吞吐率等效值等于用戶(hù)實(shí)際吞吐率與參照吞吐率的比值。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)，所述參照CQI值為需調(diào)度用 戶(hù)中的最大CQI值；所述參照吞吐率值為需調(diào)度用戶(hù)中的最大吞吐率。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)，在所述步驟(b)中，所述調(diào) 度優(yōu)先級(jí)根據(jù)以下公式計(jì)算得到Priority(i) = (1曙PF—FACTOR) CQI一Unitaiy(i) + PF—FACTOR(l - Throughput—Unitary )
其中，Priority(i)為用戶(hù)的優(yōu)先級(jí)值，PF一FACTOR為調(diào)度因子，其取值 范圍在0-1之間，CQI—Unitary(i)為用戶(hù)的CQI等效值，Throughput—Unitary(i)
為用戶(hù)的吞吐率等效值。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)，所述調(diào)度因子取值越小，系統(tǒng) 總吞吐率越高；所述調(diào)度因子取值越大，系統(tǒng)總吞吐率越低，公平性越好。
6進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)，每次增加或者減少所述調(diào)度因
子的步長(zhǎng)為0.1。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)，在所述步驟(c)中，所述根 據(jù)調(diào)度優(yōu)先級(jí)對(duì)用戶(hù)進(jìn)行調(diào)度是指，選取優(yōu)先級(jí)值高的用戶(hù)先進(jìn)行調(diào)度。
本發(fā)明在對(duì)引入HSDPA技術(shù)后如何對(duì)用戶(hù)進(jìn)行調(diào)度提出了一種新的 PF調(diào)度方法，通過(guò)對(duì)CQI (Channel Quality Indicator,信號(hào)質(zhì)量指示)和歷 史吞吐率做歸一化處理，依據(jù)調(diào)度因子進(jìn)行優(yōu)先級(jí)計(jì)算。該方法可以通過(guò)配
置不同的調(diào)度因子，使得調(diào)度算法更傾向于MaxCI或者TF算法效果，并且 通過(guò)對(duì)關(guān)鍵變量的歸一化處理，避免了由于多種變量取值不同而引起的加權(quán) 效果失真情況，且更加快捷和可控。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例方法流程概圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例方法流程圖3是不同調(diào)度因子下的PF調(diào)度效果與MAXCI、 RR、 TF調(diào)度效果的 比較圖。
具體實(shí)施例方式
如果要兼顧信號(hào)質(zhì)量(MAXCI),同時(shí)又要兼顧每個(gè)用戶(hù)獲得公平的 吞吐率(TF),則需要同時(shí)考慮CQI和用戶(hù)吞吐率這兩個(gè)因素。但CQI的 取值范圍為0 30;而吞吐率的取值范圍為0 13.9Mbps,兩者不在一個(gè)數(shù)量 級(jí)上，相異較大，為避免計(jì)算優(yōu)先級(jí)中出現(xiàn)結(jié)果失真的情況，需要將兩者進(jìn) 行歸一化處理，在本實(shí)施例中將兩者統(tǒng)一到0~1的范圍內(nèi)，即CQI歸一化 后的等效值CQI—Unitary的范圍是0~1;吞吐率歸一化后的等效值 Throughput—Unitary值也是0 ~ 1 。之后再對(duì)兩者進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，通過(guò)調(diào)整加 權(quán)值得到需要的調(diào)度優(yōu)先級(jí)。
本發(fā)明技術(shù)方案概述如下(參見(jiàn)圖1),首先，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況，計(jì)算本時(shí)刻需要調(diào)度的用戶(hù)ID序列(步驟101);然后，系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前每個(gè) UE上報(bào)的CQI值(取值范圍1~30)計(jì)算每個(gè)待調(diào)度用戶(hù)歸一化的CQI等 效值CQIJJnitary(i)(步驟102);為每個(gè)待調(diào)度用戶(hù)計(jì)算其歸一化的歷史 吞吐率等效值Throughput— Unitary(i)(步驟103 );根據(jù)每個(gè)用戶(hù)的CQI— Unitary(i) 、 Throughput— Unitary(i)值以及預(yù)先i殳定的PF調(diào)度因子 PF—FACTOR(取值范圍0 ~ l)計(jì)算得到第i個(gè)用戶(hù)的優(yōu)先權(quán)值Priority(i)(步 驟104);根據(jù)得到的每個(gè)用戶(hù)的優(yōu)先權(quán)值Priority(i),重排待調(diào)度的用戶(hù)優(yōu) 先級(jí)序列，優(yōu)先權(quán)值大的用戶(hù)先被系統(tǒng)調(diào)度(步驟105)。
具體過(guò)程如圖2所示，包括以下步驟 步驟201,計(jì)算本時(shí)刻需要調(diào)度的用戶(hù)ID序列；
假設(shè)該時(shí)刻共有N個(gè)用戶(hù)參與調(diào)度，用戶(hù)的ID信息、最近時(shí)刻上報(bào)CQI 信息、歷史吞吐率信息(歷史吞吐率是最近一段時(shí)間內(nèi)的吞吐率平均值)均 存儲(chǔ)于Ueldex (n)數(shù)組中，其中的CQI信息為各用戶(hù)在同一時(shí)刻的CQI值。
步驟202，找出Ueldex(n)中CQI值為最大的用戶(hù)，并設(shè)該最大CQI 值為MaxCQIValue;
步驟203,為每個(gè)待調(diào)度用戶(hù)計(jì)算其歸一化的CQI等效值 CQI—Unitary(i)=CQI(i) / MaxCQIValue,這樣每個(gè)待調(diào)度用戶(hù)的CQI值均被 折算為一個(gè)0 - 1的數(shù)值；
步驟204,找出Ueldex (n)中歷史吞吐率為最大的用戶(hù)，并設(shè)該最大 歷史吞吐率值為MaxThroughputValue;
步驟205,為每個(gè)待調(diào)度用戶(hù)計(jì)算其歸一化的Throughput等效值 Throughput—Unitary(i)= Throughput (i) / MaxThroughputValue,這才羊每個(gè)待i周 度用戶(hù)的歷史Throughput值均被折算為一個(gè)0 ~ 1的數(shù)值；
以上步驟202、 203與步驟204、 205順序可調(diào)。
步驟206，根據(jù)需要的調(diào)度效果調(diào)整調(diào)度因子以確定用戶(hù)的調(diào)度優(yōu)先級(jí)， 可以選擇更傾向于MAXCI調(diào)度效果，還是TF調(diào)度效果，抑或在兩者之間的值；
具體地，根據(jù)以下公式(2)計(jì)算得到每個(gè)用戶(hù)的優(yōu)先級(jí)數(shù)值；
Priority(i) = (1 - PF—FACTOR)CQI一Unitary(i) + PF—FACTOR(l -Throughput—Unitary(i)) 公式(2 )
其中，Priority(i)表示第i個(gè)用戶(hù)的優(yōu)先級(jí)大小。調(diào)度因子PF_FACTOE 的取值范圍在0 1之間，如果其趨向于0，則該公式(2)中第一項(xiàng)權(quán)重加 大，更傾向于MAXCI調(diào)度效果，也就是犧牲公平性，小區(qū)總吞吐率高；如 果該調(diào)度因子趨向l,則公式(2)中第二項(xiàng)權(quán)重加大，更加傾向公平性(TF 效果)，而小區(qū)不能獲得高吞吐率。如圖3所示，通過(guò)不同調(diào)度因子下的 PF調(diào)度效果與MAXCI、 RR、 TF調(diào)度效果的比較可知，采用本方法可以靈 活調(diào)節(jié)需要的調(diào)度效果。
步驟207,將Priority(i)數(shù)值序列按照從大到小重新排序；
步驟208,根據(jù)Priority(i)大小，依次調(diào)度Ueldex (n)中的HSDPA用戶(hù)。
系統(tǒng)會(huì)在待調(diào)度的序列中，選取Priority值大的用戶(hù)先給資源，先調(diào)度。
如果經(jīng)過(guò)一段時(shí)間測(cè)量，系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)在目前PF調(diào)度因子下用戶(hù)的公平性 或者系統(tǒng)吞吐率未能達(dá)到預(yù)期值，可以考慮增加或者減少PF一FACTOR的 值，建議步長(zhǎng)為0.1。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的
形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
例如，在選取參考CQI值和參考吞吐率時(shí)，也可以選取非最大值作為 參考值，但此時(shí)得到的等效值的范圍將超出0-1的范圍，在后續(xù)計(jì)算優(yōu)先級(jí) 時(shí)，需要相應(yīng)調(diào)整調(diào)度因子的范圍，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為復(fù)雜。
權(quán)利要求
1、一種高速下行分組接入系統(tǒng)中的基站MAC層調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟(a)從參與調(diào)度的用戶(hù)信息中分別選取參照信號(hào)質(zhì)量指示值和參照吞吐率值，所述信號(hào)質(zhì)量指示以下簡(jiǎn)稱(chēng)CQI，以所述參照CQI值和參照吞吐率值將待調(diào)度用戶(hù)的CQI值和吞吐率值進(jìn)行歸一化處理，得到各用戶(hù)的CQI等效值和吞吐率等效值；(b)根據(jù)需要的調(diào)度效果調(diào)整調(diào)度因子對(duì)CQI等效值和吞吐率等效值進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得到調(diào)度優(yōu)先級(jí)；(c)根據(jù)所述調(diào)度優(yōu)先級(jí)對(duì)用戶(hù)進(jìn)行調(diào)度。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在所述步驟(a)中，所述 歸一化處理是指所述CQI等效值等于用戶(hù)實(shí)際CQI值與參照CQI值的比值； 所述吞吐率等效值等于用戶(hù)實(shí)際吞吐率與參照吞吐率的比值。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述參照CQI值為需 調(diào)度用戶(hù)中的最大CQI值；所述參照吞吐率值為需調(diào)度用戶(hù)中的最大吞吐率。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步驟(b)中，所述 調(diào)度優(yōu)先級(jí)根據(jù)以下公式計(jì)算得到Priority = (1 - PF_FACT0R) CQI—Unitary + PF—FACTOR (1 -Througlput—UnitaryQ)其中，Priority(i)為用戶(hù)的優(yōu)先級(jí)值，PF—FACTOR為調(diào)度因子，其取值 范圍在0-1之間，CQI—Unitary(i)為用戶(hù)的CQI等效值，Throughput—Unitary(i) 為用戶(hù)的吞吐率等效值。
5、 如權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述調(diào)度因子取值越 小，系統(tǒng)總吞吐率越高；所述調(diào)度因子取值越大，系統(tǒng)總吞吐率越低，公平性越好。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，每次增加或者減少所述調(diào) 度因子的步長(zhǎng)為0.1。
7、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在所述步驟(c)中，所述 根據(jù)調(diào)度優(yōu)先級(jí)對(duì)用戶(hù)進(jìn)行調(diào)度是指，選取優(yōu)先級(jí)值高的用戶(hù)先進(jìn)行調(diào)度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高速下行分組接入系統(tǒng)中的基站調(diào)度方法，通過(guò)調(diào)整PF調(diào)度因子的值來(lái)靈活調(diào)節(jié)系統(tǒng)總吞吐率和用戶(hù)公平性。所述方法包括以下步驟(a)從參與調(diào)度的用戶(hù)信息中分別選取參照信號(hào)質(zhì)量指示值和參照吞吐率值，所述信號(hào)質(zhì)量指示以下簡(jiǎn)稱(chēng)CQI，以所述參照CQI值和參照吞吐率值將待調(diào)度用戶(hù)的CQI值和吞吐率值進(jìn)行歸一化處理，得到各用戶(hù)的CQI等效值和吞吐率等效值；(b)根據(jù)需要的調(diào)度效果調(diào)整調(diào)度因子對(duì)CQI等效值和吞吐率等效值進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得到調(diào)度優(yōu)先級(jí)；(c)根據(jù)所述調(diào)度優(yōu)先級(jí)對(duì)用戶(hù)進(jìn)行調(diào)度。
文檔編號(hào)H04W72/00GK101442780SQ200710187359
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2007年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者艷 周, 郝瑞晶, 瑋 韓 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司