專利名稱：Lte系統(tǒng)中用戶調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種長(zhǎng)期演進(jìn)(Long Term Evolution簡(jiǎn)稱LTE) 系統(tǒng)中用戶調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
在LTE系統(tǒng)中，調(diào)度就是動(dòng)態(tài)地將最適合的時(shí)/頻/空資源分配給某個(gè)用戶，是實(shí) 現(xiàn)LTE系統(tǒng)多用戶分集增益的重要保證之一，在很大程度上決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能，所以， 調(diào)度技術(shù)被視為L(zhǎng)TE系統(tǒng)中的核心技術(shù)。在通信過程中，多個(gè)用戶共享有限的帶寬資源，如 何在用戶間分配資源、分配是否公平成為調(diào)度技術(shù)首先需要考慮的問題。目前，LTE系統(tǒng)中較為常用的調(diào)度方法是比例公平(PF)調(diào)度算法。例如，中興通 訊股份有限公司申請(qǐng)的專利，一種比例公平調(diào)度算法多模式配置及調(diào)度方法(專利申請(qǐng)?zhí)?200710000937. 9，公開號(hào)CN 101026875A)。該專利申請(qǐng)主要是通過配置比例公平調(diào)度算法 的各種參數(shù)，使比例公平調(diào)度算法具有多種調(diào)度模式，提供運(yùn)營(yíng)商在扇區(qū)吞吐率和服務(wù)公 平性間的多種選擇。但是，該專利申請(qǐng)沒有考慮到信道質(zhì)量的變化情況，不能根據(jù)信道質(zhì)量 的變化自適應(yīng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)公平性與吞吐率。此外，國(guó)內(nèi)外論文提出了許多對(duì)比例公平調(diào)度算法的改進(jìn)方法，如D.Yang在 文章"Towards Opportunistic Fair Scheduling in Wireless Networks，，2006 IEEE International Conference on Communications vol. 11,pp. 5217-5221 中將 PF 算法的調(diào) 度優(yōu)先級(jí)因子分母指數(shù)設(shè)置為1到⑴。這個(gè)方法可以增加多用戶分集增益，提供可以調(diào)節(jié) 的系統(tǒng)公平性，但是設(shè)置的指數(shù)并不隨時(shí)間變化而且對(duì)用戶也不是自適應(yīng)的。又如，譚力在 文章《MIM0系統(tǒng)中的自適應(yīng)比例公平調(diào)度算法的研究》2010年3月，計(jì)算機(jī)科學(xué)，第37卷 3期，pp. 67-69中提出，PF調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子分母指數(shù)的取值由該用戶當(dāng)前時(shí)隙的請(qǐng)求速率 與過去一段時(shí)間內(nèi)的平均請(qǐng)求速率之比來確定。這個(gè)方法能夠提高處于較差信道質(zhì)量條件 下的用戶吞吐量，從而提高系統(tǒng)的公平性，但是此方法確定的PF優(yōu)先級(jí)分母指數(shù)的取值并 不能精確表征出信道狀態(tài)的變化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種適用于LTE系統(tǒng)的用戶調(diào)度方 法，使其能夠根據(jù)各用戶經(jīng)歷的信道質(zhì)量變化情況，自適應(yīng)調(diào)整調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子的大小，增 加了信道質(zhì)量差的用戶調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子，適當(dāng)?shù)慕档土诵诺蕾|(zhì)量好的用戶調(diào)度優(yōu)先級(jí)因 子。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方法包括如下步驟第1步根據(jù)用戶i接收到的信號(hào)，算出用戶i的信干噪比；第2步根據(jù)用戶i的信干噪比，算出用戶i在t時(shí)刻能夠達(dá)到的最大傳輸速率；第3步根據(jù)用戶i在t時(shí)刻能夠達(dá)到的最大傳輸速率，更新用戶i在t時(shí)刻的平 均傳輸速率；
第4步根據(jù)用戶i在t時(shí)刻和t_l時(shí)刻能達(dá)到的最大傳輸速率、平均傳輸速率計(jì) 算用戶i的調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子分母指數(shù)； 其中，* =含二 -i), /、表征了信道狀態(tài)由好到壞或由壞到好的變化率，sign
表示符號(hào)函數(shù)，Ri(t)、Ri(t-l)為用戶i在t時(shí)刻和t-1時(shí)刻所能達(dá)到的最大傳輸速率， R,(t)、云,眾-1)分別為用戶i在t時(shí)刻和t-1時(shí)刻所能達(dá)到的平均傳輸速率。第5步根據(jù)用戶i在t時(shí)刻的最大傳輸速率Rjt)，平均傳輸速率克⑴以及調(diào)度 優(yōu)先級(jí)因子分母指數(shù)l(t)，求出用戶i的調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子Pi(t)；
剛削--綠第6步對(duì)小區(qū)內(nèi)每個(gè)用戶在t時(shí)刻的調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子進(jìn)行大小排序，選擇調(diào)度優(yōu) 先級(jí)因子最大的用戶進(jìn)行調(diào)度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明設(shè)計(jì)的調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子隨著信道質(zhì)量的變化而變化，實(shí)時(shí)跟蹤各用戶信道 質(zhì)量變化情況，增加信道質(zhì)量差的用戶調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子，從而增加信道質(zhì)量差的用戶調(diào)度 機(jī)會(huì)，防止信道質(zhì)量好的用戶過多的占用系統(tǒng)資源，以及信道質(zhì)量差的用戶長(zhǎng)期得不到服 務(wù)的情況出現(xiàn)，克服了在信道質(zhì)量變化時(shí)不能準(zhǔn)確依據(jù)信道質(zhì)量自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)公平性與 吞吐率的的問題。
圖1是本發(fā)明流程示意圖；圖2是本發(fā)明調(diào)度方法與比例公平調(diào)度方法的用戶速率的CDF(累積分布概率) 仿真比較圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，本發(fā)明LTE系統(tǒng)中用戶調(diào)度方法實(shí)現(xiàn)步驟如下
步驟1，根據(jù)用戶i接收到的信號(hào)，用通用的方法計(jì)算用戶i在t時(shí)刻的信干噪比 其中jlNRdt)為用戶i在t時(shí)刻的信干噪比，印(t)為用戶i在t時(shí)刻的信道增 益，Hk(t)為對(duì)用戶i產(chǎn)生干擾的用戶k在t時(shí)刻的信道增益，K為系統(tǒng)中用戶總數(shù)，Wi為用 戶i的預(yù)編碼矩陣，wk為用戶k的預(yù)編碼矩陣，0 %為用戶i接收到的高斯白噪聲的方差，
的共軛，&⑴為Hk(t)的共軛，|| ||表示對(duì)其中的函數(shù)取范數(shù)。步驟2，根據(jù)用戶i的信干噪比SINRjt)，計(jì)算出該用戶i在t時(shí)刻所能達(dá)到的最大傳輸速率Ri(t)Ri(t) = log^l+SINR^t))其中，1呢2表示以2為底對(duì)其中的函數(shù)取對(duì)數(shù)。步驟3，根據(jù)用戶i在t時(shí)刻所能達(dá)到的最大傳輸速率氏(t)，依據(jù)以下公式更新 用戶i在t時(shí)刻的平均傳輸速率瓦⑴
若用戶/被調(diào)度 若用戶/未被調(diào)度其中克1)為第i個(gè)用戶在t_l時(shí)刻的平均傳輸速率，tc為更新時(shí)間窗，其大小 要足以覆蓋快衰落的變化，并且滿足用戶的時(shí)延要求。步驟4，根據(jù)用戶i在t時(shí)刻能達(dá)到的最大傳輸速率氏(t)、平均傳輸速率無和 在t-1時(shí)刻能達(dá)到的最大傳輸速率氏(t-1)、平均傳輸速率云,0-1)，計(jì)算其調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子 分母指數(shù) 其中，* =合乂/、表征了信道狀態(tài)由好到壞或由壞到好的變化率，sign表 示符號(hào)函數(shù)。步驟5，根據(jù)用戶i在t時(shí)刻能達(dá)到的最大傳輸速率Rjt)、平均傳輸速率瓦⑴以 及調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子分母指數(shù)0 , (t)，計(jì)算用戶i在t時(shí)刻的調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子Pi (t) 當(dāng)用戶i信道質(zhì)量由較好變?yōu)檩^差時(shí)最初，Rjt)與克⑴的值均減少，但無《相 比 Ri (t)減少速度較慢，此時(shí) k > 1，sign [ (k-1) X (氏(t)-氏(t-1))]值為-1，則 0 < 3 i (t) < 1，減緩調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子變小的趨勢(shì)；經(jīng)過一段時(shí)間后，Rjt)的值略有減少或趨于不變， 克0)仍在減少，且其減少速度相對(duì)Ri (t)較快，此時(shí)k < 1，sign [ (k-1) X (Ri (t) -Ri (t-1))] 值為+1，則0<< 1，減緩調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子變小的趨勢(shì)。于是進(jìn)入較差信道質(zhì)量的 用戶i獲得了更多的調(diào)度機(jī)會(huì)。當(dāng)用戶i信道質(zhì)量由較差變?yōu)檩^好時(shí)最初，氏⑴與克⑴的值均增力口，但克《相 比氏(t)增加速度較慢，此時(shí)k > 1，sign [ (k-1) X烺(t)-氏(t-1))]值為+1，則3 i (t) > 1， 減緩調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子變大的趨勢(shì)；經(jīng)過一段時(shí)間后，Ri(t)的值略有增加或趨于不變，克⑴ 仍在增加，且其增加速度相對(duì)Ri(t)較快，此時(shí)k< 1，sign[(k-l)X(Ri (O-Ria-l))]值 為-1，則> 1，減緩調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子變大的趨勢(shì)。于是進(jìn)入較好信道質(zhì)量的用戶i獲 得的調(diào)度機(jī)會(huì)有所減少。步驟6，對(duì)小區(qū)內(nèi)每個(gè)用戶在t時(shí)刻的調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子進(jìn)行大小排序，選擇調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子最大的用戶進(jìn)行調(diào)度。本發(fā)明的效果可以通過仿真圖2進(jìn)一步說明仿真環(huán)境，見表1表1 仿真環(huán)境 仿真結(jié)果基于表1設(shè)置的仿真參數(shù)進(jìn)行仿真的結(jié)果如圖2所示。圖2中給出了在LTE系統(tǒng) 調(diào)度下，本發(fā)明所提出的調(diào)度方法與比例公平調(diào)度方法的用戶速率CDF (累積分布概率)仿 真比較圖。由圖2可知，本發(fā)明提出的調(diào)度方法與比例公平調(diào)度方法相比，提高了低速率用戶被調(diào)度的概率，防止了信道質(zhì)量好的用戶過多的占用系統(tǒng)資源，信道質(zhì)量差的用戶長(zhǎng)期 得不到服務(wù)的情況出現(xiàn)，克服了比例公平調(diào)度方法在信道質(zhì)量變化時(shí)不能準(zhǔn)確依據(jù)信道質(zhì) 量自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)公平性與吞吐率的的問題。
權(quán)利要求
一種LTE系統(tǒng)中用戶調(diào)度方法，包括如下步驟(1)根據(jù)用戶i接收到的信號(hào)，算出用戶i的信干噪比；(2)根據(jù)用戶i的信干噪比，算出用戶i在t時(shí)刻能夠達(dá)到的最大傳輸速率；(3)根據(jù)用戶i在t時(shí)刻能夠達(dá)到的最大傳輸速率，更新用戶i在t時(shí)刻平均傳輸速率；(4)根據(jù)用戶i在t時(shí)刻和t-1時(shí)刻能達(dá)到的最大傳輸速率、平均傳輸速率計(jì)算用戶i調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子分母指數(shù)βi(t)； <mrow><msub> <mi>β</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msup> <mi>k</mi> <mrow><mi>sign</mi><mo>[</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>×</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>R</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub><mi>R</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow><mo>]</mo> </mrow></msup> </mrow>其中，表征了信道狀態(tài)由好到壞或由壞到好的變化率，sign表示符號(hào)函數(shù)，Ri(t)、Ri(t-1)為用戶i在t時(shí)刻和t-1時(shí)刻所能達(dá)到的最大傳輸速率，分別為用戶i在t時(shí)刻和t-1時(shí)刻所能達(dá)到的平均傳輸速率；(5)根據(jù)用戶i在t時(shí)刻的最大傳輸速率Ri(t)，平均傳輸速率以及調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子分母指數(shù)βi(t)，求出用戶i的調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子Pi(t) <mrow><msub> <mi>P</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>R</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><msub> <mover><mi>R</mi><mo>‾</mo> </mover> <mi>i</mi></msub><msup> <mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo> </mrow> <mrow><msub> <mi>β</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow></msup> </mrow></mfrac><mo>;</mo> </mrow>(6)對(duì)小區(qū)內(nèi)每個(gè)用戶在t時(shí)刻的調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子進(jìn)行大小排序，選擇調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子最大的用戶進(jìn)行調(diào)度。FSA00000186145700012.tif,FSA00000186145700013.tif,FSA00000186145700014.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LTE系統(tǒng)中用戶調(diào)度方法，其特征在于所述的用戶i的信 干噪比的算法為 其中AINRdt)為用戶i在t時(shí)刻的信干噪比，Hi(t)為用戶i在t時(shí)刻的信道增益， Hk(t)為對(duì)用戶i產(chǎn)生干擾的用戶k在t時(shí)刻的信道增益，K為系統(tǒng)中用戶總數(shù)，w,為用戶 i的預(yù)編碼矩陣，wk為用戶k的預(yù)編碼矩陣，0 %為用戶i接收到的高斯白噪聲的方差，< 為Wk的共軛，的共軛，|| ||表示對(duì)其中的函數(shù)取范數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LTE系統(tǒng)中用戶調(diào)度方法，其特征在于所述的用戶i在t時(shí) 刻能夠達(dá)到的最大傳輸速率的算法為Ri (t) = log^l+SINRi (t))其中，log2表示以2為底對(duì)其中的函數(shù)取對(duì)數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LTE系統(tǒng)中用戶調(diào)度方法，其特征在于所述的用戶i在t時(shí) 刻的平均傳輸速率的算法為 若用戶z 被調(diào)度 若用戶/未被調(diào)度其中，克《、克0-1)分別為用戶i在t時(shí)刻和t-i時(shí)刻所能達(dá)到的平均傳輸速率， Ri(t)為用戶i在t時(shí)刻所能達(dá)到的最大傳輸速率，tc為更新時(shí)間窗，其大小要足以覆蓋快 衰落的變化，并且滿足用戶的時(shí)延要求。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LTE系統(tǒng)中用戶調(diào)度方法，包括(1)根據(jù)用戶i接收到的信號(hào)，計(jì)算出用戶i的信干噪比；(2)根據(jù)用戶i的信干噪比，求出用戶i在t時(shí)刻所能達(dá)到的最大傳輸速率；(3)根據(jù)用戶i在t時(shí)刻能夠達(dá)到的最大傳輸速率，求出用戶i在t時(shí)刻的平均傳輸速率；(4)根據(jù)用戶i在t時(shí)刻和t-1時(shí)刻能達(dá)到的最大傳輸速率、平均傳輸速率計(jì)算用戶i調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子分母指數(shù)；(5)計(jì)算用戶i在t時(shí)刻的調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子；(6)對(duì)小區(qū)內(nèi)每個(gè)用戶在t時(shí)刻的調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子進(jìn)行大小排序，選擇調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子最大的用戶進(jìn)行調(diào)度。本發(fā)明設(shè)計(jì)的調(diào)度優(yōu)先級(jí)因子能夠?qū)崟r(shí)跟蹤各用戶信道質(zhì)量變化情況，增加信道質(zhì)量差的用戶調(diào)度機(jī)會(huì)，防止信道質(zhì)量好的用戶過多的占用系統(tǒng)資源的情況出現(xiàn)。
文檔編號(hào)H04W72/12GK101877913SQ20101022544
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者蘭冰, 李兵兵, 李曉瑋, 黃敏 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)