本發(fā)明涉及一種中繼調(diào)度方法及裝置，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

中繼技術(shù)作為一種新興的技術(shù)，引起了越來越廣泛的重視，被視為B3G/4G的關(guān)鍵技術(shù)，在無線通信系統(tǒng)中，為了增加覆蓋范圍或者提供熱點(diǎn)業(yè)務(wù)，使用中繼技術(shù)已成為重要的技術(shù)手段。如圖1所示，中繼節(jié)點(diǎn)(RN，Relay Node)通過無線方式連接到其歸屬的eNodeB小區(qū)，引入RN后，RN與其歸屬的eNodeB(Donor,DeNB)之間的回程鏈路成為Un接口。在Type1中繼中，Un接口與Uu接口使用相同的載波資源，為避免Un接口與Uu口之間產(chǎn)生干擾，兩條鏈路采用時(shí)分方式工作。3GPP標(biāo)準(zhǔn)中提供了由DeNB通過高層信令配置的19種Un子幀分配方式，如表1所示。

資源調(diào)度器的常規(guī)功能是對(duì)用戶分配不同的物理資源，LTE系統(tǒng)中eNodeB負(fù)責(zé)管理上下行鏈路信道的資源調(diào)度。常見的調(diào)度算法主要由以下三種。第一種是輪循調(diào)度算法(Round-Robin，RR)，通過輪循算法循環(huán)調(diào)度每個(gè)用戶，這是一種最公平的算法，充分考慮用戶之間的服務(wù)公平性，但可能導(dǎo)致系統(tǒng)的吞吐量比較低；第二種是最大速率調(diào)度算法(MAX C/I)，該算法是按照載干比從大到小的順序選擇用戶，讓信道條件好的用戶優(yōu)先被選擇，該算法能夠最大化系統(tǒng)吞吐量，但未考慮用戶之間的服務(wù)公平性；第三種是比例公平調(diào)度算法(Proportional Fair，PF)，該算法采用時(shí)間滑窗的方式更新用戶的調(diào)度優(yōu)先級(jí)，是一種兼顧吞吐量和公平性的調(diào)度算法。

表1

如圖2所示，RN節(jié)點(diǎn)具有eNodeB和UE兩種不同的角色，雖然PF算法能量兼顧吞吐量和公平性，但是當(dāng)LTE系統(tǒng)引入中繼站后，如果簡單的將RN和M-Ue看作平等的關(guān)系使用原有的PF調(diào)度算法進(jìn)行調(diào)度，由于中繼站僅在Un子幀被調(diào)度，這必然造成R-Ue用戶數(shù)據(jù)的延時(shí)；且當(dāng)中繼站下R-Ue在線用戶較多時(shí)，仍簡單的將RN和M-Ue看作平等的關(guān)系使用原有的PF調(diào)度算法進(jìn)行調(diào)度，也會(huì)降低中繼站被調(diào)度的概率。

公開號(hào)為CN103369699B的專利申請(qǐng)文件公開了一種基于中繼蜂窩系統(tǒng)的分級(jí)調(diào)度方法，提出了適用于分級(jí)調(diào)度的RE-PF算法，該方法主要分為資源的初始分配和二級(jí)動(dòng)態(tài)資源調(diào)度兩個(gè)步驟。公開號(hào)為CN 103260247A的專利申請(qǐng)文件公開了一種調(diào)度方法、中繼節(jié)點(diǎn)及基站，中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)每個(gè)調(diào)度資源單位對(duì)應(yīng)的第一CQI和第二CQI，獲取等效CQI，進(jìn)而確定目標(biāo)等效CQI并上報(bào)給基站；基站再根據(jù)由基站直接提每個(gè)調(diào)度資源單位對(duì)應(yīng)的第三CQI和中繼節(jié)點(diǎn)上報(bào)的目標(biāo)等效CQI，對(duì)第一UE和第二UE進(jìn)行資源調(diào)度。公開號(hào)為CN104994543A的專利申請(qǐng)文件公開了一種隨機(jī)接入過載控制方法，包括下行調(diào)度算法：遍歷所有的無線承載，求和得到基站緩存區(qū)的待發(fā)送數(shù)據(jù)總量Dsum，然后進(jìn)行歸一化處理得到上行調(diào)度參數(shù)Pup，以r_P形式加入到調(diào)度算法中，其中r對(duì)應(yīng)每個(gè)用戶瞬時(shí)傳輸速率；上行調(diào)度算法：根據(jù)用戶上傳的BSR求和得到待上傳的數(shù)據(jù)總量Dsum，然后進(jìn)行歸一化處理得到下行調(diào)度參數(shù)Pdown，以r_P的形式加入到調(diào)度算法中。上述文件所公開的中繼調(diào)度方法均未考慮RN下調(diào)度多個(gè)R-Ue用戶帶來的業(yè)務(wù)量變化，以及僅能在Un子幀被調(diào)度帶來的時(shí)延變化，導(dǎo)致中繼站被調(diào)度的概率降低，影響了中繼站性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種中繼調(diào)度方法及裝置，以解決現(xiàn)有PF算法將RN和M-Ue看作平等的關(guān)系進(jìn)行調(diào)度導(dǎo)致中繼站被調(diào)度的概率降低，影響中繼站性能的問題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提供了一種中繼調(diào)度方法，該調(diào)度方法包括以下步驟：

1)收集各用戶終端信道質(zhì)量指示CQI、無線承載的業(yè)務(wù)量和服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，并根據(jù)收集到的上述信息計(jì)算各用戶的實(shí)時(shí)速率；

2)根據(jù)各用戶的實(shí)時(shí)速率、平均吞吐量和用戶調(diào)度間隔進(jìn)行調(diào)度用戶的選取，選取用戶實(shí)時(shí)速率與平均吞吐量比值乘以用戶調(diào)度間隔得到最大值的用戶作為調(diào)度用戶；

3)對(duì)步驟2)所選取的調(diào)度用戶進(jìn)行資源分配，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)度授權(quán)。

所述步驟2)在進(jìn)行調(diào)度用戶選取時(shí)，還需考慮各用戶的在線數(shù)目，即將各用戶的在線數(shù)目作為調(diào)度用戶選取的一個(gè)因素。

所述步驟2)中調(diào)度用戶的選取原則如下：

$\hat{k}=\underset{j=1,2,...,k}{\arg \max }\{{\mathrm{\τ}}_{delay}*\frac{R_j\left(t\right)}{{\tilde{T}}_j\left(t\right)/Num}\}$

其中R_j(t)為用戶j在t時(shí)刻的實(shí)時(shí)速率；為用戶j在Δt時(shí)間內(nèi)的平均吞吐量；τ_delay為用戶調(diào)度時(shí)間間隔，若用戶為M-Ue，τ_delay＝1ms，若用戶為RN，上行調(diào)度時(shí)，τ_delay為Un上行子幀間隔，下行調(diào)度時(shí)，τ_delay為Un下行子幀間隔；Num為在線用戶數(shù)，若用戶為M-Ue，則Num＝1，若用戶為RN，則Num在線R-Ue數(shù)目。

所述平均吞吐量的更新如下：

${\tilde{T}}_j\left(t\right)=(1-\frac{1}{T_c}){\tilde{T}}_j(t-\mathrm{\Δ}t)+\frac{1}{T_c}*R_j\left(t\right)$

其中T_c為時(shí)間常數(shù)，表示時(shí)間窗大小。

步驟1)中的信息收集分為上行調(diào)度和下行調(diào)度，對(duì)于下行調(diào)度，用戶通過上行控制信道上報(bào)測(cè)量公共參考信號(hào)得到下行信道質(zhì)量指示，通過基站上報(bào)信息獲取各用戶承載的業(yè)務(wù)量即服務(wù)質(zhì)量參數(shù)；對(duì)于上行調(diào)度，用戶通過上行控制信道將功率余量報(bào)告和緩沖狀態(tài)報(bào)告上報(bào)給基站，由基站通過測(cè)量Ue發(fā)送的探測(cè)參考符號(hào)得到上行信道指示。

在進(jìn)行調(diào)度授權(quán)時(shí)，對(duì)于下行調(diào)度，被調(diào)度的用戶在接收到基站發(fā)送的下行數(shù)據(jù)后需向其發(fā)應(yīng)答信號(hào)，對(duì)于上行調(diào)度，被調(diào)度的用戶在接收到基站發(fā)送的下行數(shù)據(jù)后需向其發(fā)應(yīng)答信號(hào)。

本發(fā)明還提供了一種中繼調(diào)度裝置，該調(diào)度裝置包括信息收集模塊、調(diào)度判決模塊和調(diào)度執(zhí)行模塊，

所述的信息收集模塊用于收集各用戶終端信道質(zhì)量指示CQI、無線承載的業(yè)務(wù)量和服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，并根據(jù)收集到的上述信息計(jì)算各用戶的實(shí)時(shí)速率；

所述的調(diào)度判決模塊用于根據(jù)各用戶的實(shí)時(shí)速率、平均吞吐量和用戶調(diào)度間隔進(jìn)行調(diào)度用戶的選取，選取用戶實(shí)時(shí)速率與平均吞吐量比值乘以用戶調(diào)度間隔得到最大值的用戶作為調(diào)度用戶；

所述的調(diào)度執(zhí)行模塊用于對(duì)所選取的調(diào)度用戶進(jìn)行資源分配，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)度授權(quán)。

所述調(diào)度判決模塊在選取調(diào)度用戶時(shí)還需考慮各用戶的在線數(shù)量，即將各用戶的在線數(shù)目作為調(diào)度用戶選取的一個(gè)因素。

所述調(diào)度判決模塊選取調(diào)度用戶的原則如下：

$\hat{k}=\underset{j=1,2,...,k}{\arg \max }\{{\mathrm{\τ}}_{delay}*\frac{R_j\left(t\right)}{{\tilde{T}}_j\left(t\right)/Num}\}$

其中R_j(t)為用戶j在t時(shí)刻的實(shí)時(shí)速率；為用戶j在Δt時(shí)間內(nèi)的平均吞吐量；τ_delay為用戶調(diào)度時(shí)間間隔，若用戶為M-Ue，τ_delay＝1ms，若用戶為RN，上行調(diào)度時(shí)，τ_delay為Un上行子幀間隔，下行調(diào)度時(shí)，τ_delay為Un下行子幀間隔；Num為在線用戶數(shù)，若用戶為M-Ue，則Num＝1，若用戶為RN，則Num在線R-Ue數(shù)目。

所述平均吞吐量更新如下：

${\tilde{T}}_j\left(t\right)=(1-\frac{1}{T_c}){\tilde{T}}_j(t-\mathrm{\Δ}t)+\frac{1}{T_c}*R_j\left(t\right)$

其中T_c為時(shí)間常數(shù)，表示時(shí)間窗大小。

本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明首先收集各用戶終端信道質(zhì)量指示CQI、無線承載的業(yè)務(wù)量和服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，并根據(jù)收集到的上述信息計(jì)算各用戶的實(shí)時(shí)速率；然后根據(jù)各用戶的實(shí)時(shí)速率、平均吞吐量和用戶調(diào)度間隔進(jìn)行調(diào)度用戶的選取，選取用戶實(shí)時(shí)速率與平均吞吐量比值乘以用戶調(diào)度間隔得到最大值的用戶作為調(diào)度用戶；最后對(duì)所選取的調(diào)度用戶進(jìn)行資源分配，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)度授權(quán)，以實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶的調(diào)度。本發(fā)明充分考慮了Un子幀被調(diào)度帶來的時(shí)延變化影響，將用戶調(diào)度時(shí)間間隔作為調(diào)度用戶選取的因素，同時(shí)還考慮到了RN下調(diào)度多個(gè)R-Ue用戶帶來的業(yè)務(wù)量變化，在進(jìn)行調(diào)度用戶選取時(shí)將用戶在線數(shù)目作為調(diào)度用戶的一個(gè)重要因素，在保證用戶業(yè)務(wù)傳輸量的同時(shí)，體現(xiàn)了中繼用戶和其他用戶之間的公平性，提高了中繼用戶性能，且本發(fā)明在工程上易于實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

圖1是中繼節(jié)點(diǎn)RN的連接示意圖；

圖2是包含RN的LTE系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明中繼調(diào)度的流程圖；

圖4是上行調(diào)度流程圖；

圖5是下行調(diào)度流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明的一種中繼調(diào)度方法的實(shí)施例

本發(fā)明考慮了引入中繼站后時(shí)延影響，在現(xiàn)有PF算法的基礎(chǔ)上提供了一種中繼調(diào)度方法，如圖3所示，該方法通過采集上下行信道的信道質(zhì)量指示，并根據(jù)上下行信道質(zhì)量指示確定用戶的實(shí)時(shí)速率；根據(jù)用戶的實(shí)時(shí)速率、平均吞吐量和用戶調(diào)度時(shí)間間隔確定被調(diào)度的用戶；選擇被調(diào)度的用戶進(jìn)行資源分配，實(shí)現(xiàn)對(duì)其的調(diào)度授權(quán)。該方法的具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

1.信息收集

信息收集分為上行調(diào)度和下行調(diào)度。對(duì)于下行調(diào)度，終端側(cè)通過(Physical Uplink Control Channel，PUCCH)物理上行控制信道上報(bào)測(cè)量(Common Reference Signal，CRS)公共參考信號(hào)得到習(xí)性信道質(zhì)量指示(Channel Quality Indicator，CQI)信道質(zhì)量指示，基站本地上報(bào)各終端無線承載的業(yè)務(wù)量及(Quality of Service，QoS)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)。對(duì)于上行調(diào)度，終端側(cè)通過PUCCH將(Power Headroom Repot，PHR)功率余量報(bào)告和(Buffer Status Repot，BSR)緩沖狀態(tài)報(bào)告上報(bào)給基站，同時(shí)基站通過測(cè)量Ue發(fā)送的(Sounding Reference Symbol，SRS)探測(cè)參考符號(hào)得到上行CQI。

2.調(diào)度判決

假設(shè)對(duì)于第m個(gè)RB，根據(jù)上行或下行的信道質(zhì)量指示計(jì)算用戶j在t時(shí)刻的實(shí)時(shí)速率為R_j(t)，根據(jù)平均吞吐量和業(yè)務(wù)量進(jìn)行調(diào)度判決，確定調(diào)度用戶，

$\hat{k}=\underset{j=1,2,...,k}{\arg \max }\{{\mathrm{\τ}}_{delay}*\frac{R_j\left(t\right)}{{\tilde{T}}_j\left(t\right)}\}---\left(1\right)$

其中R_j(t)為用戶j在t時(shí)刻的實(shí)時(shí)速率；為用戶j在Δt時(shí)間內(nèi)的平均吞吐量；τ_delay為用戶調(diào)度時(shí)間間隔，若用戶為M-Ue，τ_delay＝1ms，若用戶為RN，上行調(diào)度時(shí)，τ_delay為Un上行子幀間隔，下行調(diào)度時(shí)，τ_delay為Un下行子幀間隔。

平均吞吐量需實(shí)時(shí)更新，更新過程如下：

${\tilde{T}}_j\left(t\right)=(1-\frac{1}{T_c})\tilde{T}(t-\mathrm{\Δ}t)+\frac{1}{T_c}*R_j\left(t\right)---\left(2\right)$

其中T_c為時(shí)間常數(shù)，表示時(shí)間窗大小。

3.調(diào)度執(zhí)行

eNodeB根據(jù)步驟2判決得到的結(jié)果，選擇被調(diào)度的用戶，分配資源，通過PDCCH信道進(jìn)行調(diào)度授權(quán)。上行調(diào)度流程如圖4所示，用戶收到eNodeB的授權(quán)后發(fā)送上行數(shù)據(jù)，eNodeB根據(jù)解調(diào)是否成功通過PDCCH發(fā)送ACK/NACK應(yīng)答。下行調(diào)度流程如圖5所示，用戶接收到下行數(shù)據(jù)后通過PUCCH發(fā)送ACK/NACK應(yīng)答。

為了進(jìn)一步提高中繼用戶性能，保證中繼用戶和其他用戶之間的公平性，本發(fā)明還考慮了中繼用戶在線多個(gè)R-Ue用戶業(yè)務(wù)量變化帶來的影響，在進(jìn)行調(diào)度判決時(shí)，將在線用戶數(shù)作為一個(gè)因素，具體的判決公式如下：

$\hat{k}=\underset{j=1,2,...,k}{\arg \max }\{{\mathrm{\τ}}_{delay}*\frac{R_j\left(t\right)}{{\tilde{T}}_j\left(t\right)/Num}\}---\left(3\right)$

其中R_j(t)為用戶j在t時(shí)刻的實(shí)時(shí)速率；為用戶j在Δt時(shí)間內(nèi)的平均吞吐量；τ_delay為用戶調(diào)度時(shí)間間隔，Num為在線用戶數(shù)，若用戶為M-Ue，則Num＝1，若用戶為RN，則Num在線R-Ue數(shù)目。

實(shí)例1

下面以某一具體的LTE系統(tǒng)的下行調(diào)度為例進(jìn)行說明，該LTE系統(tǒng)DeNB小區(qū)Un子幀初始配置方式為0，RN站在線用戶數(shù)Num為3，帶寬為20MHz。具體的調(diào)度過程如下：

1)終端側(cè)通過CRS得到下行CQI，并通過PUCCH上報(bào)，同時(shí)基站本地上報(bào)各終端(用戶)無線承載的業(yè)務(wù)量及QoS參數(shù)，并根據(jù)下行CQI計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻該RB對(duì)應(yīng)速率R_j(t)。

2)根據(jù)各終端的實(shí)時(shí)速率、平均吞吐量、用戶調(diào)度時(shí)間間隔和在線數(shù)目進(jìn)行調(diào)度用戶判決。

假設(shè)對(duì)于第m個(gè)RB，按照公式(3)進(jìn)行計(jì)算，R_j(t)為用戶j在t時(shí)刻根據(jù)下行CQI計(jì)算所得第m個(gè)RB對(duì)應(yīng)的速率，若用戶j為M-Ue,則τ_delay＝1ms，Num＝1，若為RN，則τ_delay＝10ms，Num＝3。

值最大的用戶作為當(dāng)前時(shí)刻所選取的調(diào)度用戶將該RB分配給用戶同理可分配所有帶寬的RB。

3)eNodeB根據(jù)步驟2)判決得到的結(jié)果，選擇被調(diào)度的用戶分配資源，通過PDCCH信道進(jìn)行調(diào)度授權(quán)，用戶接收到下行數(shù)據(jù)后通過PUCCH發(fā)送ACK/NACK應(yīng)答。

實(shí)例2

下面以某一具體的LTE系統(tǒng)的上行調(diào)度為例進(jìn)行說明，該LTE系統(tǒng)DeNB小區(qū)Un子幀初始配置方式為0，RN站在線用戶數(shù)Num為3，帶寬為20MHz，該上行調(diào)度具體過程如下：

1)終端側(cè)通過PUCCH將PHR和BSR上報(bào)給基站，同時(shí)基站通過測(cè)量Ue發(fā)送的SRS得到上行CQI。

2)根據(jù)各終端的實(shí)時(shí)速率、平均吞吐量、用戶調(diào)度時(shí)間間隔和在線數(shù)目進(jìn)行調(diào)度用戶判決。

假設(shè)對(duì)于第m個(gè)RB，按照公式(3)進(jìn)行計(jì)算，R_j(t)為用戶j在t時(shí)刻根據(jù)上行CQI計(jì)算所得第m個(gè)RB對(duì)應(yīng)的速率，若用戶j為M-Ue,則τ_delay＝1ms，Num＝1，若為RN，則τ_delay＝10ms，Num＝3。則將該RB分配給計(jì)算結(jié)果值最大的用戶同理可分配所有帶寬的RB。

3)eNodeB根據(jù)步驟2)判決得到的結(jié)果，選擇被調(diào)度的用戶，分配資源，通過PDCCH信道進(jìn)行調(diào)度授權(quán)。用戶收到eNodeB的授權(quán)后發(fā)送上行數(shù)據(jù)，eNodeB根據(jù)解調(diào)是否成功通過PDCCH發(fā)送ACK/NACK應(yīng)答。

同時(shí)本發(fā)明還提供了一種中繼調(diào)度裝置，該裝置包括信息收集模塊、調(diào)度判決模塊和調(diào)度執(zhí)行模塊，信息收集模塊用于收集各用戶終端信道質(zhì)量指示CQI、無線承載的業(yè)務(wù)量和服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，并根據(jù)收集到的上述信息計(jì)算各用戶的實(shí)時(shí)速率；調(diào)度判決模塊用于根據(jù)各用戶的實(shí)時(shí)速率、平均吞吐量和用戶調(diào)度間隔進(jìn)行調(diào)度用戶的選取，選取用戶實(shí)時(shí)速率與平均吞吐量比值乘以用戶調(diào)度間隔得到最大值的用戶作為調(diào)度用戶；調(diào)度執(zhí)行模塊用于對(duì)所選取的調(diào)度用戶進(jìn)行資源分配，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)度授權(quán)。各模塊的具體實(shí)施方式已在方法的實(shí)施例中進(jìn)行了說明書。

本發(fā)明充分考慮了LTE系統(tǒng)引入RN后，由于RN僅在Un子幀被調(diào)度，且RN下會(huì)有多個(gè)R-Ue用戶，若將RN和M-Ue看作平等關(guān)系使用原有PF調(diào)度算法，必將導(dǎo)致中繼用戶性能的下降，反而造成不公平的問題，提出了一種中繼調(diào)度方法及裝置。本發(fā)明考慮了Un子幀被調(diào)度帶來的時(shí)延變化影響和RN下調(diào)度多個(gè)R-Ue用戶帶來的業(yè)務(wù)量變化，在進(jìn)行調(diào)度用戶選取時(shí)將調(diào)度間隔和用戶在線數(shù)目作為調(diào)度用戶的一個(gè)重要因素，若用戶為M-Ue，在線用戶是宏用戶本身，Num＝1,若為RN(中繼站)，在線用戶數(shù)是RN下面的在線R-Ue數(shù)目。本發(fā)明在現(xiàn)有RF算法基礎(chǔ)上充分考慮調(diào)度時(shí)間間隔和在線用戶數(shù)目對(duì)中繼調(diào)度性能的影響，保證了中繼用戶和其他用戶之間的公平性，提高了中繼用戶性能，且在工程上易于實(shí)現(xiàn)。