[發(fā)明專利]一種TD-LTE中低丟包率的實時業(yè)務(wù)調(diào)度方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410333571.7
• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN104066197A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳宣利;韓杏玲;付楠楠;吳瑋;趙婉君;馬哲明;李想
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H04W72/12
• 分類號: H04W72/12;H04L1/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所 23109
• 代理人: 楊立超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及TD-LTE(時分雙工長期演進)中低丟包率的實時業(yè)務(wù)調(diào)度方法。

背景技術(shù)

目前，移動通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始邁入第四代移動通信—LTE-A(Long Time Evolution-Advanced)的大門，基于移動網(wǎng)絡(luò)的實時語音和實時視頻等實時業(yè)務(wù)發(fā)展迅速，成為通信領(lǐng)域的研究重點。良好的實時業(yè)務(wù)調(diào)度算法可以有效地滿足業(yè)務(wù)QoS(Quality of Service)需求，在決定系統(tǒng)的性能上起到了關(guān)鍵的作用。

無線網(wǎng)絡(luò)中的實時傳輸要求很低的傳輸延遲、延遲抖動、丟包率，以及足夠的帶寬，以保證業(yè)務(wù)的QoS需求。而早期的分組資源調(diào)度算法如比例公平(Proportional Fair,PF)算法等是以系統(tǒng)吞吐量和用戶間的公平性為目標，沒有考慮用戶業(yè)務(wù)的QoS需求和緩存隊列信息，使用PF算法處理實時業(yè)務(wù)時，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)包有過大延遲而出現(xiàn)很高的丟包率，因此不能很好地滿足業(yè)務(wù)實時性要求。對于實時業(yè)務(wù)的分組調(diào)度算法，目前常用的有改進的最大權(quán)重延遲優(yōu)先(Modified Largest Weighted Delay First，M-LWDF)、指數(shù)比例公平(Exponential PF，EXP/PF)等算法，上述算法滿足了實時業(yè)務(wù)用戶的QoS需求，算法總體性能較好，但是難以保證信道狀況較差用戶的調(diào)度機會，所以會導(dǎo)致此類用戶丟包率較高，而且上述算法涉及到的參數(shù)較多，EXP/PF算法中甚至還涉及到指數(shù)運算，因此算法復(fù)雜度較高，計算量較大。為了解決此問題，研究人員又提出了時延優(yōu)先調(diào)度(Delay Prioritized Scheduler，DPS)算法，DPS算法在計算用戶優(yōu)先級時只考慮了用戶的時延狀況，算法復(fù)雜度較低，而且能夠滿足實時業(yè)務(wù)的QoS需求。DPS算法雖然在用戶數(shù)目較少的情況下，能夠提供較好的丟包率性能，但是隨著用戶數(shù)目持續(xù)增多，DPS算法的丟包率性能會急劇變差，而且系統(tǒng)的吞吐量也非常低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決目前TD-LTE系統(tǒng)中用戶丟包率高、吞吐量低、用戶的時延狀況、信道狀態(tài)、調(diào)度算法復(fù)雜度高且計算量大，而提出了一種TD-LTE中低丟包率的實時業(yè)務(wù)調(diào)度方法。

上述的發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

步驟一、初始化，根據(jù)輸入的CQI(Channel Quality Indicator信道質(zhì)量指示)矩陣計算出每個用戶在每個資源塊上的理論數(shù)據(jù)速率，每個用戶在整個帶寬上的平均頻譜效率；

步驟二、根據(jù)MDPS算法優(yōu)先級計算公式計算出當前時隙每個用戶的優(yōu)先級數(shù)值；

步驟三、從服務(wù)列表中，找到優(yōu)先級最高的用戶，然后計算此優(yōu)先級最高的用戶所需要滿足的目標比特速率TBR；

步驟四、從未分配出的資源塊中找到信道條件最好的資源塊，分配給優(yōu)先級最高用戶，然后更新資源塊分配矩陣；

步驟五、判斷優(yōu)先級最高用戶獲得數(shù)據(jù)速率是否大于等于TBR，若大于等于，則把當前用戶從服務(wù)列表中清除，若小于，則重復(fù)步驟四，直至優(yōu)先級最高用戶數(shù)據(jù)速率大于等于TBR，然后把此用戶從服務(wù)列表中清除；

步驟六、重復(fù)步驟三～五，直至所有資源塊分配完成，得到最終資源塊分配矩陣；即完成了一種TD-LTE中低丟包率的實時業(yè)務(wù)調(diào)度方法。

發(fā)明效果

本發(fā)明主要研究了LTE系統(tǒng)下行鏈路實時資源調(diào)度算法的性能。在DPS算法的基礎(chǔ)上提出了改進的MDPS算法，降低了目前TD-LTE系統(tǒng)中用戶丟包率高，把M-LWDF和EXP/PF算法作為對比算法，對上述四種算法進行了仿真分析。如圖2～4所示，在半徑為500m的小區(qū)中支持實時流媒體視頻服務(wù)的LTE系統(tǒng)中，隨著負載的增加(用戶數(shù)目40～70)，此時M-LWDF和EXP/PF算法已經(jīng)不能保證信道質(zhì)量較差用戶的丟包率性能，而DPS和所提出的MDPS算法則通過犧牲一部分系統(tǒng)吞吐量的方式換取了保證用戶的丟包率性能。因此在丟包率和公平性指數(shù)上，DPS和所提出的MDPS算法要遠好于M-LWDF和EXP/PF算法。當負載繼續(xù)增加(用戶數(shù)目大于60)時，此時DPS的PLR(Packet loss rate)性能急劇變壞，而所提出的MDPS算法在PLR上表現(xiàn)出其持久性能，其系統(tǒng)吞吐量也遠好于DPS算法。

MDPS算法綜合考慮了用戶的時延狀況和信道狀態(tài)，根據(jù)實施例一：本發(fā)明所提出的MDPS算法綜合考慮了用戶的時延狀況和信道狀態(tài)，其每個用戶的優(yōu)先級計算公式如下所示：