[發(fā)明專利]一種LTE下行鏈路中均衡吞吐量和延遲的資源分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410809216.2
• 申請(qǐng)日: 2014-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN104469851B
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉期烈;熊曉玲;馮志宇;李云;曹儐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W28/08
• 分類號(hào): H04W28/08;H04W72/04
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

本發(fā)明涉及一種LTE下行鏈路中均衡吞吐量和延遲的資源分配方法，屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域。該方法針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的LTE無線網(wǎng)絡(luò)下行鏈路的子信道分配算法都沒有在吞吐量和延遲之間做到很好的均衡的問題，通過李雅普諾夫最優(yōu)化的理論設(shè)計(jì)的調(diào)度算法，充分利用用戶隊(duì)列的積壓信息和每個(gè)調(diào)度時(shí)隙開始的信道狀況來做控制決定使李雅普諾夫漂移與基于網(wǎng)絡(luò)效用的罰函數(shù)之和貪婪的最小化，這樣既維持了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，將隊(duì)列積壓降低到一個(gè)最小的阻塞狀態(tài)，又提高了吞吐量，還可以調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)V在基于吞吐量的網(wǎng)絡(luò)效用和延遲之間做了一個(gè)很好的均衡，提高了整體的網(wǎng)絡(luò)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種LTE下行鏈路中均衡吞吐量和延遲的資源分配方法。

背景技術(shù)

LTE是3GPP組織提出的3G長(zhǎng)期演進(jìn)計(jì)劃，已經(jīng)被公認(rèn)為是2010到2020年能滿足移動(dòng)通信需求的技術(shù)，而且日益成為通信產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。提高數(shù)據(jù)傳輸率，降低系統(tǒng)的時(shí)延，擴(kuò)大覆蓋范圍，增加系統(tǒng)容量，降低成本是LTE的主要目的。資源分配技術(shù)是LTE實(shí)現(xiàn)快速傳輸速率和高數(shù)據(jù)容量不可缺少的一部分,主要任務(wù)是為無線用戶合理的分配各種無線資源,有效的提高服務(wù)質(zhì)量(QoS)和信道利用率。

LTE下行鏈路系統(tǒng)中eNodeB負(fù)責(zé)管理信道的資源分配，在這個(gè)系統(tǒng)中，可用的無線下行鏈路帶寬B在頻域上被分為M個(gè)資源塊(RB)，資源塊是時(shí)頻域最小的資源分配單元。由于LTE下行鏈路系統(tǒng)采用的是正交頻分復(fù)用技術(shù)(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)，RB實(shí)質(zhì)上就是成千上百個(gè)并行的正交子信道，每個(gè)子信道可以分配給在基站覆蓋范圍內(nèi)的一個(gè)用戶，一個(gè)給定的用戶可以同時(shí)被多個(gè)子信道服務(wù)，子信道的分配隨著時(shí)隙的變化而變化。給用戶分配子信道的原則就是必須考慮時(shí)變信道的可靠性和用戶的積壓，并且保證用戶的服務(wù)質(zhì)量。

由于無線資源是有限的,而用戶的需求相對(duì)是無限的，并且由于無線信道的時(shí)變性，所以合理的子信道分配算法對(duì)于提高系統(tǒng)的吞吐量和用戶的穩(wěn)定性具有重要的作用，學(xué)術(shù)界和業(yè)界對(duì)此都非常關(guān)注。近些年來，致力于LTE無線網(wǎng)絡(luò)下行鏈路的子信道分配算法的研究越來越多，主要的研究成果有(1)最大權(quán)重(MaxWeight algorithm)分配算法(參見文獻(xiàn)L.Ying,R.Srikant,A.Eryilmaz,and G.Dullerud,“A large deviations analysisof scheduling in wireless networks,”IEEE Trans.Inf.Theory,vol.52,no.11,pp.5088–5098,Nov.2006.):此算法使系統(tǒng)的吞吐量最佳化，其主要思想就是將所有可用的服務(wù)器都分配給最長(zhǎng)的隊(duì)列，可以任意打破服務(wù)器和其它隊(duì)列之間的連接關(guān)系。雖然此算法使系統(tǒng)的吞吐量最佳化，但是卻導(dǎo)致了很大的延遲。對(duì)具有大量服務(wù)器的系統(tǒng)來說，這種分配政策不能保證良好的負(fù)載均衡。(2)最長(zhǎng)隊(duì)列迭代優(yōu)先(iLQF)分配算法(參見文獻(xiàn)S.Bodas,S.Shakkottai,L.Ying,and R.Srikant,“Scheduling in multi-channelwireless networks:Rate function optimality in the small-bufferregime,”inProc.SIGMETRICS/Perfor mance Conf.,Jun.2009,pp.121–132):此算法的核心思想就是首先將用戶隊(duì)列和可用的服務(wù)器組成一個(gè)二分圖，信道可靠性就是節(jié)點(diǎn)之間的連邊。在給定的循環(huán)里首先找到此二分圖的最大基數(shù)匹配，根據(jù)匹配來給用戶分配服務(wù)器，此算法雖然是吞吐量最佳化但是算法的復(fù)雜度卻很高。(3)SSG(Server-Side Greedy)調(diào)度算法，此算法是首先根據(jù)新到達(dá)的數(shù)據(jù)包來更新用戶隊(duì)列矩陣，然后再搜索權(quán)重最大的用戶隊(duì)列，斷開小隊(duì)列的連接，將服務(wù)器分配給權(quán)重最大的隊(duì)列，繼續(xù)更新隊(duì)列繼續(xù)循環(huán)迭代。此算法和最大權(quán)重算法相比在一定程度保證了良好的負(fù)載均衡。