降低系统上行传输时延的三维资源动态分配方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种降低TD-LTE/TD-LTE-A系统上行传输时延的三维资源动态分配方法和装置，从时域，频域，空域三维的角度对资源进行合理高效的动态分配。包括：将用户的业务根据不同的时延，速率要求进行分组，计算出用户属于分组的业务的资源占用优先权参数；计算出时域的调度优先级并据此对用户进行时域调度；计算出频域的调度优先级，并据此进行频域资源的分配；根据信道质量合理分配空域资源的传输方式。最后，三维资源分配计算结束后，系统对生成的映射表进行查表操作，根据表中数据进行快速的资源分配。本发明能够达到优先对信道质量较好、时延要求较高、速率要求较大的用户进行资源分配，具有降低资源分配算法复杂度，增强传输可靠性和降低丢包率的特点。
【专利说明】降低系统上行传输时延的三维资源动态分配方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明是一种降低TD-LTE/TD-LTE-A系统上行传输时延的三维资源动态分配方 法和装置，属于移动通信系统中无线资源管理研宄领域。
【背景技术】
[0002] 目前LTE已经能够提供高达100Mbps的下行速率，随着大规模MMO和超高频传 输技术的发展，lGbps的实验局已经成功搭建，理论速率更是高达lOGbps。另一方面，随着 手机硬件性能的大幅提升和应用程序爆发式的增长，用户需求从单一的语音业务发展为语 音，流媒体，网页浏览，在线游戏等一系列业务相融合。业务也表现出种类多，时延要求高， 速率变化范围大，突发性强的特点，因此需要更加高效灵活的资源管理方法。
[0003] 传统的资源管理主要通过准入控制、功率控制、切换控制、无线资源调度和分配等 方法来联合实现。其中，无线资源调度和分配算法主要有按序调度和分配的方法，考虑信道 质量、传输数据包大小、HoL等待时间、用户公平性等独立因素的资源调度和分配算法。这 些算法针对移动通信系统有限的无线资源的使用进行了优化设计，在一定程度上提高了系 统的性能。未来移动通信系统将会提供更多的业务，无线资源也将呈现时域、频域、码域、空 域的多维特性。因此，无线资源分配时采用较为单一的考虑标的已经不能满足需求，加之仅 仅考虑某方面的性能往往会引起其他性能的恶化。所以，应该考虑在承载多业务条件下，从 多维的角度来设计无线资源的分配算法，以最大限度的合理、充分利用无线资源，在不增加 额外投入的情况下提高系统的性能。
【发明内容】
[0004] 发明目的：本发明针对降低TD-LTE/TD-LTE-A系统上行传输时延的三维资源动态 分配方法进行研宄，面向实际工程应用，将上行时域，频域和空域三维资源相结合，提出了 一种能够降低移动通信系统传输时延及资源块分配复杂度的方法和装置，能够简单快速地 实现多用户多业务场景下的上行三维资源分配。
[0005] 技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] 一种降低TD-LTE/TD-LTE-A系统上行传输时延的三维资源动态分配方法，其特征 在于，在每次运行周期中重复以下几个步骤：
[0007] 第一步：将用户集DUE= {UEi，％，…，_，...，UEN}，i= 1，…，N所包含的业务根 据不同性能要求进行分组，建立业务分组表；
[0008] 第二步：根据用户i属于业务分组j的业务的长期时延和长期速率，以及业务分组 j的时延门限和业务分组j的速率要求值，计算出用户i属于业务分组j的业务的资源占用 优先权参数PRIy(t);
[0009] 第三步：根据用户i在t时刻的最大速率、长期速率、待发送数据量的缓存大小 和优先权参数计算出时域的调度优先级Ti(t)，并据此对用户进行时域调度（TDPS)，按照 Tjt)递减的顺序依次对用户进行调度，直至系统无资源可分配时停止调度。
[0010] 第四步：根据用户i在资源块m上所能达到的最大速率、长期速率和Ti(t)计算出 频域的调度优先级F^，并据此对TDPS中确定的待调度用户进行资源块（RB)的分配，在未 分配的RB集和未分配的用户集中选择Fi;m最大的RB-UE对{RBx，UEy}，将RBX分配给UEy并 以RBX为中心向两边扩展，将相邻的未被分配的RB分配给UEy直到左右两边的资源块都不 可扩展或者分配的RB个数已经大于等于用户需要的RB个数；
[0011] 第五步：根据信道质量选择空域资源的传输方式，当信噪比SINR>SINRJt，选择 使用空间复用传输数据，反之，则选择使用空间分集传输数据，其中，SIN&S选择传输方式 的门限值；
[0012] 第六步：时域、频域和空域三维资源分配的相关计算结束后，生成三维资源映射 表，表中包含获得调度资格的用户清单、用户和资源块的对应关系清单和MIMO的发送形 式；系统对映射表进行查表操作，根据表中数据进行快速的资源分配；
[0013] 每次调度和RB分配的过程是在传输时间间隔的倍数重复以上第一步到第六步。
[0014] 所述第一步中根据
【权利要求】
1. 一种降低ID-LTE/TD-LTE-A系统上行传输时延的三维资源动态分配方法，其特征在 于，在每次运行周期中包括以下几个步骤： 第一步：将用户集Due=IUE1,UE2，…，UEi,…，UEN}，i= 1，…，N所包含的业务根据不 同性能要求进行分组，建立业务分组表； 第二步：根据用户i属于业务分组j的业务的长期时延和长期速率，以及业务分组j的 时延门限和业务分组j的速率要求值，计算出用户i属于业务分组j的业务的资源占用优 先权参数PRIu⑴； 第三步：根据用户i在t时刻的最大速率、长期速率、待发送数据量的缓存大小和资源 占用优先权参数计算出时域的调度优先级Ti (t)，并据此对用户进行时域调度（TDPS)，按照 Ti (t)递减的顺序依次对用户进行调度，直至系统无资源可分配时停止调度。； 第四步：根据用户i在资源块m上所能达到的最大速率、长期速率和Ti (t)计算出频域 的调度优先级Fi^并据此对TDPS中确定的待调度用户进行资源块（RB)的分配，在未分配 的RB集和未分配的用户集中选择最大的RB-UE对{RBx，UEy}，将RBx分配给UEy并以RBx 为中心向两边扩展，将相邻的未被分配的RB分配给UEy直到左右两边的资源块都不可扩展 或者分配的RB个数已经大于等于用户需要的RB个数； 第五步：根据信道质量选择空域资源的传输方式，当信噪比SINR>SINRJt，选择使用 空间复用传输数据，反之，则选择使用空间分集传输数据，其中，SINRtl为选择传输方式的门 限值； 第六步：时域、频域和空域三维资源分配的相关计算结束后，生成三维资源映射表，表 中包含获得调度资格的用户清单、用户和资源块的对应关系清单和MIMO的发送形式；系统 对映射表进行查表操作，根据表中数据进行快速的资源分配；每次调度和RB分配的过程是 在传输时间间隔的倍数重复以上第一步到第六步。
2. 根据权利要求1所述的一种降低TD-LTE/TD-LTE-A系统上行传输时延的三维资源动 态分配方法，其特征在于，所述第一步中根据
对用户所包含的业务进行分组，其中，为业务分组j的时延门限，为业务分 组j的速率要求值。
3. 根据权利要求1所述的一种降低TD-LTE/TD-LTE-A系统上行传输时延的三维资源动 态分配方法，其特征在于，所述第二步中根据
计算出用户i属于业务分组j的业务的资源占用优先权参数PRIi，j(t)，其中，Du(t)和Ru(t)分别为用户i属于业务分组j的业务的长期时延和长期速率，a为滑动窗口常数， 〇< a <1，％(0是为避免业务在达到最大时延还未被分配资源从而造成丢包而引入的修 正值。
4. 根据权利要求3所述的一种降低TD-LTE/TD-LTE-A系统上行传输时延的三维资源动 态分配方法，其特征在于，所述第三步中根据
计算时域的调度优先级Ti (t)，其中，ri(t)为t时刻用户i所能达到的最大速率，Ri (t) 为用户i在时刻t的长期速率，计算方法同[规则3]，Qi (t)为用户i通过缓冲区状态报告
5. 根据权利要求3所述的一种降低TD-LTE/TD-LTE-A系统上行传输时延的三维资源动 态分配方法，其特征在于，所述第四步中根据
计算出频域的调度优先级Fi^其中，ri，m (t)和R^111 (t)分别为RBm分配给用户i时，在RBm上所能达到的最大数据发送速率和长期速率；根据
计算用户需要的RB个数，其中，QJt)为用户i通过缓冲区状态报告上报的待发送数据 量的缓存大小，M为系统中所有资源块的总数。
6. 根据权利要求1所述的一种降低TD-LTE/TD-LTE-A系统上行传输时延的三维资源动 态分配方法，其特征在于，所述第四步中的以RBx为中心向两边扩展，将相邻的未被分配的 RB分配给UEy时采用如下规则：当满足[规则8]时将RBX+1分配给UEy，当满足[规则9]时 将RBjrt分配给UEy，
其中，匕"为UEy占用资源块x-1时的频域调度优先级值，Fy，x+1为UEy占用资源块x+1 时的频域调度优先级值。
7. 降低TD-LTE/TD-LTE-A系统上行传输时延的三维资源动态分配装置，其特征在于， 包括： 待调度用户队列模块， 参数输入模块，用于接收待调度用户队列模块输出的待调度用户队列，设置各待调度 用户的性能要求参数，输出带有性能要求参数的待调度用户队列，所述性能要求参数包括 用户最大时延和速率要求； 调度器模块，用于对带有性能要求参数的待调度用户队列依次进行时域资源分配、频 域资源分配和空域资源分配； 以及，三维资源映射表模块，用于结合待调度用户队列和调度器模块的分配结果生成 三维资源映射表，所述映射表中包含时域调度中获得调度资格的用户清单、用户和资源块 的对应关系清单和MMO的发送形式； 所述调度器模块包括： 时域资源分配器单元，用于将用户的业务根据不同的时延和速率要求进行分组，计算 出用户的业务的资源占用优先权参数以及时域的调度优先级并据此对用户进行时域调度， 输出具有调度资格的用户清单； 频域资源分配器单元，用于计算频域的调度优先级，并据此对时域资源分配器输出的 具有调度资格的用户进行频域资源RB的分配； 以及，空域资源分配器单元，用于根据信道质量选择空域资源的传输方式，当信噪比大 于设定的门限值时，选择使用空间复用传输数据，反之，则选择使用空间分集传输数据。
【文档编号】H04W72/10GK104507169SQ201410776790
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】赵新胜, 詹马俊 申请人:东南大学