基于用户业务量满意度的lte上行比例公平资源调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于用户业务量满意度的LTE上行 比例公平资源调度方法。
【背景技术】
[0002] 随着4G技术的投入商用，国内4G用户数量快速增长，仅仅中国移动的4G用户数 就有望在2015年突破2. 5亿。由于用户对无线通信业务的需求越来越大，现在的频谱资源 有限，因此有效利用有限的频谱资源，为用户提供更好的服务至关重要。
[0003] 在LTE(LongTermEvolution)系统上行链路中采用单载波正交频分多址（Single CarrierFrequencyDivisionMultileAccess，SC-FDMA)技术。SC-FDMA技术有效降低 了上行链路发射信号的峰均比（PeaktoAveragePowerRatio,PAPR)，因此被应用于3GPP LTE上行链路中，但同时对LTE上行链路的资源调度提出了新的要求。SC-FDMA技术要求同 时分配给同一用户的子载波必须是连续的。
[0004] 系统吞吐量和公平性是资源调度算法两个重要的性能指标，这两种性能指标的边 界是通过以下两种算法来确定的：一种是最大载干比算法，在牺牲公平性的基础上提供最 大的系统容量，因为在这种策略下所有的资源都分配给信道条件最好的用户；另一种是轮 询算法，在牺牲系统容量的基础上给每个用户提供比较公平的资源共享。这两种算法分别 确定了系统吞吐量和公平性的边界，然而一个好的算法必须要做到两者兼顾，如比例公平 算法（ProportionalFair，PF)就是一种折中的算法，该算法的基本思想是在选择用户时考 虑瞬时速率和长期平均速率的比值，同时利用权重值对不同用户进行调整，达到同时兼顾 系统吞吐量和公平性的目的。
[0005] PF算法为小区内每个用户都分配了一个优先级，在任意时刻系统调度优先级最大 的用户。在现有研宄中，PF算法的优先级通过以下公式得到：= 其中，n是传 输时间间隔（TTI)索引，<(?)是用户i在第j个资源块（ResourceBlock，RB)获得的传输 速率，氏(n-1)表示用户i在第n-1个TTI及之前的平均传输速率，i为所有等到被调度用 户中的任一个，j为第n个TTI中的任意一个RB。当第一个TTI调度的时候，Rjn-l)都为 1。显然，优先级较高的用户分配到的资源比较多，随着时间越长该用户获得的平均传输速 率越大，优先级不断变低，最后将无法获得服务，反之亦然。总之，PF调度算法一方面可以 保证所有用户的平均数据传输量最大，另一方面充分保证了不会出现某些用户长时间得不 到服务的现象。
[0006] 但是PF算法每次将RB分配给优先级最高的用户，这样并不能保证同时分配给同 一用户的RB的连续性，不能够满足SC-FDMA技术的要求，因此不能够直接应用于LTE上行 链路中。在现有的LTE上行资源调度算法研宄中，大部分对PF算法做出改进以使其适应 LTE上行链路的要求，比如每次将RB分配给满足RB连续性并且信道质量较好的用户。为了 降低信道质量小尺度波动的影响，有人提出了RB组分配的思想，就是将所有可用的RB分成 若干个RB组，每次以RB组为单位分配给满足条件的用户，这样减少了信道质量小尺度波动 的影响，提高了系统吞吐量。
[0007] 由于不同用户的业务量是不同的，在PF算法中对于业务量较多的用户在过去的 一段时间内的平均传输速率会比较高，而对于业务量较少的用户在过去一段时间内的平均 服务速率会比较低。这样就使得业务量较少的用户的优先级往往会高于业务量较多的用 户，更有机会获得资源，使得不同业务量的用户获得的平均服务速率逐渐趋于一致，从而造 成系统吞吐量的下降，同时也会导致业务量较多的用户对获得服务的满意度低于业务量较 少的用户，造成用户业务量满意度的不公平。虽然已经有人对LTE下行链路的业务满意度 公平性提出了改进方法，但是该问题在上行链路中依然存在，而保证系统吞吐量和用户业 务量满意度公平性对于LTE系统来说是十分重要的，因此本发明针对此问题结合上述RB组 分配的思想提出一个解决方法。
【发明内容】
[0008] 为了解决上述问题，本发明提出了一种基于用户业务量满意度的LTE上行比例公 平资源调度方法。
[0009] 本发明采用的技术方案为：基于用户业务量满意度的LTE上行比例公平资源调度 方法，包括以下步骤：
[0010] S1 :根据用户总数和可分配的RB的总个数确定每个用户每次分配的RB组大小；
[0011] S2 :根据用户的BSR上报更新对应用户的待发送业务量；
[0012] S3 :根据更新的用户的待发送业务量计算每个用户在各个RB组的优先级度量值， 每个优先级度量值对应一个RB组与一个用户的映射，按优先级度量值从大到小排序，并得 到所有优先级度量值对应的RB组与用户映射的排序序列；
[0013] S4 :根据排序序列中的优先级度量值按从大到小的顺序，依次分配RB组给对应用 户；
[0014] S5 :判断所有的RB组是否已分配完毕，是则表示本轮调度完成，并更新所有用户 的待发送业务量及各用户获得的平均传输速率；否则转至步骤S4。
[0015] 进一步地，所述步骤S3包括：
[0016] S31 :根据用户在各RB组中的每个RB的设定时间点瞬时速率，以及到该设定时间 点的平均速率，计算得到用户在各RB组的优先级度量因子；
[0017] S32 :根据步骤S31得到的用户在各RB组的优先级度量因子，以及用户在该设定时 间点的待发送业务量，得到用户在各RB组的优先级度量值，每个优先级度量值对应一个RB 组与一个用户的映射，按优先级度量值从大到小排序，并得到所有优先级度量值对应的RB 组与用户映射的排序序列。
[0018] 更进一步地，所述步骤S31根据以下公式计算用户在各RB组的优先级度量因子：
[0019]
[0020] 其中，<(0表示用户i在RB组k的优先级度量因子，（(0表示用户i对于第j个 RB在时刻t所达到的瞬时速率，氏(t)表示用户i到时刻t所达到的平均速率。
[0021] 进一步地，所述步骤S32根据以下公式计算用户在各RB组的优先级度量值：
[0022]
[0023] 其中，屯(t)表示用户i在时刻t的待发送业务量
羑示在时刻t用户i 的待发送业务量占所有用户待发送业务量总和的比重。
[0024]进一步地，所述步骤S4具体为：首先选择排序序列中最大优先级度量值对应的的RB组与用户，并将该RB组分配给对应的用户，若该RB组与对应用户已经分配到的RB组不 连续，则判断下一个优先级度量值对应的RB组与用户是否满足分配条件；若该RB组与对应 用户已经分配到的RB组是连续的，则将该RB组分配给对应用户，并将排序序列中与该RB 组有关的优先级度量值映射删除。
[0025] 本发明的有益效果：本发明的基于用户业务量满意度的LTE上行比例公平资源调 度方法，通过将用户当前的待发送业务量作为优先级评判的一个因子，计算用户在每个RB 组的优先级度量值，每个优先级度量值对应一个RB组与一个用户的映射，按优先级度量值 从大到小排序，并得到所有优先级度量值对应的RB组与用户映射的排序序列；在RB组分配 时，按照排序序列从大到小进行分配，保证待发送业务量较大的用户有较高的优先级，会获 得更多的服务机会，进而得到较高的平均服务速率，达到保证用户业务量满意度公平性和 提高系统吞吐量的目的。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明方法的流程示意图。
[0027] 图2为本发明方法的详细步骤框图。
【具体实施方式】
[0028] 首先定义用户业务量满意度为r=|，其中〇1表示用户i在过去一段时间内发送 的业务量，氏表示用户i在过去一段时间内获得的平均传输速率。
[0029]本发明的方案为：基于用户业务量满意度的LTE上行比例公平资源调度算法。如 图1所示，具体包括以下步骤。
[0030] 步骤S1 :在初始化网络参数时首先要根据用户的总个数和可以分配的RB的总个 m 数来计算分配单位RB组的大小，计算公式为$ = -，其结果是将m个RB平均分为n个RB _n _ 组，每个RB组包括s个RB，将这n个RB组编号为1. . .n;其中，n为用户个数，m为RB总数 量，□为取整符号。
[0031] 其次，本发明的方法通过获得各个用户的初始待发送业务量，将用户的待发送业 务量作为优先级因子来保证用户业务量满意度的公平性，在这个过程中需要涵盖大业务量 的用户和小业务量的用户，以满足本发明所适用的场景。
[0032] 步骤S2:通过用户的BSR(BufferStatusR印ort，LTE通信系统中，