吞吐量优先的lte公平调度方法
【专利摘要】本发明公开了一种吞吐量优先的LTE公平调度方法，包括如下步骤：吞吐量核算；优先级更新；高吞吐量用户调度和低吞吐量用户调度。本发明具有能够自动跟踪小区中各用户的速率变化，动态地设置评估门槛，筛选出信道质量好的用户，提升其调度优先级；对于吞吐量不高的用户，通过公平调度的方式以防止其挨饿，进而同时兼顾系统吞吐量与公平性，提升业务开展的服务质量以保障客户感知的特点。
【专利说明】
吞吐量优先的LTE公平调度方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种LTE系统的调度方法，尤其是一种吞吐量优先的LTE公平调度方 法。
【背景技术】
[0002] LTE采用OFDM、SC-FDMA和ΜΙΜΟ等多种关键技术改进并增强了 3G的空中接口技术， 可显著降低用户面和控制面的时延，提高小区的吞吐量。如何更好地运用调度算法是提升 吞吐量关键点，针对不同的用户，根据其当前的信道指示，服务质量和调度状态等多种因素 进行RB资源分配，尽可能保证每次分配的资源充分利用，提升用户感知。受到频谱资源有限 性的约束，LTE的资源调度算法显得至关重要，它决定了分组传输的顺序及可用传输速率。
[0003] 如RR(Round Robin,轮询调度），PF(Propodion Fair,比例公平）和SJF(aiort Job First，最短作业优先)等调度方法，均单纯地强调系统吞吐量或公平性，没有考虑在两 者之间如何实现均衡。
【发明内容】
[0004] 本发明的发明目的是为了克服现有技术中的LTE系统资源调度效率低，无法兼顾 系统吞吐量和公平性的不足，提供了一种吞吐量优先的LTE公平调度方法。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用W下技术方案：
[0006] 一种吞吐量优先的LTE公平调度方法，包括N个用户{山，112，-'，咖}，设定111是每个 用户，化￡{111，112，。'，1^};包括如下步骤：
[0007] (1-1)吞吐量核算；
[000引（1-2)优先级更新；
[0009] (1-3)高吞吐量用户调度；
[0010] (1-4)低吞吐量用户调度。
[0011] 本发明的吞吐量优先的LTE公平性调度方法，通过筛选出信道质量好的用户，提升 其调度优先级，而对于吞吐量不高的用户，则通过公平调度的方式W防止其挨饿，进而使得 调度方法能同时兼顾系统吞吐量与公平性。
[0012] 本发明的吞吐量优先的LTE公平性调度方法，可W自动地跟踪小区中各用户的速 率变化，动态地设置评估口槛，进而尽可能地提升业务开展的服务质量W保障客户感知。
[0013] 作为优选，步骤(1-1)包括如下步骤：
[0014] (2-1做定每个用户的信噪比为smR。;、业务的误码率为ef!:R;.y，分配给每个用户的RB 资源块数量为NP技的；，利用公式CFi。； NPRR。:*!峨?〇 b巧B燃，，、)/;点） 计算每个用户的吞吐量评估指标C￡f;;3;
[001引（2-2)设定每个RB资源所占用的带宽为Brb，利用公式\二Β&Β '*(:拭Ui计算每个 用户的吞吐量。
[0016] 作为优选，步骤(1-2)包括如下步骤：
[0017] (3-1)利用公式
计算吞吐量期望值％!，并 利用公式计算每个用户的无量纲化吞吐量值
[001引（3-2)利用公式
1^算无量纲化后的期望值1^，利用公式
1^算方差01，利用公式(|^ =紋3/^计算权重系数舉巧
[0019] (3-3)
[0020] 利用公苗
计算并更新每个用户的调度优先级化。
[0021] 作为优选，步骤(1-3)包括如下步骤：
[0022] (4-1)设定k个用户满足T&g > i^，k个用户的优先级是{Pi，化，…，化}，计算最小优 先级化=min(Pj)，PjE {pi，f>2，...，Pk};
[002引（4-2)将{pi，P2，一，Pk}进行降序排列，调度器按照各个用户优先级的大小进行先 后调度。
[0024]作为优选，步骤(1-4)包括如下步骤：
[002引（5-l)对于剩余的N-k个用户，其优先级分别是{Pkパ，Pk。，…，PN}，利用公式
化e {Pk+i，Pk+2，…，PN}计算N-k个用户的期望值化；
[0026] (5-2)利用公式PN-k=min(Pa，Pb)计算PN-k，将剩余的N-k个用户的优先级统一设置 为PN-k，调度器按照PN-k对剩余的N-k个用户进行调度。
[0027] 因此，本发明具有如下有益效果:兼顾系统吞吐量与公平性，可W自动地跟踪小区 中各用户的速率变化，动态地设置评估口槛，尽可能地提升业务开展的服务质量W保障客 户感知。
【附图说明】
[0028] 图1是本发明的一种流程图；
[0029] 图2是本发明与RR、SJF的一种吞吐量比较图；
[0030] 图3是本发明与RR、SJF的一种丢包率比较图；
[0031] 图4是本发明与RR、SJF的一种公平性比较图。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步的描述。
[0033] 如图1所示的实施例是实施例是一种吞吐量优先的LTE公平调度方法，包括N个用 户{山，112，···，Un}，设定m是每个用户，化￡ {山，112，···，un};
[0034] 步骤1:吞吐量核算；
[003引步骤1-1:设定每个用户的信噪比为SMR，心业务的误码率为ffiliut，分配给每个用户 的服资源块数量为鄉顯巧刷用公八巧Κ，； '瓣雌,*斬;,? 蜘4、;，八I;;巧B驗。.)/.1..5) 计算每个用户的吞吐量评估指标;
[0036] 步骤1-2:设定每个RB资源所占用的带宽为Brb，利用公式二瑪泌* COu,计算 每个用户的吞吐量了Ui。
[0037] 步骤2:优先级更新；
[003引步骤2-1:利用公式
十算吞吐量期望值 石，并利用公式馬/=^/^^^算每个用户的无量纲化吞吐量值1；/:;
[0039] 步骤2-2:利用公式
十算无量纲化后的期望值17,利用公式
计算方差〇1，利用公式《1^ = 计算权重系数舉?;
[0040] 步骤 2-3:
[0041] 利用公式Ρ; 取/ Σ；^:;與计算并更新每个用户的调度优先级化；
[0042] 步骤3:高吞吐量用户调度；
[0043] 步骤3-1:设定k个用户满足Tug > 1^，k个用户的优先级是{pi，化，…，化}，计算最小 优先级f?a=min(Pj)，PjE {Pi，f>2，...，Pk};
[0044] 步骤3-2:将{Pi，化，…，Pk}进行降序排列，调度器按照各个用户优先级的大小进行 先后调度。；
[0045] 步骤4:低吞吐量用户调度；
[0046] 步骤4-1:对于剩余的N-k个用户，其优先级分别是{Pk+i，化+2，···，Ρν}，利用公式
,PqE {pk+l，Pk+2，···，Ρν}计算N-k个用户的期望值化；
[0047] 步骤4-2:利用公式PN-k=m i η (Pa，Pb)计算PN-k，将剩余的N-k个用户的优先级统一设 置为PN-k，调度器按照PN-拥剩余的N-k个用户进行调度。
[004引下面WN=5为例对本发明进行具体说明，典型基础数据如表1、表2所示：
[0049]
[(K)加 ]表1
[0051] 表 2
[0052] 本实例描述的吞吐量优先的LTE公平性调度方法，包括如下步骤:吞吐量核算，优 先级更新，高吞吐量用户调度，低吞吐量用户调度。
[0化3]步骤1:吞吐量核算；
[0054]计算用户{山，112，···，化}的吞吐量评估指标
[0化5]
[0056]根据Brb，计算每个用户的吞吐量 [0化7]
[005引步骤2:优先级更新；
[0化9] 步骤2-1:计算吞吐量期望值
并对各用户的吞吐量进行无量纲 化处理
[0060] 步骤2-2:求解无量纲化后的期望值
得出方差
并求解权重系I
[0061 ]步骤2-3:根据权重系数更新各用户的调度优先I
[0062] 步骤3:高吞吐量用户调度；
[0063] 步骤3-1:满的用户数k = 2,即U1和化，其优先级分别是{0.26,0.24}，计算 最小优先级化=min(Pj )=0.24;
[0064] 步骤3-2:将{0.26,0.24}进行降序排列，调度器按照用户{ui，U5}优先级的大小进 行先后调度；
[0065] 步骤4:低吞吐量用户调度；
[0066] 步骤4-1:对于剩余的3个用户{U2，U3，m}，其优先级分别是{0.08，0.31，0.10}，计 算其期望值
[0067] 步骤4-2:计算PN-k = min(0.24,0.17) = 0.17，将{U2，U3，U4}的优先级统一设置为 〇.17，提交给调度器，调度器按照0.17对{112，113，114}进行调度。
[0068] 仿真实验：
[0069] 将本发明的TFFG方法与RR，PF和SJF等方法进行仿真对比，调度用户数从10个逐步 增加到30个，所得的LTE系统吞吐量，调度过程中发生的丢包率W及方法公平性分别参见附 图2至4。
[0070] 如图2所示，本发明的TFFG给予信道质量好的用户更优先的调度权，因此产生比RR 和SJF算法更高的吞吐量，而随着参与调度用户数量的增加，系统吞吐量也随之增加。
[0071 ]如图3所示，本发明的TFFG的丢包率位于RR与SJF之间，其原因在于SJF始终W最短 作业优先作为调度准则，不考虑用户所处的状态环境，因此其丢包率始终位于高位，RR则只 是简单地本着公平的原则兼顾了每一位用户。
[0072] 如图4所示，本发明的TFFG在考虑高吞吐量用户的同时，兼顾了低吞吐量用户的公 平性，因此，其公平性位于RR与SJF之中，随着调度用户的增加，公平性逐渐降低。
[0073] 应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在 阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可W对本发明作各种改动或修改，运些等 价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1. 一种吞吐量优先的LTE公平调度方法，其特征是，包括N个用户{m，u2，M_，u N}，SSUl 是每个用户，me {ui，U2，···，un};包括如下步骤： (1-1)吞吐量核算； (1-2)优先级更新； (1-3)高吞吐量用户调度； (1-4)低吞吐量用户调度。2. 根据权利要求1所述的吞吐量优先的LTE公平调度方法，其特征是，步骤（1-1)包括如 下步骤： (2-1)设定每个用户的信噪比为、业务的误码率为:BER&，分配给每个用户的RB资 源块数量为，，利用公式 计算每个用户的吞吐量评估指标(?Ι+; (2-2)设定每个RB资源所占用的带宽为BRB，利用公式\ _= 计算每个用户 的吞吐量ρ3. 根据权利要求1所述的吞吐量优先的LTE公平调度方法，其特征是，步骤（1-2)包括如 下步骤： (3-1)利用公式VKH十算吞吐量期望值1^，并利用 公式Tu/= TUi/%计算每个用户的无量纲化吞吐量值IV; (3-2)利用公式计算无量纲化后的期望值?^，利用公式2计算方差〇i，利用公式_φ1; = 计算权重系数 (3-3) 利用公式ps二朽计算并更新每个用户的调度优先级Pi。4. 根据权利要求1所述的吞吐量优先的LTE公平调度方法，其特征是，步骤（1-3)包括如 下步骤： (4-1)设定k个用户满足t，k个用户的优先级是化^:^…^""十算最小优先级 pa=min(Pj) ,Pj￡ {pi,p2,··· ,Pk}； (4-2)将{Pl，P2，···，pk}进行降序排列，调度器按照各个用户优先级的大小进行先后调 度。5. 根据权利要求1或2或3或4所述的吞吐量优先的LTE公平调度方法，其特征是，步骤 (1-4)包括如下步骤： (5-1 )对于剩余的N-k个用户，其优先级分别是{Pk + i，Pk + 2，…，Pn}，利用公式e {Pk+i，Pk+2，···，Pn}计算Ν-k个用户的期望值Pb; (5-2)利用公式Pn-k = min(pa，pb)计算Pn-k，将剩余的N-k个用户的优先级统一设置为 PN-k，调度器按照PN-k对剩余的N-k个用户进行调度。
【文档编号】H04W72/12GK105873226SQ201610182088
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】肖清华
【申请人】华信咨询设计研究院有限公司