一种基于rb反馈的lte资源调度算法
【专利摘要】本发明公开了一种基于RB反馈的LTE资源调度算法，主要内容包括：在进行资源调度时，选定一个时间观察窗，在当前调度周期内，统计当前调度周期之前的一段时间内的用户的资源块(RB)的分布情况，通过用户的RB分布情况确定用户的反馈因子，在确定了用户的反馈因子后，结合移动终端(UE)反馈给基站的信道质量指示(CQI)得出每个用户资源调度的优先级，根据用户的优先级把相应的RB分配给优先级最高的用户。本发明通过统计前一段设定时间内RB的分配情况来影响当前周期内的资源分配，这种以RB作为反馈的方法可以在系统吞吐量和用户公平性之间作一个折中，同时相较PF算法，本算法统计RB而不是计算平均传输速率能够有效降低算法的复杂度。
【专利说明】
-种基于RB反馈的LTE资源调度算法
技术领域
[0001] 本发明设及无线通信网络的无线业务量调度领域，具体设及一种基于RB反馈的 LTE资源调度算法。
【背景技术】
[0002] 随着移动通信技术的飞速发展，无线通信技术也由3G走向了 LTE(L〇ng Term Evolution) dLTE技术作为移动通信系统的主要演进方向，W其高速率、低时延的特点，越来 越受到世界各大运营商和设备厂商的广泛关注。在LTE系统中，由于物理层的技术趋于成 熟，因此要想从物理层来改善系统的性能变得越来越困难，为此，在应用层面的资源调度将 变得越来越重要，好的资源调度算法不仅仅要有相对低的复杂度和相对少的开销，还要能 够在有效提高系统容量的同时降低移动用户的耗电量。目前，LTE系统下有Ξ种经典的资源 调度算法：轮询算法（Round Robin，RR)、最大载干比算法（Max C/I，Maximum Carrier/ Interference ratio)和比例公平调度算法（P;ropo;rtional F'airJF')。
[0003] RR算法的基本思想就是认为小区内所有用户的调度优先级都是相等的，所有用户 周期性地被调度，保证每个用户被调度的概率相同。RR算法在资源调度的时候，由于不考虑 用户的信道状况只考虑当前的用户队列顺序，因此RR算法存在很大的缺陷，像用户的信息 传输的可靠性，系统的性能，频谱的利用效率等都无法保证，但RR算法在算法的复杂度上是 最简单的，且RR算法在用户的公平性上是很公平的。
[0004] Max C/I算法的基本思想是在每一个调度时刻，调度器会对所有待调度用户进行 载干比（也就是意味着可W达到的最大瞬时传输速率)的排序，然后调度器会选择信道质量 最好的用户进行调度，运样保证系统总是能够调度到最好的用户，保证系统性能的最大化， 资源利用率最高。Max C/I算法能够使得系统的吞吐量最大化，但是用户的公平性最差。
[0005] PF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，达到同时兼顾系统性能和用户体验的目的。PF算法是在RR 算法和Max (VI算法之间做了一个折中，是一个比较优良的算法，但PF算法的缺点是复杂度 要相对复杂一些，比如授权专利CN102215593B(名称为"一种基于比例公平的改进LTE调度 方法"）。该方法中，首先根据用户的目标速率范围和平均传输速率，计算调度优先级因子中 的调节参数，然后计算出用户在每个子载波的信干噪比W及在每个RB的有效信噪比，据此 确定传输速率，计算用户在每个RB的调度优先级因子，算法的复杂度很高。
【发明内容】
[0006] 针对上面提出的PF算法在算法复杂度相对较复杂的问题，本发明提出了一种基于 RB反馈的LTE资源调度算法，通过统计前一段设定时间内的资源块的分配情况来影响当前 周期内的资源分配，可W在系统吞吐量和用户公平性折中的同时还能降低算法计算复杂 度。
[0007] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
[000引一种基于RB(Resou;rce Block)反馈的LTE资源调度算法，包括如下步骤：
[0009] 步骤一:根据肥化ser Equipments)的反馈信息，确定一个W肥与RB为对应信道W CQKChannel如ality Indicator,信道质量指示）为值的信道矩阵H;
[0010] 步骤二：根据选定的时间观察窗τ。计算所有用户在当前资源调度周期TTI (Transmission Time Interval)内的反馈因子。
[0011] 步骤Ξ:将步骤二得到的所有用户肥在当前资源调度周期TTI内的反馈因子与步 骤一得到的信道矩阵Η里的所有UE与RB相对应的CQI值相乘得到所有用户UE对所有RB的调 度优先级，对于每一个RB，把它分配给在该RB上调度优先级最高的用户。
[0012] 步骤四：更新时间观察窗τ。，然后进入下一资源调度周期ΤΤΙ进行资源的分配。
[0013] 作为本发明基于RB反馈的LTE资源调度算法进一步的详细方案，所述步骤一中包 括如下内容：
[0014] 假设系统有Κ个用户UE、N个RB，则信道矩阵Η是一个ΚΧΝ的矩阵，在确定了 SINRk,n 值后，CQIk,η的值与SINRk,η有对应的映射关系，其映射关系如下表所示，运样就确立了信道 矩阵Η。
[0017] SINRk, η表示第k个用户UE即肥迪第η个RB即RBn上的信噪比，CQIk, η表示用户肥迪 资源块RBn上的CQI的值。
[0018]作为本发明基于RB反馈的LTE资源调度算法进一步的详细方案，所述步骤二中，用 户在当前资源调度周期TTI内的反馈因子的计算如下：
[0019]
[0020] t表示当前调度周期处在第t个调度周期，〇k(t)表示在第t个调度周期内用户k的 反馈因子，t表示选取的时间观察窗含有的调度周期数。Nk,T表示用户k在第τ个资源调度周 期所分配到的RB数量。
[0021] 作为本发明基于RB反馈的LTE资源调度算法进一步的详细方案，所述步骤Ξ中资 源分配的执行过程如下：
[0022] 对于每一个RB，首先计算所有用户在该RB上的调度优先级，调度优先级的计算如 下：
[002；3]尸 k,n=WkCQIk,n
[0024] Pk,η表示用户k在资源块η上的调度优先级，ω读示用户k的反馈因子。
[0025] 通过比较每个用户的调度优先级，选择调度优先级最高的用户，并将资源块分配 给该用户，公式表示为：
[0026]
[0027] k:表示在资源块η上所选择的用户。
[0028] 本发明所采用的资源调度算法与现有的资源调度算法相比，具有W下技术效果：
[0029] 通过统计前一段设定时间内资源块的分配情况来影响当前周期内的资源分配，运 种W资源块作为反馈的方法可W在系统吞吐量和用户公平性之间作一个折中，同时相较PF 算法，本算法统计资源块而不是计算平均传输速率能够有效降低算法的复杂度。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明所述的资源调度算法的整体流程图；
[0031] 图2是本发明所述资源调度算法一个调度周期的资源分配的流程图；
[0032] 图3是本发明所述资源调度算法RB统计的矩阵更新图
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图对本发明所述的资源调度算法做进一步的详细说明：
[0034] 本发明所述的资源调度算法的主要内容是:在进行资源调度时，选定一个时间观 察窗τ。，在当前调度周期内，统计当前调度周期之前的一段时间τ。内的用户的资源块(RB)的 分布情况，通过用户的RB分布情况确定用户的反馈因子，在确定了用户的反馈因子后，结合 移动终端化Ε)反馈给基站的信道质量指示(CQI)得出每个用户资源调度的优先级，根据用 户的优先级把相应的RB分配给优先级最高的用户。
[0035] 如图1所示是基于RB反馈的LTE资源调度算法流程图，其具体步骤如下：
[0036] 步骤一:根据肥的反馈信息，确定一个W肥与RB为对应信道WCQI为值的信道矩阵 Η，矩阵Η的行表示用户，列表示RB，内容是CQI的值。
[0037] 步骤二:根据选定的时间观察窗τ。计算所有用户在当前资源调度周期ΤΤΙ内的反 馈因子，反馈因子的计算公式为
[00；3 引
[0039] t表示当前调度周期处在第t个调度周期，〇k(t)表示在第t个调度周期内用户k的 反馈因子t表示选取的时间观察窗含有的调度周期数。Nm表示用户k在第τ个资源调度周期 所分配到的RB数量。
[0040] 步骤Ξ:将步骤二得到的所有用户肥在当前资源调度周期ΤΤΙ内的反馈因子与步 骤一得到的信道矩阵Η里的所有UE与RB相对应的CQI值相乘得到所有用户UE对所有RB的调 度优先级，用户的调度优先级计算公式为
[0041] 尸 k,n=WkCQIk,n
[0042] Pk,η表示用户k在资源块η上的调度优先级，Ok表示用户k的反馈因子。对于每一 个RB，把它分配给在该RB上调度优先级最高的用户。
[0043] 步骤四：更新时间观察窗τ。，然后进入下一资源调度周期m进行资源的分配，在 实现过程中更新时间观察窗τ。就是维护一个矩阵，该矩阵表示的是所有的用户在时间观察 窗内每一个资源调度周期内所分配到的RB数量情况，维护运样一个矩阵是为了下一个资源 调度周期内反馈因子的计算。
[0044] 图2所示为步骤Ξ中在一个调度周期内所有的RB的分配流程图，图中Κ和Ν分别表 示用户和RB的数量，图2的RB分配流程描述如下：
[0045] 循环遍历每一个RB，初始η = 1，每遍历一个RB就需要循环遍历一遍所有的用户并 求出所有用户的调度优先级，初始假设第一个用户即为调度优先级最高的用户，即4^=1， 在遍历用户时，如果计算得到的用户的调度优先级比设定的调度优先级最高的用户的调度 优先级还要高，那么就更改调度优先级最高的用户的索引，直到遍历完所有的用户后把该 RB分配给k*。当η〉Ν时，表示所有的RB已经遍历完且所有的RB已经分配给相应的用户。整个 资源调度周期内的资源分配结束。
[0046] 图3所示为步骤四中，当当前资源分配已经完成后，更新RB统计的时间观察窗τ。， 实际就是维护了一个矩阵，图3就是运个矩阵的更新过程。
[0047] 作为本发明基于RB反馈的资源调度算法进一步的详细方案，所述步骤四中更新时 间观察窗Tc的说明如下：当在当前的资源调度周期内，所有的RB都已经分配完成之后，需要 更新时间观察窗τ。，在实现过程中更新时间观察窗τ。就是维护一个矩阵，该矩阵表示的是所 有的用户在时间观察窗内每一个资源调度周期内所分配到的RB数量情况，维护运样一个矩 阵是为了下一个资源调度周期内反馈因子的计算。
[0048] 需要说明的是，W上所述并不用W限制本发明，本实施例中所用数据集和攻击模 式仅限于本实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于RB反馈的LTE资源调度算法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一:根据UE的反馈信息，确定一个以UE与RB为对应信道、以CQI为值的信道矩阵H; 步骤二:根据选定的时间观察窗τ。计算所有用户在当前资源调度周期TTI内的反馈因 子； 步骤三:将步骤二得到的所有用户UE在当前资源调度周期ΤΤΙ内的反馈因子与步骤一 得到的信道矩阵Η里的所有UE与RB相对应的CQI值相乘，得到所有用户UE对所有RB的调度优 先级，对于每一个RB，把它分配给在该RB上调度优先级最高的用户； 步骤四：更新时间观察窗τ。，然后进入下一资源调度周期ΤΤΙ进行资源的分配。2. 根据权利要求1所述的一种基于RB反馈的LTE资源调度算法，其特征在于，所述步骤 一中，包括如下内容： 假设系统有Κ个用户UE、N个RB，则信道矩阵Η是一个ΚΧΝ的矩阵，在确定了 SINRk,n值后， CQIk,η的值与SINRk,n有对应的映射关系，其映射关系如下表所示，这样就确立了信道矩阵H，SINRk,n表示第k个用户UE即UEk在第η个RB即RBn上的信噪比，CQIk, n表示用户UEk在资源 块RBn上的CQI的值。3. 根据权利要求1所述的一种基于RB的LTE资源调度算法，其特征在于，所述步骤二中， 用户在当前资源调度周期TTI内的反馈因子的计算方法如下：t表示当前调度周期处在第t个调度周期，cok(t)表示在第t个调度周期内用户k的反馈 因子，^表示选取的时间观察窗含有的调度周期数，他,^表示用户k在第τ个资源调度周期所 分配到的RB数量。4. 根据权利要求1所述的一种基于RB反馈的LTE资源调度算法，其特征在于，所述步骤 三中RB分配的执行过程如下： 对于每一个RB，首先计算所有用户在该RB上的调度优先级，调度优先级的计算如下： Pk，n- 〇kCQIk，n ?1^表示用户k在资源块η上的调度优先级，〇^表示用户k的反馈因子， 通过比较每个用户的调度优先级，选择调度优先级最高的用户，并将资源块分配给该 用户，公式表示为：<表示在资源块η上所选择的用户。
【文档编号】H04W72/10GK106060945SQ201610372747
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】颜文, 秦鹏程, 解培中
【申请人】南京邮电大学