专利名称：一种适用于无线分组系统的调度方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于采用自适应调制技术的无线系统，尤其是CDMA2000 1X EV-Do系统和WCDMA的HSDPA系统中的调度方法。
背景技术：
在无线通信系统中，用户距离接入节点(基站、接入点等)的远近不同，所处的噪声环境也不一样，从而各个用户的信道状态不同。同时，由于受到环境因素变化以及用户移动的影响，用户的信道状态是随着时间变化的。这些原因决定了自适应调制技术在移动通信中的运用。如何充分发挥自适应技术的优势，也因此成为调度方法设计中的一个基本问题。
单纯的语音移动通信系统简单地采用FDMA、TDMA、CDMA等多址方式，只要语音接入系统，就将占用固定份额的无线资源。这样可以充分地保证用户的时延要求，但是资源的利用率较低。在这一阶段，主要考虑的是接入控制方法，而对调度方法的需要不大。随着移动系统向宽带发展，比如向无线局域网、HDR等系统的发展，数据业务的比重大大增加，并且不同业务的时延特性和对宽带的需求也是千变万化的。在这一阶段，迫切地需要一种既兼顾公平又能充分地利用无线资源的调度方法。
一些经典的调度方法，比如循环调度方法等，在有线网络中可以工作的很好。然而，由于无线信道环境的特殊性，这些方法不能充分地发挥系统的性能，造成浪费。在循环调度方法中，各个用户按照既定的次序，轮流获得服务。按照上述机制，用户的时延要求比较容易满足。但是，由于这种方法没有考虑用户的信道条件变化情况，也就无法发挥自适应调制技术的容量优势。
另外一些调度方法，比如MAX C/I方法，在某些比较理想的情况下，它能够最大限度地提高系统的容量，然而它存在着严重的缺陷。按照这种调度方法，会导致距离基站较远，信道条件较差的用户长时间得不到服务，即产生所谓的“饥饿”现象，无法保证时延特性。在现实的通信中，这种情况显然是不能接受的。
Qualcomm公司提出的比例公平调度方法，是发挥自适应调制技术优势的一次比较成功的尝试。然而，通过仿真分析发现这种方法对于时延的保障不够理想。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种适用于无线分组系统的调度方法，从而进一步发挥自适应调制技术的优势，在最大限度地提高系统容量的同时，提供更好的时延特性。
本发明提供了一种适用于无线分组系统的调度方法，其中对于不同业务类型的用户需求，设置相应的饥饿时间计数器，该方法包括步骤(1)为新接入无线分组系统的用户初始化状态变量，将对该用户的平均服务速率R设置为零，将统计该平均服务速率R的时间长度N设置为零，并且初始化饥饿计数器；(2)确定各个用户在当前时隙的请求对其服务的速率；(3)检查是否有某个用户的饥饿计数器到期，如果有，将对该用户的平均服务速率R复位为零，同时将统计平均服务速率的时间长度N复位为零，并且复位该饥饿计数器；(4)检查是否有平均服务速率R为零的用户，如果有一个或者多个用户的平均服务速率R为零，则在这些用户中选择请求对其服务的速率最高的用户分配资源；如果所有用户的平均服务速率R都大于零，则优先调度比较参量最大的用户；(5)根据调度结果，更新所有用户的状态变量，得到资源分配的用户的饥饿计数器复位，其他用户的饥饿计数器加1；更新所有用户的平均服务速率，所有用户的N加1。
本发明的基本构思在于，通过引入比例公平作为调度准则，同时根据不同的业务对时延要求的不同，为用户设置饥饿计数器，对用户得到服务的状态进行监控。在此基础上，能够对不同的用户进行区分对待，灵活地控制服务次序。该方法将一定时间内没有获得服务的用户视为新接入系统的用户来分配资源，从而不至于使某些用户长时间地得不到服务。
通过本发明的调度方法，可以在提高系统容量且充分保证时延性能的同时，维护系统对用户服务的比例公平性。
下面结合附图并参照具体实施方式
来描述本发明，其中图1是本发明的具体实施方式
的流程图；图2是根据本发明分配资源的具体实施方式
；图3是根据本发明处理饥饿用户和新用户的具体实施方式
；图4是根据本发明在没有新用户和饥饿用户时的具体实施方式
。
具体实施例方式
本发明是一种发挥自适应技术优势的调度方法，它运行于系统的接入节点(基站、接入点)控制接入系统的所有用户的无线资源的分配。在一般情况下，本发明以提高系统容量为基本目的分配资源，当某个用户的饥饿计数器到期，或者新的用户接入系统时，优先调度这些用户。本发明的资源分配以时隙为单位，在下一个调度时刻到来之前，调度器统计各个用户排队的数据量，并且根据反馈回来的用户信道状态，决定下一个或者几个时隙分配给该用户。
图1是本发明的流程图，步骤100完成本方法的初始化工作，步骤101为新接入系统的用户初始化状态变量，主要是将对该用户的平均服务速率R初始化为零，并且初始化用户的饥饿时间计数器。步骤102确定用户的当前传输速率。用户测量接入点所发送信号的信噪比，从而在一定的误码率条件下，估算出信道可以支持的传输速率，然后通过上行链路发送到接入节点。步骤103分配无线资源，它在保证一定的时延特性的同时，最大限度地提高系统容量，在下文中对该步骤进行详细描述。步骤104更新用户的状态，主要是根据当前的资源分配结果，更新平均服务速率R和调整饥饿时间计数器，对于获得无线资源的用户，饥饿时间计数器复位；对于所有其他用户，饥饿时间计数器加1。
图2是具体示意图1的步骤103的流程图。步骤200检查是否有某个用户的饥饿计数器已经到期。对于到期的用户，设置他的平均服务速率为零。下面将采用与新用户相同的方式来处理这些用户。步骤202执行判决，决定方法转向。当有新用户接入系统或者存在饥饿用户时，转向步骤202，在新用户和饥饿用户中分配资源。否则，在所有用户中分配资源，以提高系统的容量为目的。
图3是具体示意图2的步骤202的流程图。步骤300选择平均服务速率R＝0的用户，暂时将该用户作为调度用户。步骤301判定是否存在其他平均速率R＝0的用户，如果没有，则资源分配完成，当前调度用户就是最终分配资源的用户，流程图转到304返回；如果有，选择一个作为当前用户。步骤302比较调度用户和当前用户的请求服务速率，如果当前用户的请求速率较大，执行步骤303，将当前用户作为调度用户，然后返回步骤301继续处理；如果调度用户的请求服务速率较大，直接返回步骤301继续处理。
图4是具体示意图2中步骤203的流程图。步骤400计算用户的比较参量。比较参量的选择对方法的性能有较大的影响。本发明的具体实现方式是选择比较参量等于用户的当前请求服务速率和平均服务速率R的比值。在比例公平的意义上，这是一种最佳的方案。比较变量的选择可以有多种，例如，可以选择比较变量等于用户的当前请求服务速率，从而为当前请求服务速率最大的用户分配资源。然而，这种方式会导致信道条件差的用户频繁出现饥饿现象，最终影响整个系统的性能。
步骤401选择一个用户作为调度用户，步骤402判断是否还有未比较的用户，如果没有，则资源分配完成，当前的调度用户就是最终分配资源的用户，转到步骤405返回；如果有，选择一个作为当前用户。步骤403比较调度用户和当前用户的比较参量，如果当前用户的比较参量较大，转到步骤404，把当前用户设置为调度用户，并且返回步骤402继续处理。如果调度用户的比较参量较大，直接返回步骤402继续处理。
在本发明中，平均服务速率R每隔一个时隙进行一次更新，更新方式由下式决定新的平均服务速率＝(1-1/N)*旧平均服务速率+1/N*用户获得的服务速率。
上文的描述是针对前向信道的资源分配，实际上本发明同样适用于反向信道的资源分配。按照本发明的调度方法，调度器为每个用户设置饥饿时间计数器，统计平均服务速率。接入节点测量用户上行链路信号的信噪比，估计出可以支持的传输速率，从而计算出各个用户的比较参量。然后，根据饥饿计数器的情况，在同时竞争反向链路的多个用户之间分配资源。
权利要求
1.一种适用于无线分组系统的调度方法，其中对于不同业务类型的用户需求，设置相应的饥饿时间计数器，该方法包括步骤(1)为新接入无线分组系统的用户初始化状态变量，将对该用户的平均服务速率R设置为零，将统计该平均服务速率R的时间长度N设置为零，并且初始化饥饿计数器；(2)确定各个用户在当前时隙中请求对其服务的速率；(3)检查是否有某个用户的饥饿计数器到期，如果有，将对该用户的平均服务速率R复位为零，同时将统计平均服务速率的时间长度N复位为零，并且复位该饥饿计数器；(4)检查是否有平均服务速率R为零的用户，如果有一个或者多个用户的平均服务速率R为零，则在这些用户中选择请求对其服务的速率最高的用户分配资源；如果所有用户的平均服务速率R都大于零，则优先调度比较参量最大的用户；(5)根据调度结果，更新所有用户的状态变量，得到资源分配的用户的饥饿计数器复位，其他用户的饥饿计数器加1；更新所有用户的平均服务速率，所有用户的N加1。
2.根据权利要求1的方法，其中所述的比较参量等于用户当前请求对其服务的速率和对该用户的平均服务速率的比值。
3.根据权利要求1的方法，其中资源分配的步骤包括以时隙为单位，在下一个调度时刻到来之前，调度器统计各个用户排队的数据量，并且根据反馈回来的用户信道状态，决定下一个或者几个时隙分配给该用户。
4.根据权利要求1的方法，其中确定用户当前传输速率的步骤包括用户测量接入点所发送信号的信噪比，从而在一定的误码率条件下，估算出信道可以支持的传输速率，然后通过上行链路发送到接入节点。
5.根据权利要求1的方法，其中步骤(4)中选择请求服务速率最高的用户分配资源包括以下步骤将平均服务速率R＝0的用户暂时作为调度用户；判定是否存在其他平均服务速率R＝0的用户；如果不存在，则资源分配完成，当前调度用户就是最终分配资源的用户；如果存在其他平均服务速率为零的用户，将这些用户和所述的调度用户的请求服务速率相比较，选择请求服务速率最大的用户分配资源。
6.根据权利要求1的方法，其中步骤(4)中选择比较参量最大的用户包括步骤从平均服务速率大于零的用户中选择一个用户作为调度用户；判断是否存在比较参量比该调度用户的比较参量大的用户；如果不存在，则资源分配完成，当前的调度用户就是最终分配资源的用户；如果存在，将这些用户和所述的调度用户的比较参量相比较，选择比较参量最大的用户作为调度用户进行资源分配。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述的平均服务速率R每隔一个时隙进行一次更新，更新方式由下式决定新的平均服务速率＝(1-1/N)*旧平均服务速率+1/N*用户获得的服务速率。
全文摘要
本发明涉及一种适用于无线分组系统的调度方法，将新接入系统的用户的平均服务速率设置为零，并且初始化饥饿计数器；确定各个用户在当前时隙的请求服务速率；检查是否有某个用户的饥饿计数器到期，如果有，将对该用户平均服务速率复位为零；如果有一个或者多个用户的平均服务速率为零，在这些用户中选择请求服务速率最高的用户分配资源；如果所有用户的平均服务速率都大于零，优先调度比较参量最大的用户。
文档编号H04W72/04GK1440145SQ03107618
公开日2003年9月3日 申请日期2003年3月21日 优先权日2003年3月21日
发明者张平, 纪阳, 李迎阳 申请人:北京邮电大学