专利名称：无线资源调度方法及其装置、基站的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线资源调度方法及其装 置、基站。
背景技术：
在同时提供实时业务和非实时业务的通信系统中，通常都是分别计算各个 用户在待调度的载波资源上的优先级，然后将待调度的载波资源分配给在其上 优先级最高的用户。
如图l所示，为现有技术中无线分组调度方案的调度示意图，在下行链路
上，基站为每个用户建立一个对应的数据緩沖队列；在每个调度周期，用户测 量自己的信道状况，并通过专用上行反馈信道将自身的信道状况反馈给基站。 基站根据每个用户反馈的信道状况分别确定每个用户在待调度的载波资源上 可获取的瞬时数据速率，并根据确定的每个用户在待调度的载波资源上获得的 瞬时数据速率，以及每个用户的其它信息，如用户的队列长度、服务质量(QoS )、 排队时延等，计算出每个用户在待调度的载波资源上的调度优先级，然后根据 优先级顺序对各个用户进行排序，并将待调度的载波资源分配给优先级最高的 用户。
其中无线衰落信道上的分组调度一直是通信领域中的一个很重要的研究 方向。 一方面，移动通信系统是一个资源受限系统，如何利用有限的系统资源 满足日益增长的用户需求，已经成为移动通信系统制造商和运营商急需解决的 问题，这就要求移动通信系统必须更加合理、充分地利用已有的无线资源，尽 可能的利用有限的系统资源为更多的用户提供更好的服务。在另一方面，在目 前的移动通信系统中，需要同时支持多种业务，比如，VoIP, FTP， WWW,E-mail, Video Streaming等业务。不同的业务有着不同的QoS要求，如何保障 不同业务的QoS需求，也是移动通信系统中的一个非常重要的研究方向。
因此作为一项关键技术，无线资源调度技术已经成为衡量一个移动通信系 统体制是否可行、系统服务质量优劣的准则。高效的无线资源调度方案能在保 证业务QoS的前提下，充分利用信道的时变特性，实现多用户分集增益，以提 高业务的平均速率和系统的整体稳定性。其中无线资源调度方案必须兼顾效率 和公平两方面，也就是说，既要使得信道条件最好的用户占用资源以提高系统 吞吐量，也要使得信道条件相对较差的用户在一定时间内能够得到调度机会， 保证其业务的连续性和用户之间的公平性。
但是目前在同时提供实时业务和非实时业务的移动通信系统中，在为用户 进行资源调度时，通常没有考虑非实时业务用户的排队时延因素，这样就会导 致相同信道条件的实时业务用户的调度优先级总是高于非实时业务用户的调 度优先级，使得实时业务用户总是优先得到调度，而使得非实时业务用户长时 间得不到调度，从而影响到非实时业务用户的业务连续性，并有失对非实时业 务用户的公平性。
发明内容
本发明提供一种无线资源调度方法及其装置、基站，以在同时保证实时业 务用户和非实时业务用户QoS的基础上，公平对待实时业务用户和非实时业务 用户，保证非实时业务用户的业务连续性。
本发明提供了一种无线资源调度方法，包括针对待调度的载波簇，确定每 个实时业务用户的调度信息，以及每个包含非实时业务用户当前排队时延的非 实时业务用户的调度信息；根据确定的各个用户的调度信息，计算各个用户在 该待调度的载波簇上的优先级；以及将该待调度的载波簇调度给计算出的优先 级最高的用户。
本发明还提供了一种无线资源调度装置，包括调度信息确定单元，用于针对待调度的载波簇，确定每个实时业务用户的调度信息，以及每个包含非实时
业务用户当前排队时延的非实时业务用户的调度信息；优先级计算单元，用于 根据确定的各个用户的调度信息，计算各个用户在该待调度的载波簇上的优先 级；以及调度单元，用于将该待调度的载波簇调度给计算出的优先级最高的用 户。
本发明还提供了一种基站，包括调度信息确定单元，用于针对待调度的载 波簇，确定每个实时业务用户的调度信息，以及每个包含非实时业务用户当前 排队时延的非实时业务用户的调度信息；优先级计算单元，用于根据确定的各 个用户的调度信息，计算各个用户在该待调度的载波簇上的优先级；以及调度 单元，用于将该待调度的载波簇调度给计算出的优先级最高的用户。
本发明无线资源调度方案在同时提供实时业务和非实时业务的移动通信
在基本保证实时业务用户QoS的基础上，避免了实时业务用户的优先级总是高 于非实时业务用户的优先级，致使非实时业务用户长时间得不到调度，从而较 好的保证了非实时业务用户的业务连续性和QoS。
下面将结合各个附图对本发明技术方案的具体实施过程进行详尽阐述，其 中在各个附图中
图1为现有技术中无线分组调度方案的调度示意图2为本发明无线资源调度方法的实施例处理流程图3为本发明方案中实时业务用户和非实时业务用户的排队时延变化的效 用函数曲线示意图4为本发明资源调度装置的具体组成结构框图。
具体实施例方式
7调度的移动通信系统中，充分考虑非实时业务用户的排队时延，避免非实时业
务用户长时间得不到调度，从而在基本保证实时业务用户QoS的基础上，保证 非实时业务用户的业务连续性和QoS。
如图2所示，为本发明无线资源调度方法的实施例处理流程图，其具体实 现过程如下
步骤10,针对待调度的载波簇(载波蔟指频域上多个载波合在一起的一个 资源块，可以包含一个子载波或至少两个子载波)，确定每个实时业务用户的 调度信息，以及确定每个包含非实时业务用户当前排队时延的非实时业务用户 的调度信息；
步骤20,根据上述确定的各个用户的调度信息，分别计算各个用户在该待 调度的载波簇上的优先级；
步骤30，根据计算出的各个用户在该待调度的载波簇上的优先级信息，将 该待调度的载波蔟调度给计算出的优先级最高的用户。
本发明技术方案通过使用微观经济学中的效用函数理论来评估用户对无 线通信系统的满意程度，即用户的QoS。效用函数的主要思想是将系统资源(如 带宽、功率等)或者性能指标(如数据速率、时延等)映射成相应的效用值， 以用来优化整个通信系统。效用函数在无线资源管理以及保障用户QoS要求等 方面都起着非常关键的作用。
本发明实施例这里使用^(^)来表示用户A:的效用函数，即用^(《)代表 用户/b对移动通信系统的满意度，《表示用户A的排队时延。因为随着排队时 延的增加，用户的满意度逐渐下降，该效用函数应该是递减的；而且对于业务 规定的最大允许排队时延，越靠近该最大允许排队时延，用户的满意度下降越 快，而越远离该最大允许排队时延的地方，用户越不怎么太在意。所以，该效 用函数的导数也是递减的，且为负值。所以"(《)应该是一个非负的单调递减 凸函数。本发明实施例的优化目标就是最大化总的效用函数值，也就是说要让所有用户的满意度(QoS值)之和最大。
基于上述原理，本发明实施例这里给出如下的优化目标函数
《
over《^0，l^ 其中，K是小区中激活用户的数目。
本发明实施例使用^m(w)表示用户k在当前调度时隙n中在载波簇m上可
获得的瞬时数据速率， 一般可以根据实时业务用户和非实时业务用户上报的信 道质量状况，分别确定实时业务用户和非实时业务用户在当前调度时隙n中， 在该待调度的载波蔟上可获得的瞬时数据速率。
按照下述计算方式计算用户k在当前调度时隙n中的平均速率
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中i —)表示用户A在当前调度时隙"中获得的平均速率；a("-i)表示 用户/t在上一调度时隙"-l中的平均速率；j;表示滑动时间窗口，通常是时隙 长度l的整数倍；其中
<formula>formula see original document page 9</formula>
A("-l)表示用户A:在上一调度时隙"-l中，在调度到的各个载波簇m上的 瞬时数据速率之和；&w("-l)表示用户t在上一调度时隙"-l中，在调度到的 第m个载波簇上获得的瞬时数据速率；l)为表示载波簇分配情况的变量， 如果第m个载波簇在第w-l个时隙分配给了用户A:,则&("-1) = 1，反之，则 1)=0; M为系统中供调度的载波簇数目。为了避免小区内干扰，在每个 调度时隙内，每个载波簇对应的多输入多输出(MIMO )信道只能唯一地分配 给一个用户，所以有等式E:/一("-l)-l成立，如果用户k在第n-l个时隙
中没有被调度到任何载波簇，则^("-1) = 0。
如果用《(w)表示用户k在当前调度时隙n中的排队时延，则根据上述确定的每个非实时业务用户的调度信息，按照下述方式计算每个非实时业务用户在
该待调度的载波簇上的优先级
A::
一
抓
并根据上述确定的每个实时业务用户的调度信息，按照下述方式计算每个
实时业务用户在该待调度的载波簇上的优先级
叫
物
其中，《表示用户A在该待调度的载波蔟上的优先级； 表示用户A: 在当前调度时隙"中在该待调度的载波簇上获得的瞬时数据速率；A(")表示用 户A在当前调度时隙w中获得的平均速率；w为校正因子，用于才艮据实际情况 调节实时业务用户的优先级，其中w越大，越有利于提高实时业务用户的优先 级， 一般设置为大于l的数值；
^!i表示与非实时业务用户的排队时延、非实时业务允许的最大排队时 叫
延相关的第一效用函数；^^表示与实时业务用户的排队时延、实时业务允
许的最大排队时延相关的第二效用函数。具体地可以^^艮据实际的业务需求来改 变函数值或选择不同的效用函数。
以用户排队时延作为指标的效用函数应该是一个严格单调的非负减函数，
且上凸。本发明实施例这里以S型函数/(0 = 1-(1 +厂""-、a〉0,/ 〉0为例， 作为实时业务用户的效用函数。其中，参数f表示实时业务用户的排队时延，/3
表示实时业务允许的最大排队时延；《和/3分别决定该效用函数的斜率和坡度
中点的位置。 一般地，a越大，该效用函数的坡度就越陡峭，效用函数在坡度 中点的导数的绝对值也就越大。
其中为实时业务用户选择s型函数，主要有以下几个方面的考虑
(1)在s型函数出现下降趋势前，一^:都比较平坦，所以其导数绝对值4交小，那么在这段时间，非实时业务用户可以优先获得调度；
(2) 当实时业务用户的排队时延接近实时业务允许的最大排队时延时，此 时s型函数开始下降，下降的剧烈程度由a决定，a越大，下降越剧烈，其导 数的绝对值也就越大，使实时业务用户获得更高的调度权值，以减小实时业务 用户的丢包率；
(3) 由于s型函数的特点，当实时业务用户的排队时延超过实时业务允许 的最大排队时延时，效用值并不是立即下降到0,而是有一个逐渐下降的过程， 这样可以使实时业务用户继续参与资源的调度，从而能够进一步减小实时业务 用户的丢包率。
对非实时业务用户而言，由于其对排队时延的要求不像实时业务用户那么 严格，但是如果长时间接受不到服务的话也会导致非实时业务用户的满意度下 降。所以非实时业务用户的排队时延一般被称为"软时延"，随着排队时延的增 大，其效用函数值也会逐渐下降。因此，本发明实施例这里选用
= W,fl〉0,6〉0,o0作为非实时业务用户的效用函数。其中f表示非
实时业务用户的排队时延，6表示非实时业务允许的最大排队时延；"、c和6 分别决定该效用函数的斜率、幅度和时延要求。
如图3所示，为本发明方案中实时业务用户和非实时业务用户的排队时延 变化的效用函数曲线示意图。
根据上述计算方式，每个用户在该待调度的载波簇m上的调度优先级都可
以被计算出来，从中选出具有最大调度优先级的用户l将该待调度的载波簇
m分配给用户、然后，根据相同的调度方案，再调度下一个载波簇，直到所 有的载波蔟被调度完毕为止。被调度到载波簇的用户就可以在其对应的信道上 传输数据比特了。
对应的，本发明还提供了一种无线资源调度装置，该装置通常为通信系统
中的基站设备，如图4所示，为本发明资源调度装置的具体组成结构框图，其
中调度信息确定单元100,用于针对待调度的载波簇，确定每个实时业务用户的调度信息，以及确定每个包含非实时业务用户当前排队时延的非实时业务用
户的调度信息；优先级计算单元200，用于根据调度信息确定单元IOO确定的 各个用户的调度信息，计算各个用户在该待调度的载波蔟上的优先级；调度单 元300，用于将该待调度的载波簇调度给优先级计算单元200计算出的优先级 最高的用户。
上述无线资源调度装置中，调度信息确定单元IOO确定实时业务用户的调 度信息和非实时业务用户的调度信息的具体实现，以及优先级计算单元200根 据每个实时业务用户的调度信息和每个非实时业务用户的调度信息，计算每个 用户在该待调度的载波簇上的优先级的计算方式，已经在上述方法的具体实施 中给予详细阐述，这里不再给予赘述。
明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1、一种无线资源调度方法，其特征在于，包括针对待调度的载波簇，确定每个实时业务用户的调度信息，以及每个包含非实时业务用户当前排队时延的非实时业务用户的调度信息；根据确定的各个用户的调度信息，计算各个用户在该待调度的载波簇上的优先级；以及将该待调度的载波簇调度给计算出的优先级最高的用户。
2、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时业务用户的调度信 息中包含实时业务用户当前的平均速率、实时业务用户当前的排队时延、实时时数据速率；所述非实时业务用户的调度信息中还包含非实时业务用户当前的平均速 率、非实时业务允许的最大排队时延以及非实时业务用户在该待调度的载波簇 上获得的瞬时数据速率。
3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据确定的每个非实时业务 用户的调度信息，按照下述方式计算每个非实时业务用户在该待调度的载波簇 上的优先级抓其中，《表示用户A:在该待调度的载波簇上的优先级；^，J")表示用户A在当前调度时隙"中在该待调度的载波簇上获得的瞬时数据速率；AW表示用户yt在当前调度时隙"中获得的平均速率；拟L表示与非实时业务用户的排队时延、非实时业务允许的最大排队时延相关的第一效用函数。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据确定的每个实时业务用 优先级对)恥其中，w为校正因子，用于根据实际情况调节实时业务用户的优先级；^i表示与实时业务用户的排队时延、实时业务允许的最大排队时延相 3《关的第二效用函数。
5、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一效用函数为 <formula>formula see original document page 3</formula>其中，z表示非实时业务用户的排队时延；6表示非实时业务允许的最大排队时延； "〉0,6>0，c>0。
6、 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二效用函数为<formula>formula see original document page 3</formula>其中，f表示实时业务用户的排队时延； 表示实时业务允许的最大排队时延；<formula>formula see original document page 3</formula>
7、 如权利要求2所述的方法，其特征在于，按照下述计算方式计算实时 业务用户和非实时业务用户当前的平均速率<formula>formula see original document page 3</formula>仏(")表示用户A在当前调度时隙"中获得的平均速率； l)表示用户A:在上一调度时隙w-l中的平均速率； 7;表示滑动时间窗口；附=1其中<formula>formula see original document page 3</formula>^(n-l)表示用户t在上一调度时隙"-l中，在调度到的各个载波簇m上的 瞬时数据速率之和；r^("-l)表示用户A在上一调度时隙w-l中，在调度到的第m个载波簇上获得的瞬时数据速率；W"-i)为表示载波簇分配情况的变量，如果第w个载波簇在第w-l个时 隙分配给了用户A:,则^("一1) = 1，反之，则&("一1)=0;M为系统中供调度的载波簇数目。
8、 如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据实时业务用户和非实时 业务用户上^^的信道质量状况，分别确定实时业务用户和非实时业务用户在该 待调度的载波蔟上的瞬时数据速率。
9、 一种无线资源调度装置，其特征在于，包括调度信息确定单元，用于针对待调度的载波簇，确定每个实时业务用户的 调度信息，以及每个包含非实时业务用户当前排队时延的非实时业务用户的调 度信息；优先级计算单元，用于根据确定的各个用户的调度信息，计算各个用户在 该待调度的载波簇上的优先级；以及调度单元，用于将该待调度的载波簇调度给计算出的优先级最高的用户。
10、 一种基站，其特征在于，包括调度信息确定单元，用于针对待调度的载波簇，确定每个实时业务用户的 调度信息，以及每个包含非实时业务用户当前排队时延的非实时业务用户的调 度信息；优先级计算单元，用于根据确定的各个用户的调度信息，计算各个用户在 该待调度的载波簇上的优先级；以及调度单元，用于将该待调度的载波簇调度给计算出的优先级最高的用户。
全文摘要
本发明公开了一种无线资源调度方法，包括针对待调度的载波簇，确定每个实时业务用户的调度信息，以及每个包含非实时业务用户当前排队时延的非实时业务用户的调度信息；根据确定的各个用户的调度信息，计算各个用户在该待调度的载波簇上的优先级；以及将该待调度的载波簇调度给计算出的优先级最高的用户。本发明还对应的公开了一种无线资源调度装置以及基站。本发明可以在同时保证实时业务用户和非实时业务用户QoS的基础上，公平对待实时业务用户和非实时业务用户，保证非实时业务用户的业务连续性。
文档编号H04W28/24GK101568156SQ20081010502
公开日2009年10月28日 申请日期2008年4月25日 优先权日2008年4月25日
发明者男 李, 沈晓冬, 王亚峰, 雷海鹏 申请人:中国移动通信集团公司