专利名称：一种mbms系统的自适应调度方法
技术领域：
本发明涉及一种MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service,多媒体广播多播业务)系统的调度方法，属于无线通信技术领域。
背景技术：
近年来，数据业务的爆发式增长和不同用户的多种服务质量要求，使得移动无线通信系统有了突飞猛进的发展。并且随着更多的军事应用和商业服务的扩展，这种需求在将来会更加紧迫。为了满足上述需求，各大标准组织相继提出了各自未来的技术研发方向，其中一种有效的方案是将一些应用传送给选择的一组用户，也就是通过多路广播来传送一 些应用。例如，交通状况报告，本地新闻，天气预报，股市行情等地理位置信息的更新以及移动终端上更加丰富的多媒体消息、视频音乐的点播下载和移动电视等业务都可以通过多播技术实现。然而，多播面对诸多难题，比如多变的无线信道，高速的用户移动以及有限的系统资源。为了解决这些难题，将正交频分多址接入(Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access, 0FDMA),多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, ΜΙΜ0)天线模式，调度以及动态无线资源分配(Dynamic radio resource allocation, DRA)等技术与多播结合，经验证这是一种最大化频谱利用率，最小化基站(Base Station, BS)的传输功率损耗并为网络中的用户提供更好的用户体验的有效技术。目前，这些技术已经广泛的被多个移动通信标准诸如IEEE802. 16(固定及移动WiMAX)，3GPP长期演进(Long Term Evolution,LTE)作为多媒体广播多播服务(Multimedia Broadcast Multicast Service, MBMS)米用，用以适应高速移动性并为漫游和移动用户提供高速数据传输。3GPP标准R6中定义多媒体广播多播服务(MBMS)为MBMS是一种由一个数据源同时向多个用户发送信息的点到多点的业务，为具有相同业务需求的用户同时提供服务，从而使网络资源得到共享。这些资源不仅包括移动核心网和接入网的资源，还包括更为紧张的空中接口资源。MBMS使数据在被称为MBMS会话的连续传输时间段中能有效率地传输。因此，MBMS与单播承载业务相比，减少了网络内的数据量，并且充分利用了资源。MBMS系统中的多播调度和资源分配基于两种多播传输模式多速率传输和单速率传输。在多播传输模式下，对属于同一个多播组的用户，基站将根据用户的信道状况为不同用户采用不同的传输速率。这种模式需要考虑计算复杂度，编码，同步等问题，因而复杂性较高，不过可以提高系统的频谱利用率。在单速率传输模式下，不考虑多播组中各个用户因信道状况不同而导致的可接受数据速率不同，对属于同一多播组的所有用户，基站采用相同的传送速率。这种模式容易实现并且复杂性较低，因此在当今MBMS系统中应用广泛。MBMS系统在单速率传输模式下，多播服务信息的传输速率应该均衡多用户分集和多播增益的要求。具体来说，多用户分集就是满足多播组中最差用户的接收要求，多播增益是指要最大限度的使用系统资源。因此，单速率传输模式的多播系统的首要难题是选择合适的多播组传输速率，使得较差信道状况的用户可以接收服务，同时较好信道状况的用户不会因为一直受限而不能享受更高质量的服务。因此，单速率模式的多播系统调度分为两大步骤，第一步每个多播组选择合适的数据速率，第二步多个多播组之间进行组间调度。简而言之，单速率的多播传输需要均衡考虑多播增益和多用户分集。现有的单速率多播传输方案有很多，例如最小最大算法多播组的速率选择适合组内最差用户的数据速率，然后每个资源块为在它上面瞬时数据速率最大的那个多播组传输数据。去掉差用户算法将每个多播组中信道状况低于一定速率的用户去掉，然后多播组的数据速率选择现有用户中最差用户的数据速率，之后使用比例公平调度算法进行组间调度。最小公平算法(Minimise Intra-group and Propotional FairnessInter-group, MIN):多播组的速率选择适合组内最差用户的数据速率，然后对多播组使用 比例公平调度算法，每个资源块为在它上面调度优先级最高的多播组传输数据。最大公平算法(Maximize Intra-group and Propotional FairnessInter-group, MAX):多播组的速率选择使得该多播组瞬时数据速率最大的那个用户的数据速率；然后对多播组使用比例公平调度算法，每个资源块为在它上面调度优先级最高的多播组传输数据。但上述方案均存在存在一定的缺陷，具体如下最小最大算法选择多播组数据速率时考虑到了信道差的用户但又同时被他们限制，而且资源块选择多播组的方案没有考虑多播组间的公平性。去掉差用户的算法将多播组中信道状况很差的用户去掉，可以避免多播组速率选择受其限制，从而使多播组传输数据速率提高，提高系统吞吐量。但是，这将会使一直处于差信道状况的用户无法接收服务。MIN算法组在每个资源块上的MCS (Modulation and Coding scheme,调制编码方式)，选择适合组内最差用户信道状况的方式，组内用户均采用他所属于组的MCS，因而组内用户在组所分得的资源块上均可以传输数据，所以系统丢包率低。但是，组的吞吐量被最差的用户限制，使得系统的吞吐量较低。这种算法是牺牲系统吞吐量来最大限度的保证组内用户和组间的公平调度。MAX算法在选择多播组的数据速率时，选择使多播组吞吐量最大的那个用户对应的数据速率，这样选择提高了系统吞吐量，但是这将导致一些信道状况低于所选择组数据速率的用户接收不到服务。因此，这种算法是牺牲组内用户满意度来获得较高的系统吞吐量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有单速率多播传输调度方法的不足，提供一种MBMS系统的自适应调度方法，综合考虑了系统吞吐量和组内用户公平性，保证所有用户的丢包情况在用户可接受范围内前提下尽可能地提高多播组传输数据速率。具体而言，本发明采用以下技术方案解决上述技术问题一种MBMS系统的自适应调度方法，采用单速率传输多播模式，基站在每一个TTI时刻，首先根据以下方法设定各多播组的数据速率判断多播组中是否存在上一 TTI时刻的平均丢包率大于一预设阈值的用户，如是，则以组内数据速率最小的用户的数据速率作为该多播组的数据速率；如否，则以使得组的瞬时数据速率最大的那个用户的数据速率作为该多播组的数据速率，所述用户在上一 TTI时刻的平均丢包率是指在初始TTI至上一 TTI的时段中，该用户累计未能正确接收的数据包数与基站累计发送给该用户的数据包总数的比值；然后利用比例公平算法进行多播组间的资源调度。本发明依据组内用户平均丢包率情况，将MAX和MIN两种传统算法有机结合，自适应的选择多播组的数据速率，克服了这两种算法的不足，在保证用户满意度的基础上，尽可能的提高了系统吞吐量，实现了多用户分集和多播增益的平衡。
图I是本发明的APF算法流程图；图2是步骤5中采用MIN算法的子步骤流程图；
图3是步骤6中采用MAX算法的子步骤流程图；图4a是本发明实施例中第t个TTI时刻每个用户在每个资源块上的CQI值；图4b是本发明实施例中第t个TTI时刻每个用户在每个资源块上对应的数据速率；图4c是本发明实施例中，运用MIN算法算得的多播组gl、g2在每个资源块上选择的传送数据速率；图4d是本发明实施例中，运用MIN算法算得的多播组gl、g2在每个资源块上的瞬时数据速率；图4e是本发明实施例中，多播组在各个资源块上的调度优先级值；图5a是本发明实施例中，运用MAX算法算得的多播组gl、g2在每个资源块上选择的传送数据速率；图5b是本发明实施例中，运用MAX算法算得的多播组gl、g2在每个资源块上的瞬时数据速率；图6a是仿真实验的参数设置；图6b是仿真实验所用仿真系统的初始化流程；图6c是仿真实验所用仿真系统的主循环流程；图6d、图6e分别为仿真实验得到的系统总吞吐量、系统平均丢包率的结果。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明本发明的思路是综合考虑系统吞吐量和组内用户的公平性，通过设置平均丢包率的阈值，将MAX与MIN算法相结合,提出一种自适应调度(Adaptive intra-group andpropotional fairness inter-group,简称 APF)算法。为便于公众理解，下面先对现有的MAX算法和MIN算法进行简要介绍。首先对算法中所涉及的一些变量定义如下ng:g组中的用户数；Vrig(t):属于g组的i用户在资源块r上第t个传输时间间隔(TTI, TransmissionTime Interval)的数据速率；Vrg (t) g组在资源块r上第t个TTI时刻选择的数据速率；Rrg (Vrg (t)) g组在资源块r上第t个TTI时刻的瞬时数据速率；Rrg (Vrg(t)) = Vrg(t)*N {N = Vrig(t) > Vrg (t)的用户个数，i e {1,2. . . ng}}；Tg(t-1) g组t_l时刻的平均吞吐量；
权利要求
1.一种MBMS系统的自适应调度方法，采用单速率传输多播模式，其特征在于，基站在每一个TTI时刻，首先根据以下方法设定各多播组的数据速率判断多播组中是否存在上一 TTI时刻的平均丢包率大于一预设阈值的用户，如是，则以组内数据速率最小的用户的数据速率作为该多播组的数据速率；如否，则以使得组的瞬时数据速率最大的那个用户的数据速率作为该多播组的数据速率，所述用户在上一 TTI时刻的平均丢包率是指在初始TTI至上一 TTI的时段中，该用户累计未能正确接收的数据包数与基站累计发送给该用户的数据包总数的比值；然后利用比例公平算法进行多播组间的资源调度。
2.如权利要求I所述MBMS系统的自适应调度方法，其特征在于，所述阈值的取值为O. I。
全文摘要
本发明公开了一种MBMS系统的自适应调度方法。本发明采用单速率传输多播模式，基站在每个TTI时刻，首先根据以下方法设定各多播组的数据速率判断多播组中是否存在上一TTI时刻的平均丢包率大于一预设阈值的用户，如是，则以组内数据速率最小的用户的数据速率作为该多播组的数据速率；如否，则以使得组的瞬时数据速率最大的那个用户的数据速率作为该多播组的数据速率，用户在上一TTI时刻的平均丢包率是指在初始TTI至上一TTI的时段中，该用户累计未能正确接收的数据包数与基站累计发送给该用户的数据包总数的比值；然后利用比例公平算法进行多播组间的资源调度。本发明在保证用户满意度的基础上，提高了系统吞吐量，实现了多用户分集和多播增益的平衡。
文档编号H04W72/12GK102905225SQ201210345288
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月17日 优先权日2012年9月17日
发明者张艳凤, 付茂豹, 刘圣洁, 王斌 申请人:南京邮电大学