CN1968195A - 一种通信系统的调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信系统的调度方法，该调度方法包括以下步骤：步骤A)设置调度周期，在调度周期内，判断用户终端是否得到满意服务；如果用户终端已经得到满意服务，则将用户终端的优先级降低，将调度资源优先分给其他未满足保证速率的用户终端；否则将用户终端的优先级提高，使用户终端优先得到调度资源。本发明的通信系统调度方法，能够使尽量多的用户在每个调度周期内，都得到大子等于GBR的速率，从而提高系统中整体满意的用户终端数目。

Description

一种通信系统的调度方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种通信系统的调度方法。

背景技术

在宽带码分多址接入(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)R5版本中引入一种新的高速数据传输技术——高速下行分组接入(High Speed Downlink Packet Access，HSDPA)。该技术主要采用了自适应编码和调制(Adaptive Modulation and Coding，AMC)、快速混合自动重传(Hybrid Automatic Repeat request，HARQ)和快速调度等技术，以进一步提高下行分组数据速率。这样，大大提高了系统的容量和频谱效率，也提高了用户终端服务的质量。

目前，在高速下行分组接入的通信系统中，通过高速下行共享信道(HighSpeed Downlink Shared Channel，HS-DSCH)来传输用户终端数据。一条HS-DSCH信道可以承担多个用户终端的数据发送任务。所有承载于该信道的用户终端可以分时间和分不同信道码来共享该信道，如果高速下行共享信道每2ms发送一次数据(传输时间间隔TTI＝2ms)，那么，不同用户终端可以在不同的传输时间间隔内发送数据，也可以在相同的传输时间间隔内使用不同的信道码进行数据发送。每个用户终端数据具体的发送时间，由调度算法决定。

通常，会话类和流类业务都有保证比特速率(Guaranteed Bit Rate，GBR)服务需求。保证比特速率定义为：当业务的传输速率大于等于GBR时，业务的服务质量是令人满意的；当业务传输速率小于GBR时，业务服务质量不能接受。

调度算法可以决定对每个用户终端的服务优先级，因此，对于用户终端是否能够得到GBR速率非常重要。

目前，主要有三种常用的调度算法：

(一)轮循(Round Robin，RR)算法

RR算法的基本思想是：保证小区内的用户终端按照某种确定的顺序循环占用等时间的无线资源来进行通信。每个用户终端对应一个队列以存放待传数据，在调度时非空的队列以轮循的方式接受服务以传送数据。该调度算法是对同时承载于HS-DSCH信道的所有用户终端轮流进行调度。

具体的，每个用户终端建立或者发送一次数据后，就启动一个计时器，表示等待的时间长短，在每个传输时间间隔内，按照每个用户终端等待时间的长短，从大到小进行排队，优先调度等待时间长的用户终端。

尽管该算法在调度机会上具有公平性，但是，由于没有考虑到不同用户终端设备的无线信道的具体情况，因此，对每个用户终端设备的调度时刻相对固定，不能提供差异化服务；而且，该方法不能充分利用用户终端设备信道质量较高的时间段，在该时间段内发送较多的数据，从而使系统资源利用效率和系统吞吐量很低；另外，该方法没有考虑用户终端保证GBR的需求，以致用户终端满意度很低。

(二)最大载干比(Maximum Carrier to Interference，Max C/I)算法

Max C/I算法是一种典型的利用“多用户终端分集效果”来实现最大化系统容量的调度算法。其基本思想是：对所有用户终端设备依据其信通质量指示(channel quality indicator，CQI)预测值进行排序，并按照从大到小的顺序进行数据发送。

具体的，在每个传输时间间隔内，首先，将可以发送数据的用户终端报告的CQI进行从大到小排队；然后，依照CQI从大到小的顺序依次发送用户终端设备的数据。

尽管该算法能够得到最大的系统吞吐率，但是用户终端所得的服务非常不公平，距离基站近的用户终端设备由于其信道条件好会一直接受服务，而处于小区边缘的用户终端设备由于其信通质量指示较低，因而得不到服务机会，低信道质量的用户终端甚至会被“饿死”；另外，该方案没有考虑用户终端GBR需求，使高信道质量的用户终端得到远大于GBR的速率，而低信道质量的用户终端得不到GBR速率服务，用户终端满意率低。

(三)正比公平(Proportional Fair)算法

PF算法为每个用户终端设备分配一个相应的优先级，优先级最大的用户终端设备首先接受服务。

具体的，在每个传输时间间隔内，将可以发送数据的用户终端按照以下公式计算优先级，然后按照优先级从高到低依次调度用户终端：

$\mathrm{Priorit}{y}_i=\frac{R_{i\_\max }\left(t\right)}{r_i\left(t\right)}i=\mathrm{1,2,3}...N---\left(1\right)$

其中，R_{i_max}(t)是在t时刻，用户终端所处位置所支持的最大传输速率，r_i(t)表示用户终端在前一段时间实际所得到的调度速率。

尽管该算法使同一小区内的用户终端能够得到的速率与其所处位置所能提供速率的比值基本不变，即用户终端设备在任意时刻获取服务的概率几乎相同，但是也没有考虑用户终端GBR需求，可能由于有大量低信道质量用户终端的存在而分配了大量机会给低信道质量的用户终端，而使高信道质量的用户终端得不到足够的调度机会，也使得系统中满意的用户终端数目低。

如果在通信系统中建立的业务是流类型(例如：视频点播、可视电话等)，该业务通常需要一个GBR。

如果建立的业务是其他没有GBR需求类型的业务，如果对用户终端不配置GBR，那么在系统资源紧张时不提供服务，该用户终端也不会不满意；如果也配置一个合适的GBR，那么该用户终端也可以得到一个基本的服务质量。这样可以提供更为丰富的运营策略。

为此，需要设计一种用于根据用户终端所需求的GBR，尽量为多数用户终端提供GBR速率的服务，使得到满意速率的用户终端数目最多的方法。

发明内容

本发明在于提供一种通信系统的调度方法。

本发明的通信系统的调度方法，包括以下步骤：

步骤A)设置调度周期，在调度周期内，判断用户终端是否得到满意服务；如果用户终端已经得到满意服务，则将用户终端的优先级降低，将调度资源优先分给其他未满足保证速率的用户终端；否则将用户终端的优先级提高，使用户终端优先得到调度资源。

其中，所述步骤A)可以包括以下步骤：

步骤A11)在包含多个TTI的调度周期的第一个TTI，将每个用户终端在所述调度周期已经被调度的数据量设置为0；

步骤A12)将各个用户终端分别放入高优先级队列和低优先级队列；

步骤A13)在每个优先级队列中，根据调度算法对各个用户终端进行优先级排队；

步骤A14)依照步骤A13)中排队的顺序，依次调度高优先级队列中的用户终端数据，直到调度资源用尽；

步骤A15)更新用户终端在当前调度周期内已经被调度的数据量；

步骤A16)当进入下一TTI时，重复步骤A11)至步骤A15)。

本发明的通信系统的调度方法，还可以包括下列步骤：当用户终端已经发送的数据量大于等于GBR与调度周期的乘积时，认为用户终端得到满意服务。

其中，所述步骤A12)可以包括下列步骤：

步骤A121)在当前调度周期内，将得到满意服务的用户终端放入低优先级队列；

步骤A122)将未得到满意服务的用户终端放入高优先级队列。

其中，所述步骤A14)还可以包括下列步骤：

步骤A141)如果所述高优先级队列中的用户终端数据已经调度完毕后，调度资源仍有剩余，则依次调度低优先级队列中的用户终端数据。

其中，所述步骤A)可以包括下列步骤：

步骤A21)计算用户终端已经得到的调度速率；

步骤A22)根据步骤A21)中用户终端已经得到的调度速率将各个用户终端分别放入高优先级队列和低优先级队列；

步骤A23)在每个优先级队列中，根据调度算法对各个用户终端进行优先级排队；

步骤A24)依照步骤A23)中排队的顺序，依次调度高优先级队列中的用户终端数据，直到调度资源用尽；

步骤A25)当进入下一TTI时，重复步骤A21)至步骤A24)。

本发明的通信系统的调度方法，其中，还可以包括下列步骤：

当用户终端已经得到的调度速率大于等于GBR时，认为用户终端得到满意服务。

其中，所述步骤A22)可以包括下列步骤：

步骤A221)在当前调度周期内，将得到满意服务的用户终端放入低优先级队列；

步骤A222)将未得到满意服务的用户终端放入高优先级队列。

其中，所述用户终端已经得到的调度速率为用户终端在平滑时间内的实际调度速率通过低通平滑滤波得到；

所述平滑时间常数为800。

其中，所述步骤A23)可以包括下列步骤：

步骤A231)如果所述高优先级队列中的用户终端数据已经调度完毕后，调度资源仍有剩余，则依次调度低优先级队列中的用户终端数据。

本发明的通信系统的调度方法，其中，所述调度算法可以为MAX C/I算法、或者Round Robin算法、或者Proportional Fair算法。

本发明的通信系统的调度方法，其中，所述调度可以为空中接口HSDPA数据调度或者Iub接口数据调度。

本发明的通信系统的调度方法，其中，所述通信系统可以为WCDMA通信系统、CDMA2000通信系统或者TD-SDCDMA通信系统。

本发明的有益效果：依照本发明的通信系统调度方法，能够使尽量多的用户在每个调度周期内，都得到大于等于GBR的速率，从而提高系统中整体满意的用户终端数目。

附图说明

图1为本发明一实施例的通信系统调度方法的流程图；

图2为本发明另一实施例的通信系统调度方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图1～2详细说明本发明的通信系统的调度方法。

本发明实施例以一种可以支持第三代(3G)无线移动通信技术宽带码分多址(WCDMA)通信系统，特别是以WCDMA通信系统的HSDPA系统为例而对本发明的通信系统的调度方法进行描述，但本发明同样适用除了以上提到的移动通信网络之外的其他移动通信系统，如码分多址2000(CDMA2000)通信系统或者时分双工-同步码分多址(TD-SCDMA)通信系统的情况。

实施例一：

对于多数需要GBR速率的业务而言，对传输速率的需求是比较稳定的，如果速率波动过大，可能会导致数据传输的暂时中断，从而影响服务质量，因此，当业务承载于HS-DSCH信道时，为了提供比较平稳的服务速率，采用基于调度周期的调度算法，使尽量多的用户终端在每个调度周期内，都得到大于等于GBR的速率，调度周期的大小应该满足在业务允许的速率波动范围内。

具体的，首先，将整个调度时间分为多个的调度周期，每个调度周期包含多个TTI，这里，调度周期的长短可以根据业务所容忍的速率波动来确定，例如，一个调度周期可以包含150～1000个TTI；然后，以用户终端已经发送的数据量是否大于等于“GBR×调度周期”作为衡量用户终端是否得到满意的服务质量的判断依据，将用户终端放入2个优先级级别不同队列中；接着，在每个优先级队列中，按照现有的算法(例如，MAX C/I算法、或者RoundRobin算法、或者Proportional Fair算法、或者其他排序算法等)对每个用户终端进行优先级排队，依次调度高优先级队列中的用户终端数据，直到HSDPA资源用尽。

以下，具体描述本实施例的通信系统的调度方法的实现过程(参考图1)：

步骤11)判断当前TTI是否为当前调度周期的第一个TTI，如果是，则将每个用户终端在当前调度周期已经被调度的数据量设置为0，否则保持原有值；

步骤12)以用户终端已经发送的数据量是否大于等于GBR与调度周期的乘积为用户终端是否得到满意服务的标准，将所有用户终端放入2个队列：高优先级队列和低优先级队列；

其中，步骤12)进一步包括下列步骤：

步骤121)在当前调度周期内，用户终端已经发送的数据量大于等于“GBR×调度周期”的用户终端放入低优先级队列；

步骤122)用户终端已经发送数据量小于“GBR×调度周期”的用户终端放入高优先级队列；

步骤13)在每个优先级队列中，按照MAX C/I、或者Round Robin、或者Proportional Fair等算法，对每个用户终端进行优先级排队，顺序为从高到低；

步骤14)依照步骤13)中从高到低的顺序，依次调度高优先级队列中的用户终端数据，直到HSDPA资源用尽；

其中，步骤14)还包括下列步骤：

步骤141)如果HSDPA资源仍有剩余，则依次调度低优先级队列中的用户终端数据；

步骤15)更新用户终端在当前调度周期内已经被调度的数据量；

步骤16)进入下一TTI，重复步骤11)至步骤15)。

依照本实施例，通过将调度时刻分为调度周期，在每个调度周期内包含多个传输时间间隔TTI，并依据用户终端已经发送的数据量是否大于“GBR×调度周期”作为衡量用户终端是否得到满意的服务质量的判断依据，将用户终端放入2个优先级级别不同队列中，根据现有算法(例如，最大载干比算法、或者等待时间长短、或者得到的速率比例或者其他排序算法等)为用户终端分配调度机会，当用户终端已经达到满意的服务后，则降低该用户终端的调度优先级，这样就可以将剩余的资源分配给其他更需要调度的用户终端，从而提高系统中整体满意的用户终端数目。

实施例二：

本发明实施例一是通过设置调度周期，采用用户终端已经发送的数据量是否大于“GBR×调度周期”来衡量用户终端是否得到满意服务质量的。而在本实施例的通信系统的调度算法与本发明实施例一的通信系统的调度算法不同之处在于，本实施例采用计算用户终端已经得到的调度速率是否大于等于GBR来衡量用户终端是否满意，

以下，如图2所示，具体描述本实施例的通信系统的调度方法的实现过程：

步骤21)计算用户终端已经得到的调度速率；用户终端已经得到的调度速率通过下式来计算：

$r_i\left(t\right)=(1-\frac{1}{\mathrm{Tc}})\×r_i(t-1)+\frac{1}{\mathrm{Tc}}\×R_i(t-1)---\left(2\right)$

即，用户终端已经得到的调度速率r_i(t)为用户终端在平滑时间Tc内的实际调度速率通过低通平滑滤波得到。

其中，r_i(t)为用户终端已经得到的调度速率，Tc为平滑时间常数，单位为TTI，表示对速率进行平滑的时间长度是多少个TTI；R_i(t)为用户终端在t时刻的实际调度速率。如果用户终端在t时刻没有被调度，那么R_i(t)＝0。

平滑时间常数Tc的值应选取足够大，以保证平滑掉快衰落的影响，但是也应该足够短，使计算的速率能够反映阴影衰落环境。

较佳地，平滑时间常数Tc取值800。

步骤22)以用户终端已经得到的调度速率是否大于等于GBR为用户终端是否得到满意服务的标准，将所有用户终端放入2个队列：高优先级队列和低优先级队列；

其中，步骤22)进一步包括下列步骤：

步骤221)当r_i(t)＞＝GBR时，认为用户终端已经满意，将用户终端放入低优先级队列；

步骤222)当r_i(t)＜GBR时，认为用户终端不满意，将用户终端放入高优先级队列；

步骤23)在每个优先级队列中，按照MAX C/I、或者Round Robin、或者Proportional Fair算法、或者其他排序算法，对每个用户终端进行优先级排队，顺序为从高到低；

步骤24)依照步骤23)中从高到低的顺序，依次调度高优先级队列中的用户终端数据，直到HSDPA资源用尽；

其中，步骤24)还包括下列步骤：

步骤241)如果HSDPA资源仍有剩余，则依次调度低优先级队列中的用户终端数据；

步骤25)进入下一TTI，重复步骤21)至步骤24)。

依照本实施例，通过公式(2)计算用户终端已经得到的调度速率，然后依据用户终端已经得到的调度速率r_i(t)是否大于等于GBR作为衡量用户终端是否得到满意的服务质量的判断依据，将用户终端放入2个优先级级别不同队列中，根据现有算法(例如，最大载干比算法、或者等待时间长短、或者得到的速率比例或者其他排序算法)为用户终端分配调度机会，当用户终端已经达到满意的服务时，则降低该用户终端的调度优先级，这样就可以将剩余的资源分配给其他更需要调度的用户终端，从而提高系统中整体满意的用户终端数目。

可以理解的是，以上仅是以WCDMA系统的空中接口HSDPA数据调度为例对本发明进行描述，但是，本发明并不局限于此，本发明的方法还可以适用于Iub接口的数据调度。

综上所述，依照本发明的通信系统的调度算法，通过设置调度周期，使用户终端在调度周期内尽量得到保证速率；在调度周期内，当用户终端得到满意服务后，就降低该用户终端的调度优先级，将调度资源分配给其他未得到满意服务的用户终端优先使用，并根据现有算法(例如，最大载干比算法、或者等待时间长短、或者得到的速率比例或者其他排序算法)在各优先级队列中为用户终端分配调度机会，当用户终端已经得到满意的服务，则降低该用户终端的调度优先级，这样就可以将剩余的调度资源分配给其他更需要调度的用户终端，从而提高系统中整体满意的用户终端数目。

以上描述是方便本领域普通技术人员理解本发明，对本发明所进行的详细描述，但可以想到，在不脱离本发明的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其它的变化和修改，这些变化和修改均在本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种通信系统的调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A)设置调度周期，在调度周期内，判断用户终端是否得到满意服务；如果用户终端已经得到满意服务，则将用户终端的优先级降低，将调度资源优先分给其他未满足保证速率的用户终端；否则将用户终端的优先级提高，使用户终端优先得到调度资源。

2.如权利要求1所述的通信系统的调度方法，其特征在于，所述步骤A)包括以下步骤：

步骤A11)在包含多个TTI的调度周期的第一个TTI，将每个用户终端在所述调度周期已经被调度的数据量设置为0；

步骤A12)将各个用户终端分别放入高优先级队列和低优先级队列；

步骤A13)在每个优先级队列中，根据调度算法对各个用户终端进行优先级排队；

步骤A14)依照步骤A13)中排队的顺序，依次调度高优先级队列中的用户终端数据，直到调度资源用尽；

步骤A15)更新用户终端在当前调度周期内已经被调度的数据量；

步骤A16)当进入下一TTI时，重复步骤A11)至步骤A15)。

3.如权利要求2所述的通信系统的调度方法，其特征在于，还包括下列步骤：

当用户终端已经发送的数据量大于等于GBR与调度周期的乘积时，认为用户终端得到满意服务。

4.如权利要求3所述的通信系统的调度方法，其特征在于，所述步骤A12)包括下列步骤：

步骤A121)在当前调度周期内，将得到满意服务的用户终端放入低优先级队列；

步骤A122)将未得到满意服务的用户终端放入高优先级队列。

5.如权利要求2所述的通信系统的调度方法，其特征在于，所述步骤A14)还包括下列步骤：

步骤A141)如果所述高优先级队列中的用户终端数据已经调度完毕后，调度资源仍有剩余，则依次调度低优先级队列中的用户终端数据。

6.如权利要求1所述的通信系统的调度方法，其特征在于，所述步骤A)包括下列步骤：

步骤A21)计算用户终端已经得到的调度速率；

步骤A22)根据步骤A21)中用户终端已经得到的调度速率将各个用户终端分别放入高优先级队列和低优先级队列；

步骤A23)在每个优先级队列中，根据调度算法对各个用户终端进行优先级排队；

步骤A24)依照步骤A23)中排队的顺序，依次调度高优先级队列中的用户终端数据，直到调度资源用尽；

步骤A25)当进入下一TTI时，重复步骤A21)至步骤A24)。

7.如权利要求6所述的通信系统的调度方法，其特征在于，还包括下列步骤：

当用户终端已经得到的调度速率大于等于GBR时，认为用户终端得到满意服务。

8.如权利要求7所述的通信系统的调度方法，其特征在于，所述步骤A22)包括下列步骤：

步骤A221)在当前调度周期内，将得到满意服务的用户终端放入低优先级队列；

步骤A222)将未得到满意服务的用户终端放入高优先级队列。

9.如权利要求7所述的通信系统的调度方法，其特征在于，所述用户终端已经得到的调度速率为用户终端在平滑时间内的实际调度速率通过低通平滑滤波得到。

10.如权利要求9所述的通信系统的调度方法，其特征在于，所述平滑时间常数为800。

11.如权利要求6所述的通信系统的调度方法，其特征在于，所述步骤A23)包括下列步骤：

步骤A231)如果所述高优先级队列中的用户终端数据已经调度完毕后，调度资源仍有剩余，则依次调度低优先级队列中的用户终端数据。

12.如权利要求2或6所述的通信系统的调度方法，其特征在于，所述调度算法为MAX C/I算法、或者Round Robin算法、或者Proportional Fair算法。

13.如权利要求1或2或6所述的通信系统的调度方法，其特征在于，所述调度为空中接口HSDPA数据调度或者Iub接口数据调度。

14.如权利要求1或2或6所述的通信系统的调度方法，其特征在于，所述通信系统为WCDMA通信系统、或者CDMA2000通信系统、或者TD-SDCDMA通信系统。

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