一种LTE系统中实用型比例公平调度度量值计算方法及装置

摘要

本发明公开了一种LTE系统中实用型比例公平调度算法及装置，用于解决现有技术中的PF（Proportional Fair，比例公平）算法不能满足用户的实际需求、实用性较低的问题。该方法包括：将待调度UE的参与当前传输时间间隔TTI调度的承载的QoS度量值进行加权累加，计算出各UE的QoS度量值；确定待调度UE中的频选UE以及非频选UE；在信道质量指示CQI与频谱效率映射表中查找频选UE的子带频谱效率以及非频选UE的宽带频谱效率；根据频选UE的子带频谱效率、已实现的吞吐量以及QoS度量值计算频选UE的调度度量值，根据非频选UE的宽带频谱效率、已实现的吞吐量以及QoS度量值计算非频选UE的调度度量值。本发明的技术方案，在资源分配时可以更加合理的为用户分配资源，满足了用户的需求，提高了资源分配的实用性。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种LTE系统中实用型比例公平调度度量值计算方法及装置。

背景技术

LTE（Long Term Evolution，长期演进）是3GPP启动的一项超3G的宽带无线接入技术。调度是LTE实现高数据容量和快速传输速率不可或缺的重要组成部分，其主要任务是为无线用户的各种分组业务合理分配无线资源。在保证用户公平性的前提下，有效提高移动通信信道利用率和业务的服务质量。在通信过程中多个用户共享有限的宽带资源，如何满足用户的最小速率要求，以及在多业务混合下能否公平分配资源成为调度需要考虑的问题。在为各用户分配资源时，必须要考虑各用户的调度度量值。调度度量值是用于资源调度中用户调度优先级顺序的度量。因此对各用户调度度量值的计算是解决上述问题的关键。

目前，LTE系统中较为常用的调度算法是PF算法，该算法是通过计算用户的QoS以及用户已实现的吞吐量的比值来决定调度的顺序。由于该算法在资源分配时，忽略了用户的信道状况，该算法只适合区分非频选用户的调度顺序，不满足频率选择特性，而通过仿真和实验可知，频选算法具有更高的小区吞吐量。因此，采用该算法进行资源调度，会造成网络的总吞吐量较低的问题。

发明内容

本发明提供一种LTE系统中实用型比例公平调度度量值计算方法及装置，用于解决现有技术中的PF调度算法忽略频率选择特性，造成网络吞吐量较低的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种LTE系统中实用型比例公平调度度量值计算方法，包括：

将待调度UE的参与当前传输时间间隔TTI调度的承载的QoS度量值进行加权累加，计算出各UE的QoS度量值，并计算出各UE已实现的吞吐量；确定待调度UE中的频选UE以及非频选UE；在信道质量指示CQI与频谱效率映射表中查找频选UE的子带频谱效率以及非频选UE的宽带频谱效率；根据频选UE的子带频谱效率、已实现的吞吐量以及QoS度量值计算频选UE的调度度量值，根据非频选UE的宽带频谱效率、已实现的吞吐量以及QoS度量值计算非频选UE的调度度量值。

其中，根据频选UE的子带频谱效率、已实现的吞吐量以及QoS度量值计算频选UE的调度度量值包括：将频选UE的QoS度量值与已实现的吞吐量的比值与频选UE的子带频谱效率相乘，得到频选调度度量值。

其中，根据非频选UE的宽带频谱效率、已实现的吞吐量以及QoS度量值计算非频选UE的调度度量值包括：将非频选UE的QoS度量值与已实现的吞吐量的比值与非频选UE的宽带频谱效率相乘，得到非频选调度度量值。

其中，确定待调度UE中的频选UE以及非频选UE包括：计算待调度UE的已实现的吞吐量；根据吞吐量以及宽带频谱效率确定待调度UE为频选UE或非频选UE。

其中，根据待调度UE已实现的吞吐量以及宽带频谱效率确定待调度UE为频选UE或非频选UE包括：将待调度的UE的吞吐量与宽带频谱效率相乘，得到多个乘积；将多个乘积按照大小排序，将排序靠前的多个UE确定为频选UE，将其余的UE确定为非频选UE。

根据本发明的另一个方面，提供了一种LTE系统中实用型比例公平调度度量值计算装置，包括：第一计算模块，用于将待调度UE的参与当前传输时间间隔TTI调度的承载的QoS度量值进行加权累加，计算出各UE的QoS度量值，并计算出各UE已实现的吞吐量；确定模块，用于确定待调度UE中的频选UE以及非频选UE；查找模块，用于在信道质量指示CQI与频谱效率映射表中查找频选UE的子带频谱效率以及非频选UE的宽带频谱效率；第二计算模块，用于根据频选UE的子带频谱效率、已实现的吞吐量以及QoS度量值计算频选UE的调度度量值，根据非频选UE的宽带频谱效率、已实现的吞吐量以及QoS度量值计算非频选UE的调度度量值。

其中，上述第一计算模块包括：第一计算单元，用于将频选UE的QoS度量值与已实现的吞吐量的比值与频选UE的子带频谱效率相乘，得到频选调度度量值。

其中，上述第一计算模块包括：第二计算单元，用于将非频选UE的QoS度量值与已实现的吞吐量的比值与将非频选UE的宽带频谱效率相乘，得到非频选调度度量值。

其中，上述确定模块包括：第三计算单元，用于计算待调度UE的已实现的吞吐量；确定单元，用于根据吞吐量以及宽带频谱效率确定待调度UE为频选UE或非频选UE。

其中，上述确定单元包括：相乘子单元，用于将待调度的UE的吞吐量与宽带频谱效率相乘，得到多个乘积；确定子单元，将多个乘积按照大小排序，将排序靠前的多个UE确定为频选UE，将其余的UE确定为非频选UE。

本发明的技术方案，在传统的PF调度度量值的算法中引入了频谱效率因素，形成了新的PF调度度量值的算法。该算法在考虑用户业务需求的基础上综合考虑了用户的信道状态，并且提高了网络吞吐量，在实际资源分配时可以更加合理的为用户分配资源，提高了资源分配的实用性。

附图说明

图1是本发明实施例1的LTE系统中实用型比例公平调度度量值计算方法的流程图；

图2是本发明实施例1的LTE系统中实用型比例公平调度度量值计算方法的详细流程图；以及

图3是本发明实施例3的调度度量值计算装置。

具体实施方式

本发明是一种在LTE接入系统中演进型移动基站eNodeB的实用型多用户调度度量值的计算方法，是基于原始的PF调度度量值算法的改进算法，该算法可以直接应用在基站系统MAC层调度器中。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。

实施例1

图1是本发明实施例1的LTE系统中实用型比例公平调度算法的流程图。

如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤101：将待调度UE的参与当前传输时间间隔TTI调度的承载的QoS度量值进行加权累加，计算出各UE的QoS度量值，并计算出各UE已实现的吞吐量；

步骤102：确定待调度UE中的频选UE以及非频选UE；

步骤103：在信道质量指示CQI与频谱效率映射表中查找频选UE的子带频谱效率以及非频选UE的宽带频谱效率；

步骤104：根据频选UE的子带频谱效率、已实现的吞吐量以及QoS度量值计算频选UE的调度度量值，根据非频选UE的宽带频谱效率、已实现的吞吐量以及QoS度量值计算非频选UE的调度度量值。

在上述步骤101中，各UE已实现的吞吐量是各UE参与当前TTI调度的所有承载的平均吞吐率之和，UE的每个承载的平均吞吐率的更新在预选阶段进行。承载的平均吞吐率的计算方法为，承载已传输的比特数除以承载已存在的时间。其中，承载已存在的时间即为当前TTI时刻减去承载建立的时刻得到的时间值。

其中，在步骤104中，根据频选UE的子带频谱效率以及QoS度量值计算出频选UE的调度度量值，具体可以将频选UE的QoS度量值与已实现的吞吐量的比值与频选UE的宽带频谱效率相乘，得到频选调度度量值。具体公式如下：

$>w_{\mathrm{sch}}=\frac{w_{\mathrm{ue}\left(\mathrm{QoS}\right)}}{w_{\mathrm{ue}\left(\mathrm{th}\right)}}\times w_{\mathrm{sb}\left(\mathrm{se}\right)};$>

在该公式中w_ue(QOS)为UE的QOS度量值，UE的QoS度量值是通过将参与当前TTI（Transmission Time Interval，传输时间间隔）调度的UE的各个承载的QoS度量值的加权累加。承载的QoS由QCI（QoS Class Identitier，Qos等级标识符）指示的一组参数描述，包括承载类型、优先级、时延要求等，它要反映承载等待传输的数据量、数据传输的紧迫性等。

w_th为待调度UE已实现的吞吐量，为UE接入eNodeB以后到被调度TTI时间内实现的平均吞吐量。w_sb(se)为子带频谱效率，下行通过UE上报的子带CQI（Channel Quality Indicator，信道质量指示）查表获得，上行通过eNodeB端测量SRS（Sounding Reference Signal，探测参考信号）所得ULSINR（uplinkSignal-to-Interference plus Noise Ratio，上行信干噪比）计算得到。

除了上述将频选UE的QoS度量值与已实现的吞吐量的比值与频选UE的宽带频谱效率相乘得到频选UE的调度度量值的方法之外，也可以将频选UE的QoS度量值与已实现的吞吐量的比值与子带频谱效率相加得到频选UE的调度度量值。

根据非频选UE的宽带频谱效率、已实现的吞吐量以及QoS度量值计算出非频选UE的调度度量值可以将非频选UE的QoS度量值与已实现的吞吐量的比值与非频选UE的宽带频谱效率相乘，得到非频选调度度量值。具体公式如下：

$>w_{\mathrm{sch}}=\frac{w_{\mathrm{ue}\left(\mathrm{QoS}\right)}}{w_{\mathrm{ue}\left(\mathrm{th}\right)}}\times w_{\mathrm{sb}\left(\mathrm{se}\right)};$>

在该式中w_ue(QOS)为非频选UE的QOS度量值，UE的QoS度量值是通过将参与当前TTI调度的UE的各个承载的QoS度量值的加权累加得到的。w_th为待调度UE已实现的吞吐量，为UE接入eNodeB以后到被调度TTI时间内实现的平均吞吐量。w_wb(se)是非频选UE的宽带频谱效率，下行通过UE上报的宽带CQI查表获得，上行通过eNodeB端测量SRS所得ULSINR计算得到。

与上述频选UE的调度度量值的计算方法类似，非频选UE的调度度量值也可以通过将非频选UE的QoS度量值与已实现的吞吐量的比值与其宽带频谱效率相加的方式获得。

以下结合图2对上述LTE系统中实用型比例公平调度算法进行更加详细说明。

如图2所示，在步骤201中UE预选及承载预选时，会计算出承载的QoS度量值，承载的QoS由QCI指示的一组参数描述，包括承载类型(GBR/non-GRB)（Guaranteed Bit Rate，保证比特速率，non-Guaranteed BitRate，非保证比特速率）、优先级、时延要求等。要反映承载等待传输的数据量、数据传输的紧迫性等。将属于同一个UE的参与当前TTI调度的承载的QoS度量值进行加权累加，其主要作用是调整不同承载的比重。得到UE的QoS度量值。通过UE的CQI周期上报，可以得到反映用户信道质量的子带CQI和宽带CQI，通过查找信道质量指示CQI与频谱效率映射表可以得出子带频谱效率和宽带频谱效率。需要说明的是，子带CQI是一组值，在20M带宽条件下，该组值包含25个数据，可以表示为CQI[i]，i=0、1…24，子带CQI查表得到子带频谱效率，可以分别表示为w[i]，i表示子带序号，i=0、1…24。宽带CQI为一个值，通过查表得到宽带频谱效率。

由于UE的调度模式不同，其对应的调度度量值的算法也不同，因此在上述步骤202中，需要区分待调度UE的调度模式，在调度之前根据UE已实现的吞吐量以及宽带频谱效率将待调度的UE划分为频选UE以及非频选UE。其中，此处待调度UE已实现的吞吐量为UE参与当前TTI调度的所有承载的平均吞吐率之和。具体地，可以先计算待调度UE已实现的吞吐量；然后，计算出各UE已实现的吞吐量以及宽带频谱效率的多个乘积，具体公式如下：

W_fs=W_ue（th）*W_wb(se)；其中W_fs为频选度量值，W_ue（th）为UE已实现的吞吐量，W_wb(se)为UE的宽带频谱效率。

再将上述多个乘积按照从大到小的顺序进行排序，将排序靠前的UE确定为频选UE，将排序靠后的UE确定为非频选UE。在实际应用中，可以预先设定一个数值，例如该数据值为N，按照排序的顺序将前N个UE确定为频选UE，其余UE确定为非频选UE。对在步骤202中确定出的频选UE执行步骤203至步骤205，进行频选UE的资源调度。对步骤202中确定出的非频选UE执行步骤206至步骤208，进行非频选UE的资源调度。其中，上述N值可以灵活配置，下限为0，上限为预选UE数目。

在区分UE的调度模式时，也可以将UE吞吐量与宽带频谱效率相加，根据二者的和来确定UE的调度模式，具体确定方法与上述区分UE调度模式的方法类似，此处不再赘述。

采用本实施例的LTE系统中实用型比例公平调度算法，在资源分配阶段，频选UE的调度以“子带”为单位进行分配，上下行调度对子带的定义不同，但调度的基本思想一致，此处的均称为子带。从序号为0的子带开始进行资源分配，如果该子带没有被占用，则对所有频选UE的调度度量值进行排序，拥有最大度量值的UE可以获得该子带的调度权，如果该UE在之前的子带分配中获得所需的资源，则通过上述计算方法计算的出的度量值次高的UE获得该子带的调度权，更换到下一个子带时仍然按照上述过程进行资源分配。

在本实施例中，将UE的频谱效率引入PF调度度量值算法，综合考虑了信道状况和业务需求，在系统进行资源分配时更加高效合理，同时，也提高了网络的总体吞吐量。

实施例2

图3是本发明实施例3的调度度量值计算装置。该装置用于实现上述调度度量值计算的方法。

如图3所示，该装置30包括以下组成部分：

第一计算模块31，用于将待调度UE的参与当前传输时间间隔TTI调度的承载的QoS度量值进行加权累加，计算出各UE的QoS度量值，并计算出各UE已实现的吞吐量；

确定模块32，用于计算出待调度UE中的频选UE以及非频选UE；

查找模块33，用于在信道质量指示CQI与频谱效率映射表中查找频选UE的子带频谱效率以及非频选UE的宽带频谱效率；

第二计算模块34，用于根据频选UE的子带频谱效率、已实现的吞吐量以及QoS度量值计算频选UE的调度度量值，根据非频选UE的宽带频谱效率、已实现的吞吐量以及QoS度量值计算非频选UE的调度度量值。

其中，上述第一计算模块可以包括第一计算单元，该单元用于将频选UE的QoS度量值与已实现的吞吐量的比值与频选UE的宽带频谱效率相乘，得到频选调度度量值。该单元可以采用以下公式进行计算：

$>w_{\mathrm{sch}}=\frac{w_{\mathrm{ue}\left(\mathrm{QoS}\right)}}{w_{\mathrm{ue}\left(\mathrm{th}\right)}}\times w_{\mathrm{sb}\left(\mathrm{se}\right)};$>

在该公式中w_ue(QOS)为UE的QOS度量值，是通过将参与当前TTI调度的UE的各个承载的QoS度量值的加权累加。承载的QoS由QCI指示的一组参数描述，包括承载类型、优先级、时延要求等，它要反映承载等待传输的数据量、数据传输的紧迫性等。w_sb(se)为子带频谱效率，下行通过UE上报的子带CQI查表获得，上行通过eNodeB端测量SRS所得ULSINR计算得到。w_th为待调度UE已实现的吞吐量，为UE参与当前TTI调度的所有承载的平均吞吐率之和。

上述第一计算单元除了将上述频选UE的子带频谱效率与其QoS度量值相乘得到频选调度度量值的方法之外，也可以将频选UE的QoS度量值与已实现的吞吐量的比值与子带频谱效率相加得到频选UE的调度度量值。

上述第一计算模块还可以包括第二计算单元，该单元用于将非频选UE的QoS度量值与已实现的吞吐量的比值与非频选UE的宽带频谱效率相乘，得到非频选调度度量值。该单元使用以下公式进行计算：

$>w_{\mathrm{sch}}=\frac{w_{\mathrm{ue}\left(\mathrm{QoS}\right)}}{w_{\mathrm{ue}\left(\mathrm{th}\right)}}\times w_{\mathrm{sb}\left(\mathrm{se}\right)};$>

在该式中w_ue(QOS)为非频选UE的QOS度量值，是通过将非频选UE的子带频谱效率与频选UE的QoS度量值相加得到的。w_th为待调度UE已实现的吞吐量，为UE参与当前TTI调度的所有承载的平均吞吐率之和。w_wb(se)是非频选UE的宽带频谱效率，下行通过UE上报的宽带CQI查表获得，上行通过eNodeB端测量SRS所得ULSINR计算得到。

此时，与上述第一计算单元类似，该第二计算单元也可以将非频选UE的QoS度量值与已实现的吞吐量的比值与其宽带频谱效率相加的方式得到非频选UE的调度度量值。

由于UE的调度模式不同，其对应的调度度量值的算法也不同，因此在上述装置中的确定模块32可以在调度之前根据UE已实现吞吐量以及宽带频谱效率将待调度的UE划分为频选UE以及非频选UE。其中，此处待调度UE已实现的吞吐量为UE参与当前TTI调度的所有承载的平均吞吐率之和。具体地，该确定模块可以包括第三计算单元，用于计算待调度UE已实现的吞吐量；确定单元，用于在计算出带调度的UE的吞吐量之后，根据该吞吐量以及宽带频谱效率的乘积按照从大到小的顺序进行排序，将排序靠前的UE确定为频选UE，将排序靠后的UE确定为非频选UE。在实际应用中，可以预先设定一个数值，例如该数据值为N，按照排序的顺序将前N个UE确定为频选UE，其余UE确定为非频选UE。其中，上述N值可以灵活配置，下限为0，上限为预选UE数目。

具体地，上述确定单元可以包括：相乘子单元，用于将待调度的UE的吞吐量与宽带频谱效率相乘，得到相乘后的多个值；确定子单元，用于根据相乘后的多个值确定各UE为频选UE或非频选UE。该确定单元也可以采用将待调度的UE的吞吐量于宽带频谱效率相加，得到二者之和，将该和作为确定待调度UE是频选UE或非频选UE。具体确定方式与上述确定子单元的确定方式相同，这里不再赘述。

本发明的LTE系统中实用型比例公平调度算法，在传统的PF调度度量值的计算中引入了UE的Q频谱效率，从而可以综合考虑UE的频谱效率以及用户的业务的QoS需求，从而满足了用户的实际需求，提高了该算法的实用性，并且提高了网络吞吐量，进而增加了网络可服务的用户的数量。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。