CN102083221A - 一种基于hsdpa的资源调度方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于HSDPA的资源调度方法及其装置，本发明方法如下步骤：获取各待调度用户各自的信道质量参数、被调度次数、累计吞吐量、服务质量QoS等级；根据获取到的各待调度用户各自的信道质量参数、被调度次数、累计吞吐量、服务质量QoS等级，确定各待调度用户的调度优先级；根据各待调度用户的调度优先级，选取调度用户并为选取的调度用户进行资源分配。采用本发明，可实现在资源调度时，在兼顾吞吐量和用户公平性的前提下，保证不同业务类型QoS要求。

Description

一种基于HSDPA的资源调度方法及其装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于HSDPA的资源调度方法及其装置。

背景技术

为了改善TD(时分)网络(如TD-SCDMA时分-同步码分多址无线接入网络)的下载速率，R5中引入HSDPA(High Speed Downlink Packet Access，高速下行分组接入)技术，单载波可实现2.8Mbps的峰值速率。TD-SCDMAHSDPA***涉及的信道包括5个，分别是：

HS-PDSCH：High-Speed Physical Downlink Shared Channel，高速物理下行链路共享信道，是HSDPA业务信道，用于承载各UE(用户设备)高层数据；

HS-SICH：High-Speed Shared Information Channel for HS-DSCH高速下行共享信道的共享信息信道，是HSDPA上行控制信道，用于携带与HS-DSCH(高速下行共享信道，对应的物理信道是HS-PDSCH)相关的信令信息，这些信令信息可包括HARQ确认/否认应答(ACK/NACK)、下行链路的信道质量指示(CQI)；

HS-SCCH：High-Speed Shared Control Channel，高速共享控制信道，是HSDPA下行控制信道，用于承载下行链路的信令信息，这些信令信息可包括信道化码集、时隙信息、调制方式、传输块大小、HARQ进程号(HARQ Process ID)、冗余版本、新数据标志、HS-SCCH循环序列号和UE ID(UE标识)等；

ULA-DPCH：HSDPA上行伴随信道，用于承载各UE(用户设备)高层数据以及上行伴随信令；

DL A-DPCH：HSDPA下行伴随信道，用于承载下行伴随信令，同时用于上行DPCH的物理层控制(包括同步和功率控制)。

可以看出，HSDPA的业务信道HS-PDSCH为共享信道，即该信道资源需要由多个用户共同分配，这就需要考虑采用何种策略来更有效的利用信道资源，同时更好的满足用户需求。

目前TD网络中经典的资源调度算法主要有：Max C/I算法、RR(轮询)算法及PF(比例公平)算法。

Max C/I算法将UE的信道质量作为分配资源的首要准则。调度器首先把等待服务的UE按信道质量，即，对应帧传输期间的载干比(C/I，或称信干比)值进行排序，调度器传输具有最高C/I值的UE的数据，直到该UE数据队列为空，或者直到有更高C/I值的用户数据到来，或者直到有更高优先级别的重传被调度。该类调度算法总是将资源优先分配给信道条件最好的UE，以达到最大限度的提高小区的数据吞吐量。该算法由于资源分配的公平性差，因此在现网中基本不使用。

RR算法不考虑各UE的信道质量，而是采用轮循调度的方法，即将所有的UE排成序列，为每个UE分配相同的服务时间片，当前被服务的UE在该时间片结束后，将退至序列末尾等待下次服务。该算法的目标是保障每个用户都能得到一定的服务时间和满足最低时延要求。该算法在公平性方面优于MaxC/I且算法实现简单，在现网有一定的应用价值。

PF算法是根据各UE的相关信道质量计算得到其资源分配的优先级，假设在一个服务时间窗内(如一个TTI(传输时间间隔))第k用户的吞吐量为T_k，同时假设第k用户目前的信道条件为：(C/I)_k。那么，其公平因子为：

$a_k=\frac{{(C/I)}_K}{T_K}...\left[1\right]$

从式[1]中可以看出，具有比较好的信道条件而且得到的服务相对较少的用户的综合优先级得到较高，用户服务优先级是由公平因子a_k决定的，所以具有最大公平因子的用户将首先得到调度。PF调度算法解决了小区吞吐量和服务公平性之间矛盾。该调度算法还有实现容易、反映速度快等的优点，是所有分组调度算法中相对较好的。

发明人在实现本发明的过程中，发现：

Max C/I算法仅考虑了吞吐量，虽然该调度算法能够达到最大的小区吞吐量，但由于不考虑资源分配的公平性问题，从而导致信道条件不好的UE会被长期阻塞；

RR算法能够保证每个用户获得同样的调度机率，但是由于调度过程中不考虑用户的信道质量，导致了当前调度的用户并不一定能够充分利用所占用的信道资源，因而虽然保证了用户的公平性，但是小区实际吞吐量却受到了影响，难以充分利用***资源以达到较高的***容量；

PF算法通过均衡考虑信道质量和用户当前累计的吞吐量两个因素，达到了在调度的过程中兼顾小区吞吐量和用户公平性两个方面。但是，由于用户的公平性主要是由用户当前累计的吞吐量这一因素决定的，因此该算法仅能够保证从长期的公平(即在一段较长的时间内，各个用户的平均速率基本相当)，却无法保证相对短的时间内的用户公平性，特别是当用户请求时延要求较高的业务时，现有的资源调度方法不能满足这些用户的业务需求。

综上所述，现有的资源调度方法，不能在兼顾吞吐量、用户公平性的同时，满足用户对具有不同时延要求的业务的需求。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于HSDPA的资源调度方法及其装置，以实现在资源调度时，在兼顾吞吐量和用户公平性的前提下，保证不同业务类型QoS要求。

本发明实施例提供的基于HSDPA的资源调度方法，包括如下步骤：

获取各待调度用户各自的信道质量参数、被调度次数、累计吞吐量、服务质量QoS等级；

根据获取到的各待调度用户各自的信道质量参数、被调度次数、累计吞吐量、服务质量QoS等级，确定各待调度用户的调度优先级；

根据各待调度用户的调度优先级，选取调度用户并为选取的调度用户进行资源分配。

本发明实施例提供的基于HSDPA的资源调度装置，包括：

获取模块，用于获取各待调度用户各自的信道质量参数、被调度次数、累计吞吐量、服务质量QoS等级；

调度优先级确定模块，用于根据所述获取模块获取到的各待调度用户各自的信道质量参数、被调度次数、累计吞吐量、服务质量QoS等级，确定各待调度用户的调度优先级；

资源分配模块，用于根据所述调度优先级确定模块确定出的各待调度用户的调度优先级，选取调度用户并为选取的调度用户进行资源分配。

本发明的上述实施例，通过在进行资源调度时，在原有信道质量参数、累计吞吐量的基础上，引入了用户被调度次数和QoS等级来确定调度优先级，使确定出的调度优先级在兼顾吞吐量和用户公平性的同时，还体现出了用户业务QoS要求。并且，引入用户被调度次数后，可以根据用户已往的被调度情况来确定该用户的调度优先级，从而进一步体现了用户公平性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的HSDPA资源分配流程示意图；

图2为本发明实施例提供的选取调度UE的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的资源分配装置结构示意图。

具体实施方式

针对现有资源调度机制存在的问题，本发明实施例主要针对多用户多业务的需求，对资源调度的依据进行了扩展，即，在现有PF资源调度算法所依据的UE信道质量、UE累计吞吐量因素的基础上，在资源调度过程中引入QoS(服务质量)等级及调度次数两个因素，从而兼顾用户公平性、吞吐量的同时，保证业务的QoS需求。

由于本发明实施例在调度的过程中引入了QoS等级和调度次数两个因素，则相应的，提供了一种调度优先级因子的计算方法。

如果用Q表示UE的QoS等级、用Δt表示UE被调度的次数，则在一个服务时间窗(如一个TTI)内，第k用户(表示为UE_k)的累积吞吐量为T_k，UE_k被调度的次数为Δt_k，UE_k的QoS等级为Q_k，UE_k当前的信道质量参数表示为(C/I)_k，则UE_k的调度优先级因子计算公式为：

${\mathrm{\α}}_k=\frac{{(C/I)}_k}{T_k\×{\mathrm{\Δt}}_k}\×Q_k...\left[2\right]$

考虑到调度优先级因子计算公式中各因素(包括信道质量参数、UE的累计吞吐量、UE的调度次数、QoS等级)的主次关系，即，各因素对确定调度优先级的重要程度，可对式[1]进行修正，得到

${\mathrm{\α}}_k=\frac{{{(C/I)}_k}^{\mathrm{\α}}}{{T_k}^{\mathrm{\β}}\×{{\mathrm{\Δt}}_k}^{\mathrm{\γ}}}\×{Q_k}^{\mathrm{\δ}}...\left[3\right]$

其中，α为信道质量参数的权重因子，β为用户累积吞吐量的权重因子，γ为调度次数的权重因子，δ为QoS等级的权重因子，可根据实际情况调整各个因素在调度优先级因子中所占的比重。公式[3]也可以作为本发明实施例中计算调度优先级因子的通用公式，当公式[3]中的权重因子取值都相同时，公式[3]与公式[2]表现形式相同。

考虑到载干比(C/I)可以用CQI(信道质量指示符)表征，可对式[2]或式[3]进行修正，即，将其中的载干比(C/I)替换为CQI，如对式[3]进行修正后，得到

${\mathrm{\α}}_k=\frac{{{\left(\mathrm{CQI}\right)}_k}^{\mathrm{\α}}}{{T_k}^{\mathrm{\β}}\×{{\mathrm{\Δt}}_k}^{\mathrm{\γ}}}\×{Q_k}^{\mathrm{\δ}}...\left[4\right]$

根据上述公式，调度优先级与QoS等级成正比，即用户的QoS等级越高(如可设定实时业务的QoS等级较高)，调度优先级越高，获得调度的可能性越高；调度优先级还与UE的调度次数成反比，即用户被调度的次数越多，则获得调度的可能性越低。这样，一方面保证了具有相同QoS等级的用户群中，各个用户可以根据调度次数、信道质量、累积吞吐量这三方面因素，在吞吐量有一定保证的情况下，可以获得较为均衡的调度机会；另一方面，由于调度次数这一因素的引入，可以保证即使QoS等级较低的用户也将获得一定的调度机会。如此，则可以较为公平的保证用户业务的QoS。

对于TD-SCDMA网络，3GPP定义了4种业务类型，如表1所示：

表1、业务类型及特征

本发明实施例中，对于表1所示的业务类型设置对应的QoS等级，并且按照C＞S＞I＞B的顺序，对应的QoS等级依次降低。考虑到TD-SCDMA网络中数据业务主要为S、I、B三类，因此本发明实施例只考虑这三类业务。由于这三类业务对于时延的需求不同，将其按照S＞I＞B方式设定QoS等级，QoS等级值越高表示越需要优先调度，如将QoS等级分别设为3、2、1。

资源调度通常由网络侧负责资源调度的设备(如基站设备)进行，下面以TD-SCDMAHSDPA网络中的基站设备为资源调度的执行主体，对资源调度的流程进行描述。

在基于HSDPA的资源调度机制中，当需要进行资源调度时(如资源调度周期到达)，基站设备启动HSDPA资源调度流程，如图1所示，该流程主要包括：

步骤101、基站设备对于当前待调度的各UE中的每个UE，根据UE上报的信道质量信息获取各UE的信道质量参数，如信道质量指示符(CQI)，或者根据CQI进一步获得对应的载干比(C/I)，此外，还获取UE累计吞吐量，获取UE被调度次数，以及确定UE所请求的业务类型所对应QoS等级(即该UE的QoS等级)；

步骤102、基站设备根据各UE的载干比(C/I)或信道质量指示符(CQI)，以及各UE的累计吞吐量、被调度的次数、QoS等级，采用公式[2]或公式[3]或公式[4]计算各UE的调度优先级；

步骤103、基站设备根据各UE的调度优先级、HS-SCCH的数量，选取本次调度的UE。

在选取被调度的UE时，从调度优先级最高的UE开始，选取数量与HS-SCCH数量相同的UE。如果当前调度优先级最高的UE的数量超过HS-SCCH数量，则可从当前调度优先级最高的UE中选取与HS-SCCH相同数量的UE进行调度；如果当前调度优先级最高的UE的数量未超过HS-SCCH数量，则可选取全部具有最高调度优先级的用户，再从其余的待调度用户中按照调度优先级从高到低的顺序选取UE，直到选取的UE总数量与HS-SCCH相同。

在HSDPA机制中，由于基站设备通过HS-SCCH向被调度的UE发送下行链路的指示信息，因此，被调度UE的数量不会超过HS-SCCH的数量。

考虑到实际应用中，通常每个资源调度周期待调度的UE的数量庞大，调度优先级最高的UE的数量通常会超过HS-SCCH数量，因此针对这种情况，图2给出了一种UE的选取流程。

步骤104、基站设备为调度到的UE分配资源，完成本次调度。

参见图2，为图1所示流程的步骤103中，在具有最高调度优先级的UE数量超过HS-SCCH数量的情况下，基站设备选取被调度的UE的流程，包括：

步骤201、基站设备判断调度优先级最高的UE数量是否等于HS-SCCH的数量，如果等于，则执行步骤203；否则，则执行步骤202；

步骤202、基站设备根据HS-SCCH的数量，从当前调度优先级最高的UE中随机选择相应数量的UE，并将这些UE的调度优先级提高，如将这些UE的调度优先级加1，然后转入步骤203；

步骤203、基站设备将当前调度优先级最高的UE选取为本次调度的UE。

图1所示流程的步骤101中，基站设备可根据各UE上报的用于表示信道质量的CQI(Channel Quality Indicator，信道质量指示符)信息确定出UE的载干比(C/I)。在HSDPA机制中，UE侧的CQI反馈是通过查表的方式实现的，即预先定义一个CQI指示表(CQI Table)，其中包含若干个CQI编号(CQI Index)，每个CQI Index对应一套CQI参数(包括载干比参数等)。这样，UE只需要反馈一个CQI Index，基站设备就可以通过查询该预先定义的CQI Table来获取相应的CQI参数(包括载干比参数等)。

图1所示流程的步骤101中，基站设备可根据通过HS-SCCH传输的下行链路信令信息中携带的UE ID，来统计各UE ID对应的调度次数。在HSDPA机制中，基站设备使用HS-SCCH来为当前被调度到的UE传输下行链路的指示信息(包括信道化码集、时隙信息、调制方式、传输块大小、UE ID等)，因此，基站设备通过统计HS-SCCH传输的下行链路信令信息中携带的UE ID，可以统计出UE的被调度次数。

图1所示流程的步骤101中，基站设备可根据UE的RAB(无线接入承载)参数中的Traffic class(业务类型)字段所指示出的业务类型，并进一步根据本发明实施例所定义的业务类型与QoS等级的对应关系，确定UE的QoS等级。

较佳地，基站设备在选取出本次调度的UE后，可更新UE被调度次数，如将这些UE各自对应的用于记录被调度次数的计数器加1。每次基站设备选取出当前调度的UE后都执行上述操作，当基站设备需要进行资源调度时，根据各UE对应的用于记录被调度次数的计数器数值就可以得知各UE被调度的次数。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种资源分配装置。该资源分配装置通常设置与基站设备。

参见图3，为本发明实施例提供的资源分配装置的结构示意图，该装置包括：获取模块301、调度优先级确定模块302、资源分配模块303，其中：

获取模块301，用于获取各待调度UE各自的信道质量参数(如CQI，或者根据CQI获得的载干比(C/I))、被调度次数、累计吞吐量、服务质量QoS等级；

调度优先级确定模块302，用于根据获取模块301获取到的各待调度UE各自的信道质量参数、被调度次数、累计吞吐量、服务质量QoS等级，确定各待调度UE的调度优先级；在信道质量参数为载干比(C/I)的情况下，调度优先级确定模块302可按照公式[2]或公式[3]或公式[4]计算各待调度的UE的调度优先级；

资源分配模块303，用于根据调度优先级确定模块302确定出的各待调度UE的调度优先级，选取调度UE并为选取的调度UE进行资源分配。

上述装置中，获取模块301在获取待调度UE的QoS等级时，对于各待调度UE中的每个待调度UE，获取该待调度UE的RAB参数中携带的业务类型信息，并根据获取到的业务类型信息确定该待调度UE的业务类型，根据预先设定的业务类型与QoS等级的对应关系，确定与该待调度UE的业务类型对应的QoS等级。

上述装置中，资源分配模块303在选取调度UE后，还可更新被选取的UE的被调度次数，得到该次资源调度后各待调度UE的被调度次数记录，以便获取模块301在下一次资源调度时，获取当前各待调度UE的被调度次数记录，得到各待调度UE的被调度次数。

上述装置中，按照业务类型为会话型、流媒体型、交互型、后台型的顺序，与业务类型对应的QoS等级依次递减。此种情况下，资源分配模块303在选取调度UE时，按照调度优先级从高到低的顺序，选取与HS-SCCH数量相同的待调度UE。如果具有最高调度优先级的待调度UE数量超过HS-SCCH数量，则资源分配模块303从具有最高调度优先级的待调度UE中选取与HS-SCCH数量相同的待调度UE。

综上所述，本发明实施例在确定用户调度优先级时，引入考虑QoS等级和调度次数两个因素，并可通过权重因子，根据网络运营情况，调整各个因素在优先级因子中所占的比重。基于以上思想，本发明实施例最终体现在以RAB参数表征的业务类型确定业务的QoS等级；同时根据HS-SCCH中所含的用户信息，统计各个用户被调度的次数，将QoS等级和调度次数以可实现的方式纳入到调度优先级的计算公式中。相对于PF算法不能保证业务QoS这一缺点，由于本发明实施例在调度过程中引入业务QoS等级和调度次数，使得用户在调度的过程中能够兼顾到业务的QoS需求，使得QoS高的用户能够优先得到调度的机会，同时，引入调度的次数，也兼顾考虑了同类/不同类业务的各个用户的公平性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。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。

Claims (16)

1.一种基于高速下行分组接入HSDPA的资源调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取各待调度用户各自的信道质量参数、被调度次数、累计吞吐量、服务质量QoS等级；

根据获取到的各待调度用户各自的信道质量参数、被调度次数、累计吞吐量、服务质量QoS等级，确定各待调度用户的调度优先级；

根据各待调度用户的调度优先级，选取调度用户并为选取的调度用户进行资源分配。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于各待调度用户中的每个待调度用户，按照如下公式确定调度优先级：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将信道质量参数、被调度次数、累计吞吐量、QoS等级与各自的权重值相乘后，再按照所述公式确定调度优先级。

4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述信道质量参数为载干比或信道质量指示符。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于各待调度用户中的每个待调度用户，获取QoS等级，具体为：

获取待调度用户的无线接入承载信息中携带的业务类型信息，并根据获取到的业务类型信息确定该待调度用户的业务类型；

根据预先设定的业务类型与QoS等级的对应关系，确定与该待调度用户的业务类型对应的QoS等级。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，选取调度用户后还包括：更新被选取的用户的被调度次数，得到该次资源调度后各待调度用户的被调度次数记录；

当下一次资源调度时，获取当前各待调度用户的被调度次数记录，得到各待调度用户的被调度次数。

7.如权利要求1-3、5、6任一项所述的方法，其特征在于，按照业务类型为会话型、流媒体型、交互型、后台型的顺序，与业务类型对应的QoS等级依次递减；

选取调度用户，具体为：按照调度优先级从高到低的顺序，选取与高速共享控制信道HS-SCCH数量相同的待调度用户。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，如果具有最高调度优先级的待调度用户数量超过HS-SCCH数量，则选取与HS-SCCH数量相同的待调度用户，具体为：从具有最高调度优先级的待调度用户中选取与HS-SCCH数量相同的待调度用户。

9.一种基于HSDPA的资源调度装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取各待调度用户各自的信道质量参数、被调度次数、累计吞吐量、服务质量QoS等级；

调度优先级确定模块，用于根据所述获取模块获取到的各待调度用户各自的信道质量参数、被调度次数、累计吞吐量、服务质量QoS等级，确定各待调度用户的调度优先级；

资源分配模块，用于根据所述调度优先级确定模块确定出的各待调度用户的调度优先级，选取调度用户并为选取的调度用户进行资源分配。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述调度优先级确定模块具体用于：对于各待调度用户中的每个待调度用户，按照如下公式确定调度优先级：

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述调度优先级确定模块具体用于：将信道质量参数、被调度次数、累计吞吐量、QoS等级与各自的权重值相乘后，再按照所述公式确定调度优先级。

12.如权利要求9、10或11所述的装置，其特征在于，所述获取模块获取的信道质量参数为载干比或信道质量指示符。

13.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述获取模块具体用于：对于各待调度用户中的每个待调度用户，获取该待调度用户的无线接入承载信息中携带的业务类型信息，并根据获取到的业务类型信息确定该待调度用户的业务类型，根据预先设定的业务类型与QoS等级的对应关系，确定与该待调度用户的业务类型对应的QoS等级。

14.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述资源分配模块进一步用于：选取调度用户后，更新被选取的用户的被调度次数，得到该次资源调度后各待调度用户的被调度次数记录；

所述获取模块进一步用于：当下一次资源调度时，获取当前各待调度用户的被调度次数记录，得到各待调度用户的被调度次数。

15.如权利要求9、10、11、13或14所述的装置，其特征在于，按照业务类型为会话型、流媒体型、交互型、后台型的顺序，与业务类型对应的QoS等级依次递减；

所述资源分配模块具体用于：按照调度优先级从高到低的顺序，选取与高速共享控制信道HS-SCCH数量相同的待调度用户。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述资源分配模块具体用于：如果具有最高调度优先级的待调度用户数量超过HS-SCCH数量，则从具有最高调度优先级的待调度用户中选取与HS-SCCH数量相同的待调度用户。

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