專利名稱：一種mbms系統(tǒng)的自適應調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service,多媒體廣播多播業(yè)務)系統(tǒng)的調(diào)度方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，數(shù)據(jù)業(yè)務的爆發(fā)式增長和不同用戶的多種服務質(zhì)量要求，使得移動無線通信系統(tǒng)有了突飛猛進的發(fā)展。并且隨著更多的軍事應用和商業(yè)服務的擴展，這種需求在將來會更加緊迫。為了滿足上述需求，各大標準組織相繼提出了各自未來的技術(shù)研發(fā)方向，其中一種有效的方案是將一些應用傳送給選擇的一組用戶，也就是通過多路廣播來傳送一 些應用。例如，交通狀況報告，本地新聞，天氣預報，股市行情等地理位置信息的更新以及移動終端上更加豐富的多媒體消息、視頻音樂的點播下載和移動電視等業(yè)務都可以通過多播技術(shù)實現(xiàn)。然而，多播面對諸多難題，比如多變的無線信道，高速的用戶移動以及有限的系統(tǒng)資源。為了解決這些難題，將正交頻分多址接入(Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access, 0FDMA),多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output, ΜΙΜ0)天線模式，調(diào)度以及動態(tài)無線資源分配(Dynamic radio resource allocation, DRA)等技術(shù)與多播結(jié)合，經(jīng)驗證這是一種最大化頻譜利用率，最小化基站(Base Station, BS)的傳輸功率損耗并為網(wǎng)絡中的用戶提供更好的用戶體驗的有效技術(shù)。目前，這些技術(shù)已經(jīng)廣泛的被多個移動通信標準諸如IEEE802. 16(固定及移動WiMAX)，3GPP長期演進(Long Term Evolution,LTE)作為多媒體廣播多播服務(Multimedia Broadcast Multicast Service, MBMS)米用，用以適應高速移動性并為漫游和移動用戶提供高速數(shù)據(jù)傳輸。3GPP標準R6中定義多媒體廣播多播服務(MBMS)為MBMS是一種由一個數(shù)據(jù)源同時向多個用戶發(fā)送信息的點到多點的業(yè)務，為具有相同業(yè)務需求的用戶同時提供服務，從而使網(wǎng)絡資源得到共享。這些資源不僅包括移動核心網(wǎng)和接入網(wǎng)的資源，還包括更為緊張的空中接口資源。MBMS使數(shù)據(jù)在被稱為MBMS會話的連續(xù)傳輸時間段中能有效率地傳輸。因此，MBMS與單播承載業(yè)務相比，減少了網(wǎng)絡內(nèi)的數(shù)據(jù)量，并且充分利用了資源。MBMS系統(tǒng)中的多播調(diào)度和資源分配基于兩種多播傳輸模式多速率傳輸和單速率傳輸。在多播傳輸模式下，對屬于同一個多播組的用戶，基站將根據(jù)用戶的信道狀況為不同用戶采用不同的傳輸速率。這種模式需要考慮計算復雜度，編碼，同步等問題，因而復雜性較高，不過可以提高系統(tǒng)的頻譜利用率。在單速率傳輸模式下，不考慮多播組中各個用戶因信道狀況不同而導致的可接受數(shù)據(jù)速率不同，對屬于同一多播組的所有用戶，基站采用相同的傳送速率。這種模式容易實現(xiàn)并且復雜性較低，因此在當今MBMS系統(tǒng)中應用廣泛。MBMS系統(tǒng)在單速率傳輸模式下，多播服務信息的傳輸速率應該均衡多用戶分集和多播增益的要求。具體來說，多用戶分集就是滿足多播組中最差用戶的接收要求，多播增益是指要最大限度的使用系統(tǒng)資源。因此，單速率傳輸模式的多播系統(tǒng)的首要難題是選擇合適的多播組傳輸速率，使得較差信道狀況的用戶可以接收服務，同時較好信道狀況的用戶不會因為一直受限而不能享受更高質(zhì)量的服務。因此，單速率模式的多播系統(tǒng)調(diào)度分為兩大步驟，第一步每個多播組選擇合適的數(shù)據(jù)速率，第二步多個多播組之間進行組間調(diào)度。簡而言之，單速率的多播傳輸需要均衡考慮多播增益和多用戶分集?，F(xiàn)有的單速率多播傳輸方案有很多，例如最小最大算法多播組的速率選擇適合組內(nèi)最差用戶的數(shù)據(jù)速率，然后每個資源塊為在它上面瞬時數(shù)據(jù)速率最大的那個多播組傳輸數(shù)據(jù)。去掉差用戶算法將每個多播組中信道狀況低于一定速率的用戶去掉，然后多播組的數(shù)據(jù)速率選擇現(xiàn)有用戶中最差用戶的數(shù)據(jù)速率，之后使用比例公平調(diào)度算法進行組間調(diào)度。最小公平算法(Minimise Intra-group and Propotional FairnessInter-group, MIN):多播組的速率選擇適合組內(nèi)最差用戶的數(shù)據(jù)速率，然后對多播組使用 比例公平調(diào)度算法，每個資源塊為在它上面調(diào)度優(yōu)先級最高的多播組傳輸數(shù)據(jù)。最大公平算法(Maximize Intra-group and Propotional FairnessInter-group, MAX):多播組的速率選擇使得該多播組瞬時數(shù)據(jù)速率最大的那個用戶的數(shù)據(jù)速率；然后對多播組使用比例公平調(diào)度算法，每個資源塊為在它上面調(diào)度優(yōu)先級最高的多播組傳輸數(shù)據(jù)。但上述方案均存在存在一定的缺陷，具體如下最小最大算法選擇多播組數(shù)據(jù)速率時考慮到了信道差的用戶但又同時被他們限制，而且資源塊選擇多播組的方案沒有考慮多播組間的公平性。去掉差用戶的算法將多播組中信道狀況很差的用戶去掉，可以避免多播組速率選擇受其限制，從而使多播組傳輸數(shù)據(jù)速率提高，提高系統(tǒng)吞吐量。但是，這將會使一直處于差信道狀況的用戶無法接收服務。MIN算法組在每個資源塊上的MCS (Modulation and Coding scheme,調(diào)制編碼方式)，選擇適合組內(nèi)最差用戶信道狀況的方式，組內(nèi)用戶均采用他所屬于組的MCS，因而組內(nèi)用戶在組所分得的資源塊上均可以傳輸數(shù)據(jù)，所以系統(tǒng)丟包率低。但是，組的吞吐量被最差的用戶限制，使得系統(tǒng)的吞吐量較低。這種算法是犧牲系統(tǒng)吞吐量來最大限度的保證組內(nèi)用戶和組間的公平調(diào)度。MAX算法在選擇多播組的數(shù)據(jù)速率時，選擇使多播組吞吐量最大的那個用戶對應的數(shù)據(jù)速率，這樣選擇提高了系統(tǒng)吞吐量，但是這將導致一些信道狀況低于所選擇組數(shù)據(jù)速率的用戶接收不到服務。因此，這種算法是犧牲組內(nèi)用戶滿意度來獲得較高的系統(tǒng)吞吐量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有單速率多播傳輸調(diào)度方法的不足，提供一種MBMS系統(tǒng)的自適應調(diào)度方法，綜合考慮了系統(tǒng)吞吐量和組內(nèi)用戶公平性，保證所有用戶的丟包情況在用戶可接受范圍內(nèi)前提下盡可能地提高多播組傳輸數(shù)據(jù)速率。具體而言，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題一種MBMS系統(tǒng)的自適應調(diào)度方法，采用單速率傳輸多播模式，基站在每一個TTI時刻，首先根據(jù)以下方法設定各多播組的數(shù)據(jù)速率判斷多播組中是否存在上一 TTI時刻的平均丟包率大于一預設閾值的用戶，如是，則以組內(nèi)數(shù)據(jù)速率最小的用戶的數(shù)據(jù)速率作為該多播組的數(shù)據(jù)速率；如否，則以使得組的瞬時數(shù)據(jù)速率最大的那個用戶的數(shù)據(jù)速率作為該多播組的數(shù)據(jù)速率，所述用戶在上一 TTI時刻的平均丟包率是指在初始TTI至上一 TTI的時段中，該用戶累計未能正確接收的數(shù)據(jù)包數(shù)與基站累計發(fā)送給該用戶的數(shù)據(jù)包總數(shù)的比值；然后利用比例公平算法進行多播組間的資源調(diào)度。本發(fā)明依據(jù)組內(nèi)用戶平均丟包率情況，將MAX和MIN兩種傳統(tǒng)算法有機結(jié)合，自適應的選擇多播組的數(shù)據(jù)速率，克服了這兩種算法的不足，在保證用戶滿意度的基礎上，盡可能的提高了系統(tǒng)吞吐量，實現(xiàn)了多用戶分集和多播增益的平衡。


圖I是本發(fā)明的APF算法流程圖；圖2是步驟5中采用MIN算法的子步驟流程圖；
圖3是步驟6中采用MAX算法的子步驟流程圖；圖4a是本發(fā)明實施例中第t個TTI時刻每個用戶在每個資源塊上的CQI值；圖4b是本發(fā)明實施例中第t個TTI時刻每個用戶在每個資源塊上對應的數(shù)據(jù)速率；圖4c是本發(fā)明實施例中，運用MIN算法算得的多播組gl、g2在每個資源塊上選擇的傳送數(shù)據(jù)速率；圖4d是本發(fā)明實施例中，運用MIN算法算得的多播組gl、g2在每個資源塊上的瞬時數(shù)據(jù)速率；圖4e是本發(fā)明實施例中，多播組在各個資源塊上的調(diào)度優(yōu)先級值；圖5a是本發(fā)明實施例中，運用MAX算法算得的多播組gl、g2在每個資源塊上選擇的傳送數(shù)據(jù)速率；圖5b是本發(fā)明實施例中，運用MAX算法算得的多播組gl、g2在每個資源塊上的瞬時數(shù)據(jù)速率；圖6a是仿真實驗的參數(shù)設置；圖6b是仿真實驗所用仿真系統(tǒng)的初始化流程；圖6c是仿真實驗所用仿真系統(tǒng)的主循環(huán)流程；圖6d、圖6e分別為仿真實驗得到的系統(tǒng)總吞吐量、系統(tǒng)平均丟包率的結(jié)果。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明本發(fā)明的思路是綜合考慮系統(tǒng)吞吐量和組內(nèi)用戶的公平性，通過設置平均丟包率的閾值，將MAX與MIN算法相結(jié)合,提出一種自適應調(diào)度(Adaptive intra-group andpropotional fairness inter-group,簡稱 APF)算法。為便于公眾理解，下面先對現(xiàn)有的MAX算法和MIN算法進行簡要介紹。首先對算法中所涉及的一些變量定義如下ng:g組中的用戶數(shù)；Vrig(t):屬于g組的i用戶在資源塊r上第t個傳輸時間間隔(TTI, TransmissionTime Interval)的數(shù)據(jù)速率；Vrg (t) g組在資源塊r上第t個TTI時刻選擇的數(shù)據(jù)速率；Rrg (Vrg (t)) g組在資源塊r上第t個TTI時刻的瞬時數(shù)據(jù)速率；Rrg (Vrg(t)) = Vrg(t)*N {N = Vrig(t) > Vrg (t)的用戶個數(shù)，i e {1,2. . . ng}}；Tg(t-1) g組t_l時刻的平均吞吐量；
權(quán)利要求
1.一種MBMS系統(tǒng)的自適應調(diào)度方法，采用單速率傳輸多播模式，其特征在于，基站在每一個TTI時刻，首先根據(jù)以下方法設定各多播組的數(shù)據(jù)速率判斷多播組中是否存在上一 TTI時刻的平均丟包率大于一預設閾值的用戶，如是，則以組內(nèi)數(shù)據(jù)速率最小的用戶的數(shù)據(jù)速率作為該多播組的數(shù)據(jù)速率；如否，則以使得組的瞬時數(shù)據(jù)速率最大的那個用戶的數(shù)據(jù)速率作為該多播組的數(shù)據(jù)速率，所述用戶在上一 TTI時刻的平均丟包率是指在初始TTI至上一 TTI的時段中，該用戶累計未能正確接收的數(shù)據(jù)包數(shù)與基站累計發(fā)送給該用戶的數(shù)據(jù)包總數(shù)的比值；然后利用比例公平算法進行多播組間的資源調(diào)度。
2.如權(quán)利要求I所述MBMS系統(tǒng)的自適應調(diào)度方法，其特征在于，所述閾值的取值為O. I。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種MBMS系統(tǒng)的自適應調(diào)度方法。本發(fā)明采用單速率傳輸多播模式，基站在每個TTI時刻，首先根據(jù)以下方法設定各多播組的數(shù)據(jù)速率判斷多播組中是否存在上一TTI時刻的平均丟包率大于一預設閾值的用戶，如是，則以組內(nèi)數(shù)據(jù)速率最小的用戶的數(shù)據(jù)速率作為該多播組的數(shù)據(jù)速率；如否，則以使得組的瞬時數(shù)據(jù)速率最大的那個用戶的數(shù)據(jù)速率作為該多播組的數(shù)據(jù)速率，用戶在上一TTI時刻的平均丟包率是指在初始TTI至上一TTI的時段中，該用戶累計未能正確接收的數(shù)據(jù)包數(shù)與基站累計發(fā)送給該用戶的數(shù)據(jù)包總數(shù)的比值；然后利用比例公平算法進行多播組間的資源調(diào)度。本發(fā)明在保證用戶滿意度的基礎上，提高了系統(tǒng)吞吐量，實現(xiàn)了多用戶分集和多播增益的平衡。
文檔編號H04W72/12GK102905225SQ201210345288
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者張艷鳳, 付茂豹, 劉圣潔, 王斌 申請人:南京郵電大學