[发明专利]基于信道状态与队列长度联合的4G网络数据调度

说明书

技术领域

本发明涉及4G蜂窝网络领域，尤其涉及一种基于信道状态与队列长度联合最优的 4G 网络数据调度。

背景技术

在多用户4G无线网络中，由于用户数据到达的随机性以及用户业务类型多样性，使得基站缓存中的不同用户队列状态具有不同的变化规律。对于每个用户，通常，数据（包）到达间隔时间可由指数分布来近似的表达。在一个固定时间间隔内，用户数据到达规律符合Poisson 分布。然而，在多用户无线环境中，由于多个队列在争用有限的系统资源( 时间、频率和功率)，使得用户的队列与时变的信道之间的关系模型变得复杂化。队列的稳定性是一个调度算法必须考虑的方面，因为稳定性对于QoS 保证以及接入控制（包括上行链路接入和下行链路接入两方面）是关键的因素。当前存在两种方法处理队列稳定性问题：Forster-Lyapunov drift[1] 和 Fluid limit[2]。Forster-Lyapunov drift 技术为稳定性与融洽性分析提供了一种经典分析方法，然而，对于复杂的系统用户环境，这种分析方法变得难以适用。Fluid limit 技术只是为确定性和连续的数据流提供了一种稳定性分析方法。在离散队列系统中，当考虑到当前的队列状态和前一个队列状态对将要作出的调度决定的影响时，两种方法都不完善。

发明内容

1、所要解决的技术问题

当前存在两种方法处理队列稳定性问题：Forster-Lyapunov drift[1] 和 Fluid limit[2]。Forster-Lyapunov drift 技术为稳定性与融洽性分析提供了一种经典分析方法，然而，对于复杂的系统用户环境，这种分析方法变得难以适用。Fluid limit 技术只是为确定性和连续的数据流提供了一种稳定性分析方法。在离散队列系统中，当考虑到当前的队列状态和前一个队列状态对将要作出的调度决定的影响时，两种方法都不完善。

2、技术方案

为了解决以上问题，本发明提供了一种基于信道状态与队列长度联合最优的 4G 网络数据调度。在4G多用户 OFDM 无线系统中，采用TDMA 方式，根据最大效益原理：最大化系统效益可以平衡资源使用的公平性。

对于不同的用户业务类型（主要分为：时延敏感和时延不敏感），采用不同的指数函数作为队列平均等待时间的效益函数，通过效益函数值最大化实现复杂度分析，以及在大量不同应用系统环境中的测试（仿真或实际测试），构建能够有效适用于实际4G网络环境的公平调度系统模型。

3、有益效果

为取得多用户OFDM 无线网络用户调度的公平性，本方案提出了适用于4G OFDM 无线网络的公平调度方法，该方法能够有效利用多用户多业务4G 网络实际系统环境，实现系统公平调度的最优化。

具体实施方式

下面通过实施例来对本发明进行详细说明。

实施例1

其工作方式如下，

同时考虑有效性与公平性，系统最优模型能够通过最大化系统总体效益函数建立。

因此，用户队列平均平均等待时间的变化量，可以通过仅仅计算一阶倒数而快速得到，这极大地降低了调度的复杂度，保证了调度的高效性。

公平性保证可以通过合适选择指数效益函数集中某一函数，匹配系统的用户业务队列状态，实现公平调度。

改变时间效益函数，增加处于较长等待时间的用户，平衡有效性和公平性的调度权重值，使得系统调度的总体公平性得到保证。采用指数时间窗口估测用户队列平均等待时间，能够不同程度地控制时间分集，产生了具有不同公平性保证的调度性能。