[发明专利]一种LTE下行链路中均衡吞吐量和延迟的资源分配方法

说明书

本发明涉及一种LTE下行链路中均衡吞吐量和延迟的资源分配方法，属于移动通信技术领域。该方法针对现有技术中存在的LTE无线网络下行链路的子信道分配算法都没有在吞吐量和延迟之间做到很好的均衡的问题，通过李雅普诺夫最优化的理论设计的调度算法，充分利用用户队列的积压信息和每个调度时隙开始的信道状况来做控制决定使李雅普诺夫漂移与基于网络效用的罚函数之和贪婪的最小化，这样既维持了网络的稳定性，将队列积压降低到一个最小的阻塞状态，又提高了吞吐量，还可以调整系统参数V在基于吞吐量的网络效用和延迟之间做了一个很好的均衡，提高了整体的网络性能。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种LTE下行链路中均衡吞吐量和延迟的资源分配方法。

背景技术

LTE是3GPP组织提出的3G长期演进计划，已经被公认为是2010到2020年能满足移动通信需求的技术，而且日益成为通信产业界关注的焦点。提高数据传输率，降低系统的时延，扩大覆盖范围，增加系统容量，降低成本是LTE的主要目的。资源分配技术是LTE实现快速传输速率和高数据容量不可缺少的一部分,主要任务是为无线用户合理的分配各种无线资源,有效的提高服务质量(QoS)和信道利用率。

LTE下行链路系统中eNodeB负责管理信道的资源分配，在这个系统中，可用的无线下行链路带宽B在频域上被分为M个资源块(RB)，资源块是时频域最小的资源分配单元。由于LTE下行链路系统采用的是正交频分复用技术(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)，RB实质上就是成千上百个并行的正交子信道，每个子信道可以分配给在基站覆盖范围内的一个用户，一个给定的用户可以同时被多个子信道服务，子信道的分配随着时隙的变化而变化。给用户分配子信道的原则就是必须考虑时变信道的可靠性和用户的积压，并且保证用户的服务质量。

由于无线资源是有限的,而用户的需求相对是无限的，并且由于无线信道的时变性，所以合理的子信道分配算法对于提高系统的吞吐量和用户的稳定性具有重要的作用，学术界和业界对此都非常关注。近些年来，致力于LTE无线网络下行链路的子信道分配算法的研究越来越多，主要的研究成果有(1)最大权重(MaxWeight algorithm)分配算法(参见文献L.Ying,R.Srikant,A.Eryilmaz,and G.Dullerud,“A large deviations analysisof scheduling in wireless networks,”IEEE Trans.Inf.Theory,vol.52,no.11,pp.5088–5098,Nov.2006.):此算法使系统的吞吐量最佳化，其主要思想就是将所有可用的服务器都分配给最长的队列，可以任意打破服务器和其它队列之间的连接关系。虽然此算法使系统的吞吐量最佳化，但是却导致了很大的延迟。对具有大量服务器的系统来说，这种分配政策不能保证良好的负载均衡。(2)最长队列迭代优先(iLQF)分配算法(参见文献S.Bodas,S.Shakkottai,L.Ying,and R.Srikant,“Scheduling in multi-channelwireless networks:Rate function optimality in the small-bufferregime,”inProc.SIGMETRICS/Perfor mance Conf.,Jun.2009,pp.121–132):此算法的核心思想就是首先将用户队列和可用的服务器组成一个二分图，信道可靠性就是节点之间的连边。在给定的循环里首先找到此二分图的最大基数匹配，根据匹配来给用户分配服务器，此算法虽然是吞吐量最佳化但是算法的复杂度却很高。(3)SSG(Server-Side Greedy)调度算法，此算法是首先根据新到达的数据包来更新用户队列矩阵，然后再搜索权重最大的用户队列，断开小队列的连接，将服务器分配给权重最大的队列，继续更新队列继续循环迭代。此算法和最大权重算法相比在一定程度保证了良好的负载均衡。