LTE语音解决方案--VOLTE调度机制的研究 5.24 - 图文(5)

零碎的频段，不必要求带宽对称的频段，对于资源利用更充分，我们的研究也是基于TDD方式进行的。

图3-4 TDD模式无线资源示意图

如上图所示，调度的基本单位称作PRB ( Physical Resource Block，物理资源块)，也叫做时频块，如图中蓝色方块所示。顾名思义由时域和频域两部分构成，无线资源的最小单位称作一个RE ( Resource Element )，如图中红色方块所示，在时域上包括一个OFDM符号(1/14ms)，在频域上是1 SkHz的子载波[7]。

一个PRB在频域上是lms，包括14个OFDM符号，在频域上包括12个子载波，所以频域上为180kHz，一个PRB总共包括14*12个RE[7]。

那么无线资源中到底有多少可用PRB呢?首先从时域上看，1个TDD帧为10ms ，1个半帧5ms，这个时间划分和3G是相同的。1个帧包括10个子帧，1个子帧又再细分为2个slots，但是在调度的角度上，时域都是以一个子帧为单位进行的，调度的时域单位由此定义为TTI ( Transmission Time Interval，传输时间间隔)等于1ms。

而频域上，实际的带宽决定了资源块的个数，LTE最大带宽为20MHz，系统可配置为20MHz, 15MHz, 10MHz, 5MHz, 3MHz, 1.4MHzo VoIP作为重要业务之一，应该被分配足够的带宽，由于调研发现LTE调度研究的大部分文献[9][11][12]

12]

都采用了5MHz带宽来研究VoIP的用户容量，所以为了结果的可参考性，同

时这个分配也确实比较合理，本论文也使用5MHz带宽来进行分析。一个PRB

的带宽是12X 15KHz=0.18MHz，加上保护带宽为0.2MHz，所以5MHz带宽在每个子帧也就是时域TTI为1ms上的PRB个数为5 MHz/0.2MHz=25个。

LTE理论最大速率100 Mb/s也是根据PRB计算出来的，一个OFDM中最多可以包含6个bits。PRB中的OFDM个数为14*12=168个，1ms上20M带宽包括100个PRB，6* 168* 100* 1000=100800000Bits/s= 100 Mb/s。 3.3.3现有调度算法研究

MAC层通过一个包含了调度算法的调度器对申请PRB的分配的请求进行一一调度。下行传输数据时效率比较高，对无线资源的调度并不是瓶颈问题，因为eNB是数据发送方，而调度器也处在eNB的MAC层中，因此很容易了解到各个等待无线资源的用户都缓存了多少数据，让每个PRB都可以尽可能的装满数据，吞吐量比较高，PRB利用也很充分。

而在上行信道上，调度器需要通过用户端发送来的信令才能获取用户缓存、信道质量等信息，由于信令的传输也需要被调度器分配无线资源，所以LTE则只能采用基于用户的调度。每个UE需要通过信令来告诉eNB自己缓冲的数据、信道质量信息等eNB用来做判断的参量，eNB基站调度器通过这些参量来确定为每个UE分配哪一个PRB上行资源。这种方式中信令会占据很大一部分无线资源，而且每个PRB中很难保证填满数据。加之上行速率50Mb/s本身就低于下行速率100Mb/s，所以无线资源调度的瓶须在于上行资源的调度，所以目前在LTE系统的相关研究中，主要针对的都是上行调度。

当前的主流调度算法主要有两类：分组调度和半持续调度。一前者属于一般的调度算法，面向所有的数据业务都可通用；后者则是针对VoIP语音业务等实时业务而设计的方案[6]。这类实时业务的数据包有一个特点，包的尺寸小且发送送规律间隔，发送频繁，所以需要减小相应的控制信令的开销来增加共享信道上数据包可利用的资源。 3.3.3.1动态调度算法

动态调度是LTE规定的最基本的调度方式，适用于所有业务，我们研究的语音业务当然也可以使用动态调度进行资源分配，下图是上行动态调度示意图

[5]

：

UE 调度请求，通过PRACH或者SR-PUCCH上行调度授权（发送BQ）缓冲区状态报告（有多少数据需要发送）eNB 对UE与LCG进行调度UL grant（上行调度授权）发送上行数据 图3-5上行动态调度示意图

上图说明简单描述了一个上行动态调度的示意图，

(1)首先在UE端产生上行数据发送事件，将数据放入缓冲区后需要为这些数据申请上行资源用于发送。

(2) eNB如有空闲资源就会通过上行调度授权(UL grant )告诉UE可以发送缓存报告。

( 3 ) UE发送报告通知eNB有多少数据要发送。

(4)然后eNB收到用户的请求，根据资源情况，按照预先设定的调度算法原则来给用户分配适当的PRB资源，然后通过上行调度授权UL grant通知UE。

调度过程是比较清晰明确的，其中需要考虑的就是第(4)部分中调度算法如何实现，最开始出现的调度算法包括最大载干比算法、轮询算法、比例公平算法

[8]

，此后又有学者提出了改进的最大权重时延优先算法[8]、正比公平调度算法的

法的改进算法等增强型算法，下面分别介绍并分析其优缺点。

(1)最大载干比调度算法

调度算法Max C/I ( Maximum Carrier to Interference)又称为最大载十比算法，其中C表示有用载频功率，I表示干扰信号功率。这个算法的主要实现思想是让信道质量好的用户优先传输，以增加吞吐量减少重传所浪费的资源：所有等待调度的用户，依据eNB基站端接收到的用户载干比预测值进行由高到低的排序，

载干比高的优先级高，载干比低的优先级低，并按此顺序进行调度[6]。算法数学学表达式如下：

j=max(C/Ii) 式(3-1) 如前所述，C/Ii是载干比的比值，表征信道质量好坏。J是用户的编号，基站通过对比所有等待调度用户的载干比，选取其中载干比最大的用户分配PRBo 由于这种载干比算法保证的是信道质量最好的用户优先使用资源，而信道条件不好的用户很有可能会始终无法得到发送机会而一直处于饥饿的等待状态，而且这种状况很可能出现在很大一部分用户身上，导致用户满意度不可能被接受。所以由于这种算法没有对公平性做任何考虑，Max C/I算法存在的意义只是在理论研究时充当对比参考量或者作为系统吞吐量的极限值。 (2)轮询调度算法

RR ( Round Robin，轮询)调度算法是一种以公平性为主的算法，主要的调度实现方式是让所有等待中的用户全部按照到达的顺序依次享受PRB资源。在这种规则的调度方式下，所有被调度的用户都拥有同样的优先级，能够很好的体现和维护公平性，特别是体现在每个用户分得的资源所需等待的时间长度是公平的。

在各种动态调度算法的对比中，轮询调度算法是一种最公平的算法，但是过分的把重心倾斜在公平性上也限制了轮询调度算法对其它可参考情况的利用，即使信道质量很差的用户也会被公平的分配资源，造成一些可以通过用户优先级放弃掉的多次重传占用了一些无线资源，使得一些信道质量好，一次传输即可成功的数据包没有资源可用，资源的利用率也因此并不是十分合理。

(3)比例公平调度算法

在前面两种算法的基础上，PF ( Proportional Fairness，比例公平)调度算法被提出，这个算法的主要实现思想是牺牲在信道质量和公平性上取一个平衡，兼顾了最大化系统吞吐量的需求和用户间无饥饿的公平性需求，在轮询调度的基础上牺牲部分的公平性，换取更高的资源利用率以提高性能，这个算法也因此成为是无线移动网络中被普遍推荐使用的一种调度算法。

eNB在每次进行调度时，都需要计算每个用户的优先级，在有些地方称作例因子，这个比例因子的计算公式为：

信道状况(( log (1 +sinr ) )/平均吞吐量 式((3-2)

其中的sinr是Signal to Interference plus N …… 此处隐藏：2829字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……