一种NB-IoT系统自适应调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种NB‑IoT系统自适应调度方法，该方法在NB‑IoT基站的基础上，包括步骤：a.基站按照现有技术原则为用户检索所需资源，并记录对于用户，满足自适应门限的可替代资源，其中，所述自适应门限是指可替代资源大小的最小值，该值根据用户需求与基站当前的工作情况来确定，这里的可替代资源是指不满足按照现有技术分配方式要求，但满足自适应门限的资源块；b.在按现有技术方式分配资源不成功时，选取可替代的资源进行分配。本发明专利技术方法可以解决由于总是最大程度地为用户分配传输块而导致的无法填补资源碎片和信道资源紧张时某些UE得不到调度而超时的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种NB-IoT系统自适应调度方法
本专利技术涉及通信的
，尤其是指一种NB-IoT系统自适应调度方法。
技术介绍
NB-IoT的主要研究目标包括：改善对室内覆盖、巨量低吞吐量用户设备的支持、较低的延时敏感性、超低设备成本、低的设备功率损耗以及网络架构。系统的上下行的发射子载波带宽都是180kHz，与LTE系统的一个物理资源块的带宽相同，这有利于在NB-IoT系统中重复利用现有LTE系统的有关设计。3GPP协议中规定：NB-IoT系统将小区内的用户分为三个覆盖等级，依覆盖等级0、1、2划分信道条件从好到差，在信道条件较差的地方的用户为了保证其数据的有效传输，采用将数据在时域上连续地重复传输的方法，通过较长的时域持续时间提高信干噪比。NB-IoT物理信道包括：窄带物理上行链路共享信道(NPUSCH)、窄带物理下行链路共享信道(NPDSCH)、窄带物理下行控制信道(NPDCCH)、窄带物理广播信道(NPBCH)和窄带物理随机接入信道(NPRACH).在以上基础上，对于单个用户(UE)，利用NPDSCH接收数据和利用NPUSCH发送数据的起始时间，必须与基站利用NPDCCH下发的下行控制消息(DCI)的结束时间相隔固定的子帧个数。数据包的持续时间为重复次数Trep和分配子帧个数TSF的乘积，即Ttotal＝Trep·TSF，重复次数参数由系统消息配置，分配子帧数则由传输块大小(TBS)与重复次数决定。在决定分配子帧个数时，现有技术原则为最大程度地为UE分配资源，即按照3GPP协议规定的传输块大小与传输数据量的对应关系，为UE分配一个传输资源块，其传输的数据量大小为一次所能传输的最大值，但不超过待传数据量，待传数据量为UE完成此次业务剩余所需要接收(下行业务)或传输(上行业务)的数据量。这样的分配方式存在一个弊端：当UE需要发送或接受较大资源的时候，系统会为其分配很多的子帧数，即使由于找不到合适的资源位置而调度失败，下次调度还是会为其分配同样的子帧数，这样的分配方式不够灵活，也影响了系统的调度效率以及UE的时延。另一方面，NPDCCH和NPDSCH、NPUSCH之间的时间限制了小区的时域资源利用率，使其很难达到完全利用的情况；NPUSCH由于NPDCCH信道一个子帧只能下发1到2个DCI，且DCI控制上行包发包的时延，导致NPUSCH的频域资源也很难完全被利用。甚至在庞大用户和广覆盖的情况下，这种时域和频域碎片会很大程度地影响小区的吞吐量和端到端时延，导致用户容量的降低以及时延的增高，同时降低了传输的效率，提升其传输和接收的功耗成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种NB-IoT系统自适应调度方法，以解决由于总是最大程度地为用户分配传输块而导致的无法填补资源碎片和信道资源紧张时某些用户(UE)得不到调度而超时的问题。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种NB-IoT系统自适应调度方法，该方法在NB-IoT基站的基础上，包括以下步骤：a.基站按照现有技术原则为用户检索所需资源，并记录对于该用户，满足自适应门限的可替代资源，其中，所述自适应门限是指可替代资源大小的最小值，该值根据用户需求与基站当前的工作情况来确定，这里的可替代资源是指不满足按照现有技术分配方式要求，但满足自适应门限的资源块；b.在按现有技术方式分配资源不成功时，选取可替代的资源进行分配。所述步骤a)包括以下步骤：a1.查找搜索空间，找到数据控制信息DCI消息位置，根据覆盖等级确定窄带物理下行共享信道NPDSCH/窄带物理上行共享信道NPUSCH重复次数，根据参考调制与编码策略MCS和缓存器里的剩余资源大小确定传输块大小TBS以及子帧个数，即传输块的频域带宽N1和持续时间T1；a2.轮询NPDSCH/NPUSCH与DCI的时间间隔k0列表检索资源；a3.若存在大于或等于分配传输块大小的空闲资源，则分配成功，直接进行下一次调度；a4.若不存在大于或等于分配传输块大小的空闲资源，则判断检索到的空闲资源是否满足条件:N2＝α·N1,T2≥β·T1(1)其中，N2为检索到的空闲资源块频域带宽，T2为检索到的空闲资源块时域长度，α为自适应频域因子，β为自适应时域因子；若满足，则记录检索到的空闲资源块作为可替代资源块；所述步骤b)包括以下步骤：b1.轮询时间间隔k0列表完毕，若检索到满足原分配传输块大小的空闲资源则调度成功，完成调度；若未检索到满足所需资源大小的空闲资源，但存在记录的可替代资源，则进入下一步；若未检索到满足所需资源大小的空闲资源，且不存在记录的次需资源，则调度失败，完成调度；b2.比较所有找到的可替代资源块，选择其中起始时间最早的资源块为用户(UE)进行分配，完成调度。进一步，对于自适应频域因子α和自适应时域因子β，每个用户的α和β作为用户的调度信息保留，并根据不同用户和信道进行区分，分为上行自适应频域和时域因子αU和βU，下行自适应频域和时域因子αD和βD，αU和βU针对窄带物理上行共享信道NPUSCH，αD和βD针对窄带物理下行共享信道NPDSCH。对于下行自适应频域因子αD，由于3GPP(3rdGenerationPartnershipProject)协议规定NB-IoT系统的NPDSCH传输数据必须占用180kHz的频域带宽，因此对于下行，可替代资源块的频域范围不可调整，即αD＝1；对于上行自适应频域因子αU，3GPP协议规定NPUSCH信道传输数据支持两种子载波间隔：3.75kHz和15kHz；对于3.75kHz子载波间隔，αD＝1，而对于15kHz子载波间隔，NPUSCH传输占用的子载波个数取值分别为1、3、6、12，原分配资源的频域范围在初始查找时占用12个子载波，因此可替代资源块的频域带宽调整为原资源的或与之相等，即对于上行自适应时域因子βU，先找到一个函数f(αU)，使频域带宽Nη＝αU·N1，时域持续时间Tη＝f(αU)·T1的资源块所传输的数据量大小与频域带宽为N1和时域持续时间为T1的原分配传输块传输的数据量大小相等，根据3GPP协议规定的物理层帧结构得到：令T2＝x·Tη，x就代表可替代资源块的传输数据量与原分配传输块的传输数据量的比例，利用用户的业务时延条件对x进行约束的条件，令其中，表示t的向下取整，t代表用户当前时刻的业务时延，单位为s，Tmax为系统要求的用户最高业务时延，单位为s，当x≥p时，为UE原分配传输块进行自适应调整，得到上行自适应频域和时域因子αU和βU分别为：对于下行自适应频域和时域因子αD和βD，3GPP协议规定NPDSCH传输带宽为180kHz，占用NB-IoT系统的全带宽，所以αD＝1不能调整，βD的推导与上行相似，得到下行自适应频域和时域因子分别为：若满足上述条件(1)(4)或(1)(5)，则记录检索到的资源块为可替代资源块。进一步，根据用户的业务时延调整资源的自适应门限，所述用户的业务时延包括从用户发起业务到当前分配资源的时间，在业务允许的时延增大时，减小自适应门限。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、能更好地填补资源碎片，提高资源利用率和小区吞吐量。2、通过用资源碎片匹配UE的方式，达到自适应分配资源的效果，让UE的调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种NB‑IoT系统自适应调度方法，其特征在于：该方法在NB‑IoT基站的基础上，包括以下步骤：a.基站按照现有技术原则为某个用户检索所需资源，并记录对于该用户，满足自适应门限的可替代资源，其中，所述自适应门限是指可替代资源大小的最小值，该值根据用户需求与基站当前的工作情况来确定，这里的可替代资源是指不满足按照现有技术分配方式要求，但满足自适应门限的资源块；b.在按现有技术方式分配资源不成功时，选取可替代的资源进行分配。

【技术特征摘要】
1.一种NB-IoT系统自适应调度方法，其特征在于：该方法在NB-IoT基站的基础上，包括以下步骤：a.基站按照现有技术原则为某个用户检索所需资源，并记录对于该用户，满足自适应门限的可替代资源，其中，所述自适应门限是指可替代资源大小的最小值，该值根据用户需求与基站当前的工作情况来确定，这里的可替代资源是指不满足按照现有技术分配方式要求，但满足自适应门限的资源块；b.在按现有技术方式分配资源不成功时，选取可替代的资源进行分配。2.根据权利要求1所述的一种NB-IoT系统自适应调度方法，其特征在于，所述步骤a)包括以下步骤：a1.查找搜索空间，找到数据控制信息DCI消息位置，根据覆盖等级确定窄带物理下行共享信道NPDSCH/窄带物理上行共享信道NPUSCH重复次数，根据参考调制与编码策略MCS和缓存器里的剩余资源大小确定传输块大小TBS以及子帧个数，即传输块的频域带宽N1和持续时间T1；a2.轮询NPDSCH/NPUSCH与DCI的时间间隔k0列表检索资源；a3.若存在大于或等于分配传输块大小的空闲资源，则分配成功，直接进行下一次调度；a4.若不存在大于或等于分配传输块大小的空闲资源，则判断检索到的空闲资源是否满足条件:N2＝α·N1,T2≥β·T1(1)其中，N2为检索到的空闲资源块频域带宽，T2为检索到的空闲资源块时域长度，α为自适应频域因子，β为自适应时域因子；若满足，则记录检索到的空闲资源块作为可替代资源块；所述步骤b)包括以下步骤：b1.轮询时间间隔k0列表完毕，若检索到满足原分配传输块大小的空闲资源则调度成功，完成调度；若未检索到满足所需资源大小的空闲资源，但存在记录的可替代资源，则进入下一步；若未检索到满足所需资源大小的空闲资源，且不存在记录的次需资源，则调度失败，完成调度；b2.比较所有找到的可替代资源块，选择其中起始时间最早的资源块为用户进行分配，完成调度。3.根据权利要求2所述的一种NB-IoT系统自适应调度方法，其特征在于：对于自适应频域因子α和自适应时域因子β，每个用户的α和β作为用户的调度信息保留，并根据不同用户和信道进行区分，对...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶丰铭，冯穗力，刘震，张远见，
申请(专利权)人：华南理工大学，京信通信技术广州有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44