一种基于信道状态的5G资源调度方法技术

本发明专利技术涉及一种基于信道状态的5G资源调度方法，属于无线通信领域。该方法在一个调度周期内进行资源调度时，根据UE反馈得到的CQI产生信道状态加权因子；信道质量较好时，通过计算前段时间窗内分配给用户的RB影响当前调度时刻用户优先级；信道质量较差时，利用指数函数主动提高当前调度时刻用户优先级；结合信道状态加权因子与M‑LWDF算法得出每个用户资源调度的优先级，并将资源分配给优先级最高的用户。本发明专利技术在M‑LWDF算法基础上，充分考虑用户当前信道状态以及前段时间窗内资源分配情况，有效提高5G资源调度系统的公平性的同时降低了丢包率。

A 5g resource scheduling method based on channel state

【技术实现步骤摘要】
一种基于信道状态的5G资源调度方法
本专利技术属于无线通信领域，涉及无线通信网络中无线业务资源调度领域，具体涉及一种基于信道状态的5G资源调度方法。
技术介绍
随着网络与信息技术的迅猛发展，人们对无线移动通信网络的需求越来越高，5G作为移动通信系统的主要演进方向，以其高速率、大容量、低时延、高可靠的特点将获得广阔的市场发展前景。而要真正达到上述需求指标，对接入网络的用户而言，在外部环境与公共资源受限的前提下，合理地调度分配资源的重要性不言而喻。一个良好的系统资源调度算法可以很大程度上影响下行链路性能。3GPPLTE系统中经典的分组调度算法主要有：轮询(RoundRobin，RR)、最大载干比算法(MaximumCarrier/Interferenceratio，MaxC/I)、正比公平算法(ProportionalFair，PF)。轮询调度算法的核心是假设每个用户具有相同的优先级，以均等的调度机会为前提，周期性地为系统中的用户分配资源。由于该算法不考虑用户瞬时信道状态，因此传输可靠性及吞吐量都无法得到保证。最大载干比算法的核心是保证系统得到最大的多用户分集增益。在选择可调度用户时，将所有等待服务的用户的接收信号载干比进行排序，把资源分配给载干比最高的用户。由于该算法优先考虑分配资源给信道质量好的用户，因此，它是一种公平性最低的算法，这种算法在实际系统中极少被使用。正比公平算法的核心是为小区内的每个用户分配一个优先级，调度时刻为优先级最高的用户分配资源。该算法不仅考虑用户当前信道的时变特性，还保证了系统吞吐量和公平性之间的平衡。但此算法只能保证用户的长期公平性，短期公平性却无法得到保证。鉴于5G时代下超密集异构网使得信道环境复杂，上述各种算法均不能很好满足5G资源调度的需求，因此，亟需一种新的5G资源调度方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于信道状态的5G资源调度方法，通过基站接收来自UE反馈的CQI值判断当前时刻信道质量的好坏，并根据当前信道质量增加一个信道状态加权因子在M-LWDF算法中，在充分考虑信道质量、服务速率和队列时延的基础上提高系统的短期公平性，降低丢包率。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于信道状态的5G资源调度方法，在一个调度周期内进行资源调度时，根据用户终端(UserEquipment，UE)反馈得到的信道质量指示(ChannelQualityIndication，CQI)产生信道状态加权因子；信道质量较好时，通过计算前段时间窗内分配给用户的资源块(ResourceBlock，RB)影响当前调度时刻用户优先级；信道质量较差时，利用指数函数主动提高当前调度时刻用户优先级；结合信道状态加权因子与M-LWDF算法得出每个用户资源调度的优先级，并将资源分配给优先级最高的用户；该方法具体包括以下步骤：S1：下行的业务流从高层经过分类器，根据用户和业务类型的不同，分别存储在基站侧不同的缓存区内；S2：在一个调度周期(TransmissionTimeInterval，TTI)内，基站调度器接收来自第k个UE在第i个RB上反馈的CQIk,i值，同时自适应调制和编码模块根据CQIk,i值为用户选择合适的调制和编码方式；S3：根据得到的CQIk,i计算出第k个UE前段时间窗tc内的吞吐量Rk(t)、用户能容忍的时延门限τk、UE当前队列时延Wk(t)及当前时刻的瞬时速率rk(t)；S4：根据反馈得到的CQIk,i和时间窗tc计算得到当前TTI内的信道状态加权因子βk,i(t)；S5：将信道状态加权因子与M-LWDF算法公式中的当前时刻瞬时速率rk(t)相乘，用改进后的公式计算第k个UE在第i个RB上的优先级；S6：为每个RB上优先级最高的UE分配资源；S7：删除RBs列表中已经被分配给UE的RBs；S8：判断RBs列表是否为空；若非空，则继续为等候调度的用户分配剩余RBs；若为空，则直接进入下一个TTI内进行调度。进一步，所述步骤S2中，所述基站调度器接收来自用户在RB上反馈的CQIk,i值包含调制方式和编码速率。所述调制方式在5GNR中主要包含QPSK、16QAM、64QAM、256QAM四种。根据应用场景的不同，CQI与调制方式、编码速率对应的映射关系表不同。所述自适应调制和编码会根据信道的变化调整编码方式和编码速率。信道质量好的时候，提高调制等级和编码速率；信道质量差的时候，降低调制等级和编码速率。进一步，所述步骤S3中，时间窗tc内的吞吐量Rk(t)的更新公式为：当前队列的时延Wk(t)>τk时，则当前时刻分组从基站的队列中被丢弃；因此，用户能容忍的延时门限越大，分组数据包被丢弃旳可能性则会越小，相应其调度优先级也越低；当前时刻用户的瞬时速率rk(t)，由用户k的信道状态信息决定，反映的是用户k瞬时的信道质量状况。进一步，所述步骤S4中，信道状态加权因子βk,i(t)的计算公式为：其中，t表示当前时刻，Mk,τ表示用户k在时间τ内被分配的RB数量，M表示时间窗tc内被分配的平均RB数。进一步，所述步骤S5中，基于M-LWDF算法改进的资源调度优先级公式如下：其中，pk,i表示用户k在资源块i上的调度优先级，σk表示UE的服务质量(QualityofService，QoS)参数，是用户k所在队列的时延与用户k所能容忍的时延门限的最大比率。进一步，所述步骤S6中，通过比较每个用户的调度优先级，选择调度优先级最高的用户k，并将RB分配给该用户，公式表示为：本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过基站接收来自UE反馈的CQI值大小判断当前信道质量好坏并由此产生信道状态加权因子。信道质量好时，根据统计前段时间窗内该用户被分配的RB数情况适当降低当前调度周期的用户优先级；信道质量差时，结合前段时间RB分配情况，利用指数函数提高其优先级。本专利技术通过考虑5G复杂的信道环境，在改进最大加权时延优先(M-LWDF)算法基础上，增加一个信道状态加权因子作为反馈的资源调度方式，可以较好地在反映当前信道质量情况的同时提高用户被调度的公平性、降低丢包率。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为本专利技术所述5G资源调度方法中一个TTI内资源调度流程图；图2是本专利技术所述5G资源调度方法的信道状态加权因子产生流程图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于信道状态的5G资源调度方法，其特征在于，在一个调度周期内进行资源调度时，根据用户终端(User Equipment，UE)反馈得到的信道质量指示(Channel QualityIndication，CQI)产生信道状态加权因子；信道质量较好时，通过计算前段时间窗内分配给用户的资源块(Resource Block，RB)影响当前调度时刻用户优先级；信道质量较差时，利用指数函数主动提高当前调度时刻用户优先级；结合信道状态加权因子与M-LWDF算法得出每个用户资源调度的优先级，并将资源分配给优先级最高的用户；该方法具体包括以下步骤：/nS1：下行的业务流从高层经过分类器，根据用户和业务类型的不同，分别存储在基站侧不同的缓存区内；/nS2：在一个调度周期(Transmission Time Interval，TTI)内，基站调度器接收来自第k个UE在第i个RB上反馈的CQI

【技术特征摘要】
1.一种基于信道状态的5G资源调度方法，其特征在于，在一个调度周期内进行资源调度时，根据用户终端(UserEquipment，UE)反馈得到的信道质量指示(ChannelQualityIndication，CQI)产生信道状态加权因子；信道质量较好时，通过计算前段时间窗内分配给用户的资源块(ResourceBlock，RB)影响当前调度时刻用户优先级；信道质量较差时，利用指数函数主动提高当前调度时刻用户优先级；结合信道状态加权因子与M-LWDF算法得出每个用户资源调度的优先级，并将资源分配给优先级最高的用户；该方法具体包括以下步骤：
S1：下行的业务流从高层经过分类器，根据用户和业务类型的不同，分别存储在基站侧不同的缓存区内；
S2：在一个调度周期(TransmissionTimeInterval，TTI)内，基站调度器接收来自第k个UE在第i个RB上反馈的CQIk,i值，同时自适应调制和编码模块根据CQIk,i值为用户选择合适的调制和编码方式；
S3：根据得到的CQIk,i计算出第k个UE前段时间窗tc内的吞吐量Rk(t)、用户能容忍的时延门限τk、UE当前队列时延Wk(t)及当前时刻的瞬时速率rk(t)；
S4：根据反馈得到的CQIk,i和时间窗tc计算得到当前TTI内的信道状态加权因子βk,i(t)；
S5：将信道状态加权因子与M-LWDF算法公式中的当前时刻瞬时速率rk(t)相乘，用改进后的公式计算第k个UE在第i个RB上的优先级；
S6：为每个RB上优先级最高的UE分配资源；
S7：删除RBs列表中已经被分配...

【专利技术属性】
技术研发人员：席兵，王善魏，张治中，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50