移动通信系统中下行链路多信道分组联合调度的方法和装置

摘要

本发明公开了一种在UMTS通信系统下行链路中对用于分组业务的专用传输信道进行分组联合调度的方法，所述方法包括：a)在每个DCH调度周期之前，根据预定的DCH联合分组调度约束条件，对每个DPCH的传输格式组合进行预选择处理，以确定每个DPCH可用的传输格式组合集合；b)将用于非实时分组业务的DCH的总的下行发射功率约束为不超过所述调度周期内下行总功率预算中的可调度功率；c)基于DCH传输的公平性和DCH所承载业务的QoS要求，确定DCH联合分组调度最优化问题中各DCH相应的权值；d)采用0-1规划算法，基于步骤a)，b)和c)的结果，计算对应每个DCH可调度输出的最大比特数。根据本发明，保证了不同专用信道的公平性、优先级和QoS、并在总的数据吞吐量最大。

主权项

1. 一种在UMTS通信系统下行链路中对用于分组业务的专用传输信道进行分组联合调度的方法，其中逻辑信道中的专用业务信道DTCH映射为传输信道中的专用信道DCH，而N个专用信道DCH在各自的输入队列中排队等待输出到对应的M个专用物理信道DPCH，其中M≤N；其特征在于，所述对DCH进行分组联合调度的方法包括以下步骤：a)确定每个DPCH可用的传输格式组合集合的步骤；其中包括：将优先级高的分组放到相应DCH的输入缓冲队列的前端；基于DPCH的传输格式组合集合TFCS、激活的DCH以及DCH输入队列的长度对TFCS进行预选择处理，得到每个DPCH在当前调度周期中的可用传输格式组合的集合TFCS_m⁽²⁾，其中所述预选择处理包括：i)选择每个DCH被调度输出的传输块大小和数量满足该DCH对应的TFCS的限制的TFC集合${\mathrm{TFCS}}_m^{\left(0\right)}={\left\{({\mathrm{TF}}_1,{\mathrm{TF}}_2,...,{\mathrm{TF}}_{S_m})\right\}}_m^{\left(0\right)},$其中m＝1，2，…M，S_m为第m个DPCH的TFC的维度，即有S(m)个DCH多路复用在第m个DPCH上；ii)判断每个DPCH中的每个DCH是否在当前调度周期中已被激活，如果某DCH已被激活，则从该DCH对应DPCH的经步骤(i)后得到的可用TFC集合中，去除所有不包含此DCH正在被使用的传输格式的传输格式组合，此步骤后得到的每个DPCH的可用TFC集合标记为${\mathrm{TFCS}}_m^{\left(1\right)}={\left\{({\mathrm{TF}}_1,{\mathrm{TF}}_2,...,{\mathrm{TF}}_{S_m})\right\}}_m^{\left(1\right)}$，其中m＝1，2，…M；iii)从每个DPCH经步骤(ii)后得到的可用TFC集合中，进一步去除满足如下条件的所有传输格式组合：该TFC至少包含一个传输格式，指示当前调度周期内其对应的DCH上可传输的比特数，大于相应DCH的当前输入缓冲队列长度，经此步骤后得到的每个DPCH的可用TFC集合标记为${\mathrm{TFCS}}_m^{\left(2\right)}={\left\{({\mathrm{TF}}_1,{\mathrm{TF}}_2,...,{\mathrm{TF}}_{S_m})\right\}}_m^{\left(2\right)}$，其中m＝1，2，…M；b)将用于非实时分组业务的DCH的总的下行发射功率约束为不超过所述调度周期内下行总功率预算中的可调度功率，即最大允许功率值P_k^Scheduled，其中P_k，n为第k个调度周期第n个DCH所需的平均发射功率，P_k^Scheduled为第k个调度周期内在下行链路功率预算中分配给承载非实时分组业务的专用信道的最大允许功率，以及，计算第k个调度周期内第n个DCH的平均发射功率P_k，n与该DCH在此调度周期中被调度输出的比特数R_k，n的比例系数的预测/估计值c)利用第n个DCH所承载的业务优先级确定静态权值w_n^QoS；利用记录的每个DCH调度结果，计算第k个调度周期内第n个DCH的平均调度指数η_k，n，并根据下述公式确定所述动态权值w_k，n^Fair：$w_{k,n}^{\mathrm{Fair}}=1-{\bar{\eta }}_{k,n}$或$w_{k,n}^{\mathrm{Fair}}=\frac{1}{{\bar{\eta }}_{k,n}};$其中，所述平均调度指数η_k，n通过以下方法之一进行确定：i)对过去第k-l个调度周期中第n个DCH的调度指数的平滑滤波：${\bar{\eta }}_{k,n}=\frac{1}{L}\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}{\eta }_{k-l.n},$其中L为参与平滑滤波的以往的调度周期数，第k-l个调度周期中第n个DCH的“调度指数”定义为：${\eta }_{k-l,n}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{R_{k-l,n}}{\max \left\{R_{k-l,n}\right\}}& \max \left\{R_{k-l,n}\right\}\ne 0\\ 1& \max \left\{R_{k-l,n}\right\}=0\end{array}\right.$其中，R_k-l，n为第k-l个调度周期中第n个DCH对应的调度输出的比特数，max{R_k-l，n}为第k-l个调度周期中第n个DCH对应的可调度比特的离散有限域中的最大值；ii)对方法i)中的所述公式进行调整：${\bar{\eta }}_{k,n}=\frac{1}{L}\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}{\lambda }^{l-1}{\eta }_{k-l,n},$其中因子λ∈(0，1]；或者iii)采用一阶无限脉冲响应滤波器进行平滑滤波：η_k，n＝(1-β)·η_k-l，n+β·η_k-l，n，其中滤波系数β∈[0，1]；基于DCH传输的公平性和DCH所承载业务的QoS要求，使用动态权值w_k，n^Fair和静态权值w_n^QoS的乘积确定DCH联合分组调度目标函数中的权值，其中所述DCH联合分组调度目标函数被定义为：$J_k=\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{w}_{k,n}{R}_{k,n},$其中，J_k为第k个调度周期的目标函数，w_k，n是第k个调度周期中第n个DCH对应的权值，R_k，n为待求解的第k个调度周期中第n个DCH对应的调度输出的比特数；d)采用0-1规划算法，基于步骤a)，b)和c)的结果，将求解DCH联合分组调度目标函数最大化转化为最小化目标函数的0-1规划，并进一步将0-1规划转化为线性规划进行处理，以计算出每个DCH调度输出的比特数；其中，将DCH联合分组调度的目标函数转化成为的0-1规划的最小化目标函数定义为：$J=\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}\underset{i=1}{\overset{D_m}{\Sigma }}(W_{m,i}·q_{m,i}),$约束条件为：$\left\{\begin{array}{c}S+\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}\underset{i=1}{\overset{D_m}{\Sigma }}(C_{m,i}·q_{m,i})=P^{\mathrm{Scheduled}},S\ge 0\\ \underset{i=1}{\overset{D_m}{\Sigma }}{q}_{m,i}=1,q_{m,i}\in \left\{\mathrm{0,1}\right\},m=\mathrm{1,2},...M\end{array}\right.$其中，S为松弛变量.参数W_m，i及C_m，i由下式给出：$W_{m,i}=-\underset{j=1}{\overset{S_m}{\Sigma }}[w_{m,j}·r_{m,j}\left(i\right)]$$C_{m,i}=\underset{j=1}{\overset{S_m}{\Sigma }}[{\hat{c}}_{m,j}·r_{m,j}\left(i\right)]$根据公式：$R_{m,j}=\underset{i=1}{\overset{D_m}{\Sigma }}[q_{m,i}·r_{m,j}\left(i\right)],$计算每个DCH最优调度输出比特数R_m，j，其中：q_mi为0-1指示变量，且q_m，i∈{0，1}，i＝1，2，…，D_m，其中D_m为DPCH_m可用TFC集合TFCS_m⁽²⁾的元素个数，q_m，i分别与所述集合中的每个元素相对应；将复用到同一个DPCH的DCH作为一组，M个DPCH共有M组DCH，每组包含S_m(m＝1，2，…M)个DCH，分别按其在相应DPCH_m的TFC中出现的顺序依次编号为DCH_m，1，DCH_m，2，…，且R_n，w_n，也相应标记为R_m，j，w_m，j，其中j＝1，2，…，S_m，r_m，j(i)为TFCS_m⁽²⁾中第i个TFC包含的第j个DCH的传输格式所指示的当前调度周期内该DCH上可传输的比特数.