3GPP LTE中上行鏈路MAC層調(diào)度的研究

1、 上海交通大學(xué)博士后學(xué)位論文3GPP LTE中上行鏈路MAC層調(diào)度的研究姓名：王楓申請學(xué)位級(jí)別：博士后專業(yè)：通信與信息系統(tǒng)指導(dǎo)教師：徐友云;尤明禮20071001 無線接入網(wǎng)的優(yōu)化策略兩方面，在空中接口引入了大量的先進(jìn)技術(shù)，如、疘算法的公平性問題，資源塊 無線接入網(wǎng)的優(yōu)化策略兩方面，在空中接口引入了大量的先進(jìn)技術(shù)，如、疘算法的公平性問題，資源塊 琺，猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 無線資源管理發(fā)展趨勢無線資源管理現(xiàn)狀路自適應(yīng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)較更高的分組傳輸速率。需要指出的是，盡管和實(shí)現(xiàn)了對分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持，但由于其有限的數(shù)據(jù)傳輸能力還不足以支持對帶寬要求較高的多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，所以在這些系統(tǒng)中，分組調(diào)度機(jī)

2、制在第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)無線資源管理體系中的作用并不明顯。采用為空中接口的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)可以提供廣域覆蓋褪夷冢湮迅哺的峰值率。傳輸帶寬的改善為系統(tǒng)支持更豐富的多媒體業(yè)務(wù)奠定了應(yīng)用基礎(chǔ)。將及其演進(jìn)系統(tǒng)的承載業(yè)務(wù)定義為會(huì)話類、數(shù)據(jù)流類、交互類和后臺(tái)類四種業(yè)務(wù)類型。由于采用了空中接口技術(shù)，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中可支配的無線資源除了頻譜、時(shí)隙、發(fā)射功率外，還包括擴(kuò)頻碼。猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 為了確保在未來相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)的競爭力，面已取得標(biāo)準(zhǔn)化的架構(gòu)和協(xié)議作簡要介紹。上行傳輸方案選擇帶有循環(huán)前綴的、低峰均功率比的單載波傳輸方案 調(diào)度上行允許調(diào)度接入和競爭接入。在調(diào)度接入時(shí)，動(dòng)態(tài)分配給終端特定的時(shí)頻資源用

3、于上行數(shù)據(jù)傳輸。但是，某些時(shí)頻資源可以用作競爭接入。在這些時(shí)頻資源內(nèi)，終端可以在沒有預(yù)先調(diào)度的情況下進(jìn)行傳輸。競爭接入通常用于隨機(jī)接入和請求調(diào)度信令。調(diào)度執(zhí)行主要是由數(shù)據(jù)鏈路層的硬憷賜瓿傘層協(xié)議的設(shè)計(jì)目標(biāo)是最大化吞吐量，腗層要能夠根據(jù)不同信道條件，不同業(yè)務(wù) 時(shí)使得系統(tǒng)盡可能提高頻譜的利用效率，增加用戶吞吐量和平衡用戶間輸入?yún)?shù)：，包括調(diào)度請求、緩沖區(qū)數(shù)據(jù)狀態(tài)報(bào)告、功率反饋、重傳等；上層的配置信息，如業(yè)務(wù)配置、用戶配置、頻譜規(guī)劃信息等下行調(diào)度信令信道容量輸出參數(shù)：調(diào)度結(jié)果，如編號(hào)、數(shù)目、持續(xù)時(shí)間等 傳輸功率控制應(yīng)當(dāng)可以至少補(bǔ)償路徑損耗和陰影效應(yīng)。另外通過功率控制也可以抑制小區(qū)邊緣用戶的干擾問題。

4、根據(jù)不同的控制目標(biāo)，功控可以分為慢功控和快功控。慢功控的控制依據(jù)是小區(qū)的覆蓋率、小區(qū)平均吞吐量，邊緣用戶吞吐量以及小區(qū)平均干擾水平?？旃厥且环N精確的功率控制。快功控就是快速實(shí)時(shí)地跟蹤無線環(huán)境快衰落的變化，補(bǔ)償由小區(qū)間干擾抑制閑薪尤胂低辰赟瓼浞絞健瓼直懷莆狣哂瀉芏嚶隣相似的特性。例如也是一種特猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 題。小區(qū)間干擾對系統(tǒng)的影響主要在于：兩類，一類是小區(qū)內(nèi)功控，另一類是小區(qū)間功控。傳統(tǒng)功控策略小區(qū)內(nèi)的功控可以采用的幾種簡單的策略是：猟；猩閑辛綽鋒層調(diào)度的研究 篺猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 但公司方案中的苣訝范飧鮒凳且緣趚對應(yīng)的移動(dòng)用戶作就等于。當(dāng)F淥凳?，A值取決猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究

5、 ！唬痡未吏睢鯝酪籵。；、，曼氣囊一，： 邐 猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 。癿， 猩閑辛綽放鴆層調(diào)度的研究 最大固定發(fā)射功率，最大發(fā)送功率衷個(gè)一；小區(qū)平均吞吐量約捌驕自胩猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 石高訂墨墨固皿醢墨豳圓 功率。在仿真中發(fā)現(xiàn)改變不同的比例因子低車鈉驕掏鋁俊咴的吞吐量 我們仿真所用的參數(shù)：一直線比例功控，凸曲線比例功控，第一段：猟諶危篟狿；，第三段：。猩閑辛綽鋒層調(diào)度的研究 猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 孑學(xué)一 蟮猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 考慮小區(qū)間干擾的功控策略以上功控算法的參數(shù)中使用的都是，更能表征用戶在服務(wù)基站和非服務(wù)這樣，考慮小區(qū)間干擾的功控表達(dá)式設(shè)計(jì)成：狟一拈口猟最低補(bǔ)償值，口為補(bǔ)償斜

6、率。猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 曲線甭式閑腜算法產(chǎn)訮夭鉤V鱌功控補(bǔ)償為猟，固定算法甭式洗蟮腜算法畂表夯赑的功控仿真結(jié)果 小區(qū)間和小區(qū)內(nèi)結(jié)合的功控策略以上我們研究的都是小區(qū)內(nèi)的功控。傳統(tǒng)的小區(qū)內(nèi)功控?zé)o法準(zhǔn)確控制小區(qū)間干猩閑辛綽鋒層調(diào)度的研究 因此將兩者結(jié)合就可以解決這兩種矛盾。當(dāng)?shù)奈恢冒l(fā)生改變時(shí)用小區(qū)內(nèi)功直線比例功控采用的參數(shù)是功控方案猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 輳； 廣一一公猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 圖圖猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 頻率選擇調(diào)度算法頻率選擇調(diào)度取得的增益叫做多用戶分集增益。在移動(dòng)通信環(huán)境中，受路徑損耗，陰影衰落以及多徑衰落效應(yīng)的影響，在同一個(gè)基站覆蓋范圍的不同位置的用戶具有不同的信道條件和信

7、噪比。而且其信噪比的特性是相互獨(dú)立的隨機(jī)變量。在采用自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)后，各個(gè)用戶的信道容量就是不斷變化的。這樣，當(dāng)多個(gè)用戶復(fù)用在一起進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，就出現(xiàn)了通過調(diào)度技術(shù)來充分利用信道容量的可能性。 錮聿愕男諾撈跫峭鼵從高到低標(biāo)志用戶信道條件由好到差。荕疘調(diào)度器的重要參數(shù)。一般束，如果一個(gè)用戶的幾個(gè)信道條件比較好的資源塊在么實(shí)現(xiàn)過程如圖所示鏡姆槳。 疘調(diào)度算法執(zhí)亂后每個(gè)所分配到的平均數(shù)。我們 墨己里面圖疘算法的資源分配效果算法。 值和硎荊碓詰鼻暗鞫仁笨炭趓以傳走的比特?cái)?shù)利用戶的平均吞吐量。 乏為過濾窗大小吒猦猯土礁鰏，共有終端用戶所分配到的資源塊數(shù)目。因此只有通過頻率選擇性算法分到資源 疘調(diào)度結(jié)果

8、的個(gè)小例。上部的圖顯示的是根據(jù)所有參與調(diào)度圖疘特性的 算法描述：獲得的資源塊分配結(jié)果如中間的圖示。 圖算法資源分配示例 圖算法的資源分配效果疘和兩種算法的性能仿真結(jié)果如表荊撬塹腃分布圖。從表鏡慕峁矗肞惴赗蚼疘算法中取得了相當(dāng)好的折 。圖據(jù)量非常小。對這類業(yè)務(wù)的支持需要調(diào)度器既具有非常好的實(shí)時(shí)性又具有合理的公平性。實(shí)時(shí)性體現(xiàn)在能夠及時(shí)將交互信息傳回去，公平性體現(xiàn)在不影響其他業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。如果將數(shù)據(jù)量大的用戶和數(shù)據(jù)量小的用戶進(jìn)行分時(shí)調(diào)度，那么在調(diào)度數(shù)據(jù)量小的用戶時(shí)，寬帶系統(tǒng)的頻譜資源有可能被浪費(fèi)，另外信令信道可能無法支持太多用戶的調(diào)度信令同時(shí)傳遞。解決這個(gè)問題的辦法是讓數(shù)據(jù)量小的用戶和數(shù)據(jù)量 將

9、上述兩個(gè)過程的結(jié)果進(jìn)行合并，合并準(zhǔn)則為： 一一直。一一皿。丑一 械腝管理機(jī)制和調(diào)度機(jī)制械腝管理機(jī)制 流類視頻低持械腝體系結(jié)構(gòu)猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 性匾滴袷蕕5拇洹接入承載根據(jù)性氐腝屬性提供剛關(guān)衪行鏈路層調(diào)度的研究 圖分配和保持優(yōu)先權(quán)猩閑辛綽鋒層調(diào)度的研究 畬蟊忍羋蔒定了四種業(yè)務(wù)類型，每種業(yè)務(wù)類型的帶寬請求方式簡單描述如下：主動(dòng)授權(quán)業(yè)務(wù)猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 非實(shí)時(shí)查詢業(yè)務(wù)非實(shí)時(shí)查詢業(yè)務(wù)支持非周期變長分組的非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，例如，有盡力而為業(yè)務(wù)盡力而為業(yè)務(wù)支持非實(shí)時(shí)無任何速率和時(shí)延抖動(dòng)要求的分組數(shù)據(jù)業(yè)流量控制算法 化，使得每個(gè)業(yè)務(wù)流在到達(dá)和流出的速率難以估計(jì)準(zhǔn)確。 只：盟：盟盟石怯沒令牌桶中的令牌

10、數(shù)，它等于每奔淠詘碤況衣稹幸吩。，掄娼峁綾所示。 用戶在某一段頻譜上的疘能夠從其他競爭者中冒出頭來才可以獲得優(yōu)先傳輸?shù)臋C(jī)戶群中僅個(gè)用戶未達(dá)到是有蠐冢糯蟊妒的 功率調(diào)度資源調(diào)度中的功率調(diào)整不同與功控算法中的功率調(diào)整。功控中的功率調(diào)整是為 我們仿真了兩種方案：發(fā)送省掄娼峁綾和圖所示。表哂泄實(shí)鞫裙艿腝調(diào)度算法性能比較 信道竺竺竺：二鯔黽観用戶優(yōu)先級(jí)權(quán)重，增加功率憾處于囂耋簍竺竺：竺八蚍緣用戶耐掏鋁靠梢緣玫揭煥誒茗轟麓黧黧簍黧黛紫麓撇考警量基與礎(chǔ)的調(diào)度惴算碌托摹 某譎磊囂蓄猩閑辛綽鋒層調(diào)度的研究 ，然后根據(jù)該上齠腗值向左右兩邊擴(kuò)展，直到新擴(kuò)進(jìn)來算法增加了，但小區(qū)平均吞吐量卻下降了。算法所能獲得的用戶最

11、小速率更有保障。引起這個(gè)現(xiàn)象的原因在于我們仿真中選用的業(yè)務(wù)是 。在 的業(yè)務(wù)環(huán)境下，端的總是滿的，不會(huì) 鞡。 等待調(diào)度器分配資源，因此一個(gè)用戶并不是在每個(gè)調(diào)度時(shí)刻都能分到資源，那么隊(duì)列中的包就必須等待下一個(gè)調(diào)度時(shí)刻的到來。這種未被調(diào)度到的等待就是一種延遲。另外一種延遲是雖然隊(duì)列中等待的包不斷地被傳走，但由于能夠傳走的包總是比隊(duì)列中剩余的和新到來的包要少，這樣包的延遲就會(huì)逐漸累積。因此合理的調(diào)度策略應(yīng)該是既考慮兩次調(diào)度之間的間隔，又考慮該業(yè)務(wù)包到達(dá)速率的大小和傳走速這樣就有兩個(gè)指標(biāo)可以表征當(dāng)前緩沖區(qū)中包等待的情況： 就沒有延遲增加的包等在隊(duì)列中。因此合理的統(tǒng)計(jì)舊包在隊(duì)列中延時(shí)的累積可以按以下算法實(shí)

12、現(xiàn)：一當(dāng)島一，；保映偈奔湫清零；猩閑辛綽鋒層調(diào)度的研究 混合業(yè)務(wù)調(diào)度在逑到峁怪幸滴癖環(huán)治父隼啾穡直鴝雜蛔镼豐要特征和參 ，混合業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)計(jì)算 式：層：器半半等耄巧，晌和嘭，晌就是啟動(dòng)優(yōu)先級(jí)加倍的警戒線；夕因子決定優(yōu)先級(jí)增加的斜率。優(yōu)先級(jí)加速灰渙薊 涸合、備的統(tǒng)一優(yōu)棄級(jí)計(jì)笪 嘭，勢發(fā)展；同時(shí)寬帶無線接入網(wǎng)如 通用無線資源管理的一個(gè)重要內(nèi)容是無線接入技術(shù)的選擇、接納控制、一一 法就是保證空口的這些技術(shù)能夠可靠有效的運(yùn)行，滿足系統(tǒng)規(guī)范中所要求的性能指 。猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 瑅琍，”，琈，骵” ，”，猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 琒，現(xiàn)珼琔，?，S，琒， ，猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 ，【 ， ，猩閑辛綽稭層調(diào)度的研究 ，。魯。昌昌：；：；：昌皇魯：昌昌昌昌鋈警二二；重耋莖圣苫三坌；董釜筌二：；：昌昌暑；昌昌昌昌