LTE系统无线资源调度算法浅析

2015-03-27中国通信建设集团设计院有限公司第一分公司李盼星

电子世界 2015年18期

中国通信建设集团设计院有限公司第一分公司王静李盼星

1 引言

调度用来解决不同用户之间共享系统可用资源的问题，一个好的调度算法可以满足不同用户的QoS（Qual it y of Service，服务质量）需求，使系统容量最大化。在LTE的无线资源调度算法中，根据实时性分类可分为非实时调度算法和实时调度算法，非实时调度算法有RR（Round-Robin Schedul ing，轮询调度算法）、PF(Pr opor t ional Fair Schedul ing，正比公平算法)和Max C/I（Maximum Carrier to Interf erence，最大载干比算法）等，这三种算法也是LTE网络的经典调度算法；实时调度算法有EDF（ear l iest deadl ine f irst）、M-LWDF(modif ied l argest weight ed del ay f ir st,可变最大加强时延优先)等，适用于LTE网络中的实时业务。在调度算法设计时应综合考虑吞吐量、公平性和时延等指标，根据不同网络需求设计有不同侧重点的调度算法。

本文主要对LTE网络的三种经典调度算法（轮询调度算法、正比公平算法、最大载干比算法）进行分析，并通过仿真说明了调度算法的特点。

2 经典调度算法简介

2.1 最大载干比算法

最大载干比算法的原则是为具有最佳信道质量的用户提供服务，该算法可以获得最大的系统容量，但是未考虑公平性问题，位于小区边缘信道质量差的用户可能不会获得服务。

2.2 轮询算法

轮询算法是所有用户轮流使用共享信道，不会考虑信道条件，该算法保证了用户间的公平性，但是系统吞吐量较低。

2.3 正比公平算法

正比公平算法是最大载干比算法和轮询算法的折中考虑，该算法既考虑了公平性又考虑了吞吐量，在该种调度策略下，无线资源会被分配给信道质量相对最好的用户，当用户的瞬时信道质量高于平均信道质量时会被优先调度。

为更好的说明三种经典算法之间的差异，我们选取了某市区的9个基站对轮询算法和正比公平算法进行蒙特卡洛仿真，仿真条件设置如表1所示，话务地图设置四种业务类型：High Speed Int er net，Mobi l e Int er net Access，Video Conf er encing 和VoIP，设定每种业务的用户数相同，我们对每小区用户数分别为40、80、120、160、200、240、280、320和360时进行仿真，得到轮询算法和正比公平算法的小区下行吞吐量对比结果如图1所示。

表1 仿真参数

图1 仿真结果

从图1可以看出：（1）随着用户的增加，两种算法的下行小区吞吐量都有所增加，而正比公平算法的小区吞吐量要高于轮询算法，这是由于轮询算法本身不考虑用户的无线信道环境，对所有用户都进行相同的资源分配，因此该算法可以使系统的公平性达到极限，但是在吞吐量方面会有所欠缺；而正比公平算法在考虑公平性的同时兼顾系统的吞吐量，因此得到的吞吐率比轮询算法要高。（2）随着用户数增加，小区吞吐量升高，当单小区用户数到达160时（不同仿真条件下，该值会有所不同）小区吞吐量增长率变缓，随着用户数增加，增长出现缓慢下降趋势，这是由于RB资源分配已达到满负荷，小区吞吐量也达到一个稳定值。