HSDPA中继系统实时业务调度算法研究.doc

HSDPA中继系统实时业务调度算法研宄 【摘要】在传统的高速下行链路分组接入 (HSDPA，High Speed Downlink Packet Access )系统 中，对于实时业务的调度，主流算法是修正的最大加 权时限优先(Modified-Largest Weight Deadline First, M-LWDF)算法。但由于中继的引入，中继用户的延 时增加必然会导致中继用户的丢包率增大，从而降低 了系统的性能。基于此，本文提出了一种改进的 M-LWDF算法，并通过VoIP业务对该算法进行了仿 真验证。结果表明该算法能够在保证用户QoS要求的 前提下，提高系统吞吐量。 【关键词】高速下行链路分组接入中继分组时 延调度 由于中继技术能够提高系统吞吐率，增强系统覆 盖，因而在B3G/4G系统［1］［2］中得到了广泛的关注， 并已经被LTE-A标准所采用［3］。对于HSDPA标准， 目前也有公司在开始考虑引入中继来提升系统性能。 在现有的HSDPA系统中，对于实时业务的调度， 文献［6］针对HSDPA移动中继系统，通过分析直传用 户和中继用户的时延差，提出了一种实时业务的调度 方案。然而，移动中继一般只做简单的重传操作且只 服务于一个用户，因此其时延计算与固定中继存在较 大的差别，从而导致该调度方案并不能很好的应用于 本文场景。本文针对HSDPA系统中FDM Type I中继， 通过分析中继用户的时延，提出了一种改进的 M-LWDF算法，并通过系统级仿真对该算法的性能进 行了分析。 一、HSDPA中继系统场景及其分析 HSDPA中继系统场景［4］如图1所示，包含一个 eNB (evolved Node B，eNB), K 个中继和 N 个用户， 其中归属于基站的有NO个用户，集合为NO={1，2,…， NO},归属于第i个中继节点的有Ni个用户，集合为 Ni={l, 2, Ni}0 eNB和中继根据各链路反馈的 信道质量指示 CQI (Channel Quality Index, CQI)确 定编码调制等级(Modulation and Coding Scheme， MCS),选择合适的编码和调制方式，保证数据传输 的正确性。数据包到达eNB之后按照FIFO进行排队， 并记录当前的时间戳。MAC层资源调度器根据队列信 息(Queue Information, QI),如队列头分组时延、队 列长度以及CQI等对各个用户和中继进行调度。 1.1基站用户QoS约束 1.2中继用户QoS约束 、HSDPA中继系统的实时业务调度算法 在传统的HSDPA系统中，由于中继的引入，同 一个中继节点下有多个QoS不同的业务，因此采用传 统的M-LWDF调度算法会导致以下两个问题：（1）中 继节点下有多个用户，不同用户的QoS要求和HoL 分组时延不同，而M-LWDF调度算法涉及到QoS要 求和HoL分组时延，因此选择哪一个分组的QoS要 求和HoL分组时延用于中继节点的优先级计算，这是 HSDPA中继系统调度算法的第一个问题。（2）每个中 继节点下一般有多个用户，如何保证用户多、接近时 延门限数据包多的中继能够获得更高的调度优先级， 这将是HSDPA中继系统调度算法的第二个问题。 2.1基站直传用户和中继用户接入链路的调度算 根据HSDPA中继系统场景分析，本文所提算法 的调度优先级设计分为三个部分：基站直传用户、中 继Backhaul链路和中继用户接入链路，其中前两者优 先级由基站计算并应用于基站端的调度过程，中继用 户接入链路的优先级由中继节点计算，应用于中继端 的调度过程。 2.2中继Backhaul链路的调度算法 中继节点，其优先级的计算直接关系到系统性能 的优劣。对于问题(1)，从公式(4)中可以看出， M-LWDF调度优先级计算公式中涉及到QoS要求和 HoL分组时延的因子有aj和Wj (t)，针对中继节点 分别引入两个参数a r，i和Wr，i (t)用于计算中继 节点的调度优先级，如公式(5)和(6)所示： 三、仿真分析 搭建了 HSDPA中继系统的实时业务调度仿真平 台，用于验证本文提出的HSDPA中继系统的实时业 务调度算法的系统性能，并与传统的两层M-LWDF 调度算法和没有中继场景(w/o relay)下的M-LWDF 调度算法以及HSDPA移动中继系统中的调度算法 (MR-Schedule Scheme)进行了比较。仿真中每个扇 区部署4个中继，信道模型采用PA3信道，业务模型 采用VoIP业务P］，分组包大小固定为8Obyte，最大 时延容忍门限为50ms,分组时延超过该门限的分组就 会被基站丢弃。 图2出了不同调度算法下的系统吞吐量的比较， 从图中可以看出，本文所提与对比算法在用户数较少 时，吞吐量接近，而当用户较