hsdpa中继系统实时业务调度算法研究

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1、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，HighSpeedDownlinkPacketAccess)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-LargestWeightDeadlineFirst,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

2、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FDMTypeI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

3、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(evolvedNodeB，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}0eNB和中继根据各链路反馈的信道质量指示CQI(ChannelQualityIndex,CQI)确定编码调制等级(ModulationandCodingScheme，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。M

4、AC层资源调度器根据队列信息(QueueInformation,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

5、。（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

6、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ar，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/orelay)下的M-LWDF调度算法以及HSDPA移动中继系统中的调度算法(MR-ScheduleScheme)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

7、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，而当用户较多时，明显要优于对比算法。图3和图4分别给出了不同调度算法下的平均分组时延和丢包率，图中可以看出，用户数较少时性能接近，而当用户数增加时，本文所提算法的性能优势比较明显。本文在中继技术增强的HSDPA系统中，从实时业务的业务质量要求和中