[发明专利]一种用于移动环境下的分组数据业务资源调度和分配的新算法

说明书

本发明涉及的是一种用于移动环境下的分组数据业务资源调度和分配的新算法，它是基于在满足给定的公平性要求的情况下，吞吐量累积分布函数曲线越靠近公平性准则，吞吐量越高的认识提出的。本算法可以通过调节参数来改变吞吐量和公平性曲线的关系。而且，从吞吐量和公平性两者折中的角度出发，它可以比较容易地找出一种近似最优解。

随着人们对移动数据业务需求的不断增加，移动通信系统支持高速数据的能力也不断增强。IS-95只支持低速数据，而cdma2000已经可以支持中速数据。为了在移动通信中提供支持高速分组数据传输的能力，Qualcomm公司创造性地提出了cdma2000的演进版本1x EV DO，又称HDR(High Data Rate)。它是基于话音和数据业务优化的目标函数不同，话音追求的是Erlang最大化，而数据则是吞吐量最大化。因此，HDR是专门针对数据业务的，它使用单独的载频来传输数据。不同于1x中针对话音业务的功率控制技术，这里采用了速率控制技术。每个时隙(slot)移动台测量一次导频C/I，以此来预测可以支持的最高传输速率，并通过反向的DRC(Data Rate Control)信道向基站报告。基站根据各移动台反馈的信息，采用一定的调度算法，从请求传输的移动台中，选择出一个用户，各用户采用时分的方式传输数据。

为了具体说明本发明提出的移动环境下的分组数据业务资源调度和分配的新算法，下面的例子就是以HDR的框架协议为背景的。但本发明所提出的方法及其思想，广泛适用于移动环境下的分组数据业务资源调度和分配。移动通信系统中，由于各移动台离基站的距离不同，接收信号的强度不同，如果只让信道条件好的用户一直传输数据，等其信道变差时，再让其它信道变好的用户传，这样就充分利用了多用户分集的效果，将使系统吞吐量达到最大化，这种调度算法称做最大C/I算法。从系统吞吐量最大化的角度来说，这种调度算法是最优的，无论采用别的任何调度算法，吞吐量都不可能超过它。但它不可避免地照顾不到一些处于小区边缘的用户，使他们长时间得不到服务，即出现“饿死现象”。因此，这种调度算法被认为是最不公平的。

而轮循算法(Round Robin)则不考虑信道条件，对所有请求服务的用户一视同仁，每个用户接受服务的机会均等。因此，从占有系统资源的角度看，这种调度算法是最公平的。实际上，在讨论公平性问题时，不应该只考虑分配资源的方式，还要考虑利用资源的效用，同样的资源分配给不同的用户获得的效用是不一样的。比如，在这里选择不同的用户，由于请求的传输速率不同，对系统吞吐量的贡献是不同的。正因为轮循算法不能利用多用户分集的效果，其对资源利用的效用较低，使得这种算法的吞吐量受到了很大的限制。为了同时兼顾系统吞吐量和公平性，Qualcomm在HDR中提出了一种称为正比公平(ProportionalFairness)的调度算法，其原理具体可参见A.Jalali等人的“DataThroughput of CDMA-HDR，a High Efficiency Data Rate PersonalCommunication Wireless System”(VTC’2000，PP.1854-1858)一文。现简述其原理如下：