摘要：針對現(xiàn)有調度算法的不足，提出了一種新的基于服務質量(QoS)的長期演進項目(LTE)的改進下行調度算法。根據(jù)多業(yè)務的用戶，該算法在修正的最大加權時延優(yōu)先(M-LWDF)算法的基礎上引入了指數(shù)因子。仿真結果表明，該算法增加了時延較大的用戶被調度的幾率，提高了系統(tǒng)的公平性。

　　引言

　　LTE采用扁平的全IP網(wǎng)絡架構，其性能有了很大的提高。而調度處于媒體訪問控制(Media Access Control，MAC)層的中心環(huán)節(jié)，調度算法的好壞直接影響整個系統(tǒng)的性能。而現(xiàn)有的調度算法不能較好地滿足業(yè)務時延要求。文獻^[1][2][3]中的三種經(jīng)典的調度算法Max C/I，RR和PF均未考慮業(yè)務時延要求，不適合實時業(yè)務。文獻^[4]中提出的M-LWDF算法適于高數(shù)據(jù)速率業(yè)務，考慮對頭延時(head of line，HOL)，提高了實時業(yè)務的性能，但不適于非實時業(yè)務，且是一種非公平調度算法。為了兼顧實時和非實時業(yè)務，提高用戶調度的公平性，該文提出一種基于QoS的下行調度算法，結合M-LWDF算法的優(yōu)點，引入一個指數(shù)因子，結合各業(yè)務不同的QCI值和信道狀況，對有限的無線資源進行調度。文章具體安排如下：第一部分講了調度機制，第二部分分析了調度器，第三部分研究了改進的調度算法，第四部分給出了系統(tǒng)評估標準，第五部分闡述了下行調度的具體實現(xiàn)，第六部分繪出了仿真結果并進行了分析，第七部分對整篇文章進行了總結。

　　調度機制

　　目前的調度機制主要有三種：靜態(tài)調度、動態(tài)調度和半靜態(tài)調度。靜態(tài)調度就是在固定的時刻調度固定的資源，資源分配持續(xù)整個業(yè)務，它不考慮信道條件。因為在業(yè)務的整個過程均分配無線資源，所以靜態(tài)調度的最大缺點是浪費資源。而動態(tài)調度剛好相反，它根據(jù)用戶反饋的信道條件的不同，在每個TTI均動態(tài)地選擇資源進行調度，所以這種調度機制享受了信道的時頻域全分集。但它需要大量的控制信令來完成交互，這可能阻塞數(shù)據(jù)包的發(fā)送。為了減少信令的開銷，LTE針對VoIP^[5]這樣的一類傳輸包小且有一定規(guī)則的業(yè)務，提出了半靜態(tài)調度機制。該機制通過RRC進行初始配置，其重傳轉為動態(tài)調度。具有一次授權，周期使用的特點，大大節(jié)省LTE系統(tǒng)用于調度指示的PDCCH資源。由于LTE是針對多用戶多業(yè)務的，而用戶的業(yè)務主要分為實時業(yè)務(real time，RT)和非實時業(yè)務(Non-real time，NRT)，其中RT業(yè)務包括VoIP(Voice over Internet Phone)、Video conferencing、在線游戲等，NRT業(yè)務包括FTP、website browsing等。為了適應各類業(yè)務的需求，該文決定采用半靜態(tài)調度和動態(tài)調度有機結合的調度機制。

　　下行調度器概述

　　由圖1可知，本調度器^[7]的輸入需要考慮的因素有UE能力、eNB緩沖狀態(tài)、無線資源、QoS^[8]、業(yè)務類型和CQI、ACK的反饋等等。其中UE能力是由RRC的UECapabilityEnquiry和UEInformationRequest發(fā)送給MAC層調度模塊的。LTE可支持的終端等級為5個，從等級1到等級5，5為最高等級，1為最低等級，這些等級表現(xiàn)在數(shù)據(jù)的傳輸能力上(這里主要說下行方向)。調度器根據(jù)這些輸入因素采用合適的調度算法選取合適的資源進行調度，并根據(jù)信道的條件進行自適應的調整。

　　調度的改進

　　M-LWDF^[9]算法是為支持CDMA-HDR系統(tǒng)中多個實時數(shù)據(jù)用戶而設計的。主要思想是在PF算法的基礎上充分考慮了數(shù)據(jù)包的隊列時延因子。其計算公式如下：

　　HOL包延遲超過該用戶的時延門限值的最高概率。雖然本算法相對PF算法獲得了相對低的丟包率。但它是一種非公平算法。

　　在此基礎上對M-LWDF算法進行修改，引入了指數(shù)因子，該算法的思想是設定啟動優(yōu)先級加速的警戒線，當延時因子超過警戒線時其優(yōu)先級顯著增加進而獲得絕對的優(yōu)先級，其具體的計算公式如下：