LTE系统中基于混合业务的分组调度算法研究

未来的移动通信系统需要支持更高的传输速率，容纳更多的用户，并且保障多种业务的服务质量(QoS)。在多用户共享多业务并存的无线通信网络中，设计有效的分组调度算法将有助于实现这一目标。在无线通信网络中，调度的有效性和公平性通常是两个相互矛盾的性能指标，调度算法必须根据不同用户的QoS要求，在二者之间取得最优折中。因此，如何设计出既能保证用户的QoS，又能提高系统容量的分组调度算法是当前无线通信领域的一个研究热点。 由于不同的业务有着自身的特点和不同的QoS要求，在设计调度算法时考虑的因素也有所不同。例如，数据业务需要传输大量的数据，这就要求算法可以提供较高的数据速率，保证系统吞吐量；语音业务则对时延十分敏感，要求算法尽量减少时延，保证短期公平性。 本文重点研究了LTE系统中基于实时业务与非实时业务共存的分组调度算法。 首先分析了实时业务和非实时业务调度算法的研究现状，并提出了它们存在的不足，然后详细概述了LTE无线资源管理及分组调度算法的基础理论知识。 接着详细地分类讨论了基于实时业务和非实时业务的经典分组调度算法，通过大量的计算机仿真来研究它们的性能。针对非实时业务的算法，主要考察它的系统公平性、吞吐量、时延抖动性能；而对实时业务的算法，主要评估它的分组超时率、平均分组等待时间、时延抖动关键性能指标。 然后在第四章中改进了一种适用于LTE系统，支持多业务并存的PFQ分组调度算法。在算法的改进过程中不仅考虑到了实时业务的分组时延等关键要求，而且也考虑了非实时业务高速率的传输请求。改进后的算法在PFQ算法的基础之上，加入了SR的更新方法。通过大量的计算机仿真表明，与目前主要的基于混合业务的MPF、VTQ算法相比，在所有用户服务时间公平性一致的前提下，PFQ改进算法可以保证不同类型的用户均获得较高的QoS。