LTE系統無線資源調度算法淺析

中國通信建設集團設計院有限公司第一分公司 王 靜 李盼星

1 引言

調度用來解決不同用戶之間共享系統可用資源的問題，一個好的調度算法可以滿足不同用戶的QoS（Qual it y of Service，服務質量）需求，使系統容量最大化。在LTE的無線資源調度算法中，根據實時性分類可分為非實時調度算法和實時調度算法，非實時調度算法有RR（Round-Robin Schedul ing，輪詢調度算法）、PF(Pr opor t ional Fair Schedul ing，正比公平算法)和Max C/I（Maximum Carrier to Interf erence，最大載干比算法）等，這三種算法也是LTE網絡的經典調度算法；實時調度算法有EDF（ear l iest deadl ine f irst）、M-LWDF(modif ied l argest weight ed del ay f ir st,可變最大加強時延優先)等，適用于LTE網絡中的實時業務。在調度算法設計時應綜合考慮吞吐量、公平性和時延等指標，根據不同網絡需求設計有不同側重點的調度算法。

本文主要對LTE網絡的三種經典調度算法（輪詢調度算法、正比公平算法、最大載干比算法）進行分析，并通過仿真說明了調度算法的特點。

2 經典調度算法簡介

2.1 最大載干比算法

最大載干比算法的原則是為具有最佳信道質量的用戶提供服務，該算法可以獲得最大的系統容量，但是未考慮公平性問題，位于小區邊緣信道質量差的用戶可能不會獲得服務。

2.2 輪詢算法

輪詢算法是所有用戶輪流使用共享信道，不會考慮信道條件，該算法保證了用戶間的公平性，但是系統吞吐量較低。

2.3 正比公平算法

正比公平算法是最大載干比算法和輪詢算法的折中考慮，該算法既考慮了公平性又考慮了吞吐量，在該種調度策略下，無線資源會被分配給信道質量相對最好的用戶，當用戶的瞬時信道質量高于平均信道質量時會被優先調度。

為更好的說明三種經典算法之間的差異，我們選取了某市區的9個基站對輪詢算法和正比公平算法進行蒙特卡洛仿真，仿真條件設置如表1所示，話務地圖設置四種業務類型：High Speed Int er net，Mobi l e Int er net Access，Video Conf er encing 和VoIP，設定每種業務的用戶數相同，我們對每小區用戶數分別為40、80、120、160、200、240、280、320和360時進行仿真，得到輪詢算法和正比公平算法的小區下行吞吐量對比結果如圖1所示。

表1 仿真參數

圖1 仿真結果

從圖1可以看出：（1）隨著用戶的增加，兩種算法的下行小區吞吐量都有所增加，而正比公平算法的小區吞吐量要高于輪詢算法，這是由于輪詢算法本身不考慮用戶的無線信道環境，對所有用戶都進行相同的資源分配，因此該算法可以使系統的公平性達到極限，但是在吞吐量方面會有所欠缺；而正比公平算法在考慮公平性的同時兼顧系統的吞吐量，因此得到的吞吐率比輪詢算法要高。（2）隨著用戶數增加，小區吞吐量升高，當單小區用戶數到達160時（不同仿真條件下，該值會有所不同）小區吞吐量增長率變緩，隨著用戶數增加，增長出現緩慢下降趨勢，這是由于RB資源分配已達到滿負荷，小區吞吐量也達到一個穩定值。

3 其他調度算法

通過對三種經典調度算法的分析可以看到，三種調度算法各有優劣，但是由于正比公平算法兼顧了吞吐量和公平性，因此目前在該算法基礎上改進的調度算法較多，如補償公平正比調度算法[1]和緊急門限比例延遲公平算法[2]等。

4 結論

本文首先對最大載干比算法、輪詢算法和正比公平算法進行了簡介，然后對輪詢算法和正比公平算法進行了蒙特卡洛仿真，仿真結果說明相對于正比公平算法，輪詢算法對系統的吞吐量貢獻較小。本文的工作側重于對LTE系統的非實時調度算法進行研究，下一步工作將研究適合實時業務的跨層實時性調度算法。

[1]仇潤鶴,馬鋆爍,龔長浩.LTE上行調度中一種補償公平正比算法[J].計算機與現代化,2012(9):79-82.

[2]劉培植,楊嵐君,闕蔚,等.無線網絡實時業務調度算法研究[J].武漢理工大學學報,2007,29(4):136-139.