摘要：有效分配有限的無線資源以提高系統(tǒng)的吞吐量，同時滿足不同業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)需求是LTE通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。結(jié)合比例公平算法(PF)和用戶滿意度的公平算法(USGF)提出了一種基于速率需求滿足程度矩陣的分組調(diào)度算法，根據(jù)速率需求滿足程度矩陣改變判決因素以獲取更高的吞吐量。仿真結(jié)果表明，該算法能在不降低用戶滿意度的條件下提高系統(tǒng)的吞吐量。

　　引言

　　為適應(yīng)移動通信技術(shù)的快速發(fā)展，第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)啟動了長期演進(jìn)(Long Term Evolution，LTE)系統(tǒng)方案。LTE系統(tǒng)采用正交頻分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA)技術(shù)和多入多出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技術(shù)，可以在時域、頻域和碼域上靈活地進(jìn)行無線資源管理。無線資源管理是LTE的關(guān)鍵技術(shù)之一，它的主要功能是通過分組調(diào)度算法來確保用戶的QoS和用戶間的公平性并最大化系統(tǒng)的吞吐量。PF算法是最大載干比調(diào)度(Max C/I)和輪詢調(diào)度(RR)的折中，它兼顧了用戶的公平性和系統(tǒng)的吞吐量，但并沒有考慮到QoS的速率需求。文獻(xiàn)提出的USGF算法考慮了QoS的速率需求，提高了整個系統(tǒng)的用戶滿意程度，但當(dāng)調(diào)度過程中所有用戶都能滿足QoS速率需求且有無線資源富余時，并沒有最大化系統(tǒng)的吞吐量。

　　為此，這里結(jié)合PF算法和USGF算法，引入用戶滿意度反饋提出一種判決因素可變的調(diào)度算法(Factor Changing Scheduling Algorithm，F(xiàn)CS)，并在系統(tǒng)吞吐量、用戶平均滿意度和不同QoS速率需求業(yè)務(wù)之間的公平性等方面進(jìn)行仿真和結(jié)果分析。

　　系統(tǒng)模型

　　考慮一個多小區(qū)的TDD LTE系統(tǒng)，每個小區(qū)有三個扇區(qū)且小區(qū)半徑相同，基站位于小區(qū)的中心位置，采用兩發(fā)兩收天線。每個扇區(qū)有N個用戶和M個物理資源(Physical Resource Block，PRB)，用戶K的QoS速率需求為Vk，每個PRB占用BkHz的帶寬和L個子載波。系統(tǒng)使用自適應(yīng)調(diào)制編碼(Adaptive Modulation And Coding，AMC)技術(shù)，根據(jù)信道的瞬時狀態(tài)采用QPSK、16QAM、64QAM三種不同的調(diào)制編碼方案(Modulation And Coding Scheme，MCS)。采用動態(tài)系統(tǒng)仿真(Dynamic System Simulation，DSS)，為了考察用戶間的公平性，假定用戶初始位置隨機(jī)分配且有一部分用戶長時間處于信道狀況極度不好的狀態(tài)。調(diào)度算法每個傳輸間隔(Transmission Time Interval，TTI)執(zhí)行一次，信道反饋延時d個TTI。

　　算法描述

　　定義矩陣單位階躍函數(shù)(P)， P是一個一維矩陣，M₁為矩陣長度，則有：
         

　　PF算法

　　PF算法一方面充分利用用戶信道的時變性，另一方面較好地保證了系統(tǒng)多用戶分集與公平性間的平衡。用戶K在物理資源塊m上的優(yōu)先級為：
       
　　式中為時間片t內(nèi)用戶k在物理資源塊m上所支持的最大數(shù)據(jù)速率;為用戶k當(dāng)前獲得的平均速率，每次調(diào)度后更新。計(jì)算公式為：