跨层资源调度算法综述

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1、电信科学2008年第9期研究与开发跨层资源调度算法综述*程军,李鸥,来卫国(信息工程大学信息工程学院郑州450002)摘要跨层资源调度对实现资源的有效利用,保证业务的QoS起着重要作用。本文对跨层资源调度的研究状况进行了概述:根据所采用的技术体制和约束类型,介绍了单载波系统和OFDM系统的多用户机会调度问题和相应算法,分析了单一类型和多种类型资源共享约束下的机会调度算法;分别从队列调度、子载波分配和功率控制3个方面,对基于队列和信道状态信息的资源调度算法进行了分析和比较;对提高反馈信息的准确性、减少反馈信息量

2、的方法和机制进行了简要介绍。最后指出了需要进一步研究的问题。关键词跨层调度;机会调度;资源分配;服务质量;反馈机制方法,在此基础上指出了需要进一步研究的问题。1引言2基于信道状态信息的机会调度算法随着网络技术和无线通信技术的迅猛发展和日趋融合,无线网络技术得到了前所未有的发展和应用。与此同2.1单载波体制下的机会调度时,有限的网络资源与用户日益增加的业务需求之间的矛为解决无线信道动态变化造成的资源浪费问题,人们提[1,2]盾亦日渐突出。出了依赖于地理位置的调度算法、依赖于信道状态的调度[3][4,5]一方面,

3、无线网络带宽和功率资源有限,无线信道受算法和机会调度算法等,这些算法的基本思想是:调度干扰、衰落、多径扩展、多普勒效应等影响,信道容量动态过程利用信道的动态变化特性,尽可能通过较好的信道传变化;另一方面,用户的业务需求正从语音、电子邮件向包输信息。在这些算法中,机会调度算法可以提高无线资源括视频流、实时交互业务在内的多媒体业务转变,而多媒利用率和系统的吞吐量,实现过程如图1所示。体业务具有高带宽、低时延等QoS需求。如何实现网络资机会调度算法在提高系统吞吐量的同时,容易造成用源的有效利用,保证多种类型业务的Q

4、oS需求,是当前的热点研究课题。跨层资源调度对实现资源的有效利用,保证业务的QoS起着重要作用。目前围绕跨层无线资源调度展开了大量研究,本文对跨层资源调度的研究状况进行了概述,明确了研究的关键问题,阐述了解决这些问题的基本思想和*国家自然科学基金资助项目(No.60672064)图1机会调度算法示意79研究与开发户间的不公平性。例如距离基站较近的用户,信道质量较时业务间的长期吞吐量的公平性,同时给予实时业务基于好,接受较多服务;而位于蜂窝网络边缘的用户,信道质量概率的吞吐量保证,对于没有达到QoS要求的用户,

5、增加相对较差,可能长时间接受不到服务。为解决此问题,提出其调度权重,反之亦然。[6]了比例公平(PF)算法和基于资源共享约束的机会调度算3基于信道和队列状态信息的调度算法[7]法,这些算法都是对公平性与传输效率进行了折衷。比例公平算法既考虑当前的用户信道质量状况,又考虑用户已机会调度算法虽然利用了信道的动态变化特性,但没接受到的服务量,从而保证无线带宽的有效利用,维护用有考虑业务负荷及其变化带来的影响,而业务负荷及变化户间的公平性。基于资源共享约束的机会调度算法引入了对调度算法的影响较大,例如被调度用户可能因

6、业务较少时间共享公平约束、基于性能的公平约束、最小性能公平而造成传输资源的浪费,于是基于信道和队列状态信息的约束3种条件,即实现系统吞吐量最大化,同时满足资源调度算法应运而生,其主要思想是:调度过程综合考虑信的公平共享。道状态、队列状态、业务的QoS需求及用户间的公平性等2.2多载波体制下的机会调度问题,提高信息传输效率,保证业务的QoS,维护用户间的基于单载波的机会调度一次只能服务一个用户,而多公平性。基于信道和队列状态信息的调度算法的实现过程载波技术(OFDM/OFDMA)具有抗频率选择性衰落、传输数如图

7、2所示。据率高、能实现频率复用和并行传输等优点,是下一代宽3.1基于信道和队列状态信息的队列调度带移动无线网络的关键技术。参考文献[8～10]研究了多载基于信道和队列状态信息的调度算法中,比较经典的[13]波技术下的机会调度问题。参考文献[8]在三种公平性(时是修改后的最大权重延迟优先(ML-WDF)算法,已在间公平、效用公平和最小性能保证)约束下推导了最优调CDMA-HDR系统得到成功应用。ML-WDF的调度优先级由度策略,该调度策略不仅利用了信道的时变特性,还利用信道状态、用户已接受的服务量和队头分组的排

8、队时延确了信道的频域多样性。参考文献[9]给出了设计具有自适应定。为了解决用户队列间的时延差异不敏感问题,人们提[14]控制功能的机会公平无线调度器的一般方法,描述和解决出了改进的基于指数规则的ML-WDF算法,改进了分组了多信道调度问题。参考文献[8,9]研究的是时隙资源的多时延和系统吞吐量。用户机会调度问题,而参考文献[10]提出了联合时隙和功ML-WDF算法没有考虑业务随机到达可能造成的被率的