楊超煒，沈雪

（國(guó)家信息技術(shù)安全研究中心，北京 100084）

基于LTE干擾協(xié)調(diào)的調(diào)度方案

楊超煒，沈雪

（國(guó)家信息技術(shù)安全研究中心，北京 100084）

LTE 系統(tǒng)下行選用 OFDMA 接入方式，使小區(qū)內(nèi)的用戶信息承載在相互正交的不同載波上,解決了小區(qū)內(nèi)干擾的問(wèn)題，提高了小區(qū)整體的吞吐量。但是各小區(qū)采取相同頻率通信加劇了小區(qū)間干擾問(wèn)題。目前的靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)算法，因資源占用和服務(wù)用戶的質(zhì)量來(lái)說(shuō)都與現(xiàn)實(shí)情況有很大的出入，正在傾向于改為動(dòng)態(tài)干擾協(xié)調(diào)策略，使用的調(diào)度策略通常也要采用動(dòng)態(tài)方式。

LTE；動(dòng)態(tài)調(diào)度；干擾協(xié)調(diào)；小區(qū)切換

1 LTE 干擾協(xié)調(diào)中存在的調(diào)度問(wèn)題

小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)是位于小區(qū)邊緣和小區(qū)中心的用戶分配不同的資源。中心用戶包括：正在通信的用戶、新發(fā)起業(yè)務(wù)的用戶和資源重分配的用戶邊緣用戶分為四種：正在通信的用戶、新發(fā)起業(yè)務(wù)的用戶、切換用戶和資源重分配用戶。中心用戶使用中心資源和邊緣資源；邊緣用戶只使用邊緣資源。這種資源分配方案會(huì)帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題：

（1）小區(qū)邊緣的容量受限問(wèn)題。在將小區(qū)劃分為小區(qū)中心與小區(qū)邊緣后，小區(qū)邊緣用戶的可用資源嚴(yán)重下降，而且小區(qū)邊緣區(qū)域需要服務(wù)的用戶數(shù)量相對(duì)較多，小區(qū)邊緣的服務(wù)質(zhì)量更難保證。如果分組調(diào)度算法試圖為每個(gè)邊緣用戶都提供較好的 QoS 水平，將導(dǎo)致部分邊緣用戶無(wú)法正常通信，則小區(qū)邊緣的服務(wù)質(zhì)量下降，阻塞率和掉話率上升。

（2）借用資源的調(diào)度問(wèn)題。在干擾協(xié)調(diào)中，為了保證中心用戶資源利用率，中心用戶在沒(méi)有中心資源的情況下，可以借用邊緣用戶資源。但這種借用會(huì)帶來(lái)邊緣業(yè)務(wù)服務(wù)水平下降。該問(wèn)題核心是中心用戶與邊緣用戶的數(shù)據(jù)包在邊緣調(diào)度器中如何調(diào)度。若在邊緣分組調(diào)度中將借用用戶業(yè)務(wù)優(yōu)先，會(huì)導(dǎo)致邊緣用戶服務(wù)質(zhì)量下降，而且如果發(fā)生大量借用的情況，會(huì)導(dǎo)致邊緣用戶無(wú)法正常通信。但是如果考慮優(yōu)先邊緣用戶業(yè)務(wù)，會(huì)使借用用戶陷入長(zhǎng)時(shí)間等待，并可能造成借用用戶掉話。借用資源釋放會(huì)影響中心和邊緣的調(diào)度器對(duì)同一用戶不同數(shù)據(jù)包的處理難度。

（3）如果按照小區(qū)中心和邊緣用戶需求的數(shù)據(jù)量來(lái)劃分，可以得到以下四種情況：①中心用戶需求少，邊緣用戶需求少時(shí)，資源足夠分配中心和邊緣用戶，并且由于采用干擾協(xié)調(diào)策略，小區(qū)間干擾較小。②中心用戶需求多，邊緣用戶需求少時(shí)，事先干擾協(xié)調(diào)分配給小區(qū)邊緣的資源就會(huì)出項(xiàng)浪費(fèi)，導(dǎo)致系統(tǒng)吞吐量的整體下降。③中心用戶需求少，邊緣用戶需求多時(shí)，小區(qū)邊緣資源分配不足，導(dǎo)致邊緣用戶的通話質(zhì)量降低，而小區(qū)中心資源則造成浪費(fèi)。④中心用戶需求多，邊緣用戶需求多時(shí)，中心邊緣的協(xié)調(diào)資源不會(huì)是其用戶最佳資源選擇范圍，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的整體吞吐量下降。

2 解決方案

（1）小區(qū)內(nèi)不同區(qū)域，分別進(jìn)行不同的資源分配方案。中心區(qū)域——基于最大化吞吐量的小區(qū)中心分組調(diào)度：在小區(qū)中心區(qū)域，使用基于最大化吞吐量的分組調(diào)度算法對(duì)中心資源進(jìn)行調(diào)度，以確保用戶的服務(wù)質(zhì)量和系統(tǒng)整體的吞吐量，體現(xiàn)了分組調(diào)度對(duì)于系統(tǒng)資源利用的高效性。

邊緣區(qū)域——基于最大化容量的小區(qū)邊緣分組調(diào)度：小區(qū)邊緣采用基于最大化容量的分組調(diào)度。該方案可以適當(dāng)降低用戶的業(yè)務(wù) QoS 水平。在邊緣分組調(diào)度中，邊緣區(qū)域存在正在通信的用戶、新發(fā)起業(yè)務(wù)的用戶、切換用戶和資源重分配用戶。邊緣分組調(diào)度應(yīng)為其中的切換用戶和資源重分配用戶提供適當(dāng)?shù)膬?yōu)先級(jí)，以提高用戶切換和資源重分配的成功率。這種邊緣調(diào)度算法目的在于讓更多的用戶在小區(qū)邊緣享受常規(guī)服務(wù)，更側(cè)重于保證用戶間公平性。

通過(guò)在小區(qū)中心區(qū)域和邊緣區(qū)域使用不同的分組調(diào)度算法，該方案實(shí)現(xiàn)在小區(qū)邊緣最大化用戶數(shù)、小區(qū)整體最大化吞吐量的目的，體現(xiàn)了分組調(diào)度的高效性與用戶間公平性的結(jié)合。

（2）小區(qū)內(nèi)不同區(qū)域之間的調(diào)度協(xié)調(diào)方案。為了提高小區(qū)整體的頻譜利用率，中心用戶在沒(méi)有剩余中心資源的情況下，可以借用剩余邊緣資源。在借用的過(guò)程中，需要兩種分組調(diào)度算法的區(qū)域間調(diào)度協(xié)調(diào)。區(qū)域間調(diào)度協(xié)調(diào)主要是兩種分組調(diào)度算法中數(shù)據(jù)塊傳輸優(yōu)先級(jí)的動(dòng)態(tài)調(diào)整。在這種動(dòng)態(tài)調(diào)整中，兩種調(diào)度器要相互關(guān)聯(lián)，彼此協(xié)作。同樣，由于中心區(qū)域的負(fù)載變化，當(dāng)中心區(qū)域有資源剩余時(shí)，借用用戶數(shù)據(jù)塊需要重新回歸到中心調(diào)度器，并釋放占用邊緣調(diào)度器的資源，這一借用資源釋放過(guò)程也需要中心調(diào)度器與邊緣調(diào)度器再次協(xié)作，重新調(diào)整兩種調(diào)度隊(duì)列中數(shù)據(jù)塊的優(yōu)先級(jí)。在借用資源和借用資源釋放過(guò)程中，合理地進(jìn)行區(qū)域間的調(diào)度協(xié)調(diào)，既保證借用用戶維持正常業(yè)務(wù)水平又不對(duì)邊緣區(qū)域的整體性能造成嚴(yán)重影響。

（3）通過(guò)調(diào)整干擾協(xié)調(diào)策略中的功率限制。通過(guò)功率分配解決，小區(qū)中心用戶較多，而邊緣用戶資源剩余的時(shí)候，可以使中心區(qū)域的功率限制值減小，縮小小區(qū)中心區(qū)域的范圍，使得邊緣區(qū)域分擔(dān)一定數(shù)量的原中心小區(qū)用戶；而當(dāng)邊緣用戶較多時(shí)，可以考慮將中心區(qū)域功率值適當(dāng)增大，以緩解邊緣區(qū)域的資源壓力。

（4）關(guān)于用戶在小區(qū)邊緣和中心區(qū)域的移動(dòng)。對(duì)從小區(qū)中心到小區(qū)邊緣慢速移動(dòng)的用戶，可以考慮利用“拖尾現(xiàn)象”，不對(duì)用戶進(jìn)行重新的資源調(diào)度，而是仍使用原來(lái)的資源，對(duì)快速用戶來(lái)說(shuō)，則要在移動(dòng)到邊緣后，迅速地分配邊緣部分資源，以免對(duì)其他用戶造成干擾。

［1］許健華，戎蒙恬，劉洋.無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的一種呼叫接入控制方案［J］.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，（2）.

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［3］謝顯中等.基于 TDD 的第四代移動(dòng)通信技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2005.

［4］沈嘉，索士強(qiáng)，全海洋.3GPP 長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］.北京：人民郵電出版社，2008.

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Scheduling Scheme based on LTE Interference Coordination

YANG Chao-wei，SHEN X ue
（National Information Technology Security R esearch Center，Beijing 100084，China）

The downlink of LTE system selects OFDMA access mode，so that the user information in the cell is carried on different orthogonal carriers，which solves the problem of cell interference and improves the overall throughput of the cell.But each cell adopts the same frequency communication to aggravate the inter cell interference.Because of the quality of resource and service users，static interference coordination algorithms at present and the reality of the situation are very different，which are inclined to change the dynamic interference coordination strategy.The scheduling strategy is usually using dynamic mode.

LTE；dynamic scheduling；interference coordination；cell switching

TN929.5

A

2095-980X（2016）12-0056-01

2016-11-25

楊超煒（1985 -），男，黑龍江人，碩士，主要研究方向：信息技術(shù)。