一種H2H與M2M終端共存場景下的上行資源分配方法與流程

本發明屬于移動通信技術領域，涉及LTE系統傳輸資源分配方法，可用于在LTE系統中引入M2M業務時的傳輸資源分配過程中。

背景技術：

M2M是Machine-to-Machine的簡稱，是指應用通信技術實現人和人、人和機器、機器與機器之間數據通信和交流的一系列技術及其組合的總稱，是一種面向智能終端的信息交換和通信類型。M2M作為物聯網在現階段最主要的應用形式，是一種新興的通信類型，是移動通信領域新的業務增長點，在蜂窩網中實施機器類型通信受到移動運營商的重視和青睞，而且蜂窩網絡以其覆蓋范圍廣，建設成本低，部署方便等特點，也為在蜂窩網中實施機器類通信提供有利條件。

傳統的通信系統主要面向H2H通信業務設計，適應H2H業務需求，由于機器類通信設備數量具有海量特性以及業務通信習慣具有突發特性，而與傳統H2H通信相比，M2M通信的業務特性具有應用類型繁多、終端數量巨大、與應用聯系緊密、業務模式多樣等特點。完全照搬現有的通信系統傳輸M2M業務，系統的效率、成本和適用性都無法達到最優。因此需要有一種方法，可以在H2H與M2M終端共存場景下，既保證H2H業務的Qos需求，又符合M2M業務的特點。

技術實現要素：

技術問題：本發明針對在H2H與M2M終端共存場景下上行資源分配問題，提供一種在大量M2M終端存在情況下仍能保證H2H業務的Qos需求，同時又能夠滿足M2M業務的傳輸需求的方法。

技術方案：本發明的在H2H與M2M終端共存場景下上行資源分配方法， 包括以下步驟：

101步，在每個調度時刻，基站調度器遍歷所有已建立連接的用戶，將有上行數據發送請求的用戶歸入不同的用戶隊列，所述用戶隊列為H2H與時延敏感的M2M用戶隊列和時延非敏感的M2M用戶隊列；所述的H2H與時延敏感的M2M用戶隊列，是傳統的人與人通信用戶和業務實時性要求較高的機器用戶，所述的M2M業務用戶隊列，是除去業務實時性要求較高的機器用戶外的所有M2M用戶；

102步，基站調度器首先對H2H與時延敏感的M2M用戶隊列中的用戶進行調度，以優先保障H2H與時延敏感的M2M用戶通信的服務質量；

103步，在對H2H與時延敏感的M2M用戶調度完成后，仍然有剩余資源時再對M2M用戶隊列中的用戶進行調度，以合理利用LTE上行鏈路無線資源，提高LTE上行鏈路的傳輸性能。

在102步中，所述的對H2H與時延敏感的M2M用戶隊列中的用戶進行調度，包括以下子步驟：

201步，根據QCI參數表計算每個業務的服務優先級，公式為：

其中V_i表示用戶i的服務優先級，基站調度器按照V_i的值從大到小依次為業務服務，Q_i為用戶請求業務的QoS等級，D_i為用戶i的時延界限，表示用戶i的排隊等待時間，當時，用戶當前的數據將會因超時而被丟棄，表示用戶i的到達時間；

202步，構建用戶-資源塊效用矩陣，此效用值為當前傳輸時間間隔每個用戶在RB上的最大傳輸速率，是由信道質量決定的，此效用值的計算方式為：基站根據上行鏈路狀態估計每個業務在每個資源塊上的信道增益和有效信干噪比，由此得出每個用戶在每個RB上的編碼格式，計算每個用戶在每個RB上的傳輸功率，然后獲得每個用戶在RB上的最大傳輸速率；

203步，從用戶-資源塊效用矩陣選擇效用值最大的單元，此單元對應的用戶為當前用戶，將所述最大效用值對應的資源塊分配給當前用戶，判斷當前用戶分配的資源塊是否能滿足請求業務的最小傳輸速率，如果能，則當前用戶 的資源分配結束；

204步，如果不能，將當前用戶第二大效用值對應的資源塊分配給此用戶，如此反復分配，直到為當前用戶分配的資源塊能夠滿足此用戶請求業務的最小傳輸速率；

205步，當前用戶資源分配結束后，跳回202步調度一個新的用戶為其分配資源，直到H2H與時延敏感的M2M用戶隊列中的用戶被調度完或者資源塊被分配完。

在103步中，所述的再對非時延M2M用戶隊列中的用戶進行調度，其特征為，非時延敏感的M2M業務所上傳數據量很小，一個資源塊就能夠滿足其傳輸需求方法為。分配方法為：非時延敏感的M2M終端劃分為不同的群組，群組內終端通過機器類通信網關MTCG(machine-type communications devicesgateway)與基站進行通信。假設基站剩余資源只為一個群組服務，計算每個群組可以被服務的終端數，定義有L群組，第l群組可以被服務的終端數為基站調度器按照比例將剩余的資源塊分配給各個群組。在完成對非時延敏感的M2M用戶每個群組分配資源后，需要對每個群組內用戶請求分配資源。

基站調度器對群組內用戶分配方法是：

對每個群組內用戶請求分配資源，具體方法為：

401步，構建服務優先級隊列，基站調度器首先為先發起請求的用戶分配資源；

402步，構建用戶-資源塊效用矩陣，效用值為當前傳輸時間間隔每個用戶在RB上的最大傳輸速率。服務優先級隊列第一位用戶為當前用戶，將所述效用值大于當前用戶最低傳輸速率并且效用值最小對應的資源塊分配給當前用戶；

403步，當前用戶資源分配結束后，跳回401步調度一個新的用戶為其分配資源，直到群組內非時延敏感的M2M用戶被調度完或者資源塊被分配完。

有益效果

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

本發明使得未來在有大量M2M業務存在的情況下，優先保障H2H與時延敏感的M2M業務的Qos，同時充分考慮M2M業務的小數據特性，最大限 度地利用時間、頻率二維資源，為時延不敏感M2M用戶提供服務，從而提高LTE上行鏈路的傳輸性能，最大限度地滿足人與人通信和機器對機器通信的需求。

附圖說明

圖1為本發明LTE上行鏈路無線資源調度方法的總體流程圖。

圖2為本發明實施例中對H2H用戶隊列的調度方法流程圖；

圖3為本發明實施例中對M2M用戶隊列中對每個群組內用戶請求分配流程圖；

圖4為本發明實施例中的UE-RB效用矩陣示意圖。

具體實施方式

以下結合實施例和說明書附圖對本發明技術方案進行詳細描述。

如圖1所示，本發明的LTE上行鏈路無線資源調度方法方法包括以下步驟：

101步，在每一個調度時刻，基站調度器首先遍歷所有已經建立連接的用戶，將有上行數據發送請求的用戶歸入不同的用戶隊列，所述用戶隊列為H2H與時延敏感的M2M用戶隊列和時延非敏感的M2M用戶隊列；所述的H2H與時延敏感的M2M用戶隊列，是傳統的人與人通信用戶和業務實時性要求較高的機器用戶，所述的M2M業務用戶隊列，是除去業務實時性要求較高的機器用戶外的所有M2M用戶；

102步，基站調度器首先對H2H與時延敏感的M2M用戶隊列中的用戶進行調度，以優先保障H2H與時延敏感的M2M用戶通信的服務質量；

103步，在對H2H與時延敏感的M2M用戶調度完成后，仍然有剩余資源時再對M2M用戶隊列中的用戶進行調度，以合理利用LTE上行鏈路無線資源，提高LTE上行鏈路的傳輸性能。

如圖2所示，步驟102中所述優先對H2H與時延敏感的M2M用戶隊列中的用戶(UE)進行調度的方法包含以下子步驟：

201步，根據QCI參數表計算每個業務的服務優先級，公式為：

其中V_i表示用戶i的服務優先級，基站調度器按照V_i的值從大到小依次為業務服務，Q_i為用戶請求業務的QoS等級，D_i為用戶i的時延界限，表示用戶i的排隊等待時間，當時，用戶當前的數據將會因超時而被丟棄，表示用戶i的到達時間；

202步，構建用戶-資源塊效用矩陣，此效用值為當前傳輸時間間隔每個用戶在RB上的最大傳輸速率，是由信道質量決定的，此效用值的計算方式為：基站根據上行鏈路狀態估計每個業務在每個資源塊上的信道增益和有效信干噪比，由此得出每個用戶在每個RB上的編碼格式，計算每個用戶在每個RB上的傳輸功率，然后獲得每個用戶在RB上的最大傳輸速率；

203步，從用戶-資源塊效用矩陣選擇效用值最大的單元，此單元對應的用戶為當前用戶，將所述最大效用值對應的資源塊分配給當前用戶，判斷當前用戶分配的資源塊是否能滿足請求業務的最小傳輸速率，如果能，則當前用戶的資源分配結束；

204步，如果不能，將當前用戶第二大效用值對應的資源塊分配給此用戶，如此反復分配，直到為當前用戶分配的資源塊能夠滿足此用戶請求業務的最小傳輸速率；

205步，當前用戶資源分配結束后，跳回202步調度一個新的用戶為其分配資源，直到H2H與時延敏感的M2M用戶隊列中的用戶被調度完或者資源塊被分配完。

在103步中，所述的再對非時延M2M用戶隊列中的用戶進行調度，其特征為，非時延敏感的M2M業務所上傳數據量很小，一個資源塊就能夠滿足其傳輸需求方法為。分配方法為：非時延敏感的M2M終端劃分為不同的群組，群組內終端通過機器類通信網關MTCG(machine-type communications devices gateway)與基站進行通信。假設基站剩余資源只為一個群組服務，計算每個群組可以被服務的終端數，定義有L群組，第l群組可以被服務的終端數為基站調度器按照比例將剩余的資源塊分配給各個群組。在完成對非時延敏感的M2M用戶每個群組分配資源后，需要對每個群組內用戶請求分配資源。

如圖3所示，基站調度器對每個群組內用戶請求分配資源，具體方法為：

401步，構建服務優先級隊列，基站調度器首先為先發起請求的用戶分配資源；

402步，構建用戶-資源塊效用矩陣，效用值為當前傳輸時間間隔每個用戶在RB上的最大傳輸速率。服務優先級隊列第一位用戶為當前用戶，將所述效用值大于當前用戶最低傳輸速率并且效用值最小對應的資源塊分配給當前用戶；

403步，當前用戶資源分配結束后，跳回401步調度一個新的用戶為其分配資源，直到群組內非時延敏感的M2M用戶被調度完或者資源塊被分配完。