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摘 要：为了提升家庭基站的无线资源利用效率，适应多业务融合通信的发展需求，设计了一种多业务融合接入的家庭基站系统。分析了家庭基站环境中业务的特点，提出了一种多业务的自适应动态调度算法，根据不同分集内业务的QoS特点，设计了独立的资源分配策略，为用户提供差异化的服务，同时在系统负荷状态改变时，自适应调整业务优先级计算公式。仿真结果显示，算法在轻载时获得了更好的吞吐量，在过载时大大降低了丢包率，保障了业务的公平性。
关键词：家庭基站；服务质量；资源调度；5G
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2019.09.013
引言
随着物联网技术的发展和通信数据的爆发式增长，4G的时频效率将难以满足未来通信容量的需求，如何提高时频资源调度算法的利用效率将是未来5G需要解决的首要问题。据统计，80%以上的通信业务数据发生在室内环境，室内通信已成为通信网络中最重要的接入环节。
在室内环境中，多个运营商的Wi-Fi信号、室分信号、室外宏站信号共存，信号间干扰严重，频谱资源浪费较大，增加了室内无线通信网络的复杂性，急需设计一种全新架构的家庭基站系统，融合多制式信号的接入，优化无线资源的分配，满足多用户多业务数据高速增长下的QoS需求，提高用户体验。无线通信MAC层经典的调度算法有轮循（RR）调度算法、比例公平（PF）调度算法和最大载干比（MaxC/I）调度算法，这些算法实现简单，但没有考虑到时延等QoS特点，已经不适合当前通信业务的多QoS需求。为此，文献研究了基于QoS参数的资源分配算法，在一定程度上提高了业务的服务质量。文献针对LTE系统提出了一种基于QoS的资源机会调度算法，在一定程度上保证了不同用户业务的公平性，但是仅考量了业务数据速率指标，不能满足不同种类业务的QoS要求。文献提出了一种基于RB的metric值的调度算法，优先将信道质量好的RB分配给优先级高的业务，可以保证系统的吞吐量，但是易造成优先级低的用户丢包率恶化。文献研究了一种基于QoS的多业务资源调度算法，根据业务的实时性采用不同的调度策略，但是没有考虑到业务块的特点，易造成资源的浪费。文献研究了业务的QCI的差异性，提出了QMDS算法，动态调整业务优先级，但是没有考虑到无线资源的有限性，资源调度算法固定不变，很难在负荷动态变化较大的开放性环境中满足多用户、多业务的需求，在过载时业务的QoS没有保证。文献针对5G的小数据提出了一种云化资源共享的模型，提升了时频资源利用效率，但是没有考虑到大数据业务的QoS需求。文献针对家庭基站的公平性提出了一种半合作博弈的资源分配方案，但是不能满足多业务的QoS需求。
针对室内通信网络特点，设计了一种全新架构的家庭基站系统，融合了室内无线网络，满足多运营商、多业务共存的需求。在此基础上提出了一种基于QoS的自适应多业务融合分集调度算法（AD-MF——Adaptive Diversity Scheduling Algorithm for Multi-service Fusion），根据未来5G环境下家庭网络中业务QoS特点对业务进行了分类，采用不同的资源调度策略为用户提供各种差异化服务。当资源负荷状态变化时，自适应调整资源的分配策略，平衡了数据吞吐率与业务QoS之间的矛盾，适应了日益增长的接入终端的业务多样化和QoS差异化的趋势，具有较强的理论意义和实用价值。
