在现代无线通信领域中，随着生产需求的增长以及智能化设备的普及，机器与机器之间的通信（M2M通信）变得越来越重要。这种通信模式无需人工干预，通过设备间的自主通信完成任务，例如智能家庭、工业自动化、环境监控、自然灾害预测等场景中都广泛应用。在M2M通信中，上行传输所占比例较大，而LTE网络因其支持IP互联、灵活性高、能够支持大规模设备接入等特点，非常适合应用于这种通信模式。LTE网络的上行调度算法是影响网络性能的关键因素之一，它负责无线资源的有效分配，从而提高资源利用率，增强网络吞吐率等关键性能指标。
上行调度算法通常可以分为两个部分：上行时域调度和上行资源分配。时域调度是指在时间上对无线资源进行调度，以实现对用户和数据传输的合理安排。资源分配则涉及在频域中为用户分配相应的无线资源，以满足不同用户的传输需求。本文主要研究的是如何改进现有的上行调度算法，使之能够更好地适应M2M通信的需求。
在众多上行调度算法中，比例公平（PF）算法被广泛采用。PF算法以公平的方式分配无线资源，既考虑到用户的速率需求，也兼顾了系统整体的吞吐量。然而，PF算法在实际应用中也存在一些缺陷，比如未能有效考虑用户延迟要求，这在需要保证服务质量（QoS）的M2M通信场景中尤为重要。
为了改进PF算法，本文提出了一种新的机制，这一机制考虑了用户的时延要求，并通过估计信道质量指示（CQI）的概率分布函数来评价当前CQI在统计数据上的表现。CQI是无线通信系统中用来表示信道质量的一个重要参数，它直接影响着数据传输的速率和效率。通过估计CQI的概率分布函数，系统能够更准确地评估信道的质量，进而更合理地分配无线资源。
在LTE系统中，上行调度器本身并不能直接获取用户的时延信息。为了解决这一问题，本文设计了一种通过缓冲状态报告（BSR）来估计用户时延的机制。BSR是LTE网络中UE用于报告其缓冲区状态给基站（eNodeB）的信息，包含了UE上行数据缓冲区当前的积压情况。通过分析BSR，调度器可以间接估计出用户端的时延信息，从而在调度决策中纳入时延考量。
仿真结果表明，改进后的调度算法能够在满足用户最大时延需求的同时，有效提高系统吞吐率。这一改进算法对于确保M2M通信中各种实时或近实时应用的服务质量具有重要意义。
关键词“LTE”代表了长期演进技术，是当前4G网络通信的主体技术，具有高速度、低延迟和高可靠性等特点。“上行调度”指的是在无线通信中，基站对上行数据流（即用户设备到基站）的管理和资源分配。“服务质量”（QoS）是网络性能的指标，主要关注用户数据传输的速率、时延、抖动和可靠性等。“估计时延”是指在无线通信过程中，对数据传输从发送端到接收端所需时间的评估。
本文所涉及的研究内容是针对无线通信中LTE网络上行调度算法的改进，旨在提高网络的吞吐率和满足M2M通信中的时延要求。通过理论分析、算法设计和仿真验证，本文为M2M通信提供了一种性能优越的上行调度新算法，不仅丰富了无线调度理论的研究，也为相关通信设备的设计和优化提供了重要的参考。
