Abstract Opportunistic scheduling in wireless cellular systems utilizes random channel quality variations in time by favoring the users with good channel conditions. However, the success of such schedulers is heavily depending on the accuracy of the available information on the channel states of users. In this paper, we consider the opportunistic scheduling problem of downlink data traffic with partial channel information, where the target is to minimize the flow-level holding costs. In earlier works, the Whittle index approach has successfully been utilized to develop near-optimal scheduling policies for the corresponding problems, however, typically with exact channel information. Using the same approach, we complement and extend the results found thus far. More specifically said, our novel contributions are (i) proving that the flow-level opportunistic scheduling problem with partial channel information is indexable at least in certain parts of the parameter space; (ii) deriving an explicit formula for the corresponding Whittle index; (iii) proving that, in these parts of the parameter space, the optimal policy for the relaxed optimization problem is of threshold type; and (iv) demonstrating that, in the remaining parts of the parameter space, it is possible that the optimal policy for the relaxed problem is not of threshold type. In addition, we evaluate the performance of the derived Whittle index policies and compare them with some greedy policies by numerical simulations.

中文翻译：

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具有部分信道信息的机会调度的惠特尔索引方法

摘要 无线蜂窝系统中的机会调度通过有利于具有良好信道条件的用户来利用时间上的随机信道质量变化。然而，这种调度器的成功在很大程度上取决于有关用户信道状态的可用信息的准确性。在本文中，我们考虑了具有部分信道信息的下行链路数据流量的机会调度问题，其目标是最小化流级保持成本。在早期的工作中，惠特尔指数方法已成功用于为相应的问题开发接近最优的调度策略，但是，通常具有精确的信道信息。使用相同的方法，我们补充和扩展了迄今为止发现的结果。更具体地说，我们的新贡献是（i）证明具有部分信道信息的流级机会调度问题至少在参数空间的某些部分是可索引的；(ii) 推导出相应惠特尔指数的明确公式；(iii) 证明，在参数空间的这些部分，松弛优化问题的最优策略是阈值类型的；(iv) 证明，在参数空间的其余部分，松弛问题的最优策略可能不是阈值类型。此外，我们评估了派生的 Whittle 指数策略的性能，并通过数值模拟将它们与一些贪婪策略进行了比较。(ii) 推导出相应惠特尔指数的明确公式；(iii) 证明，在参数空间的这些部分，松弛优化问题的最优策略是阈值类型的；(iv) 证明，在参数空间的其余部分，松弛问题的最优策略可能不是阈值类型。此外，我们评估了派生的 Whittle 指数策略的性能，并通过数值模拟将它们与一些贪婪策略进行了比较。(ii) 推导出相应惠特尔指数的明确公式；(iii) 证明，在参数空间的这些部分，松弛优化问题的最优策略是阈值类型的；(iv) 证明，在参数空间的其余部分，松弛问题的最优策略可能不是阈值类型。此外，我们评估了派生的 Whittle 指数策略的性能，并通过数值模拟将它们与一些贪婪策略进行了比较。松弛问题的最优策略可能不是阈值类型。此外，我们评估了派生的 Whittle 指数策略的性能，并通过数值模拟将它们与一些贪婪策略进行了比较。松弛问题的最优策略可能不是阈值类型。此外，我们评估了派生的 Whittle 指数策略的性能，并通过数值模拟将它们与一些贪婪策略进行了比较。