CN101951683A - 一种WiMax系统中的资源分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种WiMax系统中的资源分配方法，该方法假设每个连接的分组以泊松分布的方式到达基站，并且每个连接只能属于UGS、rtPS、ertPS、nrtPS和BE五种业务中的一种业务类型；所述的方法把来自于同一连接的分组存在一个缓冲区里，排成一个队列；在队列之间，基站端中的调度器根据调度优先级因子调度分组和分配子信道；所述的方法具体步骤：首先，基站端划分不同的资源块，设备端根据划分结果进行信道信息反馈；其次，基站端的调度器计算不同业务类型调度效用函数的值；再次，调度器根据所获得的调度优先级函数在MAC层进行调度；最后，基站端中的功率分配模块根据调度器的结果在相应的子载波上采用Greedy算法进行功率分配，完成了WiMax系统中的所有业务的资源分配。

Description

一种WiMax系统中的资源分配方法

技术领域

本发明涉及无线城域网接入领域，具体涉及一种WiMax系统中的资源分配方法。

背景技术

无线接入网作为无线用户与现有有线网络或者其他业务网络之间的桥梁，主要完成提供网络和移动用户之间的分组业务转发或路由的功能。WiMax是基于IEEE802.16或宽带无线接入标准，是一项无线城域网WMAN技术，它用于将802.11a无线接入点连接到互联网，也可连结公司与家庭等环境至有线骨干线路。它可作为线缆和DSL的无线扩展技术，从而实现无线宽带接入。

WiMax系统能够支持不同的多媒体业务，并提供可靠的QoS(Quality of Service)保证。为了达到QoS保证的服务这一目标，在WiMax系统中定义不同的服务类型，并针对这些服务类型定义了一些QoS参数。提供的业务级别越多意味着系统的建设成本和运行成本越高，这里有一个均衡的问题。802.16考虑到这些因素，一共定义了五种服务类型：非请求的保证型服务(UGS，Unsolicited Grant Service)、实时轮询服务(rtPS，Real-Time Polling Service)、扩展实时轮询服务(ertPS，ExtendedReal-Time Polling Service)、非实时轮询服务(nrtPS，Nonreal-Time Polling Service)和尽力服务(BE，Best Effort Service)。

UGS业务是指能够周期性产生固定包长的实时业务，这种业务所产生数据包的包长是固定的，而且这些数据包是以一个特定的周期发送的，比如T1、E1以及没有静默压缩的VOIP等。

rtPS业务是指能够周期性产生可变包长的实时业务，这种业务所产生数据包的包长是变化的，而且这些数据包是以一个特定的周期发送的，比如MPEG视频业务等。

ertPS业务是rtPS业务的一种扩展，但是这种业务的一个独特之处是对实时性要求很高，如有静默压缩的VOIP业务等。

nrtPS和BE服务针对非实时业务。nrtPS业务的特点是始终以一个大于等于最小传输速率的速率在连续发送数据包。BE业务是一种尽力而为的非实时业务，这种业务的特点是不能保证数据包的传输速率和传输时间，该业务的数据包是否发送取决于系统的资源情况，如果系统有足够资源则可以传送这些数据包，否则将抛弃这些数据包。

这五种不同业务类型业务的QoS参数如表1所示：

表1WiMAX五类QoS参数

对于这些服务的工作机制，IEEE 802.16中也做了部分定义。对于UGS业务，在每个时隙，移动台不用向基站做任何带宽请求，基站周期性地向移动台提供固定长度的突发性时段，因此不考虑对UGS业务的调度。对于rtPS业务，基站周期性地对移动台进行轮询，移动台在上行链路的某个特殊时隙发送带宽请求，并一直等待基站在下行链路中发出带宽保证信令。在rtPS业务中，带宽分配可以不断地进行周期性的更新。可见相比UGS业务，rtPS业务更灵活，然而也引入了信令荷载和时延。对于ertPS业务，每个分配间隔内，基站周期性得为移动台提供相同的带宽直到移动台发出带宽更新请求。可见在移动台产生速率恒定的业务后，ertPS的工作机制等同于UGS的工作机制；而一旦移动台速率发生变化，ertPS的工作机制又跟rtPS的工作机制相同。对于nrtPS业务，基站基于某个基准对移动台进行轮询。在网络发生拥塞的时候，nrtPS的连接得到轮询的几率比较小，此时可以采用基于竞争的带宽请求方式。对于BE业务，基站可以采用单播或者基于竞争的资源分配方式。

虽然IEEE802.16标准定义了不同的调度服务类型以及它们的QoS工作机制，但是并未提供具体的调度和资源分配算法。因此，IEEE802.16系统中的资源分配算法成为近些年来的一个难点。

为方便理解，下面列出本发明中出现的一些术语的中英文对照：

UGS：Unsolicited Grant Service，非请求的保证型服务

rtPS：Real-Time Polling Service，实时轮询服务

ertPS：Extended Real-Time Polling Service，扩展实时轮询服务

nrtPS：Nonreal-Time Polling Service，非实时轮询服务

BE：Best Effort Service，尽力服务

MS：Mobile Station，移动台(WiMax用户终端设备)

BS：Base Station，基站

QoS：Quality of Service，服务质量

MIMO：Multi-Input Multi_Output，多入多出

OFDM：Othogonal Frequency Division Multiaddress，正交频分多址

FFT：Fast Fourier Transformation，快速傅氏变换

IFFT：Inverse Fast Fourier Transformation，快速傅氏反变换

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具体的调度和资源分配方法，在资源有限的情况下，实现保证不同业务QoS需求的公平性分配。

为实现上述发明目的，本发明提出一种WiMax系统中的资源分配方法。

所述的一种WiMax系统中的资源分配方法假设每个连接的分组以泊松分布的方式到达基站，并且每个连接只能属于UGS、rtPS、ertPS、nrtPS和BE五种业务中的一种业务类型；所述的方法把来自于同一连接的分组存在一个缓冲区里，排成一个队列；在队列之间，基站端中的调度器根据调度优先级因子调度分组和分配子信道；所述的方法具体包括以下步骤：

步骤1)：基站端划分不同的资源块，设备端根据划分结果进行信道信息反馈；

步骤2)：基站端的调度器计算不同业务类型调度效用函数的值，调度效用函数的值即是调度优先级因子；

步骤3)：调度器根据所获得的调度优先级因子在MAC层进行调度；

步骤4)：基站端中的功率分配模块根据调度器的结果在相应的子载波上采用Greedy算法进行功率分配；

至此，完成了WiMax系统中的所有业务的资源分配。

所述的资源分配方法中步骤1)具体包括如下子步骤：

步骤(1.1)：将所有的子载波以1为单位划分成Q组，每组子载波为一个子信道，每个子信道是最小的资源分配单元；

步骤(1.2)：每组子载波只需要反馈中间位置子载波的发送波束成型向量、信道的信噪比信息以及所有子载波的信道增益因子；

步骤(1.3)：基站端根据线性插值算法恢复所有子载波的发送波束成型向量；

至此，信道状态信息抽取与反馈的工作基本完成。

所述的资源分配方法中步骤2)具体包括如下子步骤：

步骤(2.1)：计算归一化信道增益因子，其计算公式为：

$G(s,u,n,q)=\frac{\underset{K=l(q-1)+1}{\overset{\mathrm{lq}}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\λ}(s,u,n,k)}{\underset{u=1}{\overset{U}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{\mathrm{Nu}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=L(q-1)+1}{\overset{\mathrm{Lq}}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\λ}(s,u,n,k)}$ (q＝0，1，...，Q)    (1)

式(1)中，G(s，u，n，q)代表第s个符号间隔内用户u的连接n在第q个子信道上的归一化信道增益因子；λ(s，u，n，k)代表第s个符号间隔内用户u的连接n在第k个子载波上的信道增益因子；

步骤(2.2)：计算rtPS业务的调度效用函数；

${\mathrm{\&Phi;}}_{\mathrm{rt}}(s,u,n,q)=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{rt}}G(s,u,n,q)\frac{1}{F(u,n)},\mathrm{if\; F}(u,n)\&GreaterEqual;1,L(s,u,n)\&NotEqual;0,G(s,u,n,q)\&NotEqual;0;\\ {\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{rt}},\mathrm{if\; F}(u,n)<1,L(s,u,n)\&NotEqual;0,G(s,u,n,q)\&NotEqual;0;\\ 0,\mathrm{if\; L}(s,u,n)=0\mathrm{or\; G}(s,u,n,q)=0.\end{array}\right.---\left(2\right)$

式(2)中，β_rt∈[0，1]是rtPS类的系数，当最大延迟不能够满足时，调度因子的最大值设为β_rt；

L(s，u，n)是符号s时用户u的连接n的队列长度；当L(s，u，n)＝0时，意味着该连接的所有分组均被发送了；

$F(u,n)=\frac{T(u,n)-T_w(u,n)}{T_g(u,n)}---\left(3\right)$

式(3)中，T_g(u，n)为保护时间，T(u，n)为保护时间界，T_W(f，u，n)为等待时间，可以通过基站端的调度器的时间戳得到；当F(u，n)≥1，表示用户u的连接n的分组仍然可以等待一段时间，此时该队列的计数器还不为零；当F(u，n)＜1，队列计算器为零，就意味着为了满足QoS需求用户u的连接n的分组必须立即发送；

步骤(2.3)：计算nrtPS业务的调度效用函数；

${\mathrm{\&Phi;}}_{\mathrm{nrt}}(s,u,n,q)=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{nrt}}G(s,u,n,q)\frac{1}{F(u,n)},\mathrm{if\; F}(u,n)\&GreaterEqual;1,L(s,u,n)\&NotEqual;0,G(s,u,n,q)\&NotEqual;0;\\ {\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{nrt}},\mathrm{if\; F}(u,n)<1,L(s,u,n)\&NotEqual;0,G(s,u,n,q)\&NotEqual;0;\\ 0,\mathrm{if\; L}(s,u,n)=0\mathrm{or\; G}(s,u,n,q)=0.\end{array}\right.---\left(4\right)$

式(4)中，β_nrt∈[0，1]是nrtPS类的系数，当最小预存速率得不到保证时，最高的调度优先级效用函数值被设置为β_nrt；

$F(u,n)=\frac{R(u,n)}{R_{\min }(u,n)}---\left(5\right)$

式(5)中，R(u，n)和R_min(u，n)分别代表用户u连接n的估计平均吞吐量和可以获得的最小预留速率；R(u，n)在当前帧的最开始按照R(u，n)＝R′(u，n)(1-1/t_c)+R′(u，n)/t_c进行估计，其中，R′(u，n)为前一帧的平均吞吐量，t_c为估计窗的长度；

步骤(2.4)：计算BE业务的调度效用函数；

${\mathrm{\&Phi;}}_{\mathrm{be}}(s,u,n,q)=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{be}}G(s,u,n,q),\mathrm{if\; L}(s,u,n)\&NotEqual;0,G(s,u,n,q)\&NotEqual;0;\\ 0,\mathrm{if\; L}(s,u,n)=0\mathrm{or\; G}(s,u,n,q)=0.\end{array}\right.---\left(6\right)$

式(6)中，β_be∈[0，1]是BE类的系数；

至此，不同业务的调度效用函数计算完毕。

对于UGS业务，在每个时隙，移动台不用向基站做任何带宽请求，基站周期性地向移动台提供固定长度的突发性时段，因此本发明不考虑对UGS业务的调度。由于本发明是以帧为分配间隔单位，在同一帧内，ertPS业务也是由基站周期性的分配带宽，因此本发明也不考虑ertPS业务的调度。

所述的资源分配方法中步骤3)具体包括如下子步骤：

步骤(3.1)：根据步骤2)的计算结果，对于每个子信道组(s，q)按照优先级因子降序的方式形成一个队列，如式(7)：

$Q_n=\{j_1,j_2,...,j_{\underset{u=1}{\overset{U}{\mathrm{\&Sigma;}}}{N}_u},{\mathrm{\&Phi;}}_{j_1}(s,u,n,q)\&GreaterEqual;{\mathrm{\&Phi;}}_{j_2}(s,u,n,q)\&GreaterEqual;...\&GreaterEqual;{\mathrm{\&Phi;j}}_{\underset{u=1}{\overset{U}{\mathrm{\&Sigma;}}}{N}_u}(s,u,n,q)\}---\left(7\right)$

步骤(3.2)：根据步骤(3.1)得出的子载波排列顺序Q_n，将每个资源块分配给每个子信(s，q)中在该子信道上具有最大调度优先级因子的连接；

步骤(3.3)：如果一个连接的所有分组都被传送完了，停止为该连接分配子信道；如果所有子信道都被分配完了或者没有分组需要发送，停止步骤(3.2)的工作。

本发明的优点在于，该方法在资源有限的情况下，实现保证不同业务QoS需求的公平性分配，并且该方法可以用计算机装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将他们存储在相应的装置中由计算装置来执行。这样，本发明所提出的方法不限制与任何特定的硬件和软件结合。

附图说明

图1WiMax系统中的资源分配系统的框架图；

图2子载波分组示意图；

图3基于本发明的资源分配方法在系统中的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

图1为WiMax系统中的资源分配系统的框架图。该系统包括：基站BS和终端设备两部分。如图1所示，基站端包含以下几个功能模块：数据包缓存、调度器、功率分配、编码和调制、自适应波束成型、IFFT和并串转换、添加循环前缀以及接受信道状态信息模块。终端设备包含以下几个功能模块：移除循环前缀、FFT和串并转换、权值合并、解调解码以及抽取信道状态信息模块。

图2为子载波分组示意图。在基站端，时间轴被分为多个帧。每个帧包含控制信息和数据信息，数据信息由S个OFDM符号组成。这样一帧里面共有KS个有效的子载波。将所有的子载波以1为单位划分成Q组，每组子载波为一个子信道，每个子信道是最小的资源分配单元。

图3为基于本发明的资源分配方法在系统中的工作流程图。在介绍本实施例之前，我们先定义以下变量：

s：一帧包含的OFDM符号数；

u：系统中的用户数；

n：系统中连接数；

1：一个子信道包含的子载波个数；

Q：子信道的个数；

G_f(s，u，n，q)：第s个符号间隔内，用户u的第n个连接在第q个子信道上的等效信道增益；

Φ_rtPS(s，u，n，q)：第s个符号间隔内，如果用户u的第n个连接为rtPS连接，那么其表示在第q个子信道上的调度效用值；

Φ_nrtPS(s，u，n，q)：第s个符号间隔内，如果用户u的第n个连接为nrtPS连接，那么其表示为在第q个子信道上的调度效用值；

Φ_BE(s，u，n，q)：第s个符号间隔内，如果用户u的第n个连接为BE连接，那么其表示为在第q个子信道上的调度效用值；

L(s，u，n)：第s个符号间隔内，如果用户u的第n个连接的队列长度；

如图3所示，以一个用户为例说明该系统的工作流程，基于本发明的资源分配系统的使用方法包括以下步骤：

步骤S301，基站端划分不同的资源块，设备端根据划分结果进行信道信息反馈；

(1.1)将所有的子载波以1为单位划分成Q组，每组子载波为一个子信道，每个子信道是最小的资源分配单元，分配示意图如图2所示；

(1.2)每组子载波只需要反馈中间位置子载波的发送波束成型向量和信道的信噪比信息，例如对于第q(q＝1，2，...，Q)组，选择第[L(q-1)+1+Lq]/2个子载波的发送波束成型向量和信道的信噪比信息进行反馈；

(1.3)基站端根据线性差值算法恢复所有子载波的发送波束成型向量；

步骤S302，计算不同业务类型调度效用函数的值，调度效用函数的值即是调度优先级因子；

步骤(2.1)：计算归一化信道增益因子，其计算公式为：

$G(s,u,n,q)=\frac{\underset{K=l(q-1)+1}{\overset{\mathrm{lq}}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{\&lambda;}(s,u,n,k)}{\underset{u=1}{\overset{U}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=1}{\overset{\mathrm{Nu}}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{k=L(q-1)+1}{\overset{\mathrm{Lq}}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{\&lambda;}(s,u,n,k)}$ (q＝0，1，...，Q)    (1)

式(1)中，G(s，u，n，q)代表第s个符号间隔内用户u的连接n在第q个子信道上的归一化信道增益因子；λ(s，u，n，k)代表第s个符号间隔内用户u的连接n在第k个子载波上的信道增益因子；

步骤(2.2)：计算rtPS业务的调度效用函数；

${\mathrm{\&Phi;}}_{\mathrm{rt}}(s,u,n,q)=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{rt}}G(s,u,n,q)\frac{1}{F(u,n)},\mathrm{if\; F}(u,n)\&GreaterEqual;1,L(s,u,n)\&NotEqual;0,G(s,u,n,q)\&NotEqual;0;\\ {\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{rt}},\mathrm{if\; F}(u,n)<1,L(s,u,n)\&NotEqual;0,G(s,u,n,q)\&NotEqual;0;\\ 0,\mathrm{if\; L}(s,u,n)=0\mathrm{or\; G}(s,u,n,q)=0.\end{array}\right.---\left(2\right)$

式(2)中，β_rt∈[0，1]是rtPS类的系数，当最大延迟不能够满足时，调度因子的最大值设为β_rt；

L(s，u，n)是符号s时用户u的连接n的队列长度；当L(s，u，n)＝0时，意味着该连接的所有分组均被发送了；

$F(u,n)=\frac{T(u,n)-T_w(u,n)}{T_g(u,n)}---\left(3\right)$

式(3)中，T_g(u，n)为保护时间，T(u，n)为保护时间界，T_W(f，u，n)为等待时间，可以通过基站端的调度器的时间戳得到；当F(u，n)≥1，表示用户u的连接n的分组仍然可以等待一段时间，此时该队列的计数器还不为零；当F(u，n)＜1，队列计算器为零，就意味着为了满足QoS需求用户u的连接n的分组必须立即发送；

步骤(2.3)：计算nrtPS业务的调度效用函数；

${\mathrm{\&Phi;}}_{\mathrm{nrt}}(s,u,n,q)=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{nrt}}G(s,u,n,q)\frac{1}{F(u,n)},\mathrm{if\; F}(u,n)\&GreaterEqual;1,L(s,u,n)\&NotEqual;0,G(s,u,n,q)\&NotEqual;0;\\ {\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{nrt}},\mathrm{if\; F}(u,n)<1,L(s,u,n)\&NotEqual;0,G(s,u,n,q)\&NotEqual;0;\\ 0,\mathrm{if\; L}(s,u,n)=0\mathrm{or\; G}(s,u,n,q)=0.\end{array}\right.---\left(4\right)$

式(4)中，β_nrt∈[0，1]是nrtPS类的系数，当最小预存速率得不到保证时，最高的调度优先级效用函数值被设置为β_nrt；

$F(u,n)=\frac{R(u,n)}{R_{\min }(u,n)}---\left(5\right)$

式(5)中，R(u，n)和R_min(u，n)分别代表用户u连接n的估计平均吞吐量和可以获得的最小预留速率；R(u，n)在当前帧的最开始按照R(u，n)＝R′(u，n)(1-1/t_c)+R′(u，n)/t_c进行估计，其中，R′(u，n)为前一帧的平均吞吐量，t_c为估计窗的长度；

步骤(2.4)：计算BE业务的调度效用函数；

${\mathrm{\&Phi;}}_{\mathrm{be}}(s,u,n,q)=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{be}}G(s,u,n,q),\mathrm{if\; L}(s,u,n)\&NotEqual;0,G(s,u,n,q)\&NotEqual;0;\\ 0,\mathrm{if\; L}(s,u,n)=0\mathrm{or\; G}(s,u,n,q)=0.\end{array}\right.---\left(6\right)$

式(6)中，β_be∈[0，1]是BE类的系数；

步骤S303，调度器根据所获得调度优先级函数，在MAC层进行调度；

(3.1)：根据步骤S302的计算结果，对于每个子信道组(s，q)按照优先级因子降序的方式形成一个队列

(3.2)：根据(3.1)得出的子载波排列顺序Q_n，将每个资源块分配给每个子信(s，q)中在该子信道上具有最大调度优先级因子的连接；

(3.3)：如果一个连接的所有分组都被传送完了，停止为该连接分配子信道；如果所有子信道都被分配完了或者没有分组需要发送，停止(3.2)的工作。

步骤S304，功率分配模块根据调度器的结果在相应的子载波上进行功率分配；

步骤S305，编码和调制模块根据调度器、子载波和功率分配模块的结果进行编码和调制；

步骤S306，自适应波束成型模块根据子载波和功率分配结果进行波束成型；

步骤S307，最后加上循环前缀，并送往射频模块进行发送。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种WiMax系统中的资源分配方法，该方法假设每个连接的分组以泊松分布的方式到达基站，并且每个连接只能属于UGS、rtPS、ertPS、nrtPS和BE五种业务中的一种业务类型；所述的方法把来自于同一连接的分组存在一个缓冲区里，排成一个队列；在队列之间，基站端中的调度器根据调度优先级因子调度分组和分配子信道；所述的方法具体包括以下步骤：

步骤1)：基站端划分不同的资源块，设备端根据划分结果进行信道信息反馈；

步骤2)：基站端的调度器计算不同业务类型调度效用函数的值，调度效用函数的值即是调度优先级因子；

步骤3)：调度器根据所获得的调度优先级因子在MAC层进行调度；

步骤4)：基站端中的功率分配模块根据调度器的结果在相应的子载波上采用Greedy算法进行功率分配；

至此，完成了WiMax系统中的所有业务的资源分配。

2.根据权利要求1所述的WiMax系统中的资源分配方法，其特征在于，所述的资源分配方法中步骤1)具体包括如下子步骤：

步骤(1.1)：将所有的子载波以1为单位划分成Q组，每组子载波为一个子信道，每个子信道是最小的资源分配单元；

步骤(1.2)：每组子载波只需要反馈中间位置子载波的发送波束成型向量、信道的信噪比信息以及所有子载波的信道增益因子；

步骤(1.3)：基站端根据线性插值算法恢复所有子载波的发送波束成型向量；

至此，信道状态信息抽取与反馈的工作基本完成。

3.根据权利要求1所述的WiMax系统中的资源分配方法，其特征在于，所述的资源分配方法中步骤2)具体包括如下子步骤：

步骤(2.1)：计算归一化信道增益因子，其计算公式为：

$G(s,u,n,q)=\frac{\underset{K=l(q-1)+1}{\overset{\mathrm{lq}}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{\&lambda;}(s,u,n,k)}{\underset{u=1}{\overset{U}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=1}{\overset{\mathrm{Nu}}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{k=L(q-1)+1}{\overset{\mathrm{Lq}}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{\&lambda;}(s,u,n,k)}$ (q＝0，1，...，Q)    (1)

式(1)中，G(s，u，n，q)代表第s个符号间隔内用户u的连接n在第q个子信道上的归一化信道增益因子；λ(s，u，n，k)代表第s个符号间隔内用户u的连接n在第k个子载波上的信道增益因子；

步骤(2.2)：计算rtPS业务的调度效用函数；

${\mathrm{\&Phi;}}_{\mathrm{rt}}(s,u,n,q)=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{rt}}G(s,u,n,q)\frac{1}{F(u,n)},\mathrm{if\; F}(u,n)\&GreaterEqual;1,L(s,u,n)\&NotEqual;0,G(s,u,n,q)\&NotEqual;0;\\ {\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{rt}},\mathrm{if\; F}(u,n)<1,L(s,u,n)\&NotEqual;0,G(s,u,n,q)\&NotEqual;0;\\ 0,\mathrm{if\; L}(s,u,n)=0\mathrm{or\; G}(s,u,n,q)=0.\end{array}\right.---\left(2\right)$

式(2)中，β_rt∈[0，1]是rtPS类的系数，当最大延迟不能够满足时，调度因子的最大值设为β_rt；

L(s，u，n)是符号s时用户u的连接n的队列长度；当L(s，u，n)＝0时，意味着该连接的所有分组均被发送了；

$F(u,n)=\frac{T(u,n)-T_w(u,n)}{T_g(u,n)}---\left(3\right)$

式(3)中，T_g(u，n)为保护时间，T(u，n)为保护时间界，T_W(f，u，n)为等待时间，可以通过基站端的调度器的时间戳得到；当F(u，n)≥1，表示用户u的连接n的分组仍然可以等待一段时间，此时该队列的计数器还不为零；当F(u，n)＜1，队列计算器为零，就意味着为了满足QoS需求用户u的连接n的分组必须立即发送；

步骤(2.3)：计算nrtPS业务的调度效用函数；

${\mathrm{\&Phi;}}_{\mathrm{nrt}}(s,u,n,q)=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{nrt}}G(s,u,n,q)\frac{1}{F(u,n)},\mathrm{if\; F}(u,n)\&GreaterEqual;1,L(s,u,n)\&NotEqual;0,G(s,u,n,q)\&NotEqual;0;\\ {\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{nrt}},\mathrm{if\; F}(u,n)<1,L(s,u,n)\&NotEqual;0,G(s,u,n,q)\&NotEqual;0;\\ 0,\mathrm{if\; L}(s,u,n)=0\mathrm{or\; G}(s,u,n,q)=0.\end{array}\right.---\left(4\right)$

式(4)中，β_nrt∈[0，1]是nrtPS类的系数，当最小预存速率得不到保证时，最高的调度优先级效用函数值被设置为β_nrt；

$F(u,n)=\frac{R(u,n)}{R_{\min }(u,n)}---\left(5\right)$

式(5)中，R(u，n)和R_min(u，n)分别代表用户u连接n的估计平均吞吐量和可以获得的最小预留速率；R(u，n)在当前帧的最开始按照R(u，n)＝R′(u，n)(1-1/t_c)+R′(u，n)/t_c进行估计，其中，R′(u，n)为前一帧的平均吞吐量，t_c为估计窗的长度；

步骤(2.4)：计算BE业务的调度效用函数；

${\mathrm{\&Phi;}}_{\mathrm{be}}(s,u,n,q)=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{be}}G(s,u,n,q),\mathrm{if\; L}(s,u,n)\&NotEqual;0,G(s,u,n,q)\&NotEqual;0;\\ 0,\mathrm{if\; L}(s,u,n)=0\mathrm{or\; G}(s,u,n,q)=0.\end{array}\right.---\left(6\right)$

式(6)中，β_be∈[0，1]是BE类的系数；

至此，不同业务的调度效用函数计算完毕。

4.根据权利要求1所述的WiMax系统中的资源分配方法，其特征在于，所述的资源分配方法中步骤3)具体包括如下子步骤：

步骤(3.1)：根据步骤2)的计算结果，对于每个子信道组(s，q)按照优先级因子降序的方式形成一个队列，如式(7)；

$Q_n=\{j_1,j_2,...,j_{\underset{u=1}{\overset{U}{\mathrm{\&Sigma;}}}{N}_u},{\mathrm{\&Phi;}}_{j_1}(s,u,n,q)\&GreaterEqual;{\mathrm{\&Phi;}}_{j_2}(s,u,n,q)\&GreaterEqual;...\&GreaterEqual;{\mathrm{\&Phi;j}}_{\underset{u=1}{\overset{U}{\mathrm{\&Sigma;}}}{N}_u}(s,u,n,q)\}---\left(7\right)$

步骤(3.2)：根据步骤(3.1)得出的子载波排列顺序Q_n，将每个资源块分配给每个子信(s，q)中在该子信道上具有最大调度优先级因子的连接；

步骤(3.3)：如果一个连接的所有分组都被传送完了，停止为该连接分配子信道；如果所有子信道都被分配完了或者没有分组需要发送，停止步骤(3.2)的工作。

Images