CN103619069A - 混合业务紧急度优先的宽带电力线通信跨层资源分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了低压宽带电力线通信技术领域中的一种混合业务紧急度优先的宽带电力线通信跨层资源分配方法。包括：确定混合业务下用户的紧急度和用户的公平效用值；根据混合业务下用户的紧急度划分用户的调度优先级，再根据用户的调度优先级和用户的公平效用值确定用户的调度顺序；在MAC层计算用户的QoS期望速率；根据物理层子载波可承载的分组总数和用户的QoS期望速率，确定物理层发送的用户分组数；物理层根据MAC层确定的用户分组数进行资源分配。本发明通过层间交互的信息判断用户调度优先级并进行调度速率的调整，可在保证系统吞吐量性能的情况下提高用户公平性性能。

Description

混合业务紧急度优先的宽带电力线通信跨层资源分配方法

技术领域

本发明属于低压宽带电力线通信技术领域，尤其涉及一种混合业务紧急度优先的宽带电力线通信跨层资源分配方法。

背景技术

宽带电力线通信（Broadband Power Line Communication，BPLC）技术是一种以电力线为媒介的高速数据通信技术，已经成为解决用户接入网的主要技术之一。但是，电力线信道特有的环境给高速、可靠的数据传输带了新的技术难题。正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）调制技术具有多种优点，其基本单元是一个OFDM符号(帧)，可通过构建BPLC-OFDM系统来实现有效的宽带通信。

BPLC资源分配是一个连续地对一个或若干OFDM符号(帧)中的资源进行分配的过程，为充分利用链路资源及保证传输的有效性和可靠性，在资源分配过程中，必须将实时的信道信息加以考虑。传统的分层设计不适用于信道环境较为恶劣的BPLC系统，引入跨层设计的思想有助于提高系统资源利用率。通过不同层次间包括信道估计和反馈、物理层资源、业务队列状态和QoS需求等信息的交互，在各层上针对不同业务状况进行资源优化配置，可以更好地满足用户需求。BPLC资源分配中的经典调度算法之一是最大吞吐量调度算法（MaxC/I）。每次调度时，选取信道质量最好的用户，其可以最大化频谱效率，提高系统的总吞吐量。但是这种调度算法对公平性的关注不足。而且，会使某些用户的时延和队列长度急速增加，降低了系统的整体性能。

针对上述问题，本发明提出了一种混合业务紧急度优先的宽带电力线通信跨层资源分配方法。首先，根据混合业务下用户的紧急度函数，划分调度优先等级并根据调度优先等级高低确定调度顺序，相同等级时由公平性效用函数确定；其次，在物理层，根据实际信道状况将可调度分组总数等信息反馈至MAC层调度，通过公平性因子调整用户分组调度数来实现跨层调度策略、保证用户QoS以及优化公平性。值得说明的是，本发明所提出的资源分配方法着眼于当前OFDM符号(帧)，实现了电力线资源的优化配置。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种混合业务紧急度优先的宽带电力线通信跨层资源分配方法，用于在数据信息传输过程中保证用户公平性，提高系统的整体性能。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种混合业务紧急度优先的宽带电力线通信跨层资源分配方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：确定混合业务下用户的紧急度和用户的公平效用值；

步骤2：根据混合业务下用户的紧急度划分用户的调度优先级，再根据用户的调度优先级和用户的公平效用值确定用户的调度顺序；

其中，根据混合业务下用户的紧急度划分用户的调度优先级为，当混合业务下用户的紧急度大于等于设定阈值时，用户的调度优先级为紧急级；当混合业务下用户的紧急度小于设定阈值时，用户的调度优先级为正常级；

根据用户的调度优先级和用户的公平效用值确定用户的调度顺序为，调度优先级为紧急级的用户的调度顺序先于调度优先级为正常级的用户；调度优先级相同的用户，按照用户的公平效用值由大到小的顺序确定调度顺序；

步骤3：在MAC层计算用户的QoS期望速率；

步骤4：根据物理层子载波可承载的分组总数和用户的QoS期望速率，确定物理层发送的用户分组数；

步骤5：物理层根据MAC层确定的用户分组数进行资源分配。

所述混合业务包括实时业务和非实时业务。

所述实时业务下用户的紧急度为 ${\mathrm{\η}}_k^{\mathrm{RT}}\left(i\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{D_k^{\max }\left(i\right)}{D_k^{\mathrm{QoS}}}& L_k\left(i\right)=0\\ \mathrm{\γ}\frac{L_k\left(i\right)}{L_k^{\mathrm{QoS}}}& L_k\left(i\right)>0\end{array}\right.;$

其中，为实时业务下第i帧内用户k的紧急度；

为第i帧内用户k的队列最大延迟；

为QoS要求的延迟上限；

L_k(i)为第i帧内用户k的队列丢失率；

为QoS要求的丢失率上限；

γ为设定的丢失率加权因子；

所述非实时业务下用户的紧急度为 ${\mathrm{\η}}_k^{\mathrm{NRT}}\left(i\right)=\frac{Q_k\left(i\right)}{Q_{\mathrm{size}}}\×(1+\frac{Q_k\left(i\right)-Q_k^{\mathrm{Avg}}\left(i\right)}{Q_{\mathrm{size}}});$

其中，

为非实时业务下第i帧内用户k的紧急度；

Q_k(i)为第i帧内用户k的当前队列长度；

为第i帧以及第i帧的前设定帧内用户k的平均队列长度；

Q_size为队列总长度。

所述用户的QoS期望速率的计算公式为

其中，

为第i帧内用户k的QoS期望速率；

R_k为用户k的设定速率；

α为时延公平性因子；并且，当用户为实时业务下的用户时，当用户为非实时业务下的用户时，

为第i帧内用户k的队列最大延迟；

为QoS要求的延迟上限；

Q_k(i)为第i帧内用户k的当前队列长度；

为第i帧以及第i帧的前设定帧内用户k的平均队列长度；

Q_size为队列总长度；

β为速率公平性因子且 $\mathrm{\β}=\frac{|R_k\left(i\right)-R_k^{\mathrm{Avg}}\left(i\right)|}{R_k^{\mathrm{QoS}}};$

R_k(i)为第i帧内用户k的传输速率；

为第i帧以及第i帧的前设定帧内用户k的平均传输速率；

为用户k的QoS要求的传输速率。

所述用户的公平效用值为 $U_k\left(i\right)=\frac{R_k^{\max }\left(i\right)}{R_k^{\mathrm{Avg}}\left(i\right)}\×{\mathrm{\η}}_k\left(i\right);$

其中，U_k(i)为第i帧内用户k的公平效用值；

为第i帧内用户k的最大支持传输速率；

为第i帧以及第i帧的前设定帧内用户k的平均传输速率；

η_k(i)为第i帧内用户k的紧急度。

所述确定物理层发送的用户分组数具体是，先为调度优先级为紧急级的用户分配用户分组，每个用户分配的用户分组大小为该用户的QoS期望速率；

如果物理层子载波可承载的分组总数还有剩余，则按比例为调度优先级为正常级的用户分配用户分组。

所述按比例为调度优先级为正常级的用户分配用户分组具体是，为调度优先级为正常级的用户平均分配用户分组，即调度优先级为正常级的用户k分配的用户分组 $N_k\left(i\right)=N_{\mathrm{PHY}\_\mathrm{residual}}\×\frac{N_k^{\mathrm{Req}}\left(i\right)}{\underset{k\∈S}{\mathrm{\Σ}}{N}_k^{\mathrm{Req}}\left(i\right)};$

其中， $N_{\mathrm{PHY}\_\mathrm{residual}}=N_{\mathrm{PHY}\_\mathrm{total}}-\underset{k\∈S^{\′}}{\mathrm{\Σ}}{N}_k^{\mathrm{Req}}\left(i\right);$

N_{PHY_total}为物理层子载波可承载的分组总数；

为第i帧内用户k的QoS期望速率；

S为所有调度优先级为正常级的用户组成的集合；

S′为所有调度优先级为紧急级的用户组成的集合。

本发明通过层间交互的信息判断用户调度优先级并进行调度速率的调整，可在保证系统吞吐量性能的情况下提高用户公平性性能。

附图说明

图1是本发明提供的方法整体流程图；

图2是本发明提供的方法与Max C/I方法用户吞吐量对比柱状图；

图3是本发明提供的方法与Max C/I方法在用户吞吐量方面的对比表；

图4是本发明提供的方法与Max C/I方法用户平均总延迟对比曲线图；

图5是本发明提供的方法与Max C/I方法用户平均队列长度对比曲线图；

图6是本发明提供的方法与Max C/I方法用户平均队列长度对比表；

图7是本发明提供的方法与Max C/I方法用户公平性对比曲线图；

图8是本发明提供的方法与Max C/I方法用户公平性对比数据表；

图9是本发明提供的方法与Max C/I方法各指标的平均值对比数据表。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本实施例在典型电力线信道环境中实现。参数设置为：设电力线OFDM系统中，一个OFDM符号中的子载波数N=128，带宽范围为0～20MHz，系统功率谱上限为-50-0.8f（dBm/Hz），各子载波上最大可分配比特数为8。考虑4个用户的情况，其中用户1和用户2是实时业务用户，其误码率设为10^-4，而用户3和用户4是非实时业务用户，其误码率设为10^-6。且4个用户的QoS要求速率分别为[60，60，40，32]kbps。需要说明的是上述参数不影响本发明的一般性。

图1是本发明提供方法的整体流程图，如图1所示，本发明提供的混合业务紧急度优先的宽带电力线通信跨层资源分配方法包括：

步骤1：确定混合业务下用户的紧急度和用户的公平效用值。

由于混合业务一般包括实时业务和非实时业务，因此首先判断用户业务是实时业务还是非实时业务，进而根据不同的类别计算相应的紧急度。

实时业务的紧急度主要由延迟因子和丢失率因子决定，若当前帧内用户的丢失率为0，则紧急度由延迟因子决定，否则紧急度由丢失率因子确定。通过计算当前帧的紧急度延迟因子和丢失率因子，得到实时业务的紧急度如公式（1）所示：

${\mathrm{\η}}_k^{\mathrm{RT}}\left(i\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{D_k^{\max }\left(i\right)}{D_k^{\mathrm{QoS}}}& L_k\left(i\right)=0\\ \mathrm{\γ}\frac{L_k\left(i\right)}{L_k^{\mathrm{QoS}}}& L_k\left(i\right)>0\end{array}\right.---\left(1\right)$

在公式（1）中，为实时业务下第i帧内用户k的紧急度，

为第i帧内用户k的队列最大延迟，

为QoS要求的延迟上限，L_k(i)为第i帧内用户k的队列丢失率，为QoS要求的丢失率上限。γ为设定的丢失率加权因子，且该丢失率加权因子γ可根据业务QoS要求的丢失率加以设置。公式（1）中，第i帧内用户k的队列最大延迟

与QoS要求的延迟上限

的比值即为延迟因子，而第i帧内用户k的队列丢失率L_k(i)与QoS要求的丢失率上限

的比值再乘以丢失率加权因子即为丢失率因子。

非实时业务的紧急度主要由队列长度决定，包括当前帧的队列长度、用户的平均队列长度以及队列总长度。通过计算当前帧的紧急度队列因子和队列加权因子，可以得到非实时业务的紧急度，如公式（2）所示：

${\mathrm{\η}}_k^{\mathrm{NRT}}\left(i\right)=\frac{Q_k\left(i\right)}{Q_{\mathrm{size}}}\×(1+\frac{Q_k\left(i\right)-Q_k^{\mathrm{Avg}}\left(i\right)}{Q_{\mathrm{size}}})---\left(2\right)$

公式（2）中，

为非实时业务下第i帧内用户k的紧急度，Q_k(i)为第i帧内用户k的当前队列长度，

为第i帧以及第i帧的前设定帧内用户k的平均队列长度，Q_size为队列总长度。

下文为描述清晰，将实时业务的紧急度

和非实时业务的紧急度

统一记为混合业务的紧急度η_k(i)。

对于用户的公平效用值，采用如下公式计算：

$U_k\left(i\right)=\frac{R_k^{\max }\left(i\right)}{R_k^{\mathrm{Avg}}\left(i\right)}\×{\mathrm{\η}}_k\left(i\right)---\left(3\right)$

公式（3）中，U_k(i)为第i帧内用户k的公平效用值，

为第i帧内用户k的最大支持传输速率，

为第i帧以及第i帧的前设定帧内用户k的平均传输速率，η_k(i)为第i帧内用户k的紧急度。

步骤2：根据混合业务下用户的紧急度划分用户的调度优先级，再根据用户的调度优先级和用户的公平效用值确定用户的调度顺序。

通过设定阈值η_c，由紧急度判断用户的调度优先级。将用户调度优先等级划分成紧急级（Level_k=1）和正常级（Level_k=-1）两个调度等级。根据公式 ${\mathrm{Level}}_k=\left\{\begin{array}{cc}1& {\mathrm{\&eta;}}_k\&GreaterEqual;{\mathrm{\&eta;}}_c\\ -1& {\mathrm{\&eta;}}_k<{\mathrm{\&eta;}}_c\end{array}\right.$ 确定用户的调度优先级。

不同的调度优先级间按Level_k值的高低确定调度顺序，先调度Level_k值高的用户，然后调度Level_k值低的用户。拥有相同优先级的用户，通过计算它们的公平性效用值U_k(i)，按照U_k(i)值由大到小的顺序确定用户的调度顺序。

步骤3：在MAC层计算用户的QoS期望速率。

在MAC层，依据调度过程中的多种评价指标，计算各用户QoS保证的期望速率。第i帧内用户k的速率(kbps)可用调度分组数（8bit为1个分组）表示，设OFDM周期时间为T、速率为R、调度分组数为N，则有R=8×N/T。考虑用户公平性，第i帧内用户k的QoS期望速率由下式决定：

$N_k^{\mathrm{Req}}\left(i\right)=R_k\&times;(1+0.5\mathrm{\&alpha;}+0.5\mathrm{\&beta;})---\left(4\right)$

公式（4）中，

为第i帧内用户k的QoS期望速率，R_k为用户k的设定速率，α为时延公平性因子，β为速率公平性因子。

时延公平性因子α按照公式（5）确定其值：

公式（5）中，

为第i帧内用户k的队列最大延迟，

为QoS要求的延迟上限，Q_k(i)为第i帧内用户k的当前队列长度，

为第i帧以及第i帧的前设定帧内用户k的平均队列长度，Q_size为队列总长度。

速率公平性因子β按照公式（6）确定其值：

$\mathrm{\&beta;}=\frac{|R_k\left(i\right)-R_k^{\mathrm{Avg}}\left(i\right)|}{R_k^{\mathrm{QoS}}}---\left(6\right)$

公式（6）中，R_k(i)为第i帧内用户k的传输速率，

为第i帧以及第i帧的前设定帧内用户k的平均传输速率，

为用户k的QoS要求的传输速率。

步骤4：根据物理层子载波可承载的分组总数和用户的QoS期望速率，确定物理层发送的用户分组数。

首先，按照满速率原则为调度优先级为紧急级的用户分配用户分组。即为每个调度优先级为紧急级的用户分配的用户分组大小为该用户的QoS期望速率。根据实际信道状况，设物理层子载波可承载的分组总数为N_{PHY_total}，则物理层可承载剩余分组总数为：

$N_{\mathrm{PHY}\_\mathrm{residual}}=N_{\mathrm{PHY}\_\mathrm{total}}-\underset{k\&Element;S^{\&prime;}}{\mathrm{\&Sigma;}}{N}_k^{\mathrm{Req}}\left(i\right)---\left(7\right)$

公式（7）中，

为第i帧内用户k的QoS期望速率，S′为所有调度优先级为紧急级的用户组成的集合。

其次，如果物理层子载波可承载的分组总数还有剩余，则按比例为调度优先级为正常级的用户分配用户分组。通常的比例选择平均数，即为调度优先级为正常级的用户平均分配用户分组，则调度优先级为正常级的用户k分配的用户分组为：

$N_k\left(i\right)=N_{\mathrm{PHY}\_\mathrm{residual}}\&times;\frac{N_k^{\mathrm{Req}}\left(i\right)}{\underset{k\&Element;S}{\mathrm{\&Sigma;}}{N}_k^{\mathrm{Req}}\left(i\right)}---\left(8\right)$

公式（8）中，S为所有调度优先级为正常级的用户组成的集合。

步骤5：物理层根据MAC层确定的用户分组数进行资源分配。

由于确定了每个用户应当分配的用户分组，因此物理层只要根据MAC层确定的用户分组进行资源分配即可。

此处再选用一种经典调度算法即最大吞吐量调度算法（Max C/I）作为对比方法。为简化实验，两种方法在物理层均采用等功率分配方法。而且，在此采用SFI来评价用户的公平性。

SFI定义为：

$\mathrm{SFI}=\frac{\underset{k=\mathrm{1,2},...,K}{\min }\frac{r_k}{{\mathrm{\&phi;}}_k}}{\underset{k=\mathrm{1,2},...,K}{\max }\frac{r_k}{{\mathrm{\&phi;}}_k}}---\left(9\right)$

公式（9）中，r_k表示用户k的传输速率，φ_k为比例公平系数。值得说明的是，SFI的值越大则表明公平性越好，SFI为1表示绝对比例公平。

下面结合附图对本发明与Max C/I方法的对比结果进行说明。图2为本发明提供的方法与Max C/I方法在用户吞吐量方面的对比柱状图，其中数据对应图3所示的表。图3给出了本发明提供的方法与Max C/I方法中各用户吞吐量的值，单位为kbps。根据参数的设置，由以上数据可以看出，Max C/I方法中用户1的速率不仅满足要求，甚至是标称速率的2倍多，但是其余用户的速率过低，属于严重不达标的情况。这是由于Max C/I方法将系统中的资源都分配给了个别信道质量较好的用户（例如用户1）所致。而本发明提供的方法中，实时用户1与用户2的速率基本满足需求，虽然非实时用户3与用户4的速率达不到相应的标称速率，但却满足比例公平性，这说明本发明方法能够很好地保证用户间公平性。

图4是本发明提供的方法与Max C/I方法在用户平均总延迟方面的对比曲线图。由图可见，MAX C/I方法的平均总延迟要明显高于本发明方法。造成这种情况的主要原因在于MAX C/I方法将大量系统资源都分配给了少数信道质量较好的用户，而其他用户长时间处于等待调度的状态，最终导致延迟急速增加。本发明提供的方法由于考虑了用户间公平性，会将系统资源公平地分配给用户，上述问题较少发生，故系统的平均总延迟较低。

图5是本发明提供的方法与Max C/I方法用户平均队列长度对比曲线图，其中数据对应图6中的表。图6中，数据的单位是数据包。由表中数据可得，两种方法的平均队列长度均呈现增长趋势。但是，MAX C/I方法中，用户2的平均队列长度急速增加，较用户1大出许多。主要是由于MAX C/I方法将物理层子载波都分配给信道质量好的用户1，导致用户2需要发送的数据包长时间得不到调度而一直积累在队列中。本发明提供的方法中，前3个用户的平均队列长度均处于较低水平，直到用户4才出现平均队列长度急速增加的情况，其原因在于系统总资源不足，进一步说明了本发明方法保证了用户间公平性。平均队列长度小说明队列中需要发送的数据包少，进而证明了本发明方法中用户的延迟较小。

图7是本发明提供的方法与Max C/I方法在用户公平性方面的对比曲线图，其中数据对应图8中的表。图8中的表给出了本发明提供的方法与Max C/I方法进行10次实验后每次实验的公平性属性的值。可以看出，无论是只考虑单次实验还是从整体出发，本发明方法都要优于Max C/I方法，进一步验证了本发明提供的方法在保证用户间公平性方面较优。

值得说明的是，图9中的数据均为各指标的平均值。可以看出，本发明方法的平均吞吐量要高于Max C/I方法；而且，单从公平性指标来看，本发明方法要远优于Max C/I方法，即本发明方法在很大程度上保证了用户间公平性。

综上所述，本发明所提出的方法在满足实时用户最小需求速率的情况下，能够将系统剩余资源公平地分配给非实时用户，进而保证了用户（尤其是非实时用户）间的比例公平性，不会出现某一或某些用户速率过低的情况而影响系统的整体性能。

本发明的另一优势体现在它是一种跨层的资源优化分配方法。上层将QoS需求等信息传输给MAC层，MAC层依据这些信息进行调度操作。在此过程中，物理层将物理信道信息（例如物理层可以发送的数据分组数）反馈给MAC层，作为调度的一个参考。同时，MAC层完成调度后，会将用户的调度顺序以及分配给用户的基于公平性的可发送分组数等信息同物理层进行交互，物理层根据这些信息以及实际信道状况，采用等功率方法对物理信道资源进行优化配置。这样做的好处在于：一方面，可以更好地满足用户需求；另一方面，通过层间交互的信息判断用户调度优先级并进行用户调度速率调整，可在保证系统吞吐量性能下提高用户公平性性能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种混合业务紧急度优先的宽带电力线通信跨层资源分配方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：确定混合业务下用户的紧急度和用户的公平效用值；

步骤2：根据混合业务下用户的紧急度划分用户的调度优先级，再根据用户的调度优先级和用户的公平效用值确定用户的调度顺序；

其中，根据混合业务下用户的紧急度划分用户的调度优先级为，当混合业务下用户的紧急度大于等于设定阈值时，用户的调度优先级为紧急级；当混合业务下用户的紧急度小于设定阈值时，用户的调度优先级为正常级；

根据用户的调度优先级和用户的公平效用值确定用户的调度顺序为，调度优先级为紧急级的用户的调度顺序先于调度优先级为正常级的用户；调度优先级相同的用户，按照用户的公平效用值由大到小的顺序确定调度顺序；

步骤3：在MAC层计算用户的QoS期望速率；

步骤4：根据物理层子载波可承载的分组总数和用户的QoS期望速率，确定物理层发送的用户分组数；

步骤5：物理层根据MAC层确定的用户分组数进行资源分配。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述混合业务包括实时业务和非实时业务。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述实时业务下用户的紧急度为 ${\mathrm{\&eta;}}_k^{\mathrm{RT}}\left(i\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{D_k^{\max }\left(i\right)}{D_k^{\mathrm{QoS}}}& L_k\left(i\right)=0\\ \mathrm{\&gamma;}\frac{L_k\left(i\right)}{L_k^{\mathrm{QoS}}}& L_k\left(i\right)>0\end{array}\right.;$

其中，

为实时业务下第i帧内用户k的紧急度；

为第i帧内用户k的队列最大延迟；

为QoS要求的延迟上限；

L_k(i)为第i帧内用户k的队列丢失率；

为QoS要求的丢失率上限；

γ为设定的丢失率加权因子。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述非实时业务下用户的紧急度为 ${\mathrm{\&eta;}}_k^{\mathrm{NRT}}\left(i\right)=\frac{Q_k\left(i\right)}{Q_{\mathrm{size}}}\&times;(1+\frac{Q_k\left(i\right)-Q_k^{\mathrm{Avg}}\left(i\right)}{Q_{\mathrm{size}}});$

其中，为非实时业务下第i帧内用户k的紧急度；

Q_k(i)为第i帧内用户k的当前队列长度；

为第i帧以及第i帧的前设定帧内用户k的平均队列长度；

Q_size为队列总长度。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述用户的QoS期望速率的计算公式为 $N_k^{\mathrm{Req}}\left(i\right)=R_k\&times;(1+0.5\mathrm{\&alpha;}+0.5\mathrm{\&beta;});$

其中，为第i帧内用户k的QoS期望速率；

R_k为用户k的设定速率；

α为时延公平性因子；并且，当用户为实时业务下的用户时，

当用户为非实时业务下的用户时，

为第i帧内用户k的队列最大延迟；

为QoS要求的延迟上限；

Q_k(i)为第i帧内用户k的当前队列长度；

为第i帧以及第i帧的前设定帧内用户k的平均队列长度；

Q_size为队列总长度；

β为速率公平性因子且 $\mathrm{\&beta;}=\frac{|R_k\left(i\right)-R_k^{\mathrm{Avg}}\left(i\right)|}{R_k^{\mathrm{QoS}}};$

R_k(i)为第i帧内用户k的传输速率；

为第i帧以及第i帧的前设定帧内用户k的平均传输速率；

为用户k的QoS要求的传输速率。

6.根据权利要求1-5中任意一项权利要求所述的方法，其特征是所述用户的公平效用值为 $U_k\left(i\right)=\frac{R_k^{\max }\left(i\right)}{R_k^{\mathrm{Avg}}\left(i\right)}\&times;{\mathrm{\&eta;}}_k\left(i\right);$

其中，U_k(i)为第i帧内用户k的公平效用值；

为第i帧内用户k的最大支持传输速率；

为第i帧以及第i帧的前设定帧内用户k的平均传输速率；

η_k(i)为第i帧内用户k的紧急度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征是所述确定物理层发送的用户分组数具体是，先为调度优先级为紧急级的用户分配用户分组，每个用户分配的用户分组大小为该用户的QoS期望速率；

如果物理层子载波可承载的分组总数还有剩余，则按比例为调度优先级为正常级的用户分配用户分组。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征是所述按比例为调度优先级为正常级的用户分配用户分组具体是，为调度优先级为正常级的用户平均分配用户分组，即调度优先级为正常级的用户k分配的用户分组

其中， $N_{\mathrm{PHY}\_\mathrm{residual}}=N_{\mathrm{PHY}\_\mathrm{total}}-\underset{k\&Element;S^{\&prime;}}{\mathrm{\&Sigma;}}{N}_k^{\mathrm{Req}}\left(i\right);$

N_{PHY_total}为物理层子载波可承载的分组总数；

为第i帧内用户k的QoS期望速率；

S为所有调度优先级为正常级的用户组成的集合；

S′为所有调度优先级为紧急级的用户组成的集合。

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