[发明专利]5G场景下多用户实时视频流跨层资源调度方法

权利要求书

1.一种5G场景下多用户实时视频流跨层资源调度方法，其特征在于，包括：

步骤S1，在用户接入调整周期内，5G基站感知无线接入网侧信道信息和用户QoE需求信息，根据感知到的信道信息、用户QoE需求信息以及预先构建的用户QoE需求模型的用户的帧时延、请求视频质量切换和平均接收视频速率各参数，利用用户QoE需求模型计算得出各用户达到用户QoE需求所需的最小带宽，根据各用户达到用户QoE需求所需的最小带宽构建各用户的用户流拥塞因子；5G基站预先构建的用户QoE需求模型的数学表达式（1）为：

（1）

上述数学表达式（1）中，R_t表示第t时刻各帧码率的集合；采用log函数，表示第t时刻视频组Gop的平均码率；是用户的客户端第n帧视频的平均接收视频速率，即5G基站处的服务速率；是用户的帧时延；表示第n帧的视频数据量；N表示第t时刻用户的客户端接收到的帧数目；

该用户QoE需求模型中的第一项对应视频质量，第二项对应视频的卡顿情况，μ为用户视频的卡顿情况在QoE需求模型中所占权重值，取值为1，最后一项是用户请求视频切换过程，其中，α为用户请求视频切换在QoE需求模型中所占权重值，取值为1，符号| |表示绝对值；

按以下方式利用用户QoE需求模型计算得出各用户达到用户QoE需求所需的最小带宽，包括：

根据用户的客户端确定的用户对用户QoE的限制门限值，确定用户QoE约束表征式（2）为：

 （2）

将用户QoE约束表征式（2）代入用户QoE需求模型的数学表达式（1）并根据权方和不等式松弛为如下不等式，通过求解不等式将用户QoE约束松弛为基站平均服务速率约束；

（3）

令，求出，将用户QoE约束松弛为基站平均服务速率约束；

5G基站从获取的对视频传输有帮助的信息中提取满足用户请求最低视频满意度所对应的基站服务速率，并利用香农公式 （4），求出最小带宽B₀；

公式（4）中，r表示5G基站处的服务速率；B表示5G基站得到的被分配的带宽资源；SINR表示用户的信干噪比，通常由用户测量后反馈给5G基站；

步骤S2，根据所述步骤S1计算得出的各用户最小带宽和构建的各用户的用户流拥塞因子确定各用户的优先级，按各用户的优先级从高到低依次为各用户分配最小带宽，直到剩余带宽不满足用户接入时停止用户接入；

步骤S3，在用户接入调整周期内，根据各用户的拥塞状态持续对各用户的带宽进行调整，调整后使拥塞状态为贫乏状态的用户数量最少。

2.根据权利要求1所述的5G场景下多用户实时视频流跨层资源调度方法，其特征在于，所述步骤S1中，根据用户i达到用户QoE需求所需的最小带宽构建用户i的用户流拥塞因子α_i，i=1至n，n为用户接入调整周期内的用户数，n为大于1的整数，包括：

  (5)

其中，λ₁、λ₂、λ₃分别表示三项不同因子的权重占比，λ₁、λ₂、λ₃初始值都设置为1；CQI_i是用户i对应的信道状态信息，在5G网络中对应的取值范围为0～31；Q表示5G基站数据包长度忍受阈值；表示用户i对应的视频流t时刻在5G基站中的排队数据包长度；表示用户i对应的视频流t前时刻在基站中的排队数据包长度；表示用户i对应的平均视频接收速率；d_i为用户流时延。

3.根据权利要求1所述的5G场景下多用户实时视频流跨层资源调度方法，其特征在于，所述步骤S2中，按以下方式根据所述步骤S1计算得出的各用户最小带宽和构建的各用户的用户流拥塞因子确定各用户的优先级，为：

        （6）

其中，α_i为用户i的用户流拥塞因子；B₀为用户i达到用户QoE需求所需的最小带宽；r_i(t)为调度时隙t用户i的预计瞬时速率；为用户i的客户端实际速率；为用户间公平性。