多用戶OFDMA系統(tǒng)資源分配算法研究.pdf

1、未來無線通信業(yè)務要求系統(tǒng)能具有高質(zhì)量高速率的數(shù)據(jù)傳輸能力，而無線頻譜資源卻極為緊缺。系統(tǒng)要保證可靠高質(zhì)的服務，頻譜資源利用程度提高的必要性變得尤為突出。正交頻分多址接入（OFDMA）一些特性使得它成為第四代通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，如：在對抗頻率選擇性衰落上突出表現(xiàn)，在頻譜利用率上較以往的系統(tǒng)有較大提高。OFDMA通過采用正交頻分復用的方式，各個子載波相互間是正交互不干擾的，這使得OFDMA資源分配較以往的方式變得更為靈活。在資源分配上與以往

2、靜態(tài)的分配不同，在OFDMA系統(tǒng)中依據(jù)系統(tǒng)各個參數(shù)及要求，通過動態(tài)的資源分配，可以合理的分配系統(tǒng)資源使得系統(tǒng)在優(yōu)化目標上的性能有較大的提升。
　　多用戶OFDMA系統(tǒng)的資源分配優(yōu)化目標是提升頻譜效率方面的性能，在限制條件方面有諸如總功率限制以及用戶速率上的限制等。資源分配算法依據(jù)用戶信道信息以及用戶業(yè)務要求，將子載波資源分配給相應的用戶并給子載波分配一定的功率資源。從而使得在系統(tǒng)約束條件保證的情況，提升系統(tǒng)在優(yōu)化目標上的性能。本文

3、針對OFDMA系統(tǒng)在頻譜效率與用戶公平性兩個方面的性能進行資源分配的優(yōu)化。通過改進以往考慮公平性約束條件資源分配算法的不足，并加入新穎的資源分配方案，提出了基于子載波權(quán)衡的資源分配算法與公平性閾值資源分配算法。兩種算法的核心思想以及系統(tǒng)性能表述如下。
　　在考慮用戶速率限制條件的算法中，比例公平性算法通過引入比例公平性的約束，使得各個用戶的速率要求能夠得到充分的保證。在資源分配的過程中尋找當前公平性最差的用戶，將其確定為此次需分配

4、資源的用戶，給其分配子載波。從而使得各個用戶的速率比與系統(tǒng)給定約束條件趨于一致。然而，該分配方案在子載波被分給最差公平性用戶時，此被分配的子載波可供選擇的用戶只有一個，并不能使其被分配給信道增益更高的用戶。為使得上述的子載波能夠得到更充分的利用，本文提出了基于子載波權(quán)衡的分配算法。在將子載波分給公平性最差用戶時，進行子載波權(quán)衡。將本預備分配給公平性最差用戶的子載波分配給權(quán)衡用戶，并從已分配給權(quán)衡該用戶的子載波中取一權(quán)衡子載波重分配給公平

5、性最差用戶。依據(jù)權(quán)衡前后的信道增益的變化情況確定子載波分配。仿真結(jié)果表明，系統(tǒng)在用戶公平性方面的表現(xiàn)得到了保證，在此基礎(chǔ)之上算法減小了約為36％頻譜效率的損失。
　　在迭代注水算法中，算法在每次子載波分配時，依據(jù)注水功率算法計算當前各個子載波所獲得的功率。使得資源分配過程中，用戶的公平性較比例公平性算法相比有了一定的提升。然而，迭代注水算法是針對信噪比較低情況下的資源分配，系統(tǒng)的頻譜效率更為重要。因此如何平衡系統(tǒng)在頻譜效率和用戶公