一种OFDMA 系统中基于效用的无线资源分配方法

摘要

本发明公开了一种OFDMA系统中基于效用的无线资源分配方法，为系统中的所有用户提供效用函数，该效用函数将信道状态信息（CSI），时延，业务QoS系数，数据队列状态信息（QSI）和用户已发数据包数量综合考虑；然后在基站总功率和分配给每条子载波上的功率受限的情况下，使用每个用户的效用函数之和作为资源分配的目标；最后，根据所设计的效用函数，为用户分配资源达到资源分配的目标。本发明通过在效用函数中综合考虑CSI，时延，业务QoS系数，QSI和用户已发数据包数量多方面因素的影响，与传统的资源分配方法相比，可以在系统吞吐量、时延性和用户公平性之间达到更好地均衡。

主权项

1.一种OFDMA系统中基于效用的无线资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：1）在单小区多用户下行OFDMA系统中，M个用户被同一个基站服务，共有K种可选择的调制方式，系统被分成N条相互正交的子载波，所有用户的数据包到达过程服从泊松分布，每个时隙都有新的数据包到达，用户的数据队列长度L等于当前时隙新到达的数据包量与队列中剩余数据包量之和；用户在子载波上的效用函数为μ_nmk=f(L,N_t,r,τ,α)，μ_nmk的值表示将子载波n∈{1,...,N}分配给任意用户m∈{1，...,M}并且采用调制方式k∈{1，...,K}所能得到的收益；_μnmk不仅考虑可达速率r，时延τ和用户QoS系数α的影响，还将用户的数据队列长度L和已发数据包数量N_t的信息考虑在内；效用函数μ_nmk是r，τ和L的单调递增函数，是N_t的单调递减函数；2）资源分配在每条子载波上执行，在分配时找到子载波分配矩阵I_N×M×K使OFDMA系统总效用最大化，该矩阵表示每条子载波分配给了哪个用户及其调制方式和每个用户分配到了哪些子载波；I_nmk是子载波分配指示矩阵I_N×M×K中的任意元素，表示子载波n是否已分配给调制方式为k的用户m，它的取值为0或1，I_nmk∈{0,1}；当I_nmk=1时，表示子载波n已分配给调制方式为k的用户m；当I_nmk=0时，则没有将子载波n分配给调制方式为k的用户m；采用拉格朗日数乘法进行优化，优化目标为其中λ_n,n=1,...,N，λ_n是子载波n所对应的非负的拉格朗日乘子，p_nmk为分配给子载波n的功率；约束条件包括$\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}\underset{k=1}{\overset{K}{\Sigma }}{p}_{\mathrm{nmk}}{I}_{\mathrm{nmk}}\le P_{\mathrm{BS}}$和$\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}\underset{k=1}{\overset{K}{\Sigma }}{p}_{\mathrm{nmk}}{I}_{\mathrm{nmk}}\le P_{\mathrm{sub}}$n=1,...,N，其中P_BS为基站总功率，P_sub为分配给每条子载波的最大限制功率。