OFDM系统资源分配
多用户OFDM系统中基于QoS的跨层资源分配策略
本 文 在 充 分 考 虑 用 户 间公 平 性 和 算 法 复 杂 度 的基 础 上 ，简 化 了文 献 ［］ 用 户 分 级机 制 ，建 立 了基 ６的
于 有 限长 缓 存 的动 态 用 户 分 级 模 型 。将 ＭＡＣ层 的Ｑｏ 需 求 与 物 理 层 的资 源 分 配 联 合 设 计 ， 推 导 了服 务 Ｓ
摘要 ｔ针对 多用 户 Ｏ Ｄ 系 统的 下行链 路提 出了一种 基于 Ｑ Ｓ的跨层 资源 分配 策 略 。建 立 了基于 有 限长 缓存 的 ＦＭ ｏ
用户 分级 模型 ，推导 了有 限长 缓存 引起 的用 户速 率 限制 条件 。根 据等 待 时延 将用 户 分为 “ 高级 用户 ”和 “ 普通 用户 ” ， 在保 证所 有用户 Ｑｏ Ｓ的前提 下 为 “ 级用户 ”优 先 分配 子载波 和功 率 ，同 时系 统 的吞 吐量达 到最 大 。仿真 结果表 明 ， 高 在报 文到达 率较 高 的情况 下该 策略 有效 降低 了系统 丢包 率 ，保证 了吞 吐量 。 关键词 ，服 务质 量 ；正交频 分 复用 ；跨层 ；资源分 配 中圈分 类号 ｔ Ｎ９ ３ Ｔ １ 文 献标 识码 ｔ Ａ
Ｊ ｎｅ ２０１ ｕ ， ０
多用 户ＯＦ Ｍ系统 中基￣Ｑｏ 跨层 资源 分 配策 略 Ｄ Ｓ（ ｌ ｆ Ｊ ＇
张 皓 一 ， ， 周 志杰 ， 张文 强 ， 惠毅
（ ．解 放 军 理 工 大 学 通 信 工 程 学 院 ，江 苏 南 京 ２ ０ ０ ；２ １ １０ ７ ．南 京 陆军 指 挥 学 院 ，江 苏 南 京 ２ ０４ ） １０ ５
为 ｛ ， ｝ ，
和 分别表示 目标平均丢包率与平均报文 时延。对于Ｉ 业务 ，假设每个ｏ Ｄ Ｆ Ｍ符号
的Ｐ ｉ ｏ 分布 。 ｏｓ ｎ ｓ
多用户OFDM比例公平资源分配算法
ｍｉｉ ｍ ａｉ ｏ ｓｒ Ｓ ａ ａ ｉ ｔ ｔｅ ｐ ｏ ｏｔ ｎ ｌ ａｒｅ ｓ ｈ ｓ ｔｅ ｐ ｉｒｔ ｆ ｓｌｃｉｇ ｓ ｂ ａｒｅｓ ｔｒ ｓ ｂ ａｒｅ ｌ ｃ － ｎｍｕ ｒｔ ｏ ｆｕ ｅ ’ ｃ ｐ ｃｔ ｏ ｈ ｒｐ ｒｉ ａ ｆｉ ｓ ａ ｈ ｒｏ ｉ ｏ ｅｅ ｔ ｕ ｃ ｒｉｒ． ｅ ｕ ｃｒｉｒ ａｌ ａ ｙ ｏ ｎ ｙ ｎ Ａｆ ｏ
ａ ｅ ｌｏｃ ｔ ｄ ｒ ａ ｌ ａｅ ｂａ ｅ ｏ ｓ ｄ ｎ ｔ ｍ ａ ｍ ｕｍ ｖａｕ ｏｆ ｈ ｎｎ ｌ ｅ ｐｏｎ ｅＴｈｅ ｔ ｒ ｍ ａｎｉ ｓ ｃ ｒｉ ｒ ａ ｅ ｌｏｃ ｔ ｄ ａ ｅ ｏ ｔ ｈｅ ｘｉ ｌｅ ｃ ａ ｅ ｒ ｓ ｓ． ｎ ｈｅ ｅ ｉ ｎｇ ｕｂ ａ ｒｅ ｓ ｒ ａ ｌ ａｅ ｂ ｓ ｄ ｎ ｈｅ
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１中国科学院 国家天文台 ， ． 北京 １ ０ １ ００２
２中国科学院 研 究生院 ， ． 北京 １０ ４ ００９
１ ｔ ｎ ｌ ｔ ｎ ｍｉａ Ｏ ｓｒａｏｉｓＣ ｉｅｅＡｃｄｍｙ ｏ ｃｅｃｓＢ ｉｎ ０ ， ｈｎ ． ｉ ａ Ａｓ ｏ ｏ ｃｌ ｂｅｖｔｒ ， ｈｎｓ ａｅ ｆＳｉ ｅ ， ｅ ｉｇ １０ Ｃ ｉａ Ｎａ ｏ ｒ ｅ ｎ ｊ ０ １ ２
ofdm系统小区容量分析
在OFDM（正交频分复用）系统中，小区容量是指一个小区（cell）内在给定频谱资源和其他条件下所能支持的最大用户数或数据传输量。
以下是针对OFDM系统小区容量的一些分析要点：
1. 频谱资源分配
-OFDM系统通过将频谱划分成多个子载波来传输数据，频谱资源的合理分配对于小区容量至关重要。
-频谱资源的分配可以根据用户数量、信道质量等因素进行动态调整，以提高系统容量。
2. 多址技术
-在OFDM系统中，多址技术如正交码分多址（OFDMA）可以有效地支持多用户同时传输数据，提高系统容量。
-多址技术的应用可以根据不同用户的需求和信道条件进行灵活调整，以提高系统的频谱效率。
3. MIMO技术
-多输入多输出（MIMO）技术可以在有限的频谱资源下提高系统的传输速率和容量。
-通过利用MIMO技术，可以在同一频谱资源下实现多用户间的空间复用，从而提高系统容量。
4. 动态资源分配
-OFDM系统可以根据用户需求和网络负载情况进行动态资源分配，以最大化系统容量。
-动态资源分配可以根据实时信道状态和用户需求进行调整，提高系统的资源利用率。
5. 去干扰技术
-在OFDM系统中，采用去干扰技术如信道估计、干扰消除等方法可以提高系统的容量。
-有效的干扰管理可以减少系统中的干扰，提高系统的频谱效率和容量。
综合以上几点，针对OFDM系统小区容量的分析需要考虑频谱资源分配、多址技术、MIMO技术、动态资源分配和去干扰技术等因素。
合理的技术选择和参数配置可以有效提高OFDM系统的小区容量和性能。
多业务多用户OFDM系统中的资源快速分配方案
文 章 编 号 ：１ ０ － ２ ９（ ０ ８ ０ ． ０ － ５ ０ ７０ ４ ２ ０ ） ５ ０ １ ０ ３
Ｉ路 与 系统 学 报 Ｕ
Ｊ Ｕ ＲＮＡＬ Ｆ ＣＩ ０ ０ ＲＣＵ Ｉ ＴＳ ＡＮ Ｄ ＳＹＳＴＥＭ Ｓ
ＶＯ１１ ．３
摘 要 ：本 文 提 … ’ 用 户 Ｏ Ｄ 系 统 卜行 链 路 中 的 种 快 速 实 用 的 资 源 分 酗 算 法 。该 算 法 以 最 大 化 系 统 吞 吐 量 为 ｒ多 Ｆ Ｍ 目 的 ， 同 时 满 足 ＣＢ （ 定 速 率 ）和 ＶＢ （ 速 率 ） ＿ 户 的 Ｑｏ （ 务 质 量 ） 要 求 。 算 法 使 用 分 组 代 替 迭 代 计 算 ， Ｒ Ｒ 口变 ｒ ｆ 】 Ｓ 服
２ 信 道 模 型
本 文使 用 的 ＯＦ ＤＭＡ 下 行 链 路 的结 构 框 图见 图 ｌ 。
图１ 白 适应多用户Ｏ Ｄ Ｆ Ｍ系统框图
在 基 站 端 ，基 站 通 过 用 户 终端 的 反馈 信 道 计 算 用 户 在 各 个 子 载 波 上 的信 道 增 益 ， 资源 分 配 模 块 根
数量 Ｊ Ｖ会 很 大 ， 以算 法 复杂 度 需要 进 一 所
步 降 低 。 本 文 提 出 了 一 种 复ห้องสมุดไป่ตู้杂 度
ＯＫ １ ～＋Ｋ ） （Ｎｏ ２Ｎ 的快速算法，能同时满 ｇ
足 ＣＢ Ｒ和 ＶＢ Ｒ业 务 的需 求 ，并 町达 到 与 文 献 ［］ 同的 系 统 吞 吐 量 。 ６相
同样 的 吞 ｎ 量 。 ｉ ．
关 键 词 ；ＯＦ ＭＡ： 多 刖 ； 了载 波 分 配 ； 比特 力 载 ； 多 业 务 ； 白适 应 Ｄ ¨ 中 图 分 类 号 ：Ｔ １ Ｎ９ １ 文 献 标 识 码 ；Ａ
多业务电力线通信OFDM系统下行资源分配
多业务电力线通信OFDM系统下行资源分配摘要：本文在探讨了单用户ofdm电力线资源分配的基础上，提出了一种多业务多用户在电力线信道动态ofdm系统资源分配方案。
在功率受限条件下最大化系统速率。
同时满足不同业务用户最低速率要求。
关键词：ofdm 资源分配电力线通信0 引言电力线通信技术是指利用电力线传输数据和媒体信号的一种通信方式。
该技术是把载有信息的高频加载于电流然后用电线传输接受信息的适配器再把高频从电流中分离出来并传送到计算机或电话以实现信息传递。
ofdm的英文全称为orthogonal fre-quency division multiplexing，中文含义为正交频分复用技术。
这种技术是hpa联盟（homeplug powerline alliance）工业规范的基础，它采用一种不连续的多音调技术，将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一的信号，从而完成信号传送。
由于这种技术具有在杂波干扰下传送信号的能力，因此常常会被利用在容易受外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。
这种独特的优点可以应用于电力通信。
1 多业务多用户资源分配模型从系统内用户数角度，可将电力系统资源分配划分成单用户和多用户系统。
单用户系统中所有子载波都归一个用户使用，资源分配相对简便。
由于各个子载波衰落同，导致不同的载波所发送的比特不同。
在发射端总功率一定的条件下，以最大化总发送比特为目标，优化比特分配和功率分配就变得尤为重要。
上述可用数学形式表示如下式（1）所示：max■r■，s.t.■ξ■=pt （1）式中r■表示第i子载波所传输的比特，ξ■表示第i子载波分配的功率，n表示系统内总的子载波数，pt为发送端总功率。
在单用户系统中，在总发送比特一定的条件下，以最小化总发送功率为目标，优化功率分配就变得非常必要。
上述也可用数学形式表示如下式（2）所示：min■ξ■，s.t.■r■=r （2）式中各个变量同式（1），其中r是发送端总的发送比特。
基于QoS保证的广播／组播OFDM系统资源分配策略
电
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息
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Ｖｏ ．０ ．２ １ ＮＯ １ ３ Ｄｅ ． ０ ８ ｃ ２ ０
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｅ ｔ ｏ ｉｓ＆ Ｉ ｆ ｒ ｔｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｒ ａ ｃｒ ｎｃ ｏ Ｅｌ ｎ ｏ ｍａ ｉｎ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ
ｓｒｉｅ ａ ａｉ ｆ ｅｖｃ Ｑｏ ） ｏ ｓｒｉｔ ｎ ｎ ｉｇｏ ｔ ｈ ｗ ｓ ｔ ｎ ｅｖｃ ｒｕ ｒ ｏ ａｉ ｎ ｅｖｃｓｓ Ｑｕ ｌｙｏ ｒｉ ｔ Ｓ ｅ（ Ｓ ｃｎｔａ ｄｆ ｄｎ ｕ ｅｌ ｅｔ ａｅｉ ｏ ｅｓｒｉ ｇｏ ｐｆ ｍｐ ｒ ｏ ｎａ ｉ ｔ ｏ ｒ ｎ ｅ ｏｃ ｓ
献『 提 出了基于多发送天线的广播／ ５ ］ 组播资源分配算法 。虽 然二者都能获得较高的系统吞吐量 ，但并没有保证用户达到
业务的Ｑ Ｓ ｏ 要求 。 文 在 预 先 设定 不 同 业 务 目标 速 率基 础 上 ， 本
架 ， 即 多 媒 体 广 播 ／ 播 业 务 ｆ ｌｍｅ ｉ ｒａ ｃ ｔ 组 Ｍｕｔ ｄａ Ｂ ｏ ｄａ ／ ｉ ｓ
Ｋ ｙ ｏｄ： ｒａｃ ｔ ｌｃ ｔ Ｆ Ｍ ｓ ｍ； ｅｏｒｅ ｌ ｃｔ ｎ Ｑ Ｓ Ｆｅｕｎｙ ｉ ｒ ｅ ｒｓＢ ｏｄａ ／ ｔ ａ Ｄ ｓ ｔ Ｒ ｓ ｃ ａｏａ ｏ ； ｏ ； ｒ ｅｃ—ｍｅ ｉ ｗ ｓ Ｍｕ ｉ ｓ Ｏ ｙｅ ｕ ｌ ｉ ｑ ｔ ｇｄ
１ 引言
基 于 移 动 网络 的 广 播 ／ 播 架 构 已逐 渐 成 为 移 动 通 信 系 组 统 研 究 和 发 展 的热 点之 一 。３ Ｐ定 了 相 应 的 广 播 ／ 播 框 ＧＰ 组
Ｓ ｅ ｇＹｕ ｈｎ Ｐ ｎ ｕｇ ｎ ｅ ｇＭ — ｅ Ｗ ａ ｇＷ ｅ － ｏ ｎ ｎｂ
认知无线电系统中ofdm多用户资源分配算法
认知无线电系统中ofdm多用户资源分配算法
在认知无线电系统中，OFDM多用户资源分配算法是一种有效的方式，可以增强系统的容量和效率。
该算法的实现需要以下步骤：
1. 定义资源分配问题：确定要分配的资源数量和用户数量，并建立资源分配模型。
2. 选择资源分配算法：选择一种适合该问题的算法，如贪婪算法、遗传算法等。
3. 数据采集和预处理：采集系统所需的数据，并进行必要的预处理，如信道估计、干扰消除等。
4. 评估用户的信道状态：基于预处理数据，评估每个用户的信道状态，包括信道质量和用户优先级等。
5. 分配资源：根据评估结果，为每个用户分配合适的资源，实现资源优化分配。
6. 实时监控和调整：不断监控系统状态，根据网络反馈，动态调整资源分配策略，以提高系统效率。
最后，对该算法进行优化，如增加智能机制、对不同应用场景进行适配等，可以进一步提高其性能。
多用户OFDM系统资源分配的分支定界算法
Ｏ Ｄ 把 实际信道分 为若干个子信道， ＦＭ 根据子信道 的
实 际 传 输 情 况 分 配 发 送 功 率 和 信 息 比特 ．单 用 户 ＯＦ Ｍ 系统 中注水算法 己经 公认为能很好的解 决子载 Ｄ
波和 比特分配 问题 【 ３ 】 ．而在多用户 Ｏ Ｄ 环境下， ＦＭ 子 载波和 比特 的分配 问题要 比单用户复杂得 多， 用户所 在 的位 置不 同， 道条件 也就不 同，故 要进行子载 波 信 的 自适应分 配Ｉ 】 在保证满足用户所需 的传输 质量 的前
ｕ ｅ ｒ ｃ ｎ ｏ ｎ ｌｏｉ ｍ， ｈ ｏ ｌｘｔ ｅ ｕ ｅ ｂ ｉｕｌ． ｉ ｌｔ ｎ ｒｓ ｌ ｈ ｗ ａ ｔｉ ｓｍｉ ｒｔ ｓｄｂ ａ ｈ ａ ｄｂ ｕ ｄａｇ ｒ ｈ ｔｅｃ ｍｐｅ ｉ ｉ ｒｄ ｃ ｄ ｏ ｖｏ ｓ Ｓｍｕａｉ ｅｕｔ ｓ ｏ ｔ ｔｉ ｓ ｉ ｌ ｏ ｎ ｔ ｙ ｓ ｙ ｏ ｓ ｈ ａ
（ ｆｒ ａｉｎＥ ｇｎｅｉｇ Ｔ ｅ ｅ ａａｅ ｆｃ ｎ ｅ， ｎ ｉ ｇ ５ ０ ３ ｃ ｉａ Ｉ ｏ ｔ ｎ ｉｅｒ ， ｈ ｗ ｄｍｙｏ ｉ ｃｓＸｉ ａ ３ ０ ， ｈ ） ｎ ｍ ｏ ｎ ｎ ｃ ｓｅ ｘｎ４ ｎ
Ａｂｔａｔ Ｂ ａｃ ｎ ｏ ｎ Ｂ Ｂ ａ ｐｏ ｃ， ｅ ｌｏｉ ｍ ｆｒ ｏｖ ｇｒｓｕｃ ｌ ｃｔ ｎｉ ｍ ｌｕｅ Ｏ Ｄ ｓ ｃ： ｒｎｈ ａｄｂ ｕ ｄ（ ｎ ） ｐ ｒａｈ ａｎｗ ａ ｒｈ ｏ ｌｉ ｅｏ ｒｅａｏ ａ ｏ ｎ ｕｔ ｓｒ Ｆ Ｍ ｒ ． ｇ ｔ ｓ ｎ ｌ ｉ ｉ
计 算 机 系 统 应 用
ｈ ｐ／ ｗｃｓ ． ｇｃ ｔ ：ｗｗ ． ・ ｏ ． ｔ ／ －－ ｒ ｎ ａ
２１ ０ ２年 第 ２ 卷 第 １ １ １期
多用户 Ｏ Ｄ 系统资源分配 的分支定界算法① Ｆ Ｍ
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PART 5 不同业务传送方向中的资源分配
下行资源分配的资源模型
PART 5 不同业务传送方向中的资源分配
迭代功率分配算法
上行资源分配损失了用户之间的公平性， 但由于用户能力存在差异，故绝对的公平 性很难保证
下行分配算法更适合未来网络频率选择性 信道的资源分配，能够以很低的计算复杂 度获得多用户分集增益
下行适用于用户间路径损耗相差不大的场 景 上行资源分配没有基站总功率限制，单用 户的最大发射总功率为约束，故无法通过 用户间功率调整改善公平性
1 单用户资源分配
给单一的用户分配适合频段的子载波。
2 多用户资源分配
3 多小区资源分配
4
……
综合考虑，给多个用户分配各自适合频段的子载波。
不同小区的用户可以使用相同的子载波，但是会对其他小区 的用户产生干扰，所以多小区资源分配不仅完成小区内的多 用户分配，还要在小区之间进行资源的动态协调。
数字通信
为了更好的利用系统带宽，子载波的间距可以尽量靠近些。 图2：靠得很近的FDM。解调第一路信号时，已经很难完全去除第二路 信号的影响了（电路的实现毕竟不能像剪刀裁纸一样利落）。
PART 1 什么是OFDM
“正交”有啥好处？
还能再近些吗？这就是OFDM，近到完全等同于奈奎斯特带宽，使频带 的利用率达到了理论上的最大值。 图13：继续靠近，间隔频率互相正交，因此频谱虽然有重叠，但是仍然 是没有互相干扰的。
在OFDM系统里，有限个离散信道子载波也可使用注水分配，如图b)。
PART 3 单用户最优的功率分配
OFDM用作单用户数据服务
如右图表示，即便采用了单用户最优的功率分配方 式——功率注水，仍然有很多子载波处于该用户的 深度衰落中不能使用，造成大量资源浪费。
如何有效利用？
数字通信
OFDMA系统
PART FOUR
数字通信
OFDM在不同业务传送方向中的资源分配
报告人 董青
PRESENTED BY 董青&刘伟
数字通信
目录
CONTENTS
1.阐述了OFDM与生俱来的优越性，并提出随之产生的资源分配问题； 2.分析了最简单的注水功率分配方法的原理和它的缺陷，并由此引出了更加优良的OFDMA；
3.分析了在业务传输过程中，上行和下行资源分配的原理。
OFDM简介
PART ONE
资源分配
PART TWO
注水功率分配
PART THREE
OFDMA
PART FOUR
上行与下行
PART FIVE
结论
PART SIX
数字通信
什么是OFDM
PART ONE
PART 1 什么是OFDM
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
PART 4 OFDMA系统
OFDMA
“A”=access.增长，演进。 相比于OFDM，OFDMA则让系统的子载波为多个用户提供服 务。
一个用户处于深度衰落的子载波对于另外一个用户来说，可能 信道条件很好。
OFDMA技术就是通过多用户自适应子载波选择和功率分配，能 够给每个用户提供其认为信道条件很好的子载波。
OFDMA的优点
多载波频谱重叠， 具有更高的频谱效率；
不允许多个用户共用 一个子载波， 用户之间的数据因此 具有正交性，不存在 用户间干扰；
PART 4 OFDMA系统
引入循环冗余前缀， 具备更强的抗符号间串扰；
允许用户选用适合自身 的子载波、功率，拥有 灵活的资源分配方式。
PART 4 OFDMA系统
单用户最优的功率分配
PART THREE
PART 3 单用户最优的功率分配
注水功率分配
单用户传输系统，即假设一个频段内的所有子载波都仅对该用户服务。 而各个子载波对该用户的衰落程度有优有劣。因此需要寻求适合的子载 波分配方法。
PART 3 单用户最优的功率分配
注水功率分配
在限定功率的情况下，衰落越小的子载波上理应分配更多的功率。 因此，给定信道传递函数（SNR可求）时， 最优的功率分配方式类似于将水（发送功率）倒入SNR的倒数所表示的 碗里，如图a)。
即正交频分复用，是一种多载波调制技术。
什么是”O”（正交）？
将可用的信道带宽划分为若干个较窄的子带。每个子带上传输不同的信号。 ”正交”: 不同子带上的子载波相互正交。就如同 载波sin(k*t) 和 载波 cos(k*t) 是互相正交的。
PART 1 什么是OFDM
“正交”有啥好处？
图1：常规FDM。两路信号频谱之间有间隔，互相不干扰。
数字通信
THANK YOU FOR WATCHING
报告人 董青
PRESENTED BY 董青&刘伟
PART 1 什么是OFDM
“正交”有啥好处？
“正交”赋予了OFDM不同于其他频分复用的重要特性： 它允许各子载波的信号频谱在频域产生重叠，极大地提升了系统的
频谱利用率。频域抽样点处不产生子载波干扰，保持良好的正交特性。
数字通信
资源分配
PART Tห้องสมุดไป่ตู้O
PART 2 资源分配
资源分配 的
覆盖范围
PART 5 不同业务传送方向中的资源分配
上行资源分配的资源模型
PART 5 不同业务传送方向中的资源分配
上行资源分配算法
数字通信
结论
PART SIX
PART 6 结论
功率迭代算法为次优算法，为最优的三分 之一，下行功率迭代转移算法逐步收敛， 可以通过迭代算法控制收敛误差，实现在 公平性性能和算法复杂度之间的良好折中
分类标准
1
优化目标
• 功率自适应资源分配 • 速率自适应资源分配
2
是否考虑用户公平性 • 考虑比例公平资源分配
• 不考虑比例公平资源分配
3
业务传送方向
• 上行资源分配 • 下行资源分配
4
……
数字通信
不同业务传送方向中的资源分配
PART FIVE
PART 5 不同业务传送方向中的资源分配
下行资源分配