摘要：针对OFDMA系统的特点，提出了一种按用户业务和信道信息进行资源调度分配的低复杂度算法。该算法在满足一定的公平性原则和用户吞吐量需求的前提下，根据用户的信道参数与业务需求，动态分配子载波与传输功率。同时还给出了该算法在OFDMA系统中的仿真结果，其结果表明：利用该资源调度算法不仅可以满足多载波系统中多种业务的资源分配的吞吐量QoS需求，同时复杂度与同类算法相比降低很多。

　　关键词：多业务;低复杂度;OFDM; 资源分配

　　中图分类号：TN929 文献标识码：A

　　[Abstract] Refer to the the characteristics of OFDMA system, this paper present a low complexity algorithm in the allocation of resource scheduling according to users’ operation and channel information. The algorithm allocate sub-carriers and transmission power dynamicly according to the channel parameters and users’ business needs under the premise of satisfy definite fairness principles and the needs of the users’ throughput. At the same time we give the algorithm simulation results in OFDMA system.The results showed that: using the resource scheduling algorithm can not only meet the variety of business throughput QoS needs in the multi-carrier system, while the complexity can be reduced than the other similar algorithms .

　　[Key Words] various business, Low Complexity, OFDM, Resource allocation

　　一 介绍

　　正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA)是基于OFDM 的一种多用户系统[6]。由于OFDM调制中子载波之间的相对独立性和正交性，每一个子载波都可以被指定一个特定的调制方式和发射功率。通过指定每个用户使用某些指定的子载波，这就可以得到了一种新的多址方式OFDMA。OFDMA 系统必须具备多种多媒体业务的能力，这些业务具有不同的QoS级别和业务特征，因此分组调度算法必须提供完整的QoS支持机制[4]。

　　二 系统模型

　　图1是一个典型的OFDMA下行传输链路。在基站发送端，基站通过信道估计得到系统中所有用户的信道状态信息[6]。根据信道状态信息和缓冲区状态信息为每个用户分配子载波、比特数(选择调制方式，如QPSK调制或者是QAM调制)和功率;分配的结果分别送给基站的发射机和移动台的接收机，基站和移动台使用分配的子载波、比特数和功率进行数据发送和接收。

　　图1 OFDMA下行传输链路

　　三 业务分类

　　OFDMA 系统必须具备多种多媒体业务的能力，这些业务具有不同的QoS级别和业务特征[6]，因此分组调度算法必须提供完整的QoS支持机制，以高速分组数据业务和话音业务为例，前者具有较高的数据传输速率，要求较低的误码率，但是对时延不敏感，后者的数据速率低，但是实时性要求比较高.对于有不同QOS要求的异类业务，在调度算法中应区分业务的调度优先次序;对于同类业务，调度算法应该保证业务的QoS要求，比如数据速率、误码率、延迟和延迟抖动的要求。当然，如果无线链路的信道质量遭受频繁的降级，要保证该链路上业务流的QoS是非常困难的[3]，因此，在信道质量降级到某一阈值之前，必须保证业务流的最小QoS要求或基于统计性能的QoS。

　　表1 不同业务QoS特征 QoS类别 业务 数据速率 时延 时延抖动 误帧率 Conversational/

　　Real time

　　会话级 话音 4-25kbps <150ms <1ms <3% 视频电话 32-384kbps <150ms <1% 遥感遥测/控制数据 <28.8kbps

　　<250ms ~0% 游戏 <1kbps <250ms - <3% Interactive

　　交互级 语音消息 4-13kbps <1s <1ms <3% 网页浏览 - 4s/页 - <3% 电子商务 - 4s - ~0% Streaming

　　流级 音频流 32-384kbps <10s <1ms <1% 视频流 32-384kbps <10s - <1% Background

　　背景级 Email

　　电子邮件 能够容忍大的时延和数据丢失率，有可变带宽

　　四 算法分析

从上面的分析我们可以得到OFDMA系统中多用业务的不同QoS特性，为了满足用户多用业务吞吐量不同的需求，我们假设将系统中各用户按其业务吞吐量需求划分比例为，由参考文献[1]和[2],我们可以推出一种大大降低复杂度的并且性能合理的算法LOWCOM;推导方法如下：

第一步：由，由于是一个计算复杂的变量，由参考文献[2],,从而我们确定每个用户需要分配的子载波数目;

　　第二步：进行子载波的分配。

这步主要是按照第一步的方法为每个用户分配子载波，然后以总吞吐量最大化的原则分配剩下的子载波N*。贪婪算法参考文献[12]。具体过程如下 初始化 ， ………………….(1)

， ………………….(2)

， ………………….(3)

。 将k=1到K按照降序排列， ，………………….(4)

，………………….(5)

，………………….(6)

.………………….(7) 当， ，

，………………….(8)

，………………….(9)

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