比例税率约束的多用户 OFDM 系统的自适应资源分配

资 源 简 介

比例税率约束的多用户 OFDM 系统的自适应资源分配

详 情 说 明

在无线通信系统中，多用户正交频分复用（OFDM）技术凭借其高频谱效率和抗多径干扰能力，成为提升下行链路容量的关键技术。传统的资源分配方案通常以最大化系统总容量为目标，将每个子载波分配给信道条件最优的用户，并结合注水定理进行功率分配。然而，这种策略可能导致用户间的公平性问题，某些用户可能因长期处于较差的信道环境而无法获得基本服务质量保证。

针对这一问题，研究者提出了基于比例公平约束的自适应资源分配方法。该方法通过引入用户间的速率比例约束，确保每个用户都能按需获得最低保障的数据速率。但直接求解这一带约束的优化问题通常计算复杂度极高，难以实际应用。为此，一种低复杂度的次优算法被提出，其核心思想是将子载波分配与功率分配分步处理：

子载波分配阶段：假设所有子载波采用均等功率分配，根据用户信道状态和比例约束，初步分配子载波资源。这一步骤通过线性复杂度筛选，显著降低了传统联合优化的指数级计算负担。 功率分配阶段：在固定子载波分配的基础上，采用改进的注水算法调整功率，使系统总容量在满足比例公平的条件下接近最优。该阶段通过拉格朗日乘数法实现快速收敛。

仿真结果表明，在典型的两用户场景中，该算法能实现约95%的最优容量性能，同时复杂度仅随子载波数量线性增长。相比纯容量最大化的方案，其资源分配结果更均衡，例如边缘用户的速率提升可达20%以上，且能灵活适应不同比例约束（如1:2或1:3的速率需求差异）。这种分离式设计的另一优势是易于扩展至大规模用户场景，为未来无线网络的动态资源管理提供了实用化解决方案。