CN101237691A - 在正交频分多址网络中实现资源分配的方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种在正交频分多址OFDMA网络中实现资源分配的系统和方法。为每个局部资源信道LRCH和分散式资源信道DRCH用户提供效用函数，该效用函数为凹函数并且为非减函数；使用每个LRCH和DRCH用户的效用函数提出资源分配目标；为LRCH和DRCH用户分配资源以实现该资源分配目标。利用本发明的实施例提供的方案，可以为LRCH和DRCH用户分配资源。

Description

在正交频分多址网络中实现资源分配的方法与系统

技术领域

本发明涉及无线通信系统的资源分配技术，特别涉及一种在正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA)网络中实现资源分配的方法与系统。

背景技术

无线多址通信系统中，在特定小区内，无线业务信道资源，如带宽和时间间隔，由所有的无线终端，如移动单元，共享。业务信道资源的分配可以直接影响到业务信道资源的利用以及独立无线终端用户享受到的服务质量(Quality of Services，QoS)，因此，有效地分配业务信道资源非常重要。基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)的多址系统就是这样的无线通信系统。

作为调制方案和多址方案的结合，OFDM将通信信道分段给多个用户共享。时分多址(Time Division Multiple Access，TDMA)以时间分段，码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)以扩频码分段，而OFDM以频率分段。OFDM将频谱分成许多等距音(tone)，每个音携带用户的部分信息。因为OFDM可被视为频分复用(frequency division multiplexing，FDM)的形式，所以每个等距音也可以被称为频率子载波。特别地，OFDM具有音与音之间互相正交、音频谱可以迭加的重要特性。另外，由于这些音是互相正交的，音与音之间不会互相干扰。由于音频谱可以迭加，所需的频谱总数降低了。

由于可以为不同用户分配单音或音组，所以OFDM也可以被视为一种多址技术。多个用户以这种模式共享给定带宽就形成了称为正交频分多址的系统，或OFDMA系统。当用户要传输信息时，为每个用户分配预定音数；或者，基于用户需要传输信息的数量为用户分配可变的音数。分配过程由媒体接入控制(Media Access Control，MAC)层控制，MAC层基于用户需求调度资源分配。

OFDMA是一种多个用户使用OFDM进行多址接入的系统。在现有的OFDMA数据传输装置中，提出了在实现多址接入时，同时实现频分和时分的方法。另外，为了提高纠错能力，可以在频率方向和时间方向上进行分集。

因为OFDM表现出的强抗频率选择性衰减特性，最近制定的802.16标准使用OFDM作为物理层传输。基于OFDM的网络可以为用户提供比WiFi网络(802.11)更大覆盖范围的高速率服务。基于OFDM的网络也可以支持服务质量(QoS)业务，而且802.16e还可以支持有限的移动性。OFDM网络中，可以在频域、时域和功率域调度资源。下行链路中，用户可达到的速率随着所分配子载波(在频域)数目、所分配OFDMA符号(在时域)数目和所分配基站(Base Station，BS)的功率比例的增加而增大。上行链路中除了对每个用户终端(Subscriber Station，SS)的总传输功率有一定限制之外，其他与下行链路相同。上行链路和下行链路的资源分配都由BS执行。

最近提出了下行链路的资源调度问题。现有的方法集中于全缓冲业务总速率容量的最大化。频率调度(frequency dependent scheduling)问题可以使用基于效用的方法来解决。另一个方法集中于分散式子载波信道。但是，这些方法只考虑了单一类型用户的情况。即只考虑了要求频率调度的用户(如局部资源信道Localized Resource Channel，LRCH用户)或只考虑了要求频率分集信道用户(如分散式资源信道Distributed Resource Channel，DRCH用户)的资源分配，而没有考虑混合类型用户的资源分配。

发明内容

本发明的实施例提供了一种在OFDMA中实现资源分配的方法和系统，能够实现要求频率分集信道用户与要求频率调度的用户的资源分配。

本发明的实施例提供了一种在正交频分多址OFDMA网络中实现资源分配的方法，该方法包括：

为所述LRCH用户组和所述DRCH用户组中的每个用户提供效用函数，所述效用函数为凹函数并且为非减函数；

使用所述LRCH用户组和所述DRCH用户组的效用函数提出资源分配目标；

为所述LRCH用户组和所述DRCH用户组分配资源，实现所述资源分配目标。

本发明的实施例还提供了一种在正交频分多址OFDMA网络中实现资源分配的系统，该系统包括：

正交频分多址OFDMA网络；

分散式资源信道DRCH用户组；

局部资源信道LRCH用户组；其中

所述LRCH用户组的每个用户或所述DRCH用户组的每个用户都被提供了效用函数，所述效用函数为凹函数并且为非减函数；

所述LRCH用户组和所述DRCH用户组的每个用户的效用函数用于提供资源分配目标；

所述OFDMA网络的下行链路资源被分配给所述LRCH用户组或所述DRCH用户组以实现所述资源分配目标。

本发明的实施例还提供了另外一种在正交频分多址OFDMA网络中实现资源分配的方法，该方法包括：

为所述LRCH用户组的每个用户和所述DRCH用户组的每个用户分配效用函数，所述分配给LRCH或DRCH用户的效用函数为所述LRCH或DRCH用户吞吐量的对数函数；

提供分界类型来划分至少一个数据帧，其中所述至少一个数据帧包括多个分散式资源信道DRCH和多个局部资源信道LRCH，所述LRCH跨越所述至少一个数据帧上的有限个符号；

为所述多个DRCH选择隙的数目；

将所述多个LRCH分配给所述LRCH用户组使所述LRCH用户组的效用和最大；

将所述多个DRCH分配给所述DRCH用户组使所述DRCH用户组的效用和最大；

重复前面三个步骤直到所述LRCH用户组和所述DRCH用户组的效用总和最大；

其中，所述多个LRCH和所述多个DRCH的隙的总数是给定的，所述LRCH用户组的每个用户或所述DRCH用户组的每个用户具有有限的数据队列，传输功率在所述至少一个数据帧的每个符号的所有隙之间平均分布。

可以看出，利用本发明的实施例所提供的方案，可以同时为OFDMA网络中要求频率分集的信道用户与要求频率调度的用户，如DRCH用户与LRCH用户，分配资源。

附图说明

图1示出了本发明实施例中具有一分界类型的前向链路帧。

图2示出了本发明实施例中具有另一分界类型的前向链路帧。

图3示出了本发明实施例中为具有比例公平效用的LRCH用户分配隙算法的一段伪码。

图4示出了本发明实施例中为具有比例公平效用的DRCH用户分配隙算法的一段伪码。

图5示出了本发明实施例在给定的资源之间进行最优划分并分配给LRCH和DRCH用户的一段伪码。

具体实施方式

为使本领域技术人员能够理解和应用本发明，以下对本发明进行详细说明。这里所述的一般原理适用于除了以下具体描述实施例之外但包含在本发明所述的精神和保护范围之内的所有实施例和应用中。本发明的保护范围并不仅仅局限于所述实施例，而是包括所有符合本发明所述原理和特征在内的最宽的范围。

参见图1和图2，图1和图2示出了由具有不同分界类型的多个正交频分复用(OFDM)符号组成的前向链路帧。每个符号由多个子载波或音组成。单个符号的特定数目的连续子载波的集合叫做隙。隙以特定模式合并形成信道。例如，矩形块的隙可用于提供局部资源信道(Localized Resource Channel，LRCH)。LRCH用于具有频率选择性衰减优势的频率调度。可以通过选择频率和时间上都是分散式的隙来构造信道。这样可以减小信道上所获得信号与干扰及噪音的比率(Signal to Interference and Noise Ratio，SINR)的变化，尤其当信道所分的隙在帧与帧之间变化时。由于所选定的资源都散布在时域和频域上，所以这样的信道就称为分散式资源信道(Distributed ResourceChannel，DRCH)，DRCH应用于要求频率分集的情况(如时延敏感应用，近似确定性维护为频率分集保持时延需求)。图1和图2中分别示出了LRCH和DRCH信道。

每个隙由具有固定数目连续子载波的一个符号组成。因而，在图1和图2中，垂直方向以隙来区分，但是每一个隙都由多个子载波组成。LRCH或DRCH信道可以通过多种方法来构造及合并。本发明实施例通过在公式中给定一些适当的约束条件来使用任意的方法。本发明实施例中，考虑两个简单的具有一些实际优势的构造选项。图1中，首先分配LRCH信道，然后分配DRCH信道。每个LRCH信道跨越有限个符号。两种类型信道的分界可以通过单个参数，即分配给DRCH区的隙数，来唯一确定。这种方法适用于当DRCH信道数很小的时候。图2中，每个LRCH跨越所有符号，剩余隙用于DRCH信道。这种方案适用于当LRCH信道数很小的时候。在这种情况下，用信号标记LRCH分配，剩余的隙用于DRCH分配。可以用确定性公式来计算哪个隙分给哪个用户。为了降低小区间干扰，可以动态改变DRCH区的隙分配。这样就可以避免相邻扇区/小区的分配之间的持续碰撞。但是，本领域普通技术人员可以理解，也可以使用于资源分配的随机过程。也可以使用其他向用户终端(SS)指示分界的方法。

在一个为LRCH区分配资源的实施例中，可以为每个用户分配该用户吞吐量的效用函数，目标是使所有LRCH用户的总效用最大化。用户之间的效用函数各不相同，但效用函数都为凹函数并且为非减函数。每个用户在其缓存中具有有限数量的待传输数据。但是，本领域普通技术人员可以理解，有限缓冲业务模型是像IP语音(Voice over IP，VoIP)等低速率和时延敏感业务所必需的。可以使用简单效用函数，如用户的平均吞吐量。这种情况下，最大化该效用函数等同于最大化该用户的吞吐量。也可以使用其他更多复杂的效用函数。这些效用函数包括但不限于具有比例公平用户吞吐量(proportionally fair user throughput)的对数函数以及用于提供服务质量(QoS)保证的障碍函数(Barrier funciton)。

多组频率上连续的隙形成LRCH信道，每个LRCH组的用户终端(SS)周期性地报告每个LRCH信道的前向链路信号与干扰及噪声的比率(SINR)。而DRCH组的用户会报告整个带宽的平均SINR。可以同时在两个维度上进行最优化：为SS分配信道和为隙分配功率。与前者相比，后者的优化可能产生较小的性能增益(在静态分配中)。

资源分配基于隙单元实现。本实施例中，有N个用户，即N个用户终端(SS)，和每帧有T个OFDM符号的M个子信道，即每个符号有M个隙。这样，每帧具有总共MT个隙。基站(BS)可以为每个时隙的下行链路子信道分配至多P瓦特。而且，功率在每个符号的M个隙间平均分配，则分配给每个隙的功率由p＝P/M给出。用户终端i在符号的隙j接收的每单位传输功率的SINR用g_ij来表示。因此，如果使用传输功率p来传输隙j的包，那么接收到的信号的SINR就是pg_ij。

对于给定的SINR，可以确定合适的调制和编码方案。因此，可以确定传输帧携带的最大净荷。SINR与速率间的映射函数形状非常接近于具有有效带宽B的香农(Shannon)容量函数。本实施例使用对所有调制和编码方案为常量的开销百分数。将这个开销因子包括进B，求解函数就会给出具体的数据净荷速率。另外，由于使用自然对数代替以2为底的对数，所以在因子B的计算中要考虑对数因子。标准化为有限带宽B的香农速率以d来表示，所以有d＝ln(1+pg)，其中g表示SINR。本领域普通技术人员可以理解，除了本发明实施例中使用的将SINR映射到速率的实函数之外，还可以使用其他方法。这些其他方法包括但不限于将报告的SINR映射到一组固定速率的表。

在帧开始被调度时，用户的平均吞吐量用r来表示。每个用户可以分配一个吞吐量的效用函数。这个在不同用户终端间变化的函数可以表示相应可达到吞吐量用户的效用，该效用以U(r)表示。但是，本领域普通技术人员可以理解，本发明实施例也可以使用基于其他指标(例如队列大小，时延等等)的效用函数。

令x_ijt表示判定变量，如果符号t的隙j分配给了用户终端i，则x_ijt等于1，否则等于0。令X表示N×M×T矩阵，其中项(i，j，t)等于x_ijt。因此，用d_i表示的用户i可以达到的总速率(如前所述进行标准化)由下式给出：

$d_i=\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{\mathrm{ijt}}\ln (1+p{g}_{\mathrm{ij}})---\left(1\right)$

令r_i和

分别表示用户终端i在帧传输开始前和开始后的平均吞吐量。使用可达到的总速率d_i来更新用户终端i的吞吐量如下所示：

${\tilde{r}}_i\left(X\right)=\mathrm{\α}{r}_i+(1-\mathrm{\α})d_i\left(X\right)---\left(2\right)$

其中0＜α＜1为基于所需时间帧选定的过滤常数，通过过滤常数可以使效用需求平均化，且d_i可以由公式(1)得到。

相关帧传输前用户数据队列的大小用q来表示。由于每个用户的数据队列都是有限的，所以当有效数据可以被填满时，需要确保用户只有调度的隙。对于给定的分配X，用户终端i可能达到的速率为Bd_i(X)kbps。如果符号的持续时间用τ表示，那么队列限制就变成了Bd_i(X)τ≤q_i。

在一个实施例中，结果最优化问题可以用公式表达并使用梯度上升算法解决。下面描述这种算法。结合传输开始前评估的判定变量x_ijt，目标函数的导数，即所有LRCH用户的效用和由下式给出：

$\frac{\∂F\left(X\right)}{\∂x_{\mathrm{ijt}}}{|}_{X=0}=(1-\mathrm{\α})U_i^{\′}\left(r_i\right)\ln (1+p{g}_{\mathrm{ij}})---\left(3\right)$

梯度上升算法可以在所有的子信道和时隙执行。可以发现具有最大梯度的三元组{i，j，t}，这样对于相应的隙，用户拥有充足的数据。可以为相应用户i分配符号t的隙j。然后，更新用户i的吞吐量，因为梯度受用户的吞吐量增加的影响。接着，基于用户隙传输的净荷减小用户的队列大小q_i。重复该过程，直到分配了所有的隙或所有的数据队列都为空。实际应用中，存在一个可以支持的最小速率。

当U(r)＝r时，具有最大的吞吐量。这种情况下，U(r)的导数可以简单归一化，因此根据公式(3)，最大梯度用户就是具有ln(1+pg_ij)最大值的用户。因而，容易看到最大梯度过程为具有最大可达速率的用户分配每个隙时，相对该隙，该用户都有充足的数据。当U(r)＝ln(r)时，可以获得比例公平速率并且U′(r)＝1/r。图3提供了这种类型效用函数的一段伪码。该算法迭代选择具有最大梯度的隙，将其分配给相应的用户，更新该用户的吞吐量和队列大小，然后再重复该过程。

在DRCH区分配资源的另一个实施例中，整个帧由一个单独的DRCH区组成。该实施例包括N个用户和每帧有T个数据符号的M个子信道，即每个符号有M隙。基站(BS)可以为每个时隙的下行链路子信道分配至多P瓦特。而且，为每个隙分配的功率由p＝P/M表示。本实施例中，对于每个用户，用户终端都要向该用户报告所有子载波的平均载波干扰(C/I)比，所以特定用户终端接收到的信号SINR对于所有时隙都是相同的。每单位传输功率用户终端接收到的信号SINR用g来表示。因而，如果用传输功率p在信道上传输数据包，那么接收到的信号的SINR为pg。

由于对所有隙，功率和SINR都相同，所以对于任何隙位置，用户终端可达到的隙速率都相同。因此，仅需要确定分配给每个用户的隙数目。可以用一些预定的方式来分配用户的隙。分配给用户终端i的隙数目由x_i来表示。因而用户终端i可达到的总(标准化)速率由下式给出：

d_i(x_i)＝x_iln(1+pg_i)

其中p表示隙传输功率，g_i表示帧内分配给用户终端i的所有隙中每个隙的SINR。

在帧开始调度时，用户的平均吞吐量用r来表示。为每个用户分配吞吐量的效用函数U(r)。令r_i和分别表示用户终端i在帧传输开始前和开始后的平均吞吐量。使用x_i可更新吞吐量，如下所示：

$\widetilde{r_i}\left(x_i\right)=\mathrm{\α}{r}_i+(1-\mathrm{\α})d_i\left(x_i\right)=\mathrm{\α}{r}_i+(1-\mathrm{\α})x_i\ln (1+p{g}_i)---\left(4\right)$

其中α为过滤常数。

使用LRCH中描述的相同术语和条件，用分配给每个用户终端的隙数目作为判定变量，最优化问题可以用公式来表达并使用梯度上升算法解决。对于比例公平效用函数，图4给出了该算法的求解伪码。

在一个可选实施例中，资源可以分配给具有混合类型的用户，包括LRCH用户和DRCH用户。若分配到DRCH和LRCH区的隙数目分别可知，则DRCH用户的资源分配和LRCH用户的资源分配可以同时解决。分配给DRCH用户和LRCH用户的隙数目可以预先确定。可选地，也可以在确定对LRCH和DRCH用户的最优分配时，分别确定对于LRCH和DRCH区的最优隙数目。

可以为每个用户分配其吞吐量、时延、数据队列大小或其他参数的效用函数，目标是使所有LRCH用户或所有DRCH用户的总效用最大化。不同用户的效用函数不同。所有效用函数都为凹函数并且为非减函数。

参见图4并结合图3，给出了使用比例公平效用来解决隙分配问题的伪码。该算法对于DRCH的情况可以看作是LRCH情况的特例，其中对于所有用户终端g_ij＝g_i。换句话说，前向链路无线环境与子信道无关。下文对此进行说明。

图3所示算法中，对于所有i，j，t，如果g_ij＝g_i，则d_ijt＝ln(1+pg_i)。由于i对于所有的隙都相同，所以用户i的可达速率可以用d_i来表示。因此，该算法找到具有比率

最大值的用户，并为该用户终端分配任意一个隙。每次为用户分配隙s_i，都将更新隙s_i的总服务速率，并基于该用户新的总服务速率更新该用户的吞吐量。如果全部x_i隙都已经分配给了用户终端i，那么下一个将要分配隙的用户终端就是对于该隙具有充足数据的终端，并且这个用户的d_i/(αr_i+(1-α)x_id_i)为所有用户中最大的。

参见图4，该算法对于DRCH情况，如果隙x_i已经分配给了用户i，那么下一个隙将要分配给对该隙拥有充足数据的用户，并且这个用户的(x_i+k_i)最小。若k_i被替代，则下一个条件应对应于具有最大(1-α)d_i/(αr_i+(1-α)x_id_i)比率的用户终端。这正是在LRCH算法中被选定的相同用户。因而，当信道环境与子波段无关时，LRCH算法与DRCH算法提供了相同的解决方案。由于两个算法都是最优化的，所以这是成立的。因此，通过对所有DRCH用户设置g_ij＝g_i，可以将LRCH算法应用于所有的LRCH和DRCH用户。

如图1和图2所示对区域分界的约束下，可以分别确定分配给LRCH区和DRCH区的最优隙数目。然而，本领域普通技术人员可以理解，若分界没有显示其最优性，这也可能不是对LRCH和DRCH资源的最优分配。但是，可以选择分界方法来简化设计和实现。

给定一个分界方法可以确定每个区域的最优大小。下面说明可以用简单搜索算法解决的凸规划问题。

参见图1和图2，可以用同样的方法来确定两种分界类型下资源的最优分配。在一实施例中，图1所示的情况下，给LRCH用户分配一直到分界点的资源。如果选择DRCH用户进行调度，则为该DRCH用户分配DRCH区内的任意一个隙。在另一实施例中，图2所示的情况下，如果需要对LRCH用户进行调度，则允许该LRCH用户跨越整个符号范围使用隙。要为DRCH用户调度隙只需DRCH区域存在可用隙即可。由于LRCH用户使用的那些隙不会被用到，所以算法的实现需要对这些隙进行具体安排。

分配给DRCH用户的隙的总数用k_d来表示，分配给LRCH用户的隙的总数用k_l来表示。其中，k_d+k_l必须满足(k_d+k_l)≤MT，MT表示每帧的隙的总数。令F*_L(k_l)表示LRCH用户最优分配的目标函数值，则分配给LRCH用户k_l个隙。同样地，令F*_D(k_d)表示DRCH用户最优分配的目标函数值，则分配给DRCH用户k_d个隙。

下面的分析可应用于函数F*_D和F*_L。在下面的分析中去掉了下标并以函数F*(k)进行说明。函数F*(k)只有当k为整数值时才存在，因为每个区域只能分配整数个隙。分段线性函数F(k)为整数值k的线性函数，且对于整数值k等于F(k)。通过放宽整数隙约束，可以在k取实数值时最优化函数F(k)。然后，最优点显示最优F(k)的存在，这时k为整数。因而这也是原来整数约束问题的最优点。

第一，F(k)显示为凹函数，因为F(k)的导数显示为非增函数，从而F(k)的二次导数为非正的。相应地，函数F(k)为凹函数。对这两种算法，每个连续隙都分配给具有最大梯度的用户。该最大梯度可以为非增函数。如果该最大梯度不是非增函数，该当前的最大梯度将大于前面分配的梯度。如果两种分配都针对不同的用户，那么当前的最大梯度已经在前面的迭代中最大化了，这就导致了矛盾。如果两种分配都针对相同的用户，那么作为分配隙的函数的用户梯度增加意味着其为非凹函数。这也是一个矛盾。因此，每次迭代选定的最大梯度为非减函数，意味着作为k的函数的F梯度当k取整数值时为非增函数。

然而，本发明的实施例仅仅当k为整数值时成立。因此，该函数F(k)为凹函数的观点不一定总是成立，虽然在大多数实际情况下成立。如果使用原始上升算法(primal ascent algorithm)，则可以保证F(k)为凹函数。原始上升算法中，不是为具有最大梯度的用户分配隙，而是为具有目标函数最大增量的用户分配隙。典型地，两种算法得到了相同结果。在原始上升情况下，函数F(k)的增量增加是k的减函数，因而，该函数为凹函数。

相应地，F*_L(k_l)和F*_D(k_d)都为凹函数，且二者之和一定要最大化，给出最优化的k_l+k_d不大于数据隙总数的约束条件。首先，当k_l和k_d取整数值时出现最优化点。如果不是这种情况，并且如果函数F*_L和F*_D的梯度不相等，则可以通过减少对较小梯度函数的分配并增加对其他的分配来增加目标函数的和。如果在最优化时梯度相等，则除了目标函数和不变的情况，其他情况都相同(重新分配资源直到获得整数解决方案)。求解问题是凹函数的一维最大化问题，该问题可以用二进制搜索或其他简单搜索算法来解决。定义D(k)＝F*_D(k)+F*_L(MT-k)，则可以分配给DRCH用户的最优隙数目由k*＝arg max_k{D(k)}给出，剩余的隙分配给LRCH用户。

对于图1所示的分界，可以使用图5所示的伪码获得D(k)。另外，图5示出了对于给定资源划分的目标函数值。

对于图2所示的分界，可以用相似的方法。这种情况下，可以无限制地为任意隙分配LRCH。一旦达到了LRCH隙分配的全部分配数目，则进一步只能分配给DRCH用户。如果达到了DRCH用户的全部分配数目，则进一步只能分配给LRCH用户。最终，对用户进行特定的DRCH隙分配。对两种类型的分界，该问题都可以解决，应使用可以产生较大目标函数值的类型。实际上，不需要对每个帧都进行类型分界和分配，而是在一些特定数目帧之后进行。

为了使本领域技术人员能够理解或应用本发明，以上给出了本发明所公开实施例的详细说明。本领域技术人员很容易对这些实施例做出多种改变，这里所述的一般原理适用于包含在本发明所述的精神和保护范围之内的其他实施例中。因此，本发明的保护范围并不仅仅局限于所述实施例，而是包括所有符合本发明所述原理和新特征在内的最宽的保护范围。

Claims (44)

1. 一种在正交频分多址OFDMA网络中实现资源分配的方法，其特征在于，包括：

为所述LRCH用户组和所述DRCH用户组中的每个用户提供效用函数，所述效用函数为凹函数并且为非减函数；

使用所述LRCH用户组和所述DRCH用户组的效用函数提出资源分配目标；

为所述LRCH用户组和所述DRCH用户组分配资源，实现所述资源分配目标。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供给用户的效用函数取决于该用户的吞吐量。

3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述提供给用户的效用函数为该用户的平均吞吐量。

4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述提供给用户的效用函数为该用户吞吐量的对数函数。

5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述提供给用户的效用函数为该用户吞吐量的障碍函数。

6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供给用户的效用函数取决于该用户的数据队列大小。

7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供给用户的效用函数取决于该用户的延迟。

8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述资源分配目标为最优化所述LRCH用户组的效用和以及最优化所述DRCH用户组的效用和。

9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述分配资源的步骤进一步包括：

提供分界类型来划分至少一个数据帧，其中所述至少一个数据帧包括多个分散式资源信道DRCH和多个局部资源信道LRCH；

分别为所述多个LRCH和所述多个DRCH确定隙的最优数目；

使用确定的隙的最优数目分别为所述LRCH用户组和所述DRCH用户组进行所述多个LRCH和所述多个DRCH的最优分配。

10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，为所述至少一个数据帧提供的所述分界类型使所述多个LRCH跨越所述至少一个数据帧的有限个符号。

11. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，为所述至少一个数据帧提供的所述分界类型使所述多个LRCH跨越所述至少一个数据帧的所有符号。

12. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述确定隙的最优数目并进行最优分配的步骤包括：

分别为所述多个LRCH或所述多个DRCH选择隙数；

将所述多个LRCH分配给所述LRCH用户组使所述LRCH用户组的效用和最大；

将所述多个DRCH分配给所述DRCH用户组使所述DRCH用户组的效用和最大；

重复前面三个步骤直到所述LRCH用户组和所述DRCH用户组的效用总和最大；

其中所述多个LRCH和所述多个DRCH的隙的总数是预先确定的，所述LRCH用户组的每个用户或所述DRCH用户组的每个用户具有有限的数据队列，传输功率在所述至少一个数据帧的每个符号的所有隙中平均分布。

13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述为LRCH用户组分配多个LRCH或为DRCH用户组分配多个DRCH的步骤由梯度上升算法实现。

14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述梯度上升算法包括：

通过查找所述LRCH用户组或所述DRCH用户组效用和的最大梯度确定三元组{用户i，隙j，符号t}，其中符号t的隙j分配给用户i；

更新用户i的吞吐量；

减小用户i的数据队列大小；

重复前面三个步骤直到在所述至少一个数据帧上为所述多个LRCH或所述多个DRCH分配完所有的隙，或直到所述LRCH用户组或所述DRCH用户组的数据队列为空；

其中所述提供给用户的效用函数取决于该用户的吞吐量。

15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述用户i的吞吐量通过以下公式更新：

$\widetilde{r_i}={\mathrm{\αr}}_i+(1-\mathrm{\α})d_i,$

其中

为所述至少一个数据帧传输后用户i的吞吐量，r_i为所述至少一个数据帧传输前用户i的吞吐量，0＜α＜1为基于所述至少一个数据帧选定的过滤常数，d_i为用户i的总标准化速率。

16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述用户的总标准化速率为取决于该用户每隙的信号与干扰及噪声的比率SINR的对数函数。

17. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，d_i由以下公式表示：

$d_i=\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{\mathrm{ijt}}\ln (1+{\mathrm{pg}}_{\mathrm{ij}}),$

其中，如果为用户i在符号t分配了隙j，则x_ijt等于1，g_ij为用户i在隙j每单位传输功率的SINR，p为每个隙分配到的传输功率。

18. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述用户的SINR与分配给该用户的隙无关。

19. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述用户的总标准化速率由将SINR映射到一组固定速率的表提供。

20. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述多个DRCH的隙的最优数目由下式表示：

k^*＝arg max_k{D(k)}，

其中D(k)＝F^* _D(k)+F^* _L(K-k)，F^* _L(K-k)表示具有最优资源分配的所述LRCH用户组的效用和，F^* _D(k)表示具有最优资源分配的所述DRCH用户组的效用和，k表示分配给所述DRCH用户组的隙的数目，K表示所述至少一个数据帧的多个LRCH和多个DRCH的隙的总数。

21. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述分配资源的步骤进一步包括：

在所述至少一个数据帧上提供分配给多个LRCH的隙的数目和分配给多个DRCH的隙的数目；

使用提供的隙的数目，分别为所述LRCH用户组和所述DRCH用户组进行最优资源分配。

22. 根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述为LRCH用户组或DRCH用户组进行最优资源分配的步骤由梯度上升算法实现。

23. 根据权利要求12或21所述的方法，其特征在于，所述为LRCH用户组或DRCH用户组进行最优资源分配的步骤由原始上升算法实现。

24. 一种在正交频分多址OFDMA网络中实现资源分配的系统，其特征在于，包括：

正交频分多址OFDMA网络；

分散式资源信道DRCH用户组；

局部资源信道LRCH用户组；其中

所述LRCH用户组的每个用户或所述DRCH用户组的每个用户都被提供了效用函数，所述效用函数为凹函数并且为非减函数；

所述LRCH用户组和所述DRCH用户组的每个用户的效用函数用于提供资源分配目标；

所述OFDMA网络的下行链路资源被分配给所述LRCH用户组或所述DRCH用户组以实现所述资源分配目标。

25. 根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述提供给用户的效用函数取决于该用户的吞吐量。

26. 根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述提供给用户的效用函数为该用户的平均吞吐量。

27. 根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述提供给用户的效用函数为该用户吞吐量的对数函数。

28. 根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述提供给用户的效用函数为该用户吞吐量的障碍函数。

29. 根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述提供给用户的效用函数取决于该用户的数据队列大小。

30. 根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述提供给用户的效用函数取决于该用户的延迟。

31. 根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述资源分配目标为最优化所述LRCH用户组的效用和以及最优化所述DRCH用户组的效用和。

32. 根据权利要求31所述的系统，其特征在于，所述为LRCH用户组和DRCH用户组分配所述OFDMA网络的下行链路资源包括：

提供分界类型来划分至少一个数据帧，其中所述至少一个数据帧包括多个分散式资源信道DRCH和多个局部资源信道LRCH；

分别为多个LRCH和多个DRCH确定隙的最优数目；

使用确定的隙的最优数目分别为所述LRCH用户组和所述DRCH用户组进行所述多个LRCH和所述多个DRCH的最优分配。

33. 根据权利要求32所述的系统，其特征在于，为所述至少一个数据帧提供的所述分界类型使所述多个LRCH跨越所述至少一个数据帧的有限个符号。

34. 根据权利要求32所述的系统，其特征在于，为所述至少一个数据帧提供的所述分界类型使所述多个LRCH跨越所述至少一个数据帧的所有符号。

35. 根据权利要求32所述的系统，其特征在于，所述确定隙的最优数目并进行最优分配的步骤包括：

分别为所述多个LRCH或所述多个DRCH选择隙的数目；

将所述多个LRCH分配给所述LRCH用户组使所述LRCH用户组的效用和最大；

将所述多个DRCH分配给所述DRCH用户组使所述DRCH用户组的效用和最大；

重复前面三个步骤直到所述LRCH用户组和所述DRCH用户组的效用总和最大；

其中，所述多个LRCH和多个DRCH的隙的总数是预先确定的，所述LRCH用户组的每个用户或所述DRCH用户组的每个用户具有有限的数据队列，传输功率在所述至少一个数据帧的每个符号的所有隙之间平均分布。

36. 根据权利要求35所述的系统，其特征在于，所述为LRCH用户组分配多个LRCH或所述为DRCH用户组分配多个DRCH的步骤由梯度上升算法实现。

37. 根据权利要求36所述的系统，其特征在于，所述梯度上升算法包括：

通过查找所述LRCH用户组或所述DRCH用户组的效用和的最大梯度确定三元组{用户i，隙j，符号t}，其中符号t的隙j分配给用户i；

更新用户i的吞吐量；

减小用户i的数据队列大小；

重复前面三个步骤直到在所述至少一个数据帧上为所述多个LRCH或所述多个DRCH分配完所有的隙，或直到所述LRCH用户组或所述DRCH用户组的数据队列为空；

其中所述提供给用户的效用函数取决于该用户的吞吐量。

38. 根据权利要求37所述的系统，其特征在于，所述用户i的吞吐量通过下式更新：

$\widetilde{r_i}={\mathrm{\αr}}_i+(1-\mathrm{\α})d_i,$

其中为所述至少一个数据帧传输后用户i的吞吐量，r_i为所述至少一个数据帧传输前用户i的吞吐量，0＜α＜1为基于所述至少一个数据帧选定的过滤常数，d_i为用户i的总标准化速率。

39. 根据权利要求38所述的系统，其特征在于，所述用户的总标准化速率为取决于该用户每隙的信号与干扰及噪声的比率SINR的对数函数。

40. 根据权利要求38所述的系统，其特征在于，d_i由下式表示：

$d_i=\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{\mathrm{ijt}}\ln (1+{\mathrm{pg}}_{\mathrm{ij}}),$

其中，如果用户i在符号t分配了隙j，则x_ijt等于1，g_ij为用户i在隙j每单位传输功率的SINR，p为每个隙分配到的传输功率。

41. 根据权利要求40所述的系统，其特征在于，所述用户的SINR与分配给该用户的隙无关。

42. 根据权利要求38所述的系统，其特征在于，所述用户的总标准化速率由将SINR映射到一组固定速率的表提供。

43. 根据权利要求35所述的系统，其特征在于，所述为LRCH用户组分配多个LRCH或所述为DRCH用户组分配多个DRCH的步骤由原始上升算法实现。

44. 一种在正交频分多址OFDMA网络中实现资源分配的方法，其特征在于，包括：

为所述LRCH用户组的每个用户和所述DRCH用户组的每个用户分配效用函数，所述分配给LRCH或DRCH用户的效用函数为所述LRCH或DRCH用户吞吐量的对数函数；

提供分界类型来划分至少一个数据帧，其中所述至少一个数据帧包括多个分散式资源信道DRCH和多个局部资源信道LRCH，所述LRCH跨越所述至少一个数据帧上的有限个符号；

为所述多个DRCH选择隙的数目；

将所述多个LRCH分配给所述LRCH用户组使所述LRCH用户组的效用和最大；

将所述多个DRCH分配给所述DRCH用户组使所述DRCH用户组的效用和最大；

重复前面三个步骤直到所述LRCH用户组和所述DRCH用户组的效用总和最大；

其中，所述多个LRCH和所述多个DRCH的隙的总数是给定的，所述LRCH用户组的每个用户或所述DRCH用户组的每个用户具有有限的数据队列，传输功率在所述至少一个数据帧的每个符号的所有隙之间平均分布。

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