5、载波聚合的集中式资源分配详解

载波聚合的集中式资源分配详解

在现代通信系统中，资源的有效分配至关重要。载波聚合技术的出现为资源分配带来了新的思路和方法。本文将详细介绍载波聚合的集中式资源分配相关内容，包括系统模型、优化问题、算法以及数值结果等。

1. 系统模型

在一个 LTE 移动系统中，存在 M 个用户和 K 个载波 eNodeB。用 $M_i$ 表示位于第 $i$ 个 eNodeB 覆盖区域内的用户集合，$K_j$ 表示第 $j$ 个用户可接入的所有 eNodeB 集合。每个 eNodeB 会根据用户设备（UE）上运行的应用程序，将其资源分配给覆盖区域内的所有用户。剩余的 eNodeB 则按照其提供的价格顺序，根据用户的应用程序以及其他 eNodeB（提供价格较低）分配给联合用户的速率，将其资源分配给覆盖区域内的所有用户。

用户对所提供服务的满意度通过效用函数来表示。假设第 $j$ 个用户的应用效用函数 $U_j(r_j)$ 是严格凹函数或类似 S 形的函数，其中 $r_j$ 是分配给第 $j$ 个用户的速率。延迟容忍型应用由对数效用函数表示，实时应用由类似 S 形的效用函数表示。

2. 多载波优化问题

2.1 价格选择问题和 eNodeB 排序

每个载波假设自己是覆盖区域内所有 UE 的主载波，计算其每单位带宽的报价。载波的报价通过以下资源分配优化问题获得：
[
\begin{align }
&\max_{r_i} \prod_{j = 1}^{M_i} U_j(r_{i,j})\
&\text{subject to} \sum_{j = 1}^{M_i} r_{i,j}