李为，熊春林，王德刚，张晓瀛，魏急波

（国防科学技术大学 电子科学与工程学院，湖南 长沙 410073）

1 引言

OFDMA（orthogonal frequency division multiple access）技术具有较高的频谱利用效率和对抗多径衰落的优良特性，被普遍认为是当前和未来移动通信网的关键传输技术之一。协同中继技术能显著增加通信网络的覆盖范围和链路的可靠性，具有广泛应用前景。基于中继协同的OFDMA系统可充分结合2种技术的优点，已经引起了国内外学者们和业界的研究兴趣，并被IEEE 802.16j和3GPP-LTE 等多个标准组织采纳。

资源分配能显著提高协同OFDMA系统的频谱效率和多用户分集增益。协同OFDMA系统的资源分配主要包括中继选择、子载波分配和功率分配。目前，已有的工作大部分目标为保证一定公平性的约束条件下最大化系统的吞吐量[1,2]。此类方法倾向于将更多资源分配给信道条件较好的用户，而位于较差信道条件下的用户往往得不到足够的资源。文献[3, 4]针对公平性问题，采用比例速率约束和最大最小公平性准则来改善公平性，但是又引入了新的问题，信道环境很差的用户会占用大量的系统资源，导致整个系统的吞吐量降低。

为了实现公平性和吞吐量的更优折中，人们引入效用（utility）理论来衡量网络中用户的满意程度[5～7]。效用的高低取决于用户的应用层需求。文献[6]研究了协同OFDMA系统中基于效用最大化的资源分配问题，但是只考虑基站和协同节点总功率约束（TPC,total power constraint）的条件。实际场景往往需要考虑基站和中继单独功率约束(PPC, per-relay power constraint)的情况，该约束条件下的资源分配问题更为复杂。……