بهینه‌سازی تخصیص توأم پیوند کاربر، تخصیص زیرکانال و تخصیص توان در شبکه‌های OFDMA ناهمگون

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فنی و مهندسی برق دانشگاه شاهد، تهران، ایران

2 دانشگاه شاهد

3 گروه مخابرات دانشکده فنی مهندسی دانشگاه شاهد

چکیده

این مقاله مسئله پیوند کاربر، تخصیص زیرکانال و تخصیص توان به‌صورت توأم را در کانال فراسوی یک شبکه مخابراتی ناهمگون با بهره­مندی از راهکار تسهیم فرکانسی متعامد (OFDMA) و با فرض محدود بودن حداکثر توان ارسالی هر کاربر مورد بررسی قرار می­دهد. نشان داده می­شود که مسئله پیش رو یک مسئله غیر خطی ترکیبی پیوسته گسسته غیر محدب است. در این راستا جهت قابل حل نمودن آن، شرط گسسته بودن متغیرهای مسئله رهاسازی شده و در عوض یک عبارت هزینه به تابع هدف اضافه می­شود تا گسسته بودن این متغیرها در جواب نهایی تضمین شود. درنهایت برای حل مسئله، تابع هدف به‌صورت تفاضل دو تابع محدب (D.C) بازنویسی شده و سپس با استفاده از روش تقریبی سلسله مراتبی محدب، مسئله ساده­سازی ­شده حل می­شود. شایان ذکر است تا آنجایی که نویسندگان مطلع می­باشند، مسئله تخصیص زیرکانال، پیوند کاربر و کنترل توان تاکنون به‌صورت توأم در کانال فراسوی شبکه­ها­ی مخابراتی ناهمگون مورد بررسی قرار نگرفته است. با مقایسه نتایج شبیه­سازی ملاحظه می­شود که راهکار پیشنهادی نسبت به راهکارهای ارائه ‌شده موجود با تحمل پیچیدگی محاسباتی بالاتر، نرخ بهتری را حاصل می­کند.

کلیدواژه‌ها


[1]     H. U. Sokun, E. Bedeer, R. H. Gohary and H. Yanikomeroglu, "Fairness-oriented resource allocation for energy efficiency optimization in uplink OFDMA networks," IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), Barcelona, 2018, pp. 1-6.##
[2]     D. W. K. Ng, E. S. Lo and R. Schober, "Energy-Efficient Resource Allocation for Secure OFDMA Systems," IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 61, no. 6, pp. 2572-2585, July 2012.##
[3]     M. Karimi, S. M. S. Sadough, “Joint Spectrum Sensing and Power Allocation for Multiband Cognitive Radio Networks Using Probabilistic Spectrum Access,” J. of Electronic and Cyber Defense, vol. 6, no. 3, pp. 117-130, 2018 (In Persian).##
[4]     K. Shen and W. Yu, "A coordinated uplink scheduling and power control algorithm for multicell networks," 49th Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, Pacific Grove, CA, 2015, pp. 1305-1309.##
[5]     J. Fan, D. Lee, G. Y. Li and L. Li, "Multiuser Scheduling and Pairing With Interference Mitigation for LTE Uplink Cellular Networks," IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 64, no. 2, pp. 481-492, Feb. 2015.##
[6]     B. Khamidehi, A. Rahmati and M. Sabbaghian, "Joint Sub-Channel Assignment and Power Allocation in Heterogeneous Networks: An Efficient Optimization Method," IEEE Communications Letters, vol. 20, no. 12, pp. 2490-2493, Dec. 2016.##
[7]     D. Lopez-Perez, I. Guvenc, G. de la Roche, M. Kountouris, T. Q. S. Quek and J. Zhang, “Enhanced intercell interference coordination challenges in heterogeneous networks,” IEEE Wireless Communications, vol. 18, no. 3, pp. 22-30, Jun. 2011.##
[8]     I. Guvenc, "Capacity and Fairness Analysis of Heterogeneous Networks with Range Expansion and Interference Coordination," IEEE Communications Letters, vol. 15, no. 10, pp. 1084-1087, October 2011.##
[9]     Y. Lin, W. Bao, W. Yu and B. Liang, "Optimizing User Association and Spectrum Allocation in HetNets: A Utility Perspective," IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 33, no. 6, pp. 1025-1039, June 2015.##
[10]  F. Wang, W. Chen, H. Tang and Q. Wu, "Joint Optimization of User Association, Subchannel Allocation, and Power Allocation in Multi-Cell Multi-Association OFDMA Heterogeneous Networks," IEEE Transactions on Communications, vol. 65, no. 6, pp. 2672-2684, June 2017.##
[11]  H. Pervaiz, L. Musavian and Q. Ni, "Joint user association and energy-efficient resource allocation with minimum-rate constraints in two-tier HetNets," IEEE 24th Annual International Symposium on Personal, Indoor, and Mobile Radio Communications (PIMRC), London, 2013, pp. 1634-1639.##
[12]  X. Ge, X. Li, H. Jin, J. Cheng and V. C. M. Leung, "Joint User Association and User Scheduling for Load Balancing in Heterogeneous Networks," IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 17, no. 5, pp. 3211-3225, May 2018.##
[13]  E. Che, H. D. Tuan and H. H. Nguyen, "Joint Optimization of Cooperative Beamforming and Relay Assignment in Multi-User Wireless Relay Networks," IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 13, no. 10, pp. 5481-5495, Oct. 2014.##
[14]  D. W. K. Ng, Y. Wu and R. Schober, "Power Efficient Resource Allocation for Full-Duplex Radio Distributed Antenna Networks," IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 15, no. 4, pp. 2896-2911, April 2016.##
[15]  S. Boyd and L. Vandenberghe, Convex optimization. Cambridge University Press, 2004.##
[16]  Y. Sun, D. W. K. Ng, Z. Ding and R. Schober, "Optimal Joint Power and Subcarrier Allocation for Full-Duplex Multicarrier Non-Orthogonal Multiple Access Systems," IEEE Transactions on Communications, vol. 65, no. 3, pp. 1077-1091, March 2017.##
[17]  H. H. Kha, H. D. Tuan and H. H. Nguyen, "Fast Global Optimal Power Allocation in Wireless Networks by Local D.C. Programming," IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 11, no. 2, pp. 510-515, February 2012.##