Nearly Optimal Resource Allocation for Downlink OFDMA in 2-D Cellular Networks
在本文中，我们提出了一个资源分配算法扇区化的二维（2-D）OFDMA蜂窝网络的下行链路假设统计信道状态信息（CSI）和分数频率复用。所提出的算法可以实现在一个分布式的方式，而不需要任何中央控制单元。在快衰落瑞利信道和高斯分布多小区干扰的条件下分析了其性能。我们表明，这种简单算法的发射功率往往随着用户数量增长到无穷大而达到与满足所有用户速率要求所需的最小功率相同的极限，即，所提出的资源分配算法是渐近最优的。作为这种渐近分析的副产品，我们表征的重用因子的相关值，仅取决于网络的平均状态。
2010-09-12 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Scheduling and Power Allocation in Downlink OFDMA Networks with Base Station Coordination
本文研究了蜂窝OFDMA系统下行链路能量有效的资源分配问题。系统设计考虑了能量效率的三种定义，包括辐射功率和电路功率。用户调度和功率分配在具有对最大发射功率（每个子载波或每个基站）的约束的协调基站的集群上被优化。渐近噪声限制制度作为一种特殊情况进行了讨论。%在数值实验中检查了协调基站的隔离和非隔离集群的性能。结果表明，能量效率的最大化近似等于最大发射功率的小值的频谱效率的最大化，而存在最大发射功率的宽范围的值，对于该值，数据率的适度降低在耗散能量方面提供了大量节省。此外，所考虑的资源分配策略之间的性能差距随着簇外干扰的增加而减小。
2014-05-12 cs.IT cs.NI math.IT
Queue-Aware Joint Dynamic Interference Coordination and Heterogeneous QoS Provisioning in OFDMA Networks
我们提出了云无线接入网络，不仅提供异构的服务质量（QoS）的速率，重要的是，延迟敏感的应用程序，但也共同优化的频率复用模式的算法。重要的是，与相关的作品，我们占随机到达，通过队列意识，不像大多数作品只集中在一个单一的帧，我们认为QoS措施平均在多个帧涉及一组闭环控制。我们将此问题建模为多小区优化，以最大化受QoS约束的总效用，表示为最小平均速率或最大平均延迟。由于我们考虑动态干扰协调与动态用户关联，即使在整数松弛后，问题也不是凸的。我们将问题转化为帧速率的优化，服从于交织的原始和对偶问题的分解。这个优化问题的解决方案提供了联合决策调度，动态干扰协调，重要的是，不像大多数作品在这一领域，动态用户关联。此外，我们提出了一种新的方法来管理不可行的负载。大量的仿真证实，该设计响应瞬时负载，异构用户和AP的位置，信道条件和QoS约束，同时，如果需要的话，保持低中断时，处理不可行的负载。与基线比例公平计划的比较说明了所取得的成果。
2018-01-25 cs.IT cs.NI math.IT
CB-REFIM: A Practical Coordinated Beamforming in Multicell Networks
多小区系统的性能不可避免地受到干扰和可用资源的限制。虽然可以通过基站（BS）协调来减轻小区间干扰，但是对BS间信息交换和计算复杂性的需求随着小区、子载波和用户的数量而快速增长。另一方面，现有的一些协作波束形成方法需要计算矩阵的伪逆或广义特征向量，这在实际系统中难以实现。为了解决这些问题，我们提出了一种新的线性波束成形跨越一组协调的小区，只有有限的回程信令。资源分配（即预编码和功率控制）被公式化为具有信号与干扰加噪声比（SINR）的目标函数的优化问题，以便在功率约束下最大化瞬时加权和速率。虽然原问题是非凸的，很难得到最优解，但基于Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件给出了一个迭代算法。为了具有低计算复杂性和信令开销的实用解决方案，我们提出了CB-REESTING（基于协调波束成形参考的干扰管理），并显示最近提出的REESTING算法可以被解释为CB-REESTING的特殊情况。我们通过广泛的模拟评估CB-REESTING，并观察到所提出的策略达到接近最佳的性能。
2014-07-09 cs.IT math.IT
Discovery Signal Design and Its Application to Peer-to-Peer Communications in OFDMA Cellular Networks
本文提出了一种独特的发现信号作为对等（P2P）通信，覆盖蜂窝网络和共享其资源的使能者。将P2P通信应用于蜂窝网络有两个关键问题：1。传统的自组织P2P连接可能是不稳定的，因为严格的资源和干扰协调通常难以实现自组织P2P通信; 2. P2P通信所需的大量开销可能会抵消其收益。我们解决了这两个问题，通过使用一个特殊的发现信号，以帮助蜂窝网络监督的资源共享和蜂窝和P2P连接之间的干扰管理。促进蜂窝系统中的高效邻居发现的发现信号由在OFDM符号序列上发送的未调制音调组成。该发现信号不仅具有高功率效率、高干扰容限和不受远近效应影响的特性，而且具有最小的开销。提出了一种基于发现信号的OFDMA蜂窝系统P2P协议。数值结果表明，在蜂窝网络中的本地服务和边缘设备的性能提高的潜力。
2013-05-07 cs.IT math.IT
Joint Tilt Angle Adaptation and Beamforming in Multicell Multiuser Cellular Networks
3D波束成形是用于蜂窝网络中的干扰协调的有前途的方法，其与传统的2D波束成形技术相比带来显著的改进。本文研究了多小区多用户协作蜂窝网络下行链路能量效率最大化的基站天线阵联合波束赋形设计和倾角自适应问题。基于分式规划方法的迭代算法被引入到解决所产生的非凸优化问题。在每次迭代中，用户基于他们的仰角被聚类。然后，通过降低复杂度的贪婪搜索来进行倾斜角度的优化，以找到针对用户的给定放置的最佳倾斜角度。数值结果表明，该算法实现了更高的EE相比，二维波束形成技术。
2017-01-13 cs.IT math.IT
Multicell Zero-Forcing and User Scheduling on the Downlink of a Linear Cell Array
协作基站传输因其在提高无线网络容量方面的潜力而受到广泛关注。然而，在同一时间，可实现的总和速率与单小区处理（SCP）的规模最佳的用户数量在瑞利衰落条件下。因此，人们可能会问，从总速率的角度来看，BS协调的价值是否在多用户机制中受到限制。考虑到这一点，我们考虑多小区迫零波束成形（ZFBF）的下行链路上的线性单元阵列。我们首先确定波束成形的权重和最优调度策略下的每基地的功率约束。然后，我们比较了在最优调度之后，分别使用SCP和ZFBF实现相同平均SINR所需的每个小区的用户数量m和n。具体地说，我们证明了m/n的比值随n的增长呈几何增长。最后，我们证明了ZFBF和SCP之间的总速率的增益是显着的用户数的所有实际值。
2009-11-06 cs.IT math.IT
Distributed Linear Precoding and User Selection in Coordinated Multicell Systems
在这篇文章中，我们解决了半分布式用户选择问题与分布式线性预编码和速率最大化的多用户多小区系统。一组相邻的基站（BS）形成一个簇，以便对小区边缘用户进行协调传输，并且通过中央处理单元（CU）进行协调。然而，BS和CU之间的消息交换限于调度控制信令，并且不允许用户数据或信道状态信息（CSI）交换。在所考虑的多小区协调方法中，每个BS具有其自己的小区边缘用户集合，并且仅向一个预期用户发送，而通过信号引导（预编码）来抑制对其他BS处的非预期用户的干扰。我们使用两种分布式线性预编码方案，分布式迫零（DZF）和分布式虚拟信号干扰噪声比（DVSINR）。考虑到每个小区多个用户和回程限制，BS依赖于本地CSI来解决用户选择问题。首先，我们调查如何的信号噪声比（SNR）制度和天线的数量在BS影响的有效信道增益（预编码后的信道的幅度）和它的关系与多用户分集。考虑到用户选择必须基于实现的预编码的类型，我们开发了兼容性度量（有效信道增益的估计），其可以从每个BS处的本地CSI计算并报告给CU用于调度决策。基于这样的指标，我们设计的用户选择算法，可以找到一组用户，潜在的最大化的总和率。数值结果表明，所提出的指标和算法的有效性，不同的配置的用户和天线在基站。
2015-04-28 cs.IT math.IT
Joint Optimization of Radio and Computational Resources for Multicell Mobile-Edge Computing
将计算密集型任务从移动设备迁移到资源更丰富的云服务器是一种很有前途的技术，可以提高移动设备的计算能力，同时节省电池电量。在本文中，我们考虑一个MIMO多小区系统，多个移动用户（MU）要求计算卸载到一个共同的云服务器。我们制定的卸载问题的无线电资源的联合优化的MU的发射预编码矩阵和计算资源的CPU周期/秒分配的云到每个MU，以最大限度地减少整体用户的能量消耗，同时满足延迟约束。由此产生的优化问题是非凸的（在目标函数和约束中）。然而，在单用户的情况下，我们能够表示在封闭的形式的全局最优解。在更具挑战性的多用户场景中，我们提出了一种迭代算法，基于一种新的连续凸逼近技术，收敛到原来的非凸问题的局部最优解。然后，我们重新制定的算法在一个分布式和并行实现的无线接入点，只需要一个有限的协调/信令与云。数值结果表明，所提出的方案优于不相交优化算法。
2014-12-29 cs.IT cs.NI math.IT
Adaptive Multi-objective Optimization for Energy Efficient Interference Coordination in Multi-Cell Networks
在本文中，我们研究了分布式功率分配的多小区OFDMA网络，同时考虑到能源效率和小区间干扰（ICI）的缓解。被称为吞吐量贡献的性能指标被用来衡量ICI是如何有效地协调。为了实现每个基站（BS）的分布式功率分配方案，首先基于定价机制给出每个BS对网络的吞吐量贡献。与现有的工作不同，一个双目标的问题，制定了基于多目标优化理论，其目的是最大化的吞吐量贡献的基站的网络，并在同一时间内最小化其总功耗。利用Pascoletti和Serafini标量化方法，揭示了变参数与最小解之间的关系。此外，利用这种关系，提出了一种算法，根据该算法，可以通过自适应地调整所涉及的参数来获得有效集的边界上的所有解。利用所得到的解集，决策者在能量消耗和吞吐量方面对功率分配方案有更多的选择。最后通过仿真实验对算法的性能进行了评估。
2014-01-21 cs.IT math.IT
Energy Management in Heterogeneous Networks with Cell Activation, User Association and Interference Coordination
无线网络的密集化和扩展对干扰管理和降低能耗提出了新的挑战。本文研究了异构网络中的能量有效的资源管理，根据长期的平均流量和信道条件，通过联合优化小区激活，用户关联和多小区多用户信道分配。所提出的框架是建立在通过预定义的干扰模式来表征干扰耦合的基础上，并且在这些模式之间执行资源分配。以这种方式，当计算用户可实现速率时，明确地考虑由激活（去激活）小区引起的干扰波动。一个定制的算法开发，以解决制定的问题，在对偶域中利用的问题结构，这给了一个显着的复杂性节省。数值结果表明，所提出的方案在节能方面取得了巨大的进步。从所提出的联合资源优化导出的用户关联被映射到符合标准的小区选择偏置。该映射揭示了用于节能的小区特定偏置与文献中研究的用于负载均衡的小区特定偏置完全不同。
2016-02-10 cs.IT math.IT
Achieving Arbitrary Throughput-Fairness Trade-offs in the Inter Cell Interference Coordination with Fixed Transmit Power Problem
研究了基于正交频分复用（OFDMA）的蜂窝网络中发射功率固定的小区间干扰协调（ICIC）问题。在该问题中，每个基站（BS）需要决定将哪个子信道（如果有的话）分配给每个关联的移动站（MS）进行数据传输。通常，在通过资源分配方案找到的分配下，在总吞吐量（所有MS的吞吐量之和）与公平性之间存在折衷。我们引入$τ-α-$公平性的概念，通过修改的概念，$α-$公平性，这是早期提出的设计公平的端到端的基于窗口的拥塞控制协议的分组交换网络。$τ-α-$公平性的概念允许我们通过在$[0,\infty)$中选择适当的$α$值来实现总吞吐量和公平程度之间的任意权衡。我们发现，对于每个$α\in [0,\infty)$和每个$τ> 0$，找到一个$τ-α-$公平分配的问题是NP完全的。此外，我们表明，对于每一个$α\in [0, \infty)$，存在阈值，这样，如果每个MS在每个子信道上所经历的潜在干扰水平高于阈值，那么这个问题可以在多项式时间内最佳地解决减少它的二分图匹配问题。此外，我们提出了一个简单的，分布式的子信道分配算法的ICIC问题，这是灵活的，需要少量的时间来操作，只需要相邻的BS之间的信息交换。我们调查通过模拟算法参数应如何选择，以实现任何所需的总吞吐量和公平性之间的权衡。
2019-12-27 cs.IT eess.SP math.IT
Interference Alignment with Partially Coordinated Transmit Precoding
在本文中，我们介绍了一种有效的干扰对齐（IA）算法，利用部分协调传输预编码，以提高并发无干扰传输的数量，即，多小区下行链路中的复用增益。提出的协调模型是这样的，每个基站同时发送到两个用户和每个用户由两个基站服务。首先，我们在一个K-用户系统中的信息理论上界的自由度（DOF），通用IA是适当的时，$K \leq 3$，而建议的部分协调IA是适当的时，$K \leq 5$。然后，我们得到一个非迭代，即，一枪，IA算法的建议方案时，$K \leq 5$。我们表明，对于一个给定的延迟，回程数据率的要求，所提出的方法与K线性增长。Monte-Carlo仿真结果表明，在实际信噪比水平下，该算法比迭代IA算法具有更高的系统吞吐量。
2011-03-22 cs.IT math.IT
Joint User Association and Reuse Pattern Selection in Heterogeneous Networks
LTE异构网络（HetNet）的成功部署关键取决于小区间干扰（ICI）管理。在ICI协调方案中，分数频率复用（FFR）被认为是非常适合于基于OFDMA的HetNet的有效技术。在此上下文中的两个耦合问题是：1）如何考虑可用候选小区的长列表将用户关联到适当的基站，以及2）如何在多个小区之间分配频率资源。在本文中，我们把多小区频率分配的频率划分之间的多个复用模式，并开发了一种新的算法来解决这两个耦合的问题，在联合的方式。我们还提供了实用的标准，以选择一组必要的候选模式，从所有可能的模式。结果表明，所提出的联合策略既提高了小区边缘用户的吞吐量，又提高了网络的整体吞吐量。
2014-08-14 cs.IT cs.NI math.IT
Distributed and Autonomous Resource and Power Allocation for Wireless Networks
本文提出了一种在正交频分多址（OFDMA）毫微微蜂窝网络中进行资源和功率分配的分布式自治技术。这里，资源块（RB）及其对应的发送功率被单独地分配给每个小区中的用户，而无需毫微微基站（FBS）之间的明确协调。每个资源的“可分配性”仅利用以下数量的本地可用信息来确定：-用户的所需速率; -质量（即，期望信号的强度）; -每个RB上的频率选择性衰落;以及-每个RB上入射的干扰水平。使用模糊逻辑系统，这些输入中的每一个的时间平均值被组合以确定哪些RB最适合于被分配在特定小区中，即，这些资源可以被分配以满足该小区中的用户请求的速率。此外，还包括链路自适应（LA），使用户能够适应不同的信道条件。该系统在毫微微小区环境中进行了全面的研究，产生系统性能的改善，吞吐量，能源效率和覆盖范围超过国家的最先进的ICIC技术。
2012-11-26 cs.IT cs.NI math.IT
Joint User-Association and Resource-Allocation in Virtualized Wireless Networks
在本文中，我们考虑多小区虚拟化无线网络（VWN）的下行链路传输，其中用户的不同服务提供商（切片）在一个特定的区域内由一组基站（BS）通过正交频分多址（OFDMA）。特别是，我们开发了一个联合BS分配，子载波和功率分配算法，以最大限度地提高网络吞吐量，同时满足每个切片的最低要求的速率。在假设每个用户在每个传输实例可以连接到不超过一个BS的情况下，我们引入用户关联因子（UAF）来表示联合子载波和BS分配作为数学问题公式中的优化变量向量。在不同的小区中允许子载波重用，但在一个小区内不允许。由于该优化问题本质上是非凸和NP-难的，通过应用连续凸逼近（SCA）和互补几何规划（CGP），我们开发了一种有效的两步迭代方法来解决该问题，该方法具有低计算复杂性.对于给定的功率分配，步骤1导出最优用户关联，并且随后，对于所获得的用户关联，步骤2找到最优功率分配。仿真结果表明，与传统的将每个用户分配到信号强度平均值最大的基站，然后对每个小区的用户进行联合子载波和功率分配的方法相比，该迭代算法具有更好的性能。仿真结果表明，对于小区边缘用户，均匀和非均匀用户分布的覆盖率分别提高了57%和71%，从而提高了VWN的传输可靠性和频谱利用率。
2015-08-25 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Cell Muting and User Scheduling in Multi-Cell Networks with Temporal Fairness
针对多小区网络中的干扰协调问题，提出了一种基于两种不同时间公平性准则的半集中式联合小区静默和用户调度方案。所提出的方案背后的主要原理是，中央实体在决策时刻从模式集合中选择小区静音模式，并且随后未静音的基站机会主义地调度相关联小区中的用户，这两个决策都是在时间公平的基础上做出的。虽然一些模式集可以很容易地从静态频率复用系统中获得，我们提出了一个更一般的模式集构造算法。对于第一公平性标准，所有小区被分配以接收相同的时间份额，其中小区中心部分的时间份额与小区边缘部分的时间份额之间的比率对于所有小区被设置为固定的期望值。第二个公平性准则是基于最大-最小时间公平性，对于该最大-最小时间公平性，最大化网络范围的最坏情况用户的时间份额。数值结果验证了所提出的计划的有效性，这两个标准。还通过各种蜂窝拓扑结构的数值例子研究了小区静音模式集的选择的影响。
2017-07-04 cs.IT cs.NI math.IT
