Radio Resource Allocation in LTE-Advanced Cellular Networks with M2M Communications
机器对机器（M2M）通信被期望在机器之间提供无处不在的连接，而不需要人为干预。为了支持如此大量的自主设备，M2M系统架构需要具有极高的功率和频谱效率。因此，本文简要回顾了第三代（3G）长期演进及其改进（LTE-Advanced）网络中M2M业务的特征。然后，提出了用于在高级LTE蜂窝网络中支持M2M服务的架构增强。为了提高频谱效率，期望将相同的频谱用于人对人（H2 H）通信以及M2M通信。因此，我们提出了各种无线电资源分配方案，并量化它们在LTE-高级蜂窝网络中的效用。系统级仿真结果提供了验证M2M通信在LTE-Advanced蜂窝网络中的性能有效性。
2015-10-22 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Downlink Cell Association and Bandwidth Allocation for Wireless Backhauling in Two-Tier HetNets with Large-Scale Antenna Arrays
研究了两层蜂窝异构网络（HetNets）中的联合下行链路小区关联（CA）和无线回程带宽分配（WBBA）问题。在宏基站（BS）处实现大规模天线阵列，而宏小区范围内的小小区是单天线BS，并且它们依赖于到宏BS的空中链路以用于回程。研究了无线回程约束下的和对数用户速率最大化问题。提出了一种基于同信道反向时分双工（TDD）和动态软频率复用（SFR）的双工和频谱共享方案，用于在宏BS处具有大规模天线阵列的双层HetNet中的干扰管理和用于小小区的无线回程。针对HetNet中的联合CA-WBBA，研究了两种带内WBBA场景，即统一带宽分配和每个小小区带宽分配场景。采用一种两层递阶松弛优化分解方法求解混合整数非线性规划问题。基于通用算法建模系统（GAMS）优化求解器和快速算法的解决方案也提出了在每小小区WBBA场景中的小区关联。结果表明，当所有的小小区都必须使用带内无线回程时，系统负载对总对数速率和每用户速率性能的影响大于部署在宏小区范围内的小小区的数量。所提出的联合CA-WBBA算法具有近似等于宏BS处的大规模天线阵列的大小的最优负载。小区范围扩展（CRE）策略，这是一个有效的小区关联方案的HetNet与完美的回程，被证明是低效时，带内无线回程的小小区开始发挥作用。
2014-12-31 cs.IT cs.NI math.IT
Distributed Resource Allocation in 5G Cellular Networks
5G蜂窝无线系统将具有由宏小区、不同类型的授权小小区和D2 D网络组成的多层架构，以频谱高效的方式为具有不同服务质量（QoS）要求的用户提供服务。分布式资源分配和干扰管理是这种多层异构网络的基本研究挑战之一。在本章中，我们考虑基于多层正交频分多址（OFDMA）的蜂窝（例如，5G LTE-A）网络。特别是，我们提出了三种新的方法，分布式资源分配在这样的网络利用稳定的匹配，基于因子图的消息传递，和分布式拍卖的概念。我们说明了每一个关于一个实际的无线电资源分配问题的建模方案。特别地，我们考虑由宏基站（MBS）、一组小小区基站（SBS）和对应的小小区用户设备（SUE）以及D2 D用户设备（DUE）组成的多层网络。存在公共的无线电资源集合（例如，资源块[RB]）可用于网络层（例如，MBS、SBS和DUE）。SUE和DUE使用可用资源（例如，RB和功率电平），只要对宏层造成的干扰（例如，宏用户设备[MUE]）保持低于给定阈值。其次是建模工具的简要理论概述（例如，稳定匹配、消息传递和拍卖算法），我们提出了上述网络设置中资源分配问题的分布式解决方案。我们还提供了一个简短的定性比较方面的各种性能指标，如复杂性，收敛性，算法开销等。
2014-09-08 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Multi-Cell Resource Allocation Using Pure Binary-Integer Programming for LTE Uplink
由于高系统容量要求，3GPP长期演进（LTE）可能以遭受严重的小区间干扰（ICI）为代价而采用频率复用因子1。对抗ICI的策略之一是资源分配的网络合作。对于LTE上行链路RA，要求所有子载波被相邻地分配使得RA问题大大复杂化。本文研究了LTE上行链路的联合多小区RA问题。我们使用纯二进制整数规划（BIP）模型的上行链路RA和ICI缓解问题，与综合考虑所有用户的信道状态信息（CSI）。纯BIP模型的优点是可以用分支定界搜索（BBS）算法或其他BIP求解算法来求解，而不是诉诸穷举搜索。系统级仿真结果表明，与单小区最优RA相比，该算法在平均频谱效率和第5个百分点的用户吞吐量方面分别获得了14.83%和22.13%的增益。
2014-10-14 cs.IT cs.NI math.IT
Scalable Spectrum Allocation and User Association in Networks with Many Small Cells
开发了一种可扩展的框架，以在缓慢的时间尺度上利用给定的业务统计在大量密集部署的小小区上分配无线电资源。联合用户关联和频谱分配首先制定为一个凸优化问题，通过划分频谱之间的所有可能的传输模式的活动接入点（AP）。为了提高可扩展性与AP的数量，问题是重新制定使用本地模式的干扰AP。为了保持局部模式之间的全局一致性，簇间交互被表征为超图中的超边，节点对应于AP的邻域。通过迭代地求解用于带宽分配的凸优化问题以降低复杂度并使用超图着色构造全局频谱分配来获得可扩展的解决方案。数值结果表明，所提出的解决方案的网络与100个AP和几百个用户设备。对于一个给定的服务质量（QoS），所提出的方案可以增加网络容量的几倍相比，分配每个用户到最强的AP与全频谱重用。
2017-01-12 cs.IT cs.NI math.IT
Dynamic Bandwidth Allocation in Small-Cell Networks: An Economics Approach
我们提出并实验证明了一种带宽分配方法的基础上的频谱效率的用户之间的比较优势，在一个多音小小区无线电接入系统与频率选择性衰落信道。该方法通过对接收端测量的频谱的比较优势进行排序来分配频率资源。它提高了接入系统的整体频谱效率，具有低实现复杂度并且独立于功率负载。在一个两用户的无线传输实验中，我们观察到高达23.1%的平均容量提高，通过使用所提出的方法。
2019-09-18 cs.IT cs.NI eess.SP
Sub-Channel Allocation for Device-to-Device Underlaying Full-Duplex mmWave Small Cells using Coalition Formation Games
毫米波（mmWave）中的小小区已经被广泛用于第五代（5G）移动网络。自干扰消除技术的发展使全双工通信成为可能。在本文中，我们专注于子信道的优化分配在小型小区密集部署的毫米波网络的基础。为了提高资源利用率和网络容量，在网络中采用设备到设备（D2D）通信。为了最大化系统吞吐量，提出了一种基于联盟形成博弈的协作子信道分配方法，并从理论上证明了该分配算法的收敛性。本文将联盟形成博弈的效用与系统总吞吐量密切相关，每个环节根据效用最大化原则做出退出或加入任何联盟的个体决策。此外，为了提高系统的公平性，给出了最小传输速率的门限。通过大量的模拟，我们证明了我们提出的方案具有接近最佳的性能和吞吐量。此外，我们通过模拟开关操作的数量来验证所提出的方案的低复杂度。
2019-10-16 cs.IT cs.NI math.IT
User-Centric 5G Cellular Networks: Resource Allocation and Comparison with the Cell-Free Massive MIMO Approach
最近，已经引入了所谓的无小区（CF）大规模MIMO架构，其中非常大量的分布式接入点（AP）同时并且联合地服务于少得多的移动站（MS）。本文将CF方法扩展到AP和MS都配备有多个天线的情况下，提出了一种波束成形方案，该方案依赖于信道硬化效应，不需要在MS处进行信道估计。我们将CF大规模MIMO方法与以用户为中心（UC）的方法进行对比，其中每个MS仅由有限数量的AP提供服务。由于远AP经历差的SINR，因此事实证明它们在服务远用户方面是相当无用的，并且因此，UC方法虽然相对于CF方法需要更少的回程开销，但是在这里示出了对于网络中的绝大多数MS在可实现的每用户速率方面实现更好的性能结果。此外，在本文中，我们提出了两个功率分配策略的上行链路和下行链路，一个旨在最大限度地提高整体的数据速率，另一个旨在最大限度地提高系统的公平性。
2018-03-06 cs.IT cs.NI math.IT
Fairness-Aware Caching and Radio Resource Allocation for the Downlink of Multi-Cell OFDMA Systems
互联网内容的空前增长，特别是社交媒体，对蜂窝网络的负载提出了挑战。另外，与服务质量（QoS）相比，用户体验质量（QoE）的需求成为了一个更实际的标准，下载延迟是影响用户体验质量的一个重要因素。为了满足这一需求，本文提出了两种资源分配（RA）算法，分别对社交媒体在基站（BS）缓存中的位置和无线资源（即，发射功率和子载波）。在第一种方案中，网络的总下载延迟被最小化，而在第二种方案中，提出了一种公平性感知的方案，其中最大下载延迟被最小化。我们提出迭代算法来解决每个问题，其中内容放置问题和联合子载波和发射功率分配问题将迭代优化。我们还证明了所提出的方法收敛到一个接近最优的解决方案，以及迭代次数的增加。
2021-06-26 cs.IT cs.NI math.IT
Efficient Power-Splitting and Resource Allocation for Cellular V2X Communications
蜂窝车联网（V2X）通信的研究工作每年都在获得动力。它被认为是一种改变范式的方法，可以以最低的部署和维护成本连接大量车辆。本文旨在通过提供无线充电、功率分配和资源块分配的优化框架，进一步推动蜂窝V2X通信的最新发展。具体来说，我们设计了一个网络模型，路边的物体使用无线电力从电动汽车的RF信号充电和信息处理。此外，由于蜂窝V2X的资源约束性质，执行功率分配和资源块指派以有效地使用资源。与基线技术相比，所提出的优化框架在网络的整体能源效率方面有所改善。所提出的解决方案的性能增益清楚地证明了其对于蜂窝V2X通信的可行性和实用性。
2020-07-14 cs.IT cs.NI eess.SP
Minimizing Latency to Support VR Social Interactions over Wireless Cellular Systems via Bandwidth Allocation
通过虚拟现实（VR）技术和无线蜂窝系统，移动用户的沉浸式社交互动很快将在虚拟空间内实现。在VR移动社交网络中，所有交互用户的状态应该通过与边缘计算服务器的双向通信同步更新，并且延迟较低。由此产生的端到端延迟取决于无线VR用户和边缘服务器的虚拟和物理位置之间的关系。在这项工作中，分析和优化的端到端的延迟的问题进行了调查，一个简单的网络拓扑结构，产生重要的见解物理和虚拟几何之间的相互作用。
2018-04-04 cs.IT cs.NI math.IT
Hybrid Centralized-Distributed Resource Allocation for Device-to-Device Communication Underlaying Cellular Networks
设备到设备（D2 D）通信的基本思想是，如果D2 D通信对蜂窝用户的不利影响被最小化并且蜂窝用户在使用有限的无线资源时被给予更高的优先级，则适当选择的无线设备对重用蜂窝频谱以建立直接通信链路。尽管其在覆盖和容量性能方面具有巨大潜力，但实施这一新概念带来了一些挑战，特别是在无线电资源管理方面。主要的挑战来自于对在缺乏精确的信道和网络知识的情况下操作的分布式D2 D解决方案的强烈需求。为了应对这一挑战，本文研究了具有多个D2 D用户的单小区无线网络中的资源分配问题，所述多个D2 D用户与蜂窝用户共享可用的无线电频率信道。我们考虑一个现实的情况下，基站（BS）提供了严格有限的信道知识，而D2 D和蜂窝用户没有信息。我们证明了在下行链路中具有固定BS功率的蜂窝聚合效用的下限，其允许解耦信道分配和D2 D功率控制问题。提出了一种有效的图论方法来执行信道分配，它提供了灵活性的分配标准（聚合效用最大化，公平性，服务质量保证）。我们将功率控制问题建模为多智能体学习游戏。我们表明，游戏是一个确切的潜在的游戏与嘈杂的奖励，定义在一个离散的策略集，并描述了纳什均衡集。然后使用Q学习更好地响应动态来实现均衡。
2015-02-16 cs.GT cs.IT cs.NI
Scheduling and Power Allocation in Self-Backhauled Full Duplex Small Cells
全双工（FD）通信通过在相同频带上同时发送和接收来提高频谱效率，是满足下一代无线网络需求的有前景的技术。在本文中，我们考虑应用这种FD通信自回程的小小区。我们考虑具有FD能力的小小区基站（BS）被具有FD能力的宏小区BS无线地回传。FD通信使得能够在小型小区BS处同时进行回程和接入传输，这减少了对在接入和回程之间正交化所分配的频谱的需要。然而，在这样的同时操作中，所有链路经历较高的干扰，这显著抑制了FD操作的增益。我们提出了一种干扰感知调度方法，以最大限度地提高在上行链路和下行链路方向上的多个UE的FD增益，同时保持所有UE之间的公平性水平。它联合调度适当的链路和业务的背压算法的基础上，并分配适当的传输功率调度的链路使用几何规划。我们的仿真结果表明，所提出的调度器的小型小区的吞吐量几乎翻了一番相比，传统的半双工自回程。
2017-02-03 cs.IT cs.NI math.IT
Resource Allocation and Scheduling in Non-coherent User-centric Cell-free MIMO
本文研究了分布式多用户多输入多输出（MIMO）网络中的用户调度和资源分配问题。我们制定了一个加权和速率最大化问题，可以提供用户比例公平。由于在这种设置中，用户可以由许多发射机服务，因此用户调度特别困难。为了解决这个问题，我们使用块坐标下降，分数规划和压缩感知来构建一个算法，执行用户调度和波束成形。我们的研究结果表明，所提出的框架提供了一个8至10倍的增益，在长期的用户频谱效率相比，基准计划，如循环调度。此外，我们量化的性能损失，由于不完善的信道状态信息和导频训练开销使用一个定义的基于区域的导频重用因子。
2021-02-05 cs.IT cs.NI math.IT
Resource Allocation for RIS-Assisted Device-to-Device Communications in Heterogeneous Cellular Networks
本文研究RIS辅助单小区异构D2D通信中的资源分配问题，通过联盟博弈、梯度下降和局部搜索联合优化资源、功率与相位，以最大化系统总速率，仿真验证其优于现有基准方案。
2023-04-15 cs.IT cs.NI math.IT
Radio Resource Allocation for Device-to-Device Underlay Communication Using Hypergraph Theory
设备到设备（D2D）通信已经被认为是为演进节点B（eNB）卸载业务的有前景的技术。然而，D2D传输作为一种干扰对蜂窝和其他D2D链路都造成严重干扰，这对无线电资源分配提出了很大的技术挑战。传统的基于图的资源分配方法通常考虑两个用户设备（UE）之间的干扰，但是它们不能对来自多个UE的干扰进行建模以完全表征干扰。在本文中，我们研究使用超图理论来协调D2D对和蜂窝UE之间的干扰的信道分配，其中允许任意数量的D2D对与蜂窝UE共享上行链路信道。超图着色用于对来自多个D2D对的累积干扰进行建模，从而消除相互干扰。仿真结果表明，与传统的基于图的方法相比，所提出的超图方法显著提高了系统容量。
2016-04-12 cs.IT cs.NI math.IT
Tier-Aware Resource Allocation in OFDMA Macrocell-Small Cell Networks
本文提出了一种基于正交频分多址（OFDMA）的蜂窝网络下行链路传输的联合子信道和功率分配框架。在该框架中，宏小区和小小区的资源分配（RA）问题被公式化为优化问题。数值结果证实了我们提出的RA制定的宏小区的性能增益超过传统的资源分配的基础上最小化的传输功率。此外，它表明，基于凸松弛公式产生类似的行为的MINLP公式。此外，分布式解决方案收敛到相同的解决方案，通过解决相应的凸优化问题，在一个集中的方式。
2014-05-08 cs.NI
A Self-Organized Resource Allocation using Inter-Cell Interference Coordination (ICIC) in Relay-Assisted Cellular Networks
在多小区场景中，小区间干扰（ICI）对于实现预期的系统性能是有害的，特别是对于边缘用户。在中继辅助蜂窝网络（RACN）的ICI协调（ICIC）的文献中，工作是缺乏的。本文对蜂窝网络和RACN中的ICIC方案进行了综述。然后，我们提出了一个自组织的资源分配计划的RACN，以提高边缘用户的性能ICIC。我们比较了复用-1，复用-3，软频率复用（SFR）计划，提出的计划与没有中继的性能。用于比较的性能指标是边缘用户的频谱效率，他们的信号干扰噪声比（SINR）和系统的区域频谱效率。仿真结果表明，在静态分配场景下，我们提出的计划比现有的资源分配方案性能更好。接下来，我们建议使我们的资源分配计划是动态的和自组织的。我们提出的计划的显着特点是：一，它实现了系统的区域频谱效率和边缘用户的频谱效率性能之间的权衡。其次，引入干扰邻居集的概念，通过实体间的局部交互实现ICIC。
2014-04-19 cs.NI
Decentralised Resource Allocation and Coordination for 5G Cellular Communication Networks
为了应对网络将需要支持的不断增加的业务负载，应当遵循用于规划蜂窝网络部署的新方法。传统上，小区关联和资源分配是基于接收信号功率的，但是这种方法对于异构网络的酝酿似乎是不充分的。在这项工作中，我们首先实现了一个网络模拟器，以测试新的小区关联和资源分配技术。然后，我们提出了网络效用最大化的问题，重新制定的下行链路和上行链路解耦（DUDe）计划的框架和工具的数学优化。我们推导出固定和非固定的关联策略下的问题的显式解决方案，以便提出和开发能够解决小区关联和资源分配问题的集中式和分散式算法。我们观察到，分散的方法需要较低的计算工作量，并代表了网络的整体性能的显着增益。
2016-07-07 cs.NI
A Utility Proportional Fairness Radio Resource Block Allocation in Cellular Networks
本文提出了一种无线资源块分配优化问题的蜂窝通信系统的用户运行延迟容忍和实时应用程序，产生弹性和非弹性业务的网络和被建模为对数和sigmoidal效用分别。该优化是在效用比例公平性框架下进行的，该框架旨在最大化蜂窝系统效用，同时着眼于应用服务质量要求以及过程时间和计算效率来分配用户资源块。最后，拟议的工作方式的资源变化的敏感性进行了调查。
2014-06-09 cs.NI
Context-Aware Resource Allocation in Cellular Networks
我们定义并提出了一个蜂窝网络的资源分配架构。该架构结合了内容感知、时间感知和位置感知的资源分配，用于下一代宽带无线系统。该体系结构通过在分配资源时将实时应用用户优先于延迟容忍应用用户来确保内容感知的资源分配。它通过在一天的不同时间（例如，高峰和非高峰交通时间）变化的交通依赖定价来实现时间感知资源分配。另外，通过包括各种频带的载波聚合，位置感知资源分配可集成在该架构中。上下文感知的资源分配是一种最优的、灵活的架构，可以很容易地在实际蜂窝网络中实现。我们强调了所提出的网络架构的优势，讨论了上下文感知资源分配架构的未来研究方向。我们还提供了实验结果来说明这种新架构的概念的一般证明。
2015-10-18 cs.NI
A Utility Proportional Fairness Resource Allocation in Spectrally Radar-Coexistent Cellular Networks
频谱共享是解决无线通信系统带宽稀缺的一种优雅的解决方案。本研究探讨了在扇区化蜂窝系统和干扰通信基础设施某些扇区的固定雷达之间共享频谱的可行性。它还探讨了将最佳资源分配给移动设备，以便为所有运行的应用程序提供服务质量，同时增加与雷达系统频谱共存的通信网络。速率分配问题被制定为两个凸优化，其中雷达干扰扇区分配是从与雷达工作频率不重叠的频谱部分中提取的。这样的双阶段资源分配过程通过首先分配频谱雷达重叠资源来将公平性继承到速率分配方案中。
2014-06-09 cs.NI
Resource Allocation Under Channel Uncertainties for Relay-Aided Device-to-Device Communication Underlaying LTE-A Cellular Networks
蜂窝网络中的设备到设备（D2D）通信允许具有本地通信需求的两个蜂窝设备之间的直接传输。由于未来移动网络中自治异构设备的数量不断增加，需要一种高效的资源分配方案来最大化网络吞吐量并实现更高的频谱效率。在本文中，网络集成D2D通信信道不确定性下的性能进行了研究，其中D2D业务进行通过中继节点。针对多用户多中继网络，提出了一种鲁棒的分布式资源分配算法，在其他中继节点干扰和链路增益不确定的情况下，以网络总速率最大化为目标.一个优化问题，制定在中继分配无线电资源，以最大限度地提高端到端的速率，以及满足服务质量（QoS）的要求，蜂窝和D2D用户设备的总功率约束。每一个不确定的参数建模的估计值和有界值之间的有界距离。我们证明了鲁棒性问题是凸的，并采用梯度辅助对偶分解算法以分布式方式分配无线电资源。最后，为了降低鲁棒性的成本，定义为减少可实现的和速率，我们利用\textit{chance constraint approach}，以实现鲁棒性和最优性之间的权衡。数值结果表明，存在距离阈值，当与D2D对等体之间的直接通信相比时，超过该距离阈值，中继辅助的D2D通信显著地改善了网络性能。
2014-01-26 cs.IT cs.NI math.IT
Interference Graph Estimation for Resource Allocation in Multi-Cell Multi-Numerology Networks: A Power-Domain Approach
本文针对多小区多参数集网络提出功率域干扰图估计方法，通过控制基站发射功率同时估计小区内外干扰信道增益，并与资源分配联合优化，实现低开销、高鲁棒性的干扰图估计。
2025-03-11 cs.NI
Coalition Formation Games Based Sub-Channel Allocation for Device-to-Device Underlay mmWave Small Cells
密集部署在宏小区之下的毫米波段中的小小区已经被认为是下一代移动网络的有希望的候选者之一。在用户密集区域中，物理邻近的设备到设备（D2D）通信可以节省功率并提高频谱效率。在本文中，我们专注于接入和D2D链路的最佳子信道分配的情况下，密集部署的多个毫米波小小区。该问题被建模为联盟游戏，以最大化系统中的接入和D2D链路的系统总和速率。然后提出了一种基于联盟形成博弈的子信道分配算法。性能评估结果表明，与其他实际方案相比，该方案在系统和速率方面具有优越的性能。
2019-01-24 cs.NI
Uplink resource allocation optimization for user-centric cell-free MIMO networks
本文针对以用户为中心的无蜂窝MIMO网络上行链路资源分配问题，提出一种结合集中式与分布式优势的半分布式运行模式，并通过新服务质量指标实现去中心化，以较小速率损失消除接入点间信息交换需求。
2024-06-08 cs.IT cs.NI cs.SY
A Deep Q-Learning Method for Downlink Power Allocation in Multi-Cell Networks
University of Manitoba（曼尼托巴大学）
最优资源分配是具有大规模无线连接的密集和异构无线网络的基本挑战。由于优化问题的非凸性，获得最佳资源分配的计算要求很高。最近，深度强化学习（DRL）已经成为解决非凸优化问题的一种很有前途的技术。与深度学习（DL）不同，DRL不需要任何最佳/接近最佳的训练数据集，这些数据集在生成合成数据时不可用或计算昂贵。在本文中，我们提出了一种新的集中式DRL为基础的多小区系统的下行链路功率分配方案，旨在最大限度地提高总的网络吞吐量。具体来说，我们应用深度Q学习（DQL）方法来实现接近最优的功率分配策略。为了对所提出的方法进行基准测试，我们使用遗传算法（GA）来获得接近最优的功率分配解决方案。仿真结果表明，所提出的基于DRL的功率分配方案相比，在多小区的情况下，传统的功率分配方案的性能更好。
2019-04-30 cs.LG cs.NI eess.SP
Structured Spectrum Allocation and User Association in Heterogeneous Cellular Networks
研究了具有多层基站的异构蜂窝网络中的联合频谱分配和用户关联问题。应用随机几何方法作为基础，以封闭形式的表达式导出平均下行链路用户数据速率。然后，该表达式被用来作为目标函数，在联合优化频谱分配和用户关联，这是一个非凸规划的性质。提出了一种计算效率高的结构化频谱分配和用户关联（SSAUA）方法，当用户密度较低时，该方法能够最优地解决优化问题;当用户密度较高时，该方法能够在保证性能的情况下接近最优。提出了一种附加费定价方案（SPS），使得所设计的关联偏差值能达到纳什均衡。仿真和数值研究验证了所提出的SSAUA方法和SPS的精度和效率。
2013-09-29 cs.NI
User Selection and Power Allocation in Full Duplex Multi-Cell Networks
全双工（FD）通信具有在链路级使半双工（HD）系统的容量加倍的潜力。然而，在蜂窝网络中，FD操作不是半双工操作的直接扩展。由于在FD操作和实时业务条件下的大量同时传输而增加的干扰限制了容量的提高。实现FD的潜力需要在小区之间以及小区内仔细协调资源分配。在本文中，我们提出了一种分布式资源分配，即，用于FD多小区系统的联合用户选择和功率分配，假设FD基站（BS）和HD用户设备（UE）。由于寻找全局最优解的复杂性，提出了一种用于UE选择的次优解和一种新的基于几何规划的功率分配解。所提出的分布式方法收敛速度快，性能几乎与集中式解决方案一样好，但信令开销要低得多。它提供了一种混合调度策略，该策略允许FD操作，只要它是有利的，但否则默认为HD操作。我们专注于小小区系统，因为它们更适合FD操作，给出实际的自干扰消除limits.With实际的自干扰消除，它表明，所提出的混合FD系统实现了近2倍的吞吐量提高室内多小区的情况下，约65%的改善室外多小区的情况下相比，HD系统。
2016-06-11 cs.NI
An Energy-Efficient Power Allocation Game with Selfish Channel State Reporting in Cellular Networks
对于能量有效的资源分配，移动用户和基站具有不同的目标。当基站努力实现整个小区的能量有效操作时，每个用户的目标是最大化其自身的数据率。为了获得该个体益处，用户可能自私地调整其信道状态信息（CSI）报告，从而降低小区的能量效率。为了分析这种利益冲突，我们将节能功率分配正式化为效用最大化问题，并提出了一个简单的算法，该算法的性能接近最优。通过将自私CSI报告制定为博弈，我们证明了唯一均衡的存在性，并以封闭形式描述了真实和自私CSI的能源效率。我们的数值结果表明，令人惊讶的是，在小小区的能量有效的功率分配是更强大的自私CSI比小区具有大的发射功率。这和进一步的设计规则表明，我们的论文提供了有价值的理论见解，节能网络时，CSI报告不能信任。
2012-09-19 cs.GT cs.NI
Optimal Resource Allocation for Cellular Networks with MATLAB Instructions
本报告对论文[1，2]中发表的算法和模拟进行了更详细的描述。其中包括了算法的分步说明和相应的流程图。此外，给出了用于仿真[1，2]中提出的分配算法的MATLAB代码的详细说明。该报告首先简要介绍了无线网络中资源分配问题的动机。然后，一些先前的相关工作的主题被提及。最后，给出了算法中用到的MATLAB函数的详细说明.文[1，2]中给出了问题和算法的更严格的分析和证明，文[3，4]中给出了进一步的讨论。
2016-12-23 cs.NI
Resource Allocation in Cellular Systems for Applications with Random Parameters
在本文中，我们进行了研究，以优化资源分配的自适应实时和延迟容忍的蜂窝系统中的应用。为了通过几个设备和装置表示用户应用，使用了类S形和对数效用函数。公平比例效用函数策略方法用于以效用百分比形式在用户设备（UE）之间分配资源，并确保所有订户的最低客户满意度水平。同时，资源分配的优先权给予实时应用。我们测量的自适应实时应用程序的随机变化的最优速率分配过程中的效果，并比较确定性和随机系统的结果。我们的工作不同于其他资源分配优化工作，我们使用二分法除了凸优化技术，以最佳分配率，我们提出了自适应实时的应用的随机形式。我们使用Microsoft Visual Basic for Applications与Arena Simulation Software接口来模拟优化问题。最后，我们提出了我们的优化算法的结果。
2015-07-27 cs.NI
DRL-based Distributed Resource Allocation for Edge Computing in Cell-Free Massive MIMO Network
在本文中，为了解决严格的计算和服务质量（QoS）的要求，最近推出的先进的多媒体服务，我们考虑了一个无小区的大规模MIMO移动边缘网络。特别是，受益于可靠的无细胞链路，将密集的计算卸载到边缘服务器，资源受限的最终用户可以通过边缘计算来增强板载（本地）处理。为此，我们制定了一个联合通信和计算资源分配（JCCRA）的问题，以尽量减少用户的总能耗，同时满足各自的用户特定的期限。为了解决这个问题，我们提出了一个完全分布式的解决方案的基础上合作的多智能体强化学习框架，其中每个用户被实现为一个学习代理，使联合资源分配只依赖于本地信息。仿真结果表明，所提出的分布式方法的性能优于启发式基线，收敛到一个集中的目标基准，而不诉诸于大的开销。此外，我们还表明，与蜂窝MEC系统相比，所提出的算法在无蜂窝系统中的性能明显更好，例如，基于小小区的MEC系统。
2022-08-23 cs.NI
An Optimal Resource Allocation with Frequency Reuse in Cellular Networks
在本文中，我们介绍了一种新的方法，最佳的资源分配与频率复用的用户在蜂窝网络中的弹性和非弹性业务。在我们的模型中，我们表示用户的应用程序运行在不同的用户设备（UE）的对数和sigmoid效用函数。我们应用效用比例公平分配策略，即资源分配在用户之间的公平性在每个移动台上运行的应用程序的效用百分比。我们的目标是从一个多小区网络中最优地分配蜂窝系统资源给移动用户。在我们的模型中，一个最低的服务质量（QoS）是保证每一个用户订阅的移动服务的优先级给予用户的实时应用程序。我们证明了新的频率复用资源分配优化问题是凸的，因此最优解是易处理的。本文提出了一种分布式的资源优化分配算法，从移动性管理实体（MME）到基站（BS）的扇区。最后，我们提出了我们的速率分配算法的性能的仿真结果。
2015-10-18 cs.NI
Optimal Downlink Power Allocation in Cellular Networks
在本文中，我们介绍了一种新的方法在蜂窝网络中的功率分配。在我们的模型中，我们使用S形效用函数来表示不同用户的调制方案。每个效用函数是当使用特定调制方案时，用户消耗的每单位功率成功发送分组的概率的表示。我们考虑功率分配与效用比例公平性政策，其中用户之间的公平性是在效用百分比，即成功发送的数据包的相应调制方案的百分比。我们制定我们的网络效用最大化问题作为所有用户的效用的产品，并证明我们的功率分配优化问题是凸的，因此最优解是易处理的。我们提出了一种分布式算法，以分配基站（BS）的功率最优优先级给用户运行较低的调制方案，同时确保非零功率分配给用户运行较高的调制方案。我们的算法可以防止功率分配过程中的波动，并且能够进行流量和调制相关定价，即部分地根据不同用户的调制方案和BS处可用的总功率，对来自不同用户的每单位功率收取不同的价格。这用于使流量变平并降低用户的服务价格。
2015-10-06 cs.NI
Impact of channel partitioning and relay placement on resource allocation in OFDMA Cellular networks
对诸如流音频/视频、Skype和视频游戏之类的无线应用的需求的巨大增长要求高数据率，而不管用户在蜂窝网络中的位置如何。然而，用户的服务质量（QoS）在小区边界处降级。中继增强型多跳蜂窝网络是提高小区边缘用户性能的一种经济有效的解决方案。固定中继节点（FRN）的优化部署是满足边缘用户QoS需求的关键。我们提出了新的方案，在蜂窝网络中的信道划分和FRN的位置。路径损耗，信号干扰和噪声比（SINR）的用户所经历的，和阴影的影响已被考虑。分析更加强调小区边缘用户（最坏情况）。结果表明，这些方案在频谱效率方面实现了更高的系统性能，并且还增加了小区边缘处的用户数据率。
2012-07-11 cs.NI
Joint Cell Selection and Resource Allocation Games with Backhaul Constraints
针对回程受限无线网络，提出用势博弈建模用户关联与资源分配，以低复杂度逼近最优解并实现计算负载均衡。
2025-01-26 cs.NI
Task-Oriented Delay-Aware Multi-Tier Computing in Cell-free Massive MIMO Systems
本文在无蜂窝大规模MIMO系统中提出多层计算架构，通过解耦带宽分配与任务分配并以拉格朗日部分松弛处理异构时延需求，实现总成本最小化的任务卸载优化。
2023-04-14 cs.NI eess.SP
Deep Learning for Radio Resource Allocation in Multi-Cell Networks
University of Manitoba（曼尼托巴大学）；York University（约克大学）
新兴5G和超5G（B5 G）无线网络的复杂性和异构性增加，将需要从传统的资源分配机制进行范式转变。深度学习（DL）是一种强大的工具，可以通过训练多层神经网络，使用网络数据对资源管理算法进行建模，从而无需进行密集的在线计算即可获得资源分配决策，而在线计算是解决资源分配问题所必需的。在此背景下，本文着重于应用DL来获得多小区网络中的无线电资源分配问题的解决方案。从作为DL模型的深度神经网络（DNN）、相关DNN架构和数据训练过程的简要概述开始，我们提供了在无线电资源分配的上下文中应用DL的现有技术水平的概述。在目标、投入/产出、学习和数据培训方法方面进行了定性比较。然后，我们提出了一个监督DL模型来解决多小区网络中的子带和功率分配问题。使用遗传算法产生的数据，我们首先训练模型，然后测试所提出的模型在预测资源分配解决方案的准确性。仿真结果表明，训练后的DL模型能够提供所需的最优解的时间为86.3%。
2018-08-02 cs.LG cs.NI eess.SP
A Resource Allocation and Coordinated Transmission Scheme for Large Cellular Networks
随着用户设备（UE）和数据需求数量的增加，正在采用更密集的接入点（AP）。资源分配问题已经被广泛研究，其中干扰被视为噪声。多个终端通过相干或非相干的方式进行传输协调，可以显著提高系统的频谱效率，本文重点研究如何选择AP对进行协调，并根据协调结果进行资源分配。通过灵活地优化AP配对、频谱分配、用户关联和功率管理，将网络效用函数最大化。提出了一种基于迭代方案追踪和分式规划的可扩展高效算法。数值结果表明，由于在128个AP和384个UE的网络中的协调传输，网络效用大幅增加。
2020-04-16 cs.NI
Energy Allocation Policy for Cellular Networks Powered by Renewable Energy
爆炸性的无线数据服务需求伴随着二氧化碳排放和传统能源的消耗，给工业界和学术界带来了压力。利用不均匀和间歇性产生的可再生能源供电的无线网络已经得到了广泛的研究，并导致了一种新的研究范式，称为绿色通信。本文综合考虑可再生能源的总发电量、QoS需求和信道质量，提出了一种基于效用的可再生能源分配策略。这里的效用是指用户对一定数量可再生能源的满意程度。将能量分配问题转化为一个约束优化问题，并给出了一个低复杂度的启发式算法。数值结果表明，可再生能源的分配政策是适用于任何情况。当可再生能源非常稀缺时，只有信道质量好的用户才能实现能量分配。
2016-12-11 cs.NI
A Price Selective Centralized Algorithm for Resource Allocation with Carrier Aggregation in LTE Cellular Networks
在本文中，我们考虑了长期演进（LTE）蜂窝网络中的载波聚合优化问题的资源分配。在我们提出的模型中，用户正在运行弹性或非弹性流量。每个用户设备（UE）基于其应用的类型被分配应用效用函数。我们的目标是在用户的覆盖范围内最佳地分配多个载波资源，同时让用户能够选择其中一个载波作为其主载波，其他载波作为其辅载波。UE的决定基于每单位带宽的载波价格。提出了一种基于载波聚合的价格选择性集中式资源分配算法，在保证资源价格最小的前提下，实现多载波资源的最优分配。此外，我们还分析了算法在不同载波速率下的收敛性。最后，我们提出的算法的性能的仿真结果。
2014-08-18 cs.NI
Distributed Resource Allocation in D2D-Enabled Multi-tier Cellular Networks: An Auction Approach
未来的无线网络预计将是高度异构的，宏小区和小小区共存，并提供对设备到设备（D2D）通信的支持。在这种多层异构系统中，集中式无线电资源分配和干扰管理方案将是不可扩展的。在这项工作中，我们提出了一个基于拍卖的分布式解决方案，在多层异构网络中分配无线资源。我们提供了可实现的数据率的界限，并表明该计划的复杂度是线性的发射机节点的数量和可用的资源。信令问题（例如，控制信道上的信息交换）。数值结果表明，与集中式资源分配方案相比，所提出的解决方案的有效性。
2015-01-20 cs.GT cs.NI
Multi-Application Resource Allocation with Users Discrimination in Cellular Networks
在本文中，我们考虑的资源分配优化问题，在蜂窝网络中的不同类型的用户同时运行多个应用程序。在我们提出的模型中，每个用户应用程序被分配一个效用函数，表示在用户设备（UE）上运行的应用程序类型。网络运营商基于每个UE的订阅向其指派订阅权重。每个UE基于应用的瞬时使用百分比向其每个应用分配应用权重。另外，具有较高优先级的UE向其应用指派应用目标速率。我们的目标是从一个单一的演进型节点B（eNodeB）的基础上的效用比例的公平性政策，优先级实时应用用户的UE和它们的应用程序之间的资源分配最优。基于UE订阅权重、UE应用权重和UE应用目标速率，向每个UE应用保证最小服务质量（QoS）。我们提出了一个两阶段的速率分配算法来分配eNodeB资源之间的用户和他们的应用程序。最后，我们提出了我们的速率分配算法的性能的仿真结果。
2014-06-06 cs.NI
Resource Allocation for Device-to-Device Communications in Multi-Cell Multi-Band Heterogeneous Cellular Networks
采用毫米波通信的异构蜂窝网络被认为是第五代移动通信网络的一种很有前途的技术。毫米波由于频谱宽而具有提供多千兆位数据率的潜力。不幸的是，额外的自由空间路径损耗也由高载波频率引起。另一方面，毫米波信号对障碍物敏感，更容易受到阻挡效应的影响。为了解决这个问题，在毫米波网络中利用高度定向的窄波束。此外，设备到设备（D2D）用户充分利用其邻近性并共享HCN中的上行链路频谱资源以增加频谱效率和网络容量。对于所引起的复杂干扰，D2D使能的HCN与密集部署的小小区和毫米波通信的组合对资源分配问题提出了很大的挑战。在本文中，我们制定的D2D通信频谱资源分配之间的多个微波波段和多个毫米波波段的HCN的优化问题。然后，考虑到两个频段上完全不同的传播条件，提出了一种启发式算法来最大化系统传输速率并以足够的精度逼近解。与其他实际方案相比，我们进行了大量的仿真与不同的系统参数，并证明了所提出的方案的优越性能。最后，对算法的最优性和复杂性进行了仿真，进一步验证了算法的有效性和高效性.
2019-03-06 cs.NI
A QoS-based Power Allocation for Cellular Users with Different Modulations
在本文中，我们提出了一种新的最优功率分配方法，具有功率限制功能，能够确保更多的用户达到期望的服务质量（QoS）。在我们的模型中，我们使用S形效用函数来表示在用户设备（UE）成功接收数据包的概率。假设每个UE具有不同的信道质量和与基站（BS）的不同位置，则其具有不同的CQI和调制。对于每个CQI区，我们评估功率阈值，这是需要实现每个UE的最低QoS，并表明，较高的CQI，较低的功率阈值。本文提出了一种资源分配算法，该算法将有限的资源分配给已经达到预定最低QoS的UE，而将更多的资源分配给不能达到预定最低QoS的UE，并将该算法与文献[1]中的最优功率分配算法进行了比较。
2015-07-25 cs.NI
Resource Allocation for CoMP in Cellular Networks with Base Station Switching
基站切换（BSS）可以显著降低蜂窝网络在低业务量条件下的能耗。我们表明，由于BSS的覆盖损失可以通过协调多点（CoMP）的基站集群中的传输进行补偿。对于一个BSS与CoMP为基础的系统，我们提出了各种BSS模式，以实现适当的权衡之间的节能和吞吐量。我们将CoMP资源分配和用户调度问题表示为一个联合优化问题。我们推导出这个问题的最佳时间分数和用户调度，并用它来制定一个简化的BSS与CoMP优化问题。一个启发式，解决这个问题。通过大量的模拟，我们表明，适当的权衡能量，覆盖范围和速率可以通过适当地选择BSS模式，CoMP集群，和速率阈值。
2018-03-28 cs.NI
Dynamic Resource Allocation in Next Generation Cellular Networks with Full-Duplex Self-backhauls
随着小小区网络的密集部署，用于小小区基站（SBS）的低成本回程方案引起了极大的关注。使用蜂窝通信技术的自回程被认为是有前途的解决方案。虽然已经在小小区网络中的自回程方面做了一些出色的工作，但是其中的大多数没有考虑全双工（FD）和大规模多输入多输出（MIMO）技术的最新进展。在本文中，我们提出了一个自回程方案的小小区网络相结合的FD和大规模MIMO技术。在我们提出的方案中，宏基站（MBS）配备了大量的MIMO天线，和SBS具有FD通信能力。通过将SBS视为\textit{special}宏用户，可以实现用户的接入链路和SBS的回程链路在同一频率上的同时传输。此外，考虑到层间和层内干扰的存在，我们制定的MBS和SBS的功率分配问题作为一个优化问题。由于功率分配问题是一个非凸问题，我们通过逐次凸逼近法（SCAM）和变量变换将原问题转化为一个凸规划差分（DCP），然后使用基于约束凹凸过程（CCCP）的迭代算法求解。最后，在不同的系统配置下进行了大量的仿真，以验证所提出的方案的有效性。
2016-11-19 cs.NI
Resource Allocation for Energy-Efficient Device-to-Device Communication in 4G Networks
作为LTE-A（4G）网络的网关的设备到设备（D2 D）通信可以通过利用用于彼此邻近的用户的对等链路来减少蜂窝网络中的业务负载以及功耗。这将使其他蜂窝用户能够增加他们的业务，并且所有用户的总业务可以显著增加，而不需要额外的频谱。然而，D2 D通信可能增加对蜂窝用户（CU）的干扰，并迫使CU增加其发射功率电平，以便维持其所需的服务质量（QoS）。本文提出了一种用于D2 D通信的能量高效的资源分配方案，作为全负载LTE-A（4G）蜂窝网络的一个示例。仿真结果表明，该方案分配蜂窝上行链路资源（发射功率和信道）的D2 D对，同时保持所需的QoS为D2 D和蜂窝用户和最小化的总上行链路发射功率为所有用户。
2014-12-24 cs.NI
Resource Allocation for Device-to-Device Communications Underlaying Heterogeneous Cellular Networks Using Coalitional Games
包括毫米波（mmWave）通信的异构蜂窝网络（HCN）正在成为第五代移动网络的有希望的候选者。利用高度定向的天线阵列，毫米波链路能够提供几Gbps的传输速率。然而，毫米波链路在没有视线的情况下很容易被阻塞。另一方面，D2D通信已经被提出来支持许多基于内容的应用，并且需要与HCN中的用户共享资源以改善频谱重用并增强系统容量。因此，需要用于毫米波和蜂窝载波频带两者之间的D2D对的有效资源分配方案。在本文中，我们首先从博弈论的角度阐述了多个D2D对的毫米波和蜂窝频带之间的资源分配问题。然后，结合蜂窝和毫米波通信的特点，提出了一种联盟形成博弈，以最大化统计平均意义下的系统和速率。我们还从理论上证明，我们提出的游戏收敛到纳什稳定的平衡，并进一步达到近最优解的快速收敛速度。通过各种系统参数下的大量仿真，我们证明了我们的计划的优越性能的系统和速率相比，其他几个实际的计划。
2018-11-06 cs.NI
Robust Resource Allocation with Joint Carrier Aggregation for Multi-Carrier Cellular Networks
在本文中，我们提出了一种新的方法，强大的最优资源分配与联合载波聚合，以分配多个载波资源之间的用户与弹性和非弹性业务在蜂窝网络中。我们使用效用比例公平分配策略，其中用户之间的公平性是在用户设备（UE）上运行的应用程序的效用百分比。每个UE基于其应用的类型被分配应用效用函数。我们的目标是在订阅移动服务的用户之间最佳地分配多个运营商资源。此外，保证每个用户的最低服务质量（QoS），该服务质量基于用户的应用类型而变化。我们提出了一个鲁棒的算法，解决了在[1]中提出的算法的缺点，通过防止在资源分配过程中的波动，在稀缺资源的情况下，并分配最佳速率为高流量和低流量的情况。我们的分布式资源分配算法从其范围内的所有载波中为每个用户分配最优速率，同时为所分配的速率提供最低价格。此外，我们分析了不同的网络流量密度的算法的收敛性，并表明我们的算法提供了流量依赖的网络提供商的定价。最后，我们提出了我们的资源分配算法的性能模拟结果。
2015-07-05 cs.NI
Optimal channel allocation with dynamic power control in cellular networks
用于蜂窝网络中的信道分配的技术多年来一直是强烈研究兴趣的领域。一个有效的信道分配方案可以显着降低呼叫阻塞和掉话概率。另一个重要问题是有效地管理通信的功率要求。有效的功率控制策略导致降低的功耗和改善的信号质量。在本文中，我们提出了一种新的整数线性规划（ILP）制定联合优化信道分配和功率控制的来电，载波干扰比（CIR）的基础上。在我们的方法中，我们使用一个混合的信道分配方案，只有当一个合适的信道被发现，使所有正在进行的呼叫的CIR在该信道上，以及新的呼叫，将高于一个指定的值，一个传入的呼叫被接纳。我们的公式还保证，所选信道的总功率要求将尽可能地最小化，并且没有正在进行的呼叫将由于接纳新呼叫而被丢弃。我们已经运行了一个基准49细胞环境与70个通道的模拟，以研究不同的参数，如所需的CIR的效果。结果表明，我们的方法导致显着改善现有的技术。
2011-03-18 cs.NI
Adaptive resource allocation at the cell border using cooperative technique
协作通信技术最近在研究界获得了发展势头，这种技术利用中继的概念，作为源和目的地之间的中间结点，以提高系统的整体性能。在本文中，我们探讨了自适应合作的好处，其中中继适应其中继过程中响应信道条件和数据优先级。我们特别感兴趣的是将这个概念应用到小区边界的情况下，其中两个移动节点作为目的地通过中继与基站（源）通信。由于传输信道条件（例如分组出错率）和数据优先级对于两个移动台是不相同的，因此这里提出自适应协作。我们表明，使用自适应资源分配技术与跨层设计技术相结合，我们可以实现实时数据的限制，没有额外的开销。
2010-01-19 cs.NI
Distributed Virtual Resource Allocation in Small Cell Networks with Full Duplex Self-backhauls and Virtualization
无线网络虚拟化已经引起了学术界和工业界的极大关注。用于下一代无线网络的另一新兴技术是带内全双工（FD）通信。由于其有前途的性能，FD通信已被认为是实现小小区自回程的有效方式。本文将无线虚拟化技术引入到小小区网络中，提出了一种具有FD自回传功能的虚拟化小小区网络架构。我们将具有FD自回程的虚拟化小小区网络中的虚拟资源分配问题表示为优化问题。由于该问题是一个混合的组合非凸优化问题，其计算复杂性很高。此外，集中式方案可能遭受信令开销、过时的动态信息和可扩展性问题。为了有效地解决这个问题，我们把原问题分成两个子问题。对于第一个子问题，我们将其转化为一个凸优化问题，然后用一个基于交替方向乘子法（ADMM）的分布式算法求解。第二子问题是凸问题，可以由每个基础设施提供商解决。大量的仿真进行了不同的系统配置，以显示所提出的方案的有效性。
2015-10-20 cs.NI
