A Chunk-Based Resource Allocation Scheme for Downlink MIMO-OFDMA Channel using Linear Precoding

Abstract-This paper presents a novel chunk-based resource allocation scheme for MIMO-OFDMA multiuser downlink channel. In chunk-based resource allocation, a number of contiguous subcarriers of each OFDM symbol are considered as a chunk and resource allocation is performed on chunk-bychunk basis. Herein, an optimization problem is formulated that aims to maximize system sum rate under an average power constraint per chunk when Zero Forcing Beamforming (ZFB) is used for inter-user interference elimination within chunks. Under this framework, a low-complexity resource allocation algorithm is presented that exploits frequency and space correlation of wireless channels and jointly solves the problems of chunk allocation and power allocation. Simulation results show that the proposed algorithm performs closely to the optimal solution of the examined problem

Multicast Scheduling and Resource Allocation Algorithms for OFDMA-Based Systems: A Survey

Multicasting is emerging as an enabling technology for multimedia transmissions over wireless networks to support several groups of users with flexible quality of service (QoS)requirements. Although multicast has huge potential to push the limits of next generation communication systems; it is however one of the most challenging issues currently being addressed. In this survey, we explain multicast group formation and various forms of group rate determination approaches. We also provide a systematic review of recent channel-aware multicast scheduling and resource allocation (MSRA) techniques proposed for downlink multicast services in OFDMA based systems. We study these enabling algorithms, evaluate their core characteristics, limitations and classify them using multidimensional matrix. We cohesively review the algorithms in terms of their throughput maximization, fairness considerations, performance complexities, multi-antenna support, optimality and simplifying assumptions. We discuss existing standards employing multicasting and further highlight some potential research opportunities in multicast systems

Capacity Maximisation for Hybrid Digital-to-Analog Beamforming mm-Wave Systems

Millimetre waves (mm-Waves) with massive multiple input and multiple output (MIMO) have the potential to fulfill fifth generation (5G) traffic demands. In this paper, a hybrid digital-to-analog (D-A) precoding system is investigated and a particle swarm optimisation (PSO) based joint D-A precoding optimisation algorithm is proposed. This algorithm maximises the capacity of the hybrid D-A mm-Wave massive MIMO system. The proposed algorithm is compared with three known hybrid D-A precoding algorithms. The analytical and simulation results show that the proposed algorithm achieves higher capacity than the existing hybrid D-A precoding algorithms

Joint Precoding and RRH selection for Green MIMO C-RAN

This paper jointly optimizes the precoding matrices and the set of active remote radio heads (RRHs) to minimize the network power consumption for a cloud radio access network (C-RAN) where both the RRHs and users all have multiple antennas. Both users’ rate requirements and per-RRH power constraints are considered. Due to these conflicting constraints, this optimization problem may be infeasible. We propose to solve this problem with two phases. In Phase I, a new approach is proposed to check the feasibility of the original problem. If the feasibility is guaranteed, in Phase II, a low-complexity algorithm is proposed to solve the original optimization problem. Simulation results demonstrate the rapid convergence of the proposed algorithms and the benefits of equipping multiple antennas at the user side

Policy-Based Radio Resource Management in Multicast OFDMA Systems

Η ασύρματηφασματική αποδοτικότητα είναι ένας, όλο και περισσότερο, σημαντικός παράγοντας εξαιτίας της ταχείας ανάπτυξης των ασύρματων υπηρεσιών ευρείας ζώνης. Η σχεδίαση ενός συστήματος με πολλά φέροντα, όπως είναι ένα σύστημα OFDMA,επιτρέπει στα συστήματα να έχουν υψηλή χωρητικότητα για να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις των υπηρεσιών ευρείας ζώνης.Αυτή η αυξημένη χωρητικότητα των συστημάτων μπορεί να βελτιστοποιηθεί περαιτέρω εκμεταλλευόμενοι καλύτερα τα χαρακτηριστικά των ασύρματων καναλιών. Ηθεμελιώδηςιδέα ενός σχήματος κατανομής πόρων είναι η αποτελεσματική κατανομή των διαθέσιμων ασύρματων πόρων, όπως είναι οι υποφορείς και η ισχύς εκπομπής, μεταξύ των χρηστών του συστήματος. Σχετικά με τα προβλήματα της κατανομής πόρων σε ασύρματα συστήματα τηλεπικοινωνιών βασισμένα στην τεχνική OFDMA, η περισσότερη έρευνα επικεντρώνεται στην αναζήτηση πολιτικών ανάθεσης υποφορέων και ισχύος. Οι διαθέσιμες τεχνικές της βιβλιογραφίας δεν μπορούν να εφαρμοστούν όπως είναι σε συστήματα πολυεκπομπής. Επιπλέον, οι υπάρχουσες τεχνικές δεν μπορούν να εφαρμοστούν αμετάβλητες σε πραγματικά συστήματα στα οποία υπάρχει μεγάλος αριθμός OFDMυποφορέων, καθώς η υπολογιστική πολυπλοκότητα είναι πολύ μεγάλη. Ο βασικός στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η πρόταση ικανών μηχανισμών κατανομής των διαθέσιμων υποφορέων σε ασύρματα συστήματα πολυεκπομπής χρησιμοποιώντας την τεχνολογία OFDMA. Πιο συγκεκριμένα, σχετικά με τα συστήματα πολυεκπομπής, θεωρούμε ότι τόσο ο σταθμός βάσης όσο και κάθε χρήστης είναι εφοδιασμένοι με μοναδική κεραία και η μονάδα κατανομής δεν είναι ο υποφορέας, όπως στα συμβατικά συστήματα OFDMA, αλλά μία ομάδα γειτονικώνυποφορέων, η οποία ονομάζεται τεμάχιο, με σκοπό τη μείωση της μεγάλης υπολογιστικής πολυπλοκότητας. Ένας αποτελεσματικός αλγόριθμος προτείνεται του οποίου ο στόχος είναι η μεγιστοποίηση του συνολικού ρυθμού μετάδοσης δεδομένων με περιορισμούς στη συνολική διαθέσιμη ισχύ, στο BERανά τεμάχιο και στους αναλογικούς περιορισμούς μεταξύ των ρυθμών μετάδοσης δεδομένων των ομάδων χρηστών. Η προσομοίωση και η ανάλυση της πολυπλοκότητας που παρουσιάζονται, υποστηρίζουν τα πλεονεκτήματα της κατανομής πόρων σε συστήματα πολυεκπομπήςOFDMA τα οποία βασίζονται σε κατανομή τεμαχίων και έχουν ως στόχος την εξασφάλιση της αναλογικότητας μεταξύ των ρυθμών μετάδοσης δεδομένων των ομάδων χρηστών.Wireless spectral efficiency is increasingly important due to the rapid growth of demand for high data rate wideband wireless services. The design of a multi-carrier system, such as an OFDMA system, enables high system capacity suited for these wideband wireless services. This system capacity can be further optimized with a resource allocation scheme by exploiting the characteristics of the wireless fading channels. The fundamental idea of a resource allocation scheme is to efficiently distribute the available wireless resources, such as the subcarriers and transmission power, among all admitted users in the system. Regarding the problems of resource allocation in OFDMA-based wireless communicationsystems, much of the research effort mainly focuses on finding efficient power controland subcarrier assignment policies. With systems employing multicast transmission,the available schemes in literature are not always applicable. Moreover, the existing approachesare particularly inaccessible in practical systems in which there are a large numberof OFDM subcarriers being utilized, as the required computational burden is prohibitivelyhigh. The ultimate goal of this Thesis is therefore to propose affordable mechanisms toflexibly and effectively share out the available resources in multicast wireless systems deployingOFDMA technology. Specifically, according to multicast system, it is assumed thatboth the BS and each user are equipped witha single antenna and the allocation unit is not the subcarrier,as in conventional OFDMA systems, but a set of contiguoussubcarriers, which is called chunk, in order to alleviate the heavy computational burden. An efficient algorithmis proposed whose aim is to maximize the total throughput subject to constraints on totalavailable power,BER over a chunk, and proportional data rates constraints among multicast groups. Simulation and complexity analysis are provided to support thebenefits of chunk-based resource allocation to multicast OFDMA systems with targeting proportional data rates among multicast groups