Fairness Evaluation in Cooperative Hybrid Cellular Systems

Many method has been applied previously to improve the fairness of a wireless communication system. In this paper, we propose using hybrid schemes, where more than one transmission scheme are used in one system, to achieve this objective. These schemes consist of cooperative transmission schemes, maximal ratio transmission and interference alignment, and non-cooperative schemes, orthogonal and non-orthogonal schemes used alongside and in combinations in the same system to improve the fairness. We provide different weight calculation methods to vary the output of the fairness problem. We show the solution of the radio resource allocation problem for the transmission schemes used. Finally, simulation results is provided to show fairness achieved, in terms of Jain's fairness index, by applying the hybrid schemes proposed and the different weight calculation methods at different inter-site distances

ANSI Standard Contribution 2004-460: Proof of the Optimality of Optimal Spectrum Management

This contribution has been prepared to assist Accredited Standards Committee T1–Telecommunications

ANSI Standard Contribution 2004-459: Optimal Spectrum Management

This document contains a detailed description of the Optimal Spectrum Management (OSM) algorithm for inclusion in the DSM report. The concept to add the OSM was agreed in the February meeting, but specific text was requested for the exact addition to the DSM Report, T1E1.4/2003-018R9

Game theoretic aspects of distributed spectral coordination with application to DSL networks

In this paper we use game theoretic techniques to study the value of cooperation in distributed spectrum management problems. We show that the celebrated iterative water-filling algorithm is subject to the prisoner's dilemma and therefore can lead to severe degradation of the achievable rate region in an interference channel environment. We also provide thorough analysis of a simple two bands near-far situation where we are able to provide closed form tight bounds on the rate region of both fixed margin iterative water filling (FM-IWF) and dynamic frequency division multiplexing (DFDM) methods. This is the only case where such analytic expressions are known and all previous studies included only simulated results of the rate region. We then propose an alternative algorithm that alleviates some of the drawbacks of the IWF algorithm in near-far scenarios relevant to DSL access networks. We also provide experimental analysis based on measured DSL channels of both algorithms as well as the centralized optimum spectrum management

ANSI Standard Contribution 2003-325: On the Optimality of Iterative Waterfilling in DSL

The iterative waterfilling algorithm was recently presented and demonstrates the large gains that can be achieved through the use of Dynamic Spectrum Management (DSM). In this contribution we evaluate the optimality of iterative waterfilling in various scenarios by comparison with the Optimal Spectrum Management (OSM) algorithm. OSM determines the theoretically optimal transmit spectra for the modems within a network thereby allowing them to achieve the maximum possible bitrates. We show that in many scenarios, the potential benefits of DSM can be even larger than those already demonstrated by iterative waterfilling. This demonstrates the huge potential of DSM and motivates further work in the area

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