A low complexity algorithm for dynamic fair resource allocation in OFDMA systems

Abstract

A popularização da Internet e a demanda por acesso de alta velocidade levou ao desenvolvimento da Broadband Wireless Access. Apesar do seu grande potencial, a comunicação via rádio impõe alguns desafios. Uma grande limitação é o próprio meio de transmissão devido a efeitos inerentes à propagação de radio como o path loss, frequency selective fading, espalhamento Doppler e multipath delay-spread. Nesse contexto, o OFDM é uma tecnologia promissora por causa de sua tolerância a problemas de perdas e multi-caminho. Devido à combinação de canais independentes, é possível usar diferentes modulações em cada sub-carrier, de acordo com as condições do canal. Esta técnica é conhecida como adaptive modulation and coding. Além disso, em uma arquitetura ponto a multi-ponto, múltiplos usuários podem compartilhar o espectro ao se atribuir diferentes conjuntos de sub-carriers, tirando vantagem do um efeito conhecido como diversidade multi-usuário. Em comparação com outras técnicas de múltiplo acesso, o OFDMA permite um melhor aproveitamento da diversidade multi-usuário com a possibilidade de uma alocação com alta granularidade. Muitas pesquisas têm investigado técnicas adaptativas capazes de melhorar a eficiência espectral em sistemas multi-usuário. Essas técnicas são normalmente formuladas como constraint optimization problems, conhecidos por serem NP-hard. Neste trabalho, adotamos uma abordagem heurística para lidar com esse tipo de problema. O objetivo principal é desenvolver uma estratégia de alocação fazendo uso eficiente dos recursos disponíveis e maximizando a eficiência espectral total. Entretanto, um estratégia que apenas procura maximizar a eficiência espectral pode gerar um problema relacionado à justiça no compartilhamento de recursos. Outrossim, com a popularização das redes sem fio, é esperado que elas sejam capazes de prover uma maior variedade de serviços com diferentes requisites de QoS e largura de banda. Portanto, procuramos desenvolver um algoritmo que permita ao operador da rede definir esses requisitos. De acordo com eles, o algoritmo deve fornecer o maior throughput possível dentro dos limites estabelecidos por essas restrições