In this paper, we present a distributed resource allocation algorithm for multi-cell uplink systems that increases the weighted sum of the average data rates over the entire network under the average transmit power constraint of each mobile station. For the distributed operation, we arrange each base station (BS) to allocate the resource such that its own utility gets maximized in a noncooperative way. We define the utility such that it incorporates both the weighted sum of the average rates in each cell and the induced interference to other cells, which helps to instigate implicit cooperation among the cells. Since the data rates of different cells are coupled through inter-cell interferences, the resource allocation taken by each BS evolves over iterations. We establish that the resource allocation converges to a unique fixed point under reasonable assumptions. We demonstrate through computer simulations that the proposed algorithm can improve the weighted sum of the average rates substantially without requiring any coordination among the base stations.
Proceedings of the Korean Operations and Management Science Society Conference
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2006.11a
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pp.417-420
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2006
This paper suggests that resource allocation algorithm in multiuser orthogonal frequncy divisioin multiplexing (OFDM). The proposed algorithm considers throughput maximization with power constraint and quality of service (QoS) constraint. This problem has a optimal solution with using well known water-filling algorithm but the algorithm requires high computational complexity. Therefore the problem needs a sub-optimal algorithm for decreasing computational complexity. We propose a sub-optimal joint subcarrier and power allocation algorithm for multiuser OFDM system and compare with previous resource allocation algorithm.
Huang, Xiaoge;Chen, Liping;Chen, Qianbin;Shen, Bin
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.10
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pp.4661-4680
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2016
Cognitive radio (CR) technology is an effective solution to the spectrum scarcity issue. Collaborative spectrum sensing is known as a promising technique to improve the performance of spectrum sensing in cognitive radio networks (CRNs). However, collaborative spectrum sensing is vulnerable to spectrum data falsification (SSDF) attack, where malicious users (MUs) may send false sensing data to mislead other secondary users (SUs) to make an incorrect decision about primary user (PUs) activity, which is one of the key adversaries to the performance of CRNs. In this paper, we propose a coalition based malicious users detection (CMD) algorithm to detect the malicious user in CRNs. The proposed CMD algorithm can efficiently detect MUs base on the Geary'C theory and be modeled as a coalition formation game. Specifically, SSDF attack is one of the key issues to affect the resource allocation process. Focusing on the security issues, in this paper, we analyze the power allocation problem with MUs, and propose MUs detection based power allocation (MPA) algorithm. The MPA algorithm is divided into two steps: the MUs detection step and the optimal power allocation step. Firstly, in the MUs detection step, by the CMD algorithm we can obtain the MUs detection probability and the energy consumption of MUs detection. Secondly, in the optimal power allocation step, we use the Lagrange dual decomposition method to obtain the optimal transmission power of each SU and achieve the maximum utility of the whole CRN. Numerical simulation results show that the proposed CMD and MPA scheme can achieve a considerable performance improvement in MUs detection and power allocation.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.22
no.3
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pp.95-100
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2022
Cloud computing platform is a shared pool of resources and services with various kind of models delivered to the customers through the Internet. The methods include an on-demand dynamically-scalable form charged using a pay-per-use model. The main problem with this model is the allocation of resource in dynamic. In this paper, we have proposed a mechanism to optimize the resource provisioning task by reducing the job completion time while, minimizing the associated cost. We present the Cooperative Agents Dynamic Resource Allocation and Monitoring in Cloud Computing CADRAM system, which includes more than one agent in order to manage and observe resource provided by the service provider while considering the Clients' quality of service (QoS) requirements as defined in the service-level agreement (SLA). Moreover, CADRAM contains a new Virtual Machine (VM) selection algorithm called the Node Failure Discovery (NFD) algorithm. The performance of the CADRAM system is evaluated using the CloudSim tool. The results illustrated that CADRAM system increases resource utilization and decreases power consumption while avoiding SLA violations.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.3
no.4
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pp.385-398
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2009
This paper aims to find a suitable solution to joint allocation of sub-channel and transmit power for multiple users in an IEEE 802.16e OFDMA/TDD cellular system. We propose the FASA (Fairness insured Aggressive Sub-channel Allocation) algorithm, which is a dynamic channel allocation algorithm that considers all of the users' channel state information conditionally in order to maximize throughput while taking into account fairness. A dynamic power allocation algorithm, i.e., an improved CHC algorithm, is also proposed in combination with the FASA algorithm. It collects the extra downlink transmit power and re-allocates it to other potential users. Simulation results show that the joint allocation scheme with the improved CHC power allocation algorithm provides an additional increase of sector throughput while simultaneously enhancing fairness. Four frames of time delay for CQI feedback and scheduling are considered. Furthermore, by addressing the difference between uplink and downlink scheduling in an IEEE 802.16e OFDMA TDD system, we can employ the uplink channel information directly via channel sounding, resulting in more accurate uplink dynamic resource allocation.
Abdulghafoor, Omar;Shaat, Musbah;Shayea, Ibraheem;Mahmood, Farhad E.;Nordin, Rosdiadee;Lwas, Ali Khadim
ETRI Journal
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v.44
no.3
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pp.400-412
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2022
In cognitive radio networks (CRNs), the computational complexity of resource allocation algorithms is a significant problem that must be addressed. However, the high computational complexity of the optimal solution for tackling resource allocation in CRNs makes it inappropriate for use in practical applications. Therefore, this study proposes a power-based pricing algorithm (PPA) primarily to reduce the computational complexity in downlink CRN scenarios while restricting the interference to primary users to permissible levels. A two-stage approach reduces the computational complexity of the proposed mathematical model. Stage 1 assigns subcarriers to the CRN's users, while the utility function in Stage 2 incorporates a pricing method to provide a power algorithm with enhanced reliability. The PPA's performance is simulated and tested for orthogonal frequency-division multiplexing-based CRNs. The results confirm that the proposed algorithm's performance is close to that of the optimal algorithm, albeit with lower computational complexity of O(M log(M)).
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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v.1
no.1
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pp.50-64
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2012
Quality of Service (QoS) and fairness considerations are undoubtedly essential parameters that need to be considered in the design of next generation scheduling algorithms. This work presents a novel game theoretic cross-layer design that offers optimal allocation of wireless resources to heterogeneous services in Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) networks. The method is based on the Axioms of the Symmetric Nash Bargaining Solution (S-NBS) concept used in cooperative game theory that provides Pareto optimality and symmetrically fair resource distribution. The proposed strategies are determined via convex optimization based on a new solution methodology and by the transformation of the subcarrier indexes by means of time-sharing. Simulation comparisons to relevant schemes in the literature show that the proposed design can be successfully employed to typify ideal resource allocation for next-generation broadband wireless systems by providing enhanced performance in terms of queuing delay, fairness provisions, QoS support, and power consumption, as well as a comparable total throughput.
This paper addresses the resource allocation (RA) problem in multi-cell cognitive radio networks. Besides the interference power threshold to limit the interference on primary users PUs caused by cognitive users CUs, a proportional fairness constraint is used to guarantee fairness among multiple cognitive cells and the impact of imperfect spectrum sensing is taken into account. Additional constraints in typical real communication scenarios are also considered-such as a transmission power constraint of the cognitive base stations, unique subcarrier allocation to at most one CU, and others. The resulting RA problem belongs to the class of NP-hard problems. A computationally efficient optimal algorithm cannot therefore be found. Consequently, we propose a suboptimal RA algorithm composed of two modules: a subcarrier allocation module implemented by the immune algorithm, and a power control module using an improved sub-gradient method. To further enhance algorithm performance, these two modules are executed successively, and the sequence is repeated twice. We conduct extensive simulation experiments, which demonstrate that our proposed algorithm outperforms existing algorithms.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.6
no.11
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pp.3008-3025
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2012
In this paper, the downlink resource allocation of OFDMA system with decode-and-forward (DF) relaying is investigated. A non-convex optimization problem maximizing system throughput with users' satisfaction constraints is formulated with joint relay selection, subcarrier assignment and power allocation. We first transform it to a standard convex problem and then solve it by dual decomposition. In particular, an Optimal resource allocation scheme With Time-sharing (OWT) is proposed with combination of relay selection, subcarrier allocation and power control. Due to its poor adaption to the fast-varying environment, an improved version with subcarrier Monopolization (OWM) is put forward, whose performance promotes about 20% compared with that of OWT in the fast-varying vehicular environment. In fact, OWM is the special case of OWT with binary time-sharing factor and OWT can be seen as the tight upper bound of the OWM. To the best of our knowledge, such algorithms and their relation have not been accurately investigated in cooperative OFDMA networks in the literature. Simulation results show that both the system throughput and the users' satisfaction of the proposed algorithms outperform the traditional ones.
Girici, Tolga;Zhu, Chenxi;Agre, Jonathan R.;Ephremides, Anthony
Journal of Communications and Networks
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v.12
no.1
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pp.30-42
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2010
In this work we consider the problem of downlink resource allocation for proportional fairness of long term received rates of data users and quality of service for real time sessions in an OFDMA-based wireless system. The base station allocates available power and subchannels to individual users based on long term average received rates, quality of service (QoS) based rate constraints and channel conditions. We formulate and solve a joint bandwidth and power optimization problem, solving which provides a performance improvement with respect to existing resource allocation algorithms. We propose schemes for flat as well as frequency selective fading cases. Numerical evaluation results show that the proposed method provides better QoS to voice and video sessions while providing more and fair rates to data users in comparison with existing schemes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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