OPTIMAL POWER AND SUBCARRIER ALLOCATIONS FOR OFDMA SYSTEMS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (MS Thesis in Systems Engineering) MS_Thesis_Report_-_Haitham.pdf - Accepted Version Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

مع الزيادة الكبيرة في عدد مستخدمي الخدمات اللاسلكية ، أصبحت طريقة وسرعة نقل البيانات بين أجهزة المستخدمين ومصدر إرسال وإستقبال هذه البيانات مثل الهوائيات مطلبا هاما. نطاق أنظمة الترددات العامودية اللاسلكية هي تقنية واعده في العصر الحالي لتحقيق قدرات إستعابية عالية في نقل بيانات الأنظمة الخلوية واللاسلكية. الحل الأمثل لهذه الأنظمة عندما يتم تخصيص وتوزيع القنوات للمستخدمين بالطاقة المناسبة لضمان نقل البيانات بشكل سلس وسهل. المعادلات والبرامج التي تمثل هذه الأنظمة عبارة عن نوعين من المعادلات و البرامج. النوع الأول يسمى البرنامج اللاخطي ويحتوي على معادلات لاخطية اما البرنامج الثاني يسمى البرنامج العددي الصحيح ويحتوي على متغيرات عددية إما صفرا او واحدا. الحل الأمثل لبرنامج المعادلات اللاخطية واضح وسهل ومع ذلك فإن هذه الأنظمة تصبح أكثر صعوبة عندما يتم تعيين بعض القنوات للمستخدمين بطاقة معينة تؤثر على طاقة القنوات المخصصة للمستخدمين الآخرين في إرسال وإستقبال البيانات. لذلك تم وضع شرط يسمى الشرط الإنصافي في استقبال وارسال البيانات عن طريق هذه القنوات. الأنظمة الناتجة مع هذا الشرط هي أكثر صعوبة خاصة إذا كان عدد القنوات والمستخدمين كبيرة جدا. لذلك تتعامل هذه الأطروحة في استغلال خصائص الأنظمة اللاخطية وحل هذه الأنظمة بإستخدام البحث الخطي في متغير واحد والتي يمكن حلها في وقت قصير جدا. وقد يؤدي شرط الإنصاف الى عدم وجود حل أمثل لهذه الأنظمة بسبب عدم وجود الطاقة الكافية لتزويد هذه القنوات لإستيفاء هذا الشرط. في هذه الأطروحه أيضا تم تقديم حل لمثل هذه الحالات بإعاده صياغه وبناء هذه البرامج والمعادلات. وأخيرا تم تقديم احد الأساليب العصرية في حل هذه الأنظمة يدعى بخوارزمية محاكاة تبريد جزيئات المواد وختمت الأطروحة بعرض بعض الأمثلة وتقديم توصيات و مقترحات للبحوث المستقبلية في هذا المجال.

English Abstract

With a drastic increase in number of users accessing wireless services, there is a fair demand for having fast response and reliable transmission of data between users' devices and the source of sending and receiving data such as antennas. Multiuser orthogonal frequency division multiplexing is an advanced technology to achieving high performance of downlink capacities in wireless communication network systems. The capacity of the system (MU-OFDMA) is optimized when each subcarrier is allocated with the appropriate sufficient power. The problem is a mixed of integer and nonlinear programs whose a nonlinear program solution is a straight forward. However, the problem becomes more challenging when the subcarriers are assigned to users and some users may receive disproportional powers. Therefore, fairness constraint is included. The resulting problem is more difficult especially if the number of subcarriers and users are large. In addition, we exploited the properties of the nonlinear problem and reduced it to a line search problem that can be solved in a very little time. The fairness conditions may result in an infeasible problem if the total power available for allocation is not sufficiently large. We provide the condition for having feasible problem. Therefore, we propose a new formulation where we relax the fairness conditions using a controlled tolerance. Finally, one of the evolutionary heuristic methods called Simulated Annealing is introduced to tackle the integer problem. Solved examples are presented to show the output and performance of both the designed algorithm and the heuristic method. Keywords: integer nonlinear program, OFDMA, simulated annealing, fairness condition.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Systems
Department:	College of Computing and Mathematics > lndustrial and Systems Engineering
Committee Advisor:	Selim, Shokri
Committee Members:	Mahmoud, Ashraf and Alghadhban, Samir
Depositing User:	Haitham Saleh (g200330890)
Date Deposited:	07 Mar 2012 07:15
Last Modified:	01 Nov 2019 15:31
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138599