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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2016.tde-13072016-160851
Document
Author
Full name
Lucas Dias Hiera Sampaio
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2015
Supervisor
Committee
Jeszensky, Paul Jean Etienne (President)
Abrão, Taufik
Almeida, Celso de
Fraidenraich, Gustavo
Souza, Richard Demo
Title in Portuguese
Eficiência energética e capacidade: estratégias de alocação de recursos em redes sem fio de múltiplo acesso.
Keywords in Portuguese
Alocação de recursos
Energia (Eficiência)
Telecomunicações
Wireless
Abstract in Portuguese
Neste trabalho são investigados problemas de alocação de espetro e potência em redes sem fio de múltiplo acesso e propostas sete soluções distintas para diferentes cenários e topologias que serão enumeradas a seguir. Primeiramente o problema de maximização da eficiência energética em redes cooperativas do tipo multiportadora com múltiplo acesso por divisão de código de sequência direta é abordado e as seguintes soluções são apresentadas: duas abordagens na perspectiva de teoria de jogos, uma utilizando algoritmo de water-filling (1) e outra utilizando o algoritmo distribuído de controle de potência baseado no equilíbrio de Verhulst (2), uma terceira solução também inspirado no último algoritmo citado e na média dos coeficientes de canal das subportadoras do sistema (3); uma abordagem heurística utilizando o algoritmo dos vaga-lumes (4) e outra utilizando a otimização por enxame de partículas (5). Em segundo lugar, foram investigados problemas de otimização em sistemas de múltiplo acesso por divisão ortogonal de frequência com provisão de qualidade de serviço estatística. Nesta segunda topologia dois problemas distintos foram analisados: o primeiro problema de maximização da capacidade efetiva do sistema foi solucionado utilizando o método de decomposição dual de Lagrange (6), o segundo problema cujo objetivo é a maximização da eficiência energética efetiva foi investigado e um solução baseada na combinação do método de Dinkelba e da decomposição dual de Lagrange foi proposta (7). Simulações computacionais foram conduzidas tendo em vista averiguar o desempenho das abordagens propostas e, quando possível, tais resultados numéricos foram comparados àqueles obtidos a partir de algoritmos alternativos existentes na literatura.
Title in English
Energy efficiency and capacity: resource allocation strategies in wireless multiple acess networks.
Keywords in English
Energy (Efficiency)
Resource allocation
Telecommunications
Wireless
Abstract in English
This work investigates the spectrum and power allocation problems in wireless multiple access networks and seven dfferent solutions to different scenarios and topologies, which are enumerated as follows. Three distinct solutions are presented to the energy effiency maximization problem in multicarrier direct sequence code division multiple acess cooperative: two game theoretic approaches, one using the iterative water-filling algorithm (1) and another one using the distributed power control algorithm based on Verhulst equilibrium concept (2), and a third solution also based on the last algorithm but considering the average channel power gain (3); an heuristic approach using the firefly algorithm (4) and the particle swarm optimization algorithm (5). In orthogonal frequency division multiple acess networks, optimization problems considering a statistical quality of service metric were analyzed: the first one is the effective capacity maximization which was solved through Lagrange dual decomposition method (6). The second one, in which the objective is to maximize the effective energy effiency was addressed and solution based on the Dinkelba method and further application of Lagrange dual decomposition was developed (7). Simulations were conducted to verify the proposed approaches performance and, whenever possible, the numerical results were compared to previous solution proposed in the literature.
 
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Publishing Date
2016-07-27
 
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