IFDMA伝送におけるゲーム理論に基づくサブキャリア割り当て法

摘要

As a future generation mobile communications uplink access scheme, Interleaved Frequency Division Multiple Access (IFDMA) that can obtain high-frequency diversity effect and has low Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) particularly in Single-Carrier-Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) is attracting much attention. The radio resource allocation is crucial to the efficient use of limited frequency band. In wireless communication systems, the radio resource allocation is crucial to use the limited frequency bandwidth efficiently. Since each user has an independent fading in the wireless communication channels, it is important to obtain multi-user diversity, which can improve overall system performance by allocating subcarrers to users according to users' channel conditions. However, there is a tradeoff between throughput and fairness among users in subcarrier allocation. In recent years, it has been shown that game theory is effective for resource allocation problem . In this report, using game theory, while satisfying user QoS requirements, we propose a subcarrier allocation method to achieve high system throughput and fairness in IFDMA. Based on cooperative game theory to define the optimization problem of subcarrier allocation leads to a subcarrier allocation algorithm is derived from the equation. The effectiveness of the proposed method is shown by computer simulation compared with MSR, max-min, PF.%次世代移動通信の上りリンクアクセス方式として，シングルキャリア周波数分割多元接続（SC-FDMA ：Single-Carrier-Frequency Division Multiple Access）の中でも特にピーク対平均電力比（PAPR：Peak-to-Average Power Ratio）が低く，高い周波数ダイバーシチ効果を獲得できるインターリブ周波数分割多元接続（IFDMA：Interleaved Frequency Division Multiple Access）が注目されている．無線通信では限られた周波数帯域を効率的に利用するリソース割り当てが重要である．無線通信路では，各ユーザは独立なフェージングを受けるため，ユーザのチャネル状態に合わせてサブキャリアを割り当てることでシステム全体の伝送特性を改善するマルチユーザダイバーシチが有効である．しかし，サブキャリア割り当てを行う際にはシステムスループットとユーザ間の公平性にトレードオフが生じる．近年，リソース割り当て問題においてゲーム理論の有効性が示されてきた．そこで本稿では，IFDMA伝送において，ゲーム理論を用いることで，ユーザのQoS要求を満たしつつ，高いシステムスループットと公平性を実現するサブキャリア割り当て法を提案する．協力型ゲーム理論に基づき，サブキャリア割り当ての最適化問題を定義し，導出した式からサブキャリア割り当てアルゴリズムを導く．計算機シミュレーションにより，MSR法，max-min法，PF法とシステムキャパシティ特性および公平性特性を比較することで提案法の有効性を示している．