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Distributed Spectrum Sharing Scheme for multiuser orthogonal frequency-division multiplexing Cognitive Radio Networks

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China Communications 2014年第1期11卷 79-91页

作者： YANG Long KUO Yonghong CHEN Jian ZHANG Hailin School of Telecommunications Engineering Xidian University Xi'an 710071 China

This paper presents a novel spec- trum sharing design aiming at optimising the performance of a multiuser orthogonal Freq- uency-division multiplexing （MU-OFDM） Co- gnitive Radio Network （CRN） that consists of multiple secondary Transmitter-Receiver （Tx-Rx） pairs. For most MU-OFDM systems, the Exc- lusive Subchannel Assignment （ESA） is an efficient resource allocation method. Noneth- eless, it is inappropriate for the network consi- dered in this paper, because subchannels shar- ing among secondary Tx-Rx pairs can further improve the system performance. We investi- gate the Weighted Sum Rate （WSR） maximi- zation problem under the Shared Subchannel Assignment （SSA）, where each subchannel is shared by multiple secondary Tx-Rx pairs. With Lagrangian duality technique, we decompose the original resource allocation problem into sev- eral sub-problems on each subchannel and pro- pose a duality-based suhchannel sharing ap- proach. For practical realisation in the cogni- tive systems without central control entity, a distributed duality-based WSR maximization scheme is presented. Simulation results mani- fest that the proposed scheme achieves sig- nificantly better performance than ESA duality scheme.

关键词： cognitive radio networks Lagr- angian duality multiuser orthogonal frequen- cy-division multiplexing spectrum sharing weight sum rate maximization

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