Decentralized Power Allocation in IDMA Networks

Interleaving Division Multiple Access (IDMA) is a special case of chip interleaved CDMAwhere all the users encode their information bits with the same code and their differentiation is possible due to the use of different interleavers. Thus, the coding scheme plays the analog role of the spreading sequences in CDMA systems which means that all the spreading is dedicated to error-correction coding. Nonetheless, as in any other spread spectrum multiple access technique the issue of the power allocation plays a central role regarding the QoS provisioning and the efficient use of the batteries. We present a novel framework for decentralized power allocation in IDMA systems based on a game-theoretic approach. Each user aims at selfishly maximize its own utility function, under the condition that the same strategy is adopted by all the other users. We propose a generalized utility function, to take into account different levels of QoS required by the users. Our approach leads to a channel inversion power allocation scheme where the transmit power is set locally at each terminal based on the knowledge of its own channel realization, the noise variance, and the number of active users in the network. Moreover, we show that under practical operation conditions the knowledge of the active users becomes irrelevant. Additionally, the performance of IDMA under the constrain of a unique interleaver and different transmission delays is analyzed and the proposed power allocation algorithm is extended to this case. Allocation Decentralisee de Puissance pour les Systemes IDMA Samir Medina Perlaza These presentee a l’Ecole Nationale Superieure des Telecommunications ENST-Paris pour obtenir le grade de: Master en communications mobiles. January,2008 Abstract La technique d’acces multiple dite IDMA (pour Interleaving Division Multiple Access) est un cas particulier de technique CDMA a chips entrelaces ou tous les utilisateurs chiffrent leurs bits d’informations en utilisant le meme code. La possibilite de les differencier etant maintenue grâce a l’utilisation d’entrelaceurs differents. En consequence, l’etalement du spectre est entierement dedie a la correction d’erreur. Neanmoins, comme dans n’importe quelle autre technique d’etalement de spectre pour l’acces multiple, la question de l’allocation de puissance joue un role central en termes de qualite de service (QoS) et d’utilisation efficace des batteries. Dans cette contribution, nous avons fourni un nouveau cadre d’etude pour l’allocation decentralisee de puissance des systemes IDMA qui se trouve fonde sur la Theorie des Jeux. Chaque utilisateur vise a maximiser egoistement sa propre fonction d’utilite, la meme strategie etant adoptee par tous les autres utilisateurs. Nous introduisons une fonction d’utilite generalisee pour tenir compte des differents niveaux de qualite de service requis pour le reseau. Cette approche conduit a une allocation de puissance fondee sur l’inversion du canal, ou la puissance transmise est determinee localement par le terminal sur la base de la connaissance de sa propre realisation du canal, de la puissance du bruit, et du nombre d’utilisateurs actifs du reseau. Nous montrons alors que, dans les conditions pratiques de fonctionnement, la connaissance du nombre d’utilisateurs n’intervient pas. Nous analysons par ailleurs les performances de l’IDMA dans le cas d’un unique entrelaceur avec differents delais de transmission, l’algorithme propose initialement etant applique a ce cas particulier.La technique d’acces multiple dite IDMA (pour Interleaving Division Multiple Access) est un cas particulier de technique CDMA a chips entrelaces ou tous les utilisateurs chiffrent leurs bits d’informations en utilisant le meme code. La possibilite de les differencier etant maintenue grâce a l’utilisation d’entrelaceurs differents. En consequence, l’etalement du spectre est entierement dedie a la correction d’erreur. Neanmoins, comme dans n’importe quelle autre technique d’etalement de spectre pour l’acces multiple, la question de l’allocation de puissance joue un role central en termes de qualite de service (QoS) et d’utilisation efficace des batteries. Dans cette contribution, nous avons fourni un nouveau cadre d’etude pour l’allocation decentralisee de puissance des systemes IDMA qui se trouve fonde sur la Theorie des Jeux. Chaque utilisateur vise a maximiser egoistement sa propre fonction d’utilite, la meme strategie etant adoptee par tous les autres utilisateurs. Nous introduisons une fonction d’utilite generalisee pour tenir compte des differents niveaux de qualite de service requis pour le reseau. Cette approche conduit a une allocation de puissance fondee sur l’inversion du canal, ou la puissance transmise est determinee localement par le terminal sur la base de la connaissance de sa propre realisation du canal, de la puissance du bruit, et du nombre d’utilisateurs actifs du reseau. Nous montrons alors que, dans les conditions pratiques de fonctionnement, la connaissance du nombre d’utilisateurs n’intervient pas. Nous analysons par ailleurs les performances de l’IDMA dans le cas d’un unique entrelaceur avec differents delais de transmission, l’algorithme propose initialement etant applique a ce cas particulier.