[Back]

J. Gonter, N. Görtz, M. Rupp, W. Gartner:
"EWMA-Triggered Waterfilling for Reduced-Complexity Resource Management in ad-hoc Connections";
Talk: IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC), London; 09-08-2013 - 09-11-2013; in: "2013 IEEE 24th Annual International Symposium on Personal, Indoor, and Mobile Radio Communications (PIMRC)", (2013), ISBN: 978-1-4673-6234-4; 5 pages.

This paper introduces a highly efficient waterfilling- based strategy for optimal use of the channel in vehicular or personal ad-hoc communications. The approach provides near optimum allocation of resources and enables small communica- tions devices to establish connections when the energy efficiency is at its best. Instead of calculating the transmit power through conventional waterfilling, the proposed algorithm calculates the waterlevel, thus providing a decision threshold and a strategy for optimum use of the time-variant channel at the same time. The algorithm adapts to the changing average channel quality by applying an exponentially-weighted moving-average (EWMA) trigger to re-calculate the waterlevel. The new algorithm is compared to an efficient non-iterative algorithm that directly calculates the transmit powers in every time-slot. It is shown that the new strategy reduces computation time by approximately 90% compared to the classic approach without compromising performance measures such as transmitted information or energy. Practical implementation is briefly discussed to demonstrate suitability of the algorithm for integration into tomorrow´s communication devices.

Dieser Artikel präsentiert einen effizienten Waterfilling-basierten Algorithmus zur optimalen Nutzung von zeitvarianten Drahtloskanälen in mobilen ad-hoc Kommunikationsszenarien.
Die Herangehensweise garantiert nahezu optimale Nutzung von Ressourcen und ermöglicht es kleinen, batteriebetriebenen Kommunikationssystemen Verbindungen nur dann aufzubauen, wenn dies effizient und wirtschaftlich passieren kann. Anstatt die jeweilige Sendeleistung mittels eines konventionellen Waterfilling-Algorithmus direkt zu berechnen, berechnet der vorgeschlagene Algorithmus das Waterlevel. Dieser dient einerseits als Entscheidungsgrenze (bezüglich der Wirtschaftlichkeit einer Übertragung), und beinhaltet andererseits Information über die optimale Sendeleistung.
Der Algorithmus berücksichtigt veränderliche durchschnittliche Kanalqualität, indem der Ausgang eines exponentiell gewichteten gleitenden Mittelwertfilters (EWMA) als Indikator für eine Neuberechnung des Waterlevels genutzt wird.
Die vorgeschlagene Herangehensweise wird mit einem effizienten, nicht-iterativen Waterfilling-Algorithmus verglichen, der die jeweilige optimale Sendeleistung in jedem Übertragungsintervall neu berechnet. Es wird gezeigt, dass die neue Strategie die durchschnittliche Berechnungszeit im Vergleich zu dem konventionellen Verfahren um 90% reduziert, ohne (bei gleicher Gesamtsendeenergie) die Menge der übertragenen Information zu reduzieren.
Abschliessend wird die tatsächliche Implementierbarkeit diskutiert, um die Eignung des Algorithmus für zukünftige Übertragungssysteme zu demonstrieren.

Waterfilling, Ad-Hoc Communications, EWMA, Vehicular Communications

http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_218699.pdf