[論文レビュー] On Wireless Scheduling Using the Mean Power Assignment

Tigran Tonoyan|arXiv (Cornell University)|Oct 26, 2010

Advanced Wireless Network Optimization参考文献 24被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、平均電力割り当てを用いた無線スケジューリングにおける近似アルゴリズムを提示し、フェージング測定値下で双方向モデルではO(log n)近似、有向モデルではO(log²n log log Λ)近似を達成する。この手法は、SINR制約から導かれる干渉グラフの彩色を活用し、無関係な電力割り当てを用いて、干渉を低減し、スケジュール長を最小限に抑えることで、効率的なリンクスケジューリングを実現する。

ABSTRACT

In this paper the problem of scheduling with power control in wireless networks is studied: given a set of communication requests, one needs to assign the powers of the network nodes, and schedule the transmissions so that they can be done in a minimum time, taking into account the signal interference of concurrently transmitting nodes. The signal interference is modeled by SINR constraints. Approximation algorithms are given for this problem, which use the mean power assignment. The problem of schduling with fixed mean power assignment is also considered, and approximation guarantees are proven.

研究の動機と目的

• SINRモデル下での無線ネットワークにおける電力制御付きスケジューリングのための効率的近似アルゴリズムの設計。
• リンク長にのみ依存する平均電力割り当ての最適電力割り当てに対する性能分析。
• フェージング測定値下で、双方向および有向通信モデルの両方における近似保証の確立。
• 非ゼロの環境雑音を含める場合の結果の拡張、近似要因の劣化なしに。

提案手法

• 平均電力割り当て下のSINR制約に基づき、双方向および有向モデルそれぞれに対し干渉グラフB_q(L)およびD_q(L)を構築する。
• q^α信号スケジュールを干渉閾値のモデルとして用い、干渉グラフの彩色数と関連付ける。
• グラフ彩色を用いてリンクを独立集合に分割し、各タイムスロット内でSINRの妥当性を保証する。
• 2-および3-独立性の性質を活用し、各パーティションに必要なスロット数を制限する。
• Algorithm 1を用いて各独立集合をスケジューリングし、フェージング測定値の幾何的性質により対数的スロット複雑度を達成する。
• 雑音に対応するため、最小電力制約（P_v / l_v^α ≥ 2βN）を課し、非ゼロ雑音に対して定数因子のロバストネスを確保する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 双方向モデル下で、平均電力割り当てを用いたPCスケジューリングの達成可能な近似比は何か？
• RQ2 有向モデル下で、平均電力割り当ての性能は最適電力割り当てと比べてどうなるか？
• RQ3 SINR式に非ゼロの環境雑音を含めても、近似保証を拡張できるか？
• RQ4 平均電力割り当て下で効率的なスケジューリングを可能にする干渉グラフの構造的性質は何か？

主な発見

• フェージング測定値下で、双方向モデルにおいて平均電力割り当てを用いた本アルゴリズムはO(log n)近似を達成する。
• 有向モデルでは、近似要因がO(log²n log log Λ)である。これは、平均電力割り当てとスケジューリングの複雑さを組み合わせた結果である。
• 干渉グラフD_q(L)の彩色数は、O(OPTM)で有界であり、ここでOPTMは最適SINR妥当スケジュールの長さを表す。
• 平均電力割り当て下での各3-独立集合はO(1)で有界であり、グループごとに定数因子のスケジューリングが可能である。
• 非ゼロの環境雑音が存在しても、最小電力制約（P_v / l_v^α ≥ 2βN）が満たされていれば、近似要因に影響しない。
• 結果は有向および双方向通信モデルの両方に対して成り立ち、現実的なフェージング測定値下で理論的保証が得られる。