Анализ работы 5G сотовых сетей Massive MIMO и малых сот: Моделирование

Автор(и)

  • Джанмони Бора Технологический институт Баджа Баджа, Западная Бенгалия; Институт технологий и науки Маданапалле, Андхра-Прадеш, Індія http://orcid.org/0000-0002-0051-0313
  • Смрити Баруах Институт технологий и науки Маданапалле, Андхра-Прадеш; Северо-восточный региональный институт науки и технологий, Індія http://orcid.org/0000-0003-0153-1084
  • Соуми Дас Технологический институт Баджа Баджа, Западная Бенгалия, Індія
  • Дебарун Бисвас Технологический институт Баджа Баджа, Западная Бенгалия, Індія

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347022060024

Ключові слова:

massive MIMO, малые соты, частоты ниже 6 ГГц, диапазон миллиметровых волн, пропускная способность, энергоэффективность

Анотація

За последнее десятилетие, в основном в городских районах, наблюдается колоссальный рост трафика сотовой связи. На сегодняшний день основными проблемами операторов сотовой связи являются постоянно меняющаяся неоднородность распределения пользователей и устройств с высокими техническими характеристиками. Среди перспективных технологий в данной работе представлены сотовые сети на основе усовершенствованной технологии Massive MIMO (Multiple Input Multiple Output) и сети малых сот SC (Small Cells) на основе как крупномасштабного, так и малого окружения с замираниями для распространения сигнала. Проанализирована сеть Massive MIMO с N антеннами в центральной макро базовой станции BS (Base Station), которая обслуживает U пользователей в реальном времени в макросоте MC (Macro Cell), при спектральном анализе на частотах ниже 6 ГГц. Сеть Massive MIMO рассмотрена для конфигураций 8x8, 16x16, 25x25, 50x50 и 100x100. Сотовая сеть малых сот проанализирована с использованием 1 MC и 8 SC при увеличении количества обслуживаемых пользователей с 50 до 100. Работа настроенной сети исследована в частотном диапазоне ниже 6 ГГц в MC и в миллиметровом диапазоне на развернутых SC. Оценены ключевые показатели работы настроенных сетей, такие как суммарная скорость, средняя пропускная способность пользователя и энергоэффективность. На графиках показателей продуктивности работы Massive MIMO сетей отображено увеличение суммарной скорости сети и энергоэффективности при увеличении количества антенн в развернутой центральной базовой станции и пользователей в соте. В настроенной SC сети суммарная скорость и энергоэффективность сети также повышаются с увеличением количества пользователей в MC для 8 SC.

Посилання

D. Tse, P. Viswanath, Fundamentals of Wireless Communication. Cambridge University Press, 2005, doi: https://doi.org/10.1017/CBO9780511807213.

J. G. Andrews, “Seven ways that HetNets are a cellular paradigm shift,” IEEE Commun. Mag., vol. 51, no. 3, pp. 136–144, 2013, doi: https://doi.org/10.1109/MCOM.2013.6476878.

M. Hughes, V. M. Jovanovic, “Small cells - effective capacity relief option for heterogeneous networks,” in 2012 IEEE Vehicular Technology Conference (VTC Fall), 2012, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/VTCFall.2012.6399245.

A. Damnjanovic et al., “A survey on 3GPP heterogeneous networks,” IEEE Wirel. Commun., vol. 18, no. 3, pp. 10–21, 2011, doi: https://doi.org/10.1109/MWC.2011.5876496.

A. Anpalagan, M. Bennis, R. Vannithamby, Design and Deployment of Small Cell Networks. Cambridge University Press, 2015, doi: https://doi.org/10.1017/CBO9781107297333.

H. Claussen, D. López-Pérez, L. Ho, R. Razavi, S. Kucera, Small Cell Networks: Deployment, Management, and Optimization. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2017, doi: https://doi.org/10.1002/9781119307600.

T. Q. S. Quek, G. De, I. Guvenc, M. Kountouris, Small Cell Networks. Cambridge: Cambridge University Press, 2013, doi: https://doi.org/10.1017/CBO9781139061421.

N. E, X. Chu, J. Zhang, “Small‐cell deployment over existing heterogeneous networks,” Electron. Lett., vol. 52, no. 3, pp. 241–243, 2016, doi: https://doi.org/10.1049/el.2015.2405.

A. J. Mahbas, H. Zhu, J. Wang, “Impact of small cells overlapping on mobility management,” IEEE Trans. Wirel. Commun., vol. 18, no. 2, pp. 1054–1068, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/TWC.2018.2889465.

Y. Sui, J. Vihriala, A. Papadogiannis, M. Sternad, W. Yang, T. Svensson, “Moving cells: a promising solution to boost performance for vehicular users,” IEEE Commun. Mag., vol. 51, no. 6, pp. 62–68, 2013, doi: https://doi.org/10.1109/MCOM.2013.6525596.

F. Mohammadnia, C. Vitale, M. Fiore, V. Mancuso, M. A. Marsan, “Mobile small cells for adaptive RAN densification: preliminary throughput results,” in 2019 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), 2019, pp. 1–7, doi: https://doi.org/10.1109/WCNC.2019.8885444.

B. Błaszczyszyn, M. Haenggi, P. Keeler, S. Mukherjee, Stochastic Geometry Analysis of Cellular Networks. Cambridge University Press, 2018, doi: https://doi.org/10.1017/9781316677339.

H. ElSawy, A. Sultan-Salem, M.-S. Alouini, M. Z. Win, “Modeling and analysis of cellular networks using stochastic geometry: a tutorial,” IEEE Commun. Surv. Tutorials, vol. 19, no. 1, pp. 167–203, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/COMST.2016.2624939.

J. Borah, J. Bora, “Energy-efficient ICI mitigation with dynamic and location-based power allocation in mobility-based 5G HetCN,” Wirel. Pers. Commun., vol. 117, no. 2, pp. 1441–1457, 2021, doi: https://doi.org/10.1007/s11277-020-07930-x.

J. Borah, J. Bora, “Dynamic and location-based power allocation mechanism for inter-cell interference mitigation in 5G heterogeneous cellular network,” Int. J. Commun. Syst., vol. 33, no. 15, 2020, doi: https://doi.org/10.1002/dac.4548.

J. Borah, M. A. Hussain, J. Bora, “Dynamic and energy-efficient ICI mitigation techniques for mobility-based 5G HetCN,” IET Commun., vol. 14, no. 9, pp. 1397–1403, 2020, doi: https://doi.org/10.1049/iet-com.2019.0898.

Я. А. Закария, Э. К. И. Хамад, А. С. Абд Эльхамид, К. М. Эль-Хатиб, “Измерение и расчет коэффициента потерь распространения для наружных систем сотовой связи диапазона 3,5 ГГц,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 64, no. 5, pp. 286–294, 2021, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347021050034.

Сотовая модель на основе малых сот SC (Small Cells)

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-06-22 — Оновлено 2022-06-24

Як цитувати

Бора, Д., Баруах, С., Дас, С., & Бисвас, Д. (2022). Анализ работы 5G сотовых сетей Massive MIMO и малых сот: Моделирование. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 65(6), 341–351. https://doi.org/10.20535/S0021347022060024

Номер

Том 65 № 6 (2022)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.