Вибір передавальної антени для покращення енергетичної ефективності в стільниковій мережі 5G на основі massive MIMO

Автор(и)

  • Дж. Бора Технологічний і науковий інститут Маданапалле, Індія http://orcid.org/0000-0002-0051-0313
  • С. Баруах Технологічний і науковий інститут Маданапалле, Індія http://orcid.org/0000-0003-0153-1084
  • Г. Бхаргаві Технологічний і науковий інститут Маданапалле, Індія
  • П. Дургапрасад Технологічний і науковий інститут Маданапалле, Індія
  • Б. Дамодар Технологічний і науковий інститут Маданапалле, Індія

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347023020048

Ключові слова:

MIMO, множинний вхід множинний вихід, масова система MIMO, довільний вибір користувачів, максимальне підсилення каналу, базова станція, мобільна станція, SINR, відношення сигналу до суми завади та шуму, енергетична ефективність, антена

Анотація

В цьому дослідженні запропоновано два динамічних алгоритми для вибору передавальної антени з метою досягнення енергетичної ефективності в масовій MIMO (massive MIMO). Це алгоритм «довільний вибір користувачів» RUS (random user selection) і алгоритм «максимальне підсилення каналу» MCG (maximum channel gain). Досліджено налаштування масової MIMO, що працюють за допомогою N РЧ каналів через централізовану масову базову станцію BS (base station), яка використовує алгоритми RUS і MCG щоб забезпечити можливості керування для U абонентів. Мережі масових MIMO представлені для конфігурацій 8×8, 16×16, 25×25 і 50×50 при застосуванні алгоритмів RUS і MCG. Проведено дослідження ефективності запропонованої схеми щодо мережі з використанням алгоритмів RUS і MCG. Проаналізовано вплив на метрики продуктивності, а саме, сумарну швидкість передачі всіх абонентів, пропускну здатність користувачів і енергетичну ефективність. Енергетична ефективність також покращилась завдяки збільшенню кількості антен масової MIMO. У порівнянні з алгоритмом RUS, алгоритм MCG забезпечує кращі послуги для абонентів, які знаходяться на великій відстані від антени базової станції.

Посилання

  1. S. K. Mishra, P. Pattanayak, A. K. Panda, “Combined transmit antenna selection and user scheduling in a massive MIMO broadcast system,” in 2020 Advanced Communication Technologies and Signal Processing (ACTS), 2020, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/ACTS49415.2020.9350421.
  2. S. S. Yilmaz, B. Ozbek, “Compressive sensing based low complexity user selection for massive MIMO systems,” in 2020 IEEE 91st Vehicular Technology Conference (VTC2020-Spring), 2020, pp. 1–5, doi: https://doi.org/10.1109/VTC2020-Spring48590.2020.9129553.
  3. Д. Бора, С. Баруах, С. Дас, Д. Бисвас, “Анализ работы 5G сотовых сетей Massive MIMO и малых сот: Моделирование,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 65, no. 6, pp. 341–351, 2022, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347022060024.
  4. 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.
  5. 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.
  6. J. Borah, T. A. Sheikh, J. Bora, “Dynamic cell sleeping mechanism: An energy‐efficient approach for mobile 5G HetCN,” Int. J. Commun. Syst., vol. 36, no. 5, 2023, doi: https://doi.org/10.1002/dac.5422.
  7. C.-M. Chen, Q. Wang, A. Gaber, A. P. Guevara, S. Pollin, “User scheduling and antenna topology in dense massive MIMO networks: An experimental study,” IEEE Trans. Wirel. Commun., vol. 19, no. 9, pp. 6210–6223, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/TWC.2020.3001224.
  8. Y.-X. Zhu, D.-Y. Kim, J.-W. Lee, “Joint antenna and user scheduling in the massive MIMO system over time-varying fading channels,” IEEE Access, vol. 9, pp. 92431–92445, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3092754.
  9. M. Guo, M. C. Gursoy, “Energy-efficient joint antenna and user selection in single-cell massive MIMO systems,” in 2018 IEEE Global Conference on Signal and Information Processing (GlobalSIP), 2018, pp. 838–842, doi: https://doi.org/10.1109/GlobalSIP.2018.8646642.
  10. C. Chen, R. C. Elliott, W. A. Krzymien, J. Melzer, “Modeling of cellular networks using stationary and nonstationary point processes,” IEEE Access, vol. 6, pp. 47144–47162, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2865182.
  11. J. Akhtar, K. Rajawat, V. Gupta, A. K. Chaturvedi, “Joint user and antenna selection in massive-MIMO systems with QoS-constraints,” IEEE Syst. J., vol. 15, no. 1, pp. 497–508, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/JSYST.2020.3014867.
  12. M. O. K. Mendonca, P. S. R. Diniz, T. N. Ferreira, L. Lovisolo, “Antenna selection in massive MIMO based on Greedy algorithms,” IEEE Trans. Wirel. Commun., vol. 19, no. 3, pp. 1868–1881, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/TWC.2019.2959317.
  13. M. A. Inamdar, H. V. Kumaraswamy, “Energy efficient 5G networks: Techniques and challenges,” in 2020 International Conference on Smart Electronics and Communication (ICOSEC), 2020, pp. 1317–1322, doi: https://doi.org/10.1109/ICOSEC49089.2020.9215362.
  14. 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.
  15. D. Park, “Transmit antenna selection in massive MIMO systems,” in 2017 International Conference on Information and Communication Technology Convergence (ICTC), 2017, pp. 542–544, doi: https://doi.org/10.1109/ICTC.2017.8191036.
  16. M. Boulouird, A. Riadi, M. M. Hassani, “Pilot contamination in multi-cell massive-MIMO systems in 5G wireless communications,” in 2017 International Conference on Electrical and Information Technologies (ICEIT), 2017, pp. 1–4, doi: https://doi.org/10.1109/EITech.2017.8255299.
  17. 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.
Розподіл дальніх користувачів в певному стільнику

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-02-21 — Оновлено 2023-02-21

Як цитувати

Бора, Д., Баруах, С., Бхаргаві, Г., Дургапрасад, П., & Дамодар, Б. (2023). Вибір передавальної антени для покращення енергетичної ефективності в стільниковій мережі 5G на основі massive MIMO. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 66(2), 97–108. https://doi.org/10.20535/S0021347023020048

Номер

Том 66 № 2 (2023)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка