Підвищення ефективності мережі за допомогою вибору антени та користувача в гетерогенній стільниковій мережі 5G

Автор(и)

  • Дж. Борах Технологічний і науковий інститут Маданапалле, Індія https://orcid.org/0000-0002-0051-0313
  • С. Баруах Технологічний і науковий інститут Маданапалле, Індія https://orcid.org/0000-0003-0153-1084
  • С. Я. К. Редді Технологічний і науковий інститут Маданапалле, Індія
  • М. Сасідхар Технологічний і науковий інститут Маданапалле, Індія
  • Т. Саі Кіран Технологічний і науковий інститут Маданапалле, Індія
  • С. Раджасекаран Технологічний і науковий інститут Маданапалле, Індія

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347024050042

Ключові слова:

5G, вибір антени, вибір користувача, DUS, сумарна швидкість, ефективність мережі

Анотація

Постійно зростаючий попит на мережі 5G вимагає інноваційних рішень для оптимізації ефективності мережі. В цьому дослідженні на основі традиційних підходів випадкового вибору користувача RUS (random user selection) та за критерієм максимального підсилення каналу MCG (maximum channel gain) розроблено новий метод під назвою вибір користувача за критерієм відстані DUS (distance user selection). У методі DUS абонент вибирається залежно від відстані, на якій знаходиться користувач, найближчий з них вибирається першим і призначається доступним антенам на базовій станції. Цей метод надає пріоритет для з’єднання абонентам, які знаходяться ближче до обслуговуючої базової станції, використовуючи потужніший сигнал і зменшуючи втрати на його шляху. Крім того, даний метод використовує оптимізовані алгоритми вибору антени для подальшого покращення якості сигналу та розподілу ресурсів. Ефективність запропонованого методу перевірена шляхом моделювання. Його характеристики, такі як пропускна здатність, сумарна швидкість та енергоефективність, порівнювались із аналогічними характеристиками традиційних підходів. Отримані результати демонструють значне покращення ефективності мережі, підкреслюючи потенціал методу DUS із вибором антени для підвищення ефективності взаємодії користувача із мережею 5G.

Посилання

  1. D. Tse, P. Viswanath, Fundamentals of Wireless Communication. Cambridge: Cambridge University Press, 2005, uri: https://web.stanford.edu/~dntse/wireless_book.html.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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, no. 0, pp. 92431–92445, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3092754.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. Д. Бора, С. Баруах, Г. Бхаргаві, П. Дургапрасад, Б. Дамодар, “Вибір передавальної антени для покращення енергетичної ефективності в стільниковій мережі 5G на основі massive MIMO,” Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, vol. 66, no. 2, pp. 97–108, 2023, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347023020048.
  12. B. Błaszczyszyn, M. Haenggi, P. Keeler, S. Mukherjee, Stochastic Geometry Analysis of Cellular Networks. Cambridge: Cambridge University Press, 2018, doi: https://doi.org/10.1017/9781316677339.
  13. 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.
  14. C. Chen, R. C. Elliott, W. A. Krzymien, J. Melzer, “Modeling of cellular networks using stationary and nonstationary point processes,” IEEE Access, vol. 6, no. 0, pp. 47144–47162, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2865182.
  15. 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 высших учебных заведений. Радиоэлектроника, vol. 64, no. 5, pp. 286–294, 2021, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347021050034.
  16. 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.
  17. Д. Бора, С. Баруах, С. Дас, Д. Бисвас, “Анализ работы 5G сотовых сетей Massive MIMO и малых сот: Моделирование,” Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, vol. 65, no. 6, pp. 341–351, 2022, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347022060024.
Стільникова модель massive MIMO на МС

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-12-26

Як цитувати

Борах, Д., Баруах, С., Редді, С. Я. К., Сасідхар, М., Кіран, Т. С., & Раджасекаран, С. (2024). Підвищення ефективності мережі за допомогою вибору антени та користувача в гетерогенній стільниковій мережі 5G. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 67(12), 706–718. https://doi.org/10.20535/S0021347024050042

Номер

Том 67 № 12 (2024)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 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.