توازن SINR از طریق اعمال توام تخصیص توان و انتخاب آنتن در مسیر فراسوی یک سیستم چند ورودی چند خروجی چند کاربره انبوه

نوع مقاله : مخابرات - سیستم

نویسندگان

دانشگاه سراسری یزد

چکیده

در این مقاله یک الگوریتم توزیعی مبتنی بر توان سیگنال پایلوت ارسال شده توسط آنتن­های‌BS  در مسیر فروسو جهت کنترل توان در مسیر فراسوی هر یک از کاربرها برای حل مسئله توازن در نرخ ارسال و دریافت بین کاربرها و آنتن­های BS در یک شبکه چند ورودی چند خروجی چند سلولی انبوه پیشنهاد شده است. الگوریتم پیشنهادی به گونه‌‌ای است که هر یک از کاربرها مجموعه‌ای از آنتن­های کلیه BS های سیستم را به‌عنوان آنتن­های گروهی خانگی خود انتخاب می­کنند و بر اساس توان پایلوت­های دریافتی از آنها اقدام به تنظیم توان خود از طریق حل یک معادله چند جمله‌ای می­کنند. الگوریتم به‌صورت بازگشتی و تکرارشونده اجرا شده و پس از چندین تکرار، SINR هر کاربر در آنتن­های گروهی خانگی خود به یک مقدار برابر همگرا خواهد شد. نتایج شبیه‌سازی عملکرد خوب الگوریتم در جهت افزایش بهره‌وری انرژی مصرفی به کمک انتخاب مناسب المان‌های آنتن و تنظیم توان ارسالی کاربران را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 
[1] David, T.; Pramod, V. “Fundamentals of Wireless Communication”; Cambridge University Press, 2005.
[2] Qinghua, L.; Li, G.; Wookbong, L.; Moon-il, L.; David, M.  “Mimo Techniques in Wimax and Lte: A Feature Overview”; IEEE Commun. Mag. 2010, 48, 86–92.
[3] Emil, B.; Erik, G. L.; Thomas, L. M. “Massive MIMO: Ten Myths and One Critical Question”; IEEE Commun. Mag. 2016, 54, 114 – 123.
[4] Thomas, L. M. “Noncooperative Cellular Wireless with Unlimited Numbers of Base Station Antennas”; IEEE Trans. Wireless Commun. 2010, 9, 3590–3600.
[5] Hien, Q. N.; Erik, G. L.; Thomas,, L. M. “Energy and Spectral Efficiency of Very Large Multiuser MIMO Systems”; IEEE Trans. Commun. 2013, 61, 1436–1449.
[6] Fredrik, R.; Daniel, P.; Buon, K. L.; Erik, G. L.; Thomas,  L. M.; Ove, E.; Fredrik, T. “Scaling Up MIMO: Opportunities and Challenges with Very Large Arrays”; IEEE Signal Process. Mag. 2013, 30, 1, 40–60.
[7] Tadilo, E. B.; Long, B. L. “Pilot Optimization and Channel Estimation for Multiuser Massive MIMO Systems”; Proc. IEEE CISS, 2014.
[8] Long, Z.; Hui, Z.; Fanglong, H.; Kan, Z. ; Jingxing, Z. “Energy Efficient Power Allocation Algorithm for Downlink Massive MIMO with MRT Precoding”; Proc. IEEE VTC-Fall, 2013.
[9] Hong, Y.; Thomas, L. M.  “A Macro Cellular Wireless Network with Uniformly High User Throughputs”; Proc. IEEE VTC-Fall, 2014.
[10] Kaifeng, G.; Yan, G.; Gabor, F.; Gerd, A. “Uplink Power Control with MMSE Receiver in Multi-Cell MU-Massive-MIMO Systems”; Proc. IEEE ICC 2014, 5184–5190.
[11] Hei, V. C.; Emil, B.; Erik, G. L. “Uplink Pilot and Data Power Control For Single Cell Massive MIMO Systems with MRC”; Proc. IEEE ISWCS, 2015.
[12] Hieu, T. D.; Sunghwan, K. “Pilot Power Allocation for Maximizing the Sum Rate in Massive MIMO Systems”; IET Commun. 2018, 12, 1367–1372.
[13] Mai, T. C.; Ngo, H. Q.; Egan, M.; Duong, T. Q. “Pilot Power Control for Cell-Free Massive MIMO”; IEEE Trans. Veh. Technol. 2018, 67, 11264-11268.
[14] Trinh, V. C.; Emil, B.; Erik, G. L. “Joint Pilot Design and Uplink Power Allocation in Multi-Cell Massive MIMO Systems”; IEEE Trans. Wireless Commun. 2018, 17, 2000–2015. 
[15] Jiayi, Z.; Yinghua, W.; Emil, B.; Yu, H.; Shi, J. “Performance Analysis and Power Control of Cell Free Massive MIMO Systems with Hardware Impairments”; IEEE Access 2018, 6, 55302-55314.
[16] Xingwang L.; Mengyan H. “Impact of Hardware Impairments on Large-scale MIMO Systems over Composite RG Fading Channels”; AEÜ, 2018, 88 , 134-140.
[17] Manar M.; Kyung H. C. “On Transmit Antenna Selection for Multiuser MIMO Systems with Dirty Paper Coding”; in Proc. IEEE 20th Int. Symp. Personal, Indoor and Mobile Radio Commun. 2009.
[18] Wang, B. H.; Hui, H. T.; Leong, M. S. “Global and Fast Receiver Antenna Selection for MIMO Systems”; IEEE Trans. Commun. 2010, 58, 2505–2510.
[19] Byung, M. L.; JinHyeock, C.; JongHo, B.; Byung-Chang, K. “An Energy Efficient Antenna Selection for Large Scale Green MIMO Systems”; Proc. IEEE ISCAS, 2013, 950-953.
[20] Hui, L.; Lingyang, S.; Merouane, D. ”Energy Efficiency of Large-Scale Multiple Antenna Systems with Transmit Antenna Selection”; IEEE Trans. Commun. 2014, 62, 638-647.
[21] Mouncef, B.; Elmahdi, D.; Wessam, A.; Daniel, M. “Joint Transmit Antenna Selection and User Scheduling for Massive MIMO Systems”; Proc. IEEE WCNC, 2015.
[22] Sanayei, S.; Nosratinia, A. “Antenna Selection in MIMO Systems”; IEEE Comm. Mag. 2004, 42, 68–73.
[23] Jiancun, F.; Ying, Z. “Energy Efficiency of Massive MU-MIMO with Limited Antennas in Downlink Cellular Networks”; Digit. Signal Process 2019, 86, 1-10.
 [24] Prabhu, C.; Erik, G. L. “Massive MIMO for Connectivity with Drones: Case Studies and Future Directions”; IEEE Access 2019, 7, 14462–14473.
[25] Zhangyu, G.; Nan, C. “Self-Organizing Flying Drones with Massive MIMO Networking”; Proc. Med-Hoc-Net, 2018.
[26] Sajjad, A.; Reza, S. “Toward Distributed Robust Power Allocation of Wireless Backhaul Links in Vehicular Small Cells”; Wireless Personal Communication-Springer, 2017, 95, 3857–3882.
 [27] Jun, Z.; Jun, Z.; Chau, Y.; Wei, J.; Wu, L. “Multicell Multiuser Massive MIMO Transmission with Downlink Training and Pilot Contamination Precoding”; IEEE Trans. Veh. Technol. 2016, 65, 6301 – 6314.
[28] Hien, Q. N.; Erik, G. L.; Thomas, L. M. “Massive MU-MIMO Downlink TDD Systems with Linear Precoding and Downlink Pilots”; Proc. IEEE 51st Annual Allerton Conf. Communication, Control, and Computing 2013, 293-298.
[29] Subramaniam, M.; Anpalagan, A.; Woungang, I. “Performance of a Distributed Full Inversion Power Control and Base Station Assignment Scheme in a Cellular CDMA Network with Hot-Spots”; Wireless Personal Communication 2012, 65, 713–729.
[30] Sajjad, A.; Reza, S. “Effect of Uncertainty in the Backhaul Channel Gain Reciprocity on the Performance of Pilot Assisted Power Allocation in Vehicular Small Cells”; Wireless Personal Communication 2017, 96, 6503–6517.
[31] Gantmacher F. “The Theory of Matrices”; New York, Chelsea Publishing Company, 1990.
[32] Lancaster, P.; Tismenetsky, M. “The Theory of Matrices”; New York, Academic Press 1985.
[33] Jingon, J. “Two-Step Transmit Antenna Selection Algorithms for Massive MIMO”; Proc.  IEEE ICC WCS, 2016.
[34] Jayasinghe, P.; Tolli, A. T.; Kaleva, J.; Latva-aho, M. “Bi-Directional Beamformer Training for Dynamic TDD Networks”; IEEE Trans. Signal Process 2018, 66, 6252 – 6267.