تخصیص طیف دینامیکی برای ارتباط معکوس یا دریافت (Downlink) شبکه های فمتوسل شناختی
چکیده
فمتوسل شناختی به عنوان یکی از فناوری های جالب‌توجه جهت حل مسئله پوشش داخلی در شبکه‌های سلولی آینده ظهور یافته‌اند. اخیراً مشکلات فنی مختلف مربوط به فمتوسل شناختی همچون به اشتراک‌گذاری طیف و کاهش تداخل مورد بررسی قرار گرفته‌اند. با این وجود تاکنون روش موفق و حائز اهمیتی برای توسعه عملی فمتوسل شناختی با دسترسی هایبریدی مورد بررسی قرار نگرفته است. در این مقاله، روش تخصیص طیف دینامیکی جدیدی برای فمتوسل شناختی با دسترسی هایبریدی ارائه می‌گردد. در روش پیشنهادی، ایستگاه مرکزی ماکرو یا بزرگ (BS)، بخشی از کانال‌های فرعی را به نقطه دسترسی فمتو (FAP) اختصاص می‌دهد تا FAP را برای ارائه خدمات به کاربران ماکرو (MUها) تحریک نماید. سپس FAP جهت بیشینه‌سازی کاربردپذیری شبکه فمتوسل در عین تضمین خروجی و توان عملیاتی شبکه مورد استفاده کاربران ماکرو، کانال‌های فرعی و توان را تخصیص می‌دهد. به‌علاوه، مسئله تخصیص منابع مربوطه را به صورت مسئله بیشینه‌سازی مجموع کاربردپذیری و ارائه روش بهینه‌سازی جهت حل آن از طریق روش تجزیه هایبریدی را فرمول‌بندی می‌نماییم. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهند که هم ارائه‌دهندگان سرویس‌های بی‌سیم و هم ارائه‌دهندگان سرویس‌های فمتوسل می‌توانند از مزایای روش پیشنهادی منتفع گردند.
1. مقدمه
در طول دهه گذشته، تعداد کاربردهای ارتباط بی‌سیم در شبکه بی‌سیم از لحاظ تعداد، افزایش قابل ملاحظه‌ای داشته است. در همین حال ترافیک تلفن همراه ناشی از ارتباطات داخلی بیشتر و بیشتر شده است. بررسی اخیر انجام شده توسط ABI نشان داده است که بیش از %50 ترافیک صوتی و %70 ترافیک داده‌ای در محیط‌های داخلی همچون منازل، دفاتر و فرودگاه‌ها رخ می‌دهند [1]. با این وجود اثرات سایه و محوشدگی چندمسیره به دلیل مفوذ دیوارها، از مشکلات جدی در محیط‌های داخلی به شمار می‌آیند. بر همین اساس کاربران داخلی، کیفیت سرویس (QoS) ضعیفی را دریافت می‌نمایند. به عنوان نمونه، بررسی دیگری نشان می‌دهد که %30 کاربران تجاری و %45 کاربران خانگی، QoS ضعیفی را در داخل ساختمان‌ها دریافت می‌نمایند [2]. برای حل مشکل پوشش محیط‌های داخلی، فمتوسل به عنوان یکی از فناوری‌های مهیج در شبکه‌های تلفن همراه آینده ظهور یافته است [3].
7. نتیجه‌گیری
در این مقاله برای تشویق اپراتورهای شبکه‌های بی‌سیم و FAP برای پذیرش دسترس هایبریدی در فمتوسل شناختی، روش تخصیص طیف دینامیکی پیشنهاد شده است. در این روش پیشنهادی، BS ماکرو در عین تضمین عملکرد MUها، بخشی از طیف را ذخیره نموده و FAP، منابع طیفی بیشتری را جهت بهبود عملکرد FUها بدست می‌آورند. تخصیص منابع مربوطه FAP به صورت یک مسئله بهینه‌سازی فرمول‌بندی شده و روش تفکیک هایبریدی‌ای برای استخراج راه‌حل بهینه بکار گرفته شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان داده‌اند که هر دوی ارائه‌دهندگان سرویس‌های بی‌سیم و فمتوسل می‌توانند از مزایای روش پیشنهادی منتفع گردند.
Abstract
The cognitive femtocell has emerged as an exciting technology to solve the indoor coverage problem in future cellular networks. Recently, several technical issues for the cognitive femtocell have been studied, e.g., spectrum sharing and interference mitigation. However, the incentive method that is very important for practical hybrid access cognitive femtocell deployment has not been well investigated. In this paper, we propose a new dynamic spectrum allocation method for the hybrid access cognitive femtocell. In the proposed method, the macro base station (BS) allocates a portion of subchannels to the femto access point (FAP) to spur the FAP to serve the macro users (MUs). Then, the FAP allocates the subchannels and power to maximize the femtocell network utility, whereas the throughput of the served MUs is guaranteed. Moreover, we formulate the corresponding resource allocation problem as a sum-utility maximization problem and propose an optimization method to solve it via the dual decomposition method. Simulation results show that both the wireless service provider and the femtocell could benefit from the proposed method.
I. INTRODUCTION
DURING the last decade, the number of wireless communication applications has grown by orders of magnitude in the cellular network. Simultaneously, more and more cellular traffic originates from indoors. A recent survey by ABI has shown that more than 50% voice traffic and 70% data traffic take place in indoor environments such as homes, offices, and airports [1]. However, the shadowing and multipath fading effects are serious in the indoor environment due to wall penetration. Accordingly, the poor quality of service (QoS) is received by the indoor users. For instance, another survey shows that 30% of business users and 45% of household users obtain poor QoS inside buildings [2]. To solve the indoor coverage problem, the femtocell has emerged as an exciting technology in future cellular networks [3].
VII. CONCLUSION
In this paper, we have proposed a dynamic spectrum allocation method to spur both the wireless operator and the FAP to adopt hybrid access in the cognitive femtocell. In the proposed method, the macro BS saves a portion of spectrum while guaranteeing the performance of the MUs, and the FAP obtains more spectrum resource to improve the performances of the FUs. The corresponding resource allocation of the FAP was formulated as an optimization problem, and the dual decomposition method was employed to derive the optimal solution. Simulation results showed that both the wireless service provider and the femtocell could benefit from the proposed method.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1. مقدمه
2. پژوهش‌های مربوطه
3. مدل سیستم
4. روش تخصیص طیف دینامیک
5. بهینه‌سازی روش پیشنهادی
الف. حل زیرمسائل
ب. مروری بر الگوریتم
6. شبیه‌سازی
الف. سناریوی شبیه‌سازی
ب. نتایج شبیه‌سازی
7. نتیجه‌گیری
Abstract
I. INTRODUCTION
II. RELATED WORK
III. SYSTEM MODEL
IV. DYNAMIC SPECTRUM ALLOCATION METHOD
V. OPTIMIZATION OF THE PROPOSED METHOD
A. Solutions of Subproblems
B. Overview of the Algorithm
VI. SIMULATIONS
A. Simulation Scenario
B. Simulation Results
VII. CONCLUSION
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه