به اشتراک گذاری طیف مشارکتی بین شبکه های تلفن همراه و ادهاک
چکیده
به اشتراک گذاری طیف مشارکتی بین شبکه های تلفن همراه و شبکه های اد هاک (ad hoc) در این کار مورد مطالعه قرار گرفته است. سیگنال های ضعیف و تداخل های قوی در سطح لبه سلول، معمولاً باعث تخریب شدید عملکرد می شود. به منظور بهبود کیفیت عملکرد کاربران لبه سلول، مادامیکه بهره وری طیف بالا نگه داشته می شود، یک طرح به اشتراک گذاری طیف مشارکتی را در این مقاله پیشنهاد می دهیم. در این طرح پیشنهادی، کاربران اد هاک می توانند به طور فعالانه، تکنیک تنوع مشارکتی را برای بهبود توان عملیاتی downlink شبکه تلفن همراه، به کار ببرند. به عنوان پاداش، بخشی از طیف شبکه های تلفن همراه به شبکه های اد هاک برای انتقال داده های خود، آزاد می شود. برای تعیین تخصیص طیف بهینه، ظرفیت انتقال اد هاک را به حداکثر می رسانیم که در معرض محدودیت هایی بر روی احتمال قطع شبکه های اد هاک و بر روی نسبت بهبود توان عملیاتی شبکه های تلفن همراه قرار گرفته است، با استفاده از تئوری هندسه تصادفی، مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. نتایج عددی و شبیه سازی برای اعتبار سنجی نتایج تحلیلی ما، ارائه شده است. آنها نشان می دهند که طرح پیشنهادی ما می تواند به طور مؤثر، انتقال اد هاک را تسهیل ببخشد در حالی که به طور متوسط عملکرد تلفن همراه را بهبود می دهد.
1- مقدمه
به اشتراک گذاری طیف شناختی، اخیراً به جای تقاضاهای رو به رشد برای دسترسی به پهنای باند بی سیم مورد مطالعه قرار گرفته است که می تواند مشکل تحت استفاده طیف مجاز را کاهش دهد. تکنیک های به اشتراک گذاری طیف می تواند به طور کلی به سه دسته طبقه بندی شود: در هم تنیده، لایه زیرین و هم پوشانی [1]. برای به اشتراک گذاری طیف در هم تنیده، سیستم ثانویه می تواند به طور فرصت طلبانه به حفره های طیف دسترسی داشته باشد. برای لایه زیرین طیف، کاربران ثانویه (SU ها)، به طور همزمان با کاربران اولیه (PU ها)، تحت محدودیت هایی، داده های خود را منتقل کنند که تداخل ناشی از SU ها در PU ها باید زیر یک آستانه مشخص باشد. برای همپوشانی طیف، SU ها به طور فعال به انتقال داده های اولیه به ازای دسترسی در حوزه زمان [2]، حوزه فضایی [3]، یا حوزه فرکانس [4] کمک می کنند. مکان SU ها معمولاً ثابت می باشد یا به یک منطقه کوچک بدون تحمل تداخل از سایر انتقال های همزمان محدود می شود. این برای گسترش به اشتراک گذاری طیف مشارکتی برای شبکه های اد هاک ثانویه بی اهمیت است، همانطور که توپولوژی به طور مکرر تغییر می کند و تداخل از عدم قطعیت ناشی از هم مکان تصادفی کاربر و هم محو شدگی کانال رنج می برد.
Abstract
Spectrum sharing between cellular and ad-hoc networks is studied in this work. Weak signals and strong interferences at the cell-edge area usually cause severe performance degradation. To improve the cell-edge users’ performance quality while keeping high spectrum efficiency, in this paper, we propose a cooperative spectrum sharing scheme. In the proposed scheme, the ad-hoc users can actively employ cooperative diversity techniques to improve the cellular network downlink throughput. As a reward, a fraction of the cellular network spectrum is released to the ad-hoc network for its own data transmission. To determine the optimal spectrum allocation, we maximize the ad-hoc transmission capacity subject to the constraints on the outage probability of the ad-hoc network and on the throughput improvement ratio of the cellular network. Both the transmission capacity of the ad-hoc network and the average throughput of the cellular network are analyzed using the stochastic geometry theory. Numerical and simulation results are provided to validate our analytical results. They demonstrate that our proposed scheme can effectively facilitate ad-hoc transmissions while moderately improving the cellular network performance.
I. INTRODUCTION
COGNITIVE spectrum sharing was recently studied to accommodate growing demands for wireless broadband access, which can alleviate the problem of under-utilization of licensed spectrum. Spectrum sharing techniques can be generally classified into three categories: interweave, underlay, and overlay [1]. For the interweave spectrum sharing, the secondary system can opportunistically access spectrum holes. For the spectrum underlay, secondary users (SUs) transmit simultaneously with primary users (PUs) under the constraint that interference caused by the SUs on the PUs must be below a certain threshold. For the spectrum overlay, SUs actively help primary data transmission in exchange for a spectrum access in time domain [2], spatial domain [3], or frequency domain [4]. The locations of SUs are usually fixed or restricted into a small area without suffering interference from other concurrent transmissions. It is nontrivial to extend the cooperative spectrum sharing to the secondary ad-hoc networks, as the topology changes frequently and the interference suffers from uncertainties caused by both random user locations and channel fadings.
چکیده
1- مقدمه
2- مدل سیستم
(الف) مدل به اشتراک گذاری طیف
(ب) مدل مشارکتی
3- ظرفیت انتقال سیستم ثانویه
4- متوسط توان عملیاتی سیستم اولیه
(الف) توزیع فاصله و مدل تداخل
(ب) احتمال موفقیت ارتباطات داخل سلول
(ج) احتمال موفقیت ارتباطات لبه سلول
(د) متوسط توان عملیاتی سیستم اولیه
5- حل مسأله بهینه سازی
6- نتایج عددی و شبیه سازی
(الف) متوسط توان عملیاتی سیستم اولیه
(ب) ظرفیت انتقال سیستم ثانویه
7- نتیجه گیری
Abstract
I. INTRODUCTION
II. SYSTEM MODEL
A. Spectrum Sharing Model
B. Cooperation Model
III. TRANSMISSION CAPACITY OF SECONDARY SYSTEM
IV. AVERAGE THROUGHPUT OF PRIMARY SYSTEM
A. Distance Distribution and Interference Model
B. Success Probability of Cell-Interior Communication
C. Success Probability of Cell-Edge Communication
D. Average Throughput of Primary System
V. SOLUTION TO THE OPTIMIZATION PROBLEM
VI. NUMERICAL AND SIMULATION RESULTS
A. Average Throughput of Primary System
B. Transmission Capacity of Secondary System
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