شکل‌دهی پرتو و تخصیص توان برای همزیستی شبکه‌های سلولی چندورودی-چندخروجی حجیم با شبکه‌های WiFi

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل

3 دانشیار، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران

چکیده

تکنیک همزیستی یک راه‌حل امیدوارکننده برای ارائه خدمات پیشرفته نسل پنجم (5G) با به اشتراک‌گذاری باندهای بدون مجوز با سیستم های WiFi است. در این مقاله، ما طراحی ماتریس شکل‌دهی پرتو و تخصیص توان را در سیستم چند سلولی چندورودی-چند‌خروجی حجیم (mMIMO) را که با یک شبکه WiFi همزیستی می‌کنند، مطالعه می‌کنیم. ماتریس‌های شکل‌دهی پرتو را بر اساس روش قطری‌سازی بلوکی (BD) در باندهای دارای مجوز و بدون مجوز به منظور ایجاد فضای پوچ برای از بین بردن تداخل بوجود آمده به ترتیب بر روی کاربران سلول‌های مجاور و دستگاه‌های WiFi طراحی می‌کنیم. در ادامه، مسئله تخصیص توان به منظور بیشینه کردن مجموع گذردهی قابل دستیابی به صورت یک مسئله بهینه سازی محدب فرمول‌بندی می‌گردد. علاوه‌بر این در این مسئله حداقل کیفیت سرویس (QoS) مربوط به هر کاربر سلول مرکزی را تضمین می‌گردد. مسئله فرمول‌بندی شده با روش کلاسیک بهینه‌سازی محدب حل می‌شود و ما یک الگوریتم پیشنهادی برای به دست آوردن جواب بهینه ارائه خواهیم داد. در بخش نتایج شبیه‌سازی، نشان داده شده است که طراحی شکل‌دهی پرتو و الگوریتم تخصیص توان (PAA) پیشنهادی نسبت به روش‌های معیار مرسوم عملکرد بهتری دارد. اضافه‌بر این، نشان داده می‌شود که الگوریتم PAA به خروجی بدست آمده از CVX بسیار نزدیک می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Beamforming and Power Allocation for Coexistence of Massive MIMO Cellular Network and WiFi Network

نویسندگان [English]

  • Abbas Taherpour 1
  • Seyed Mehdi Hosseini Andargoli 2
  • vahid ghods 3
1 Department of engineering, Islamic Azad University, Semnan Branch
2 telecommunications group, electrical eng. dep., Babol Noshirvani university of technology, Babol, Iran
3 Department of Electrical Engineering, Semnan Branch, Islamic Azad University, Semnan, Iran
چکیده [English]

The coexistence technique is a promising solution to provide enhanced fifth-generation (5G) services by sharing unlicensed bands with WiFi systems. In this paper, we study beamforming design and power allocation in massive Multiple Input-Multiple Output (mMIMO) cellular multi-cell system coexisting with Wireless Fidelity (WiFi) network. We design the beamforming matrices based on the Block Diagonalization (BD) method in licensed and unlicensed bands in order to create spatial nulls for interference suppression on the users of adjacent cells and the WiFi devices, respectively. In the following, the power allocation problem is formulated as a convex optimization problem to maximize the achievable sum rate while one must guarantee the minimum quality of service (QoS) corresponding to each central cell user. The formulated problem is solved by the classical convex optimization method and we present a proposed algorithm to obtain the optimal solution. In the simulation results section, it is shown that the proposed beamforming and power allocation algorithm (PAA) outperforms the conventional benchmark methods. Also, it is indicated the output of PAA is significantly close to the output of the Matlab CVX toolbox.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Massive MIMO systems
  • Coexistence Communication Network
  • Unlicensed Band
  • Beamforming
  • Power Allocation
مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز

مقالات آماده انتشار، اصلاح شده برای چاپ
انتشار آنلاین از تاریخ 13 آذر 1402

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار