多蜂窝异构网络和资源管理在协同作用中的重要性

⃝可在www.sciencedirect.com在线ScienceDirectICT Express 1（2015）110www.elsevier.com/locate/icte多蜂窝异构网络、资源管理和电磁干扰缓解技术的演示玛丽亚·ASeimenia，Panagiotis K.Gkonisa，Dimitra I.作者：Kaklamania.Venierisa，Christopher A. Papavasiliouba雅典国立技术大学电气和计算机工程学院，9 Heroon Polytechneioy str，Zografou，Athens，Greece b英国伦敦SW7 2AZ，英格兰，伦敦，南肯辛顿校区，帝国理工学院电气和电子工程学院接收日期：2015年9月14日;接收日期：2015年12月22日;接受日期：2016年1月6日2016年2月2日在线发布摘要本研究的主要目标是开发一个仿真平台，以确保WiMAX和WiFi在PHY上的协同作用，MAC层，有效地管理可用资源，减轻电磁干扰（EMI），并提高异构网络的整体性能。为了实现这种协同作用，OFDMA物理层协议的实现，并结合无线电资源开发策略和明智的功率分配给用户。合作子载波分配策略在平均容量和EMI缓解方面优于随机策略，因为它有效地管理无线电资源并固有地对抗CCI（因此，EMI被缓解）。结果还表明，在实际场景中（低SINRWiFi），WiMAX和WiFi之间的协同作用导致高平均容量（在某些情况下，增加15倍在功率水平方面，用户的耗散对应于小于总可用功率（1W）的23%2016年，韩国通信信息科学研究所。制作和托管由Elsevier B.V.这是一个开放获取的文章根据CC BY-NC-ND许可证（http：//creativecommons. org/licenses/by-nc-nd/4. 0/）。关键词：协同;资源配置; EMI缓解1. 介绍当今的移动设备基于不同的技术、操作系统，并且具有不同的资源需求。从硬件和软件的角度来看，这种多样性以及无线和移动网络的有限普遍性共同导致了频谱的显著过剩、功率的浪费、有限的覆盖范围和容量以及增加的部署成本。为了应对这些挑战，在本研究中，我们提出了一个用于下行链路传输场景（DL）的仿真平台，该平台桥接WiMAX和WiFi的PHY和MAC层 [1]。WiMAX，是*通讯作者。联系电话：+30 210 7722423，+30 699 210 1413。电子邮件地址：mseimeni@icbnet.ntua.gr（硕士）Seimeni），pgkonis@esd.ntua.gr（P.K. Gkonis），dkaklam@mail.ntua.gr（D.I.Kaklamani），venieris@cs.ntua.gr（I.S. Venieris），c. imperial.ac.uk（加Papavasiliou）。同行评审由韩国通信信息科学研究所负责。本文是题为“下一代（5G/6 G）”的特刊的一部分。移动通信IEEE 802.16x已经被设计为向移动终端（MT）提供高移动性、高比特率、高安全性和长室外范围，并且由于OFDMA物理层协议而允许接入[2]。另一方面，作为WiMAX的替代品并由IEEE 802.11x标准化的WiFi从成本的 角 度 与 WiMAX 竞 争 。 WiFi 情 况 下 的 接 入 方 案 是CSMA/CA，其随着MT数量的增加而降低系统为了实现频域和时域中的信道接入，我们假设在OFDMA多信道环境下使用CSMA/CA以及RANDOM RRM算法。类似地，在WiMAX网络中，MT通过窄带信道获得对WiFi网络的接入通常，WiFi使用WiMAX作为回程网络，或者在它建立连接的意义上补充WiMAX，WiMAX不能支持或者不在其第一优先级内。OFDMA物理层协议作为一种方案是有前途的，因为它对多径衰落具有鲁棒性，减轻了信道内干扰（ICI），并且由于全频率复用（FFR）而提高了频谱效率。然而，FFR是以 DL期间增加的同信道干扰（CCI）为代价的。为了对抗小区边缘用户的CCI，http://dx.doi.org/10.1016/j.icte.2016.01.0022405-9595/c2016韩国通信信息科学研究所。制作和托管由爱思唯尔B. V.这是一个开放获取的文章下，CC BY-NC-ND许可证（http：//creativecommons。org/licenses/by-nc-nd/4. 0/）。M.A. Seimeni等人/ ICT Express 1（2015）110111CN≤≤≤≤K，T Ln k-≤ ≤+a4b433221100-1- 1-2 - 2- 三-三四四-4-3-2-1 0 1 2 3 4-4-3-2-1 0 1 2 3 4Fig. 1. (a)固定的每层扇区化（FCS）。(b)每个蜂窝扇区化（RCS）的旋转考虑域小区间干扰协调（ICIC），即，部分频率复用。在文献中，已经提出了许多资源分配策略（子载波、功率）[4-6 ]，其有利于吞吐量或功率开发。在这种情况下，我们提出了一种低复杂度的带宽分配策略，没有CSI，本质上缓和EMI和提高平均容量，并将其与明智的功率分配（不包括在收发器和其他部分的电路中消耗的功率由于该平台处于早期阶段，因此所提出的方案也可以应用于LTE（LTE-U，LTE-LAA，LWA，MPTCP）-WiFi异构网络。在下一节和第3节中，我们分别描述了仿真在第4节中，所采用的RRM策略，而第5节包括模拟和异构网络的性能评估。第6节提出了结论和未来的工作。2. 异构网络体系结构这项研究模拟了一个六边形的多细胞晶格，中心细胞周 围 有 两 层 ， 图 。 1. 一 、 每 个 小 区 包 含 两 个 eNB 。WiMAX-eNB位于小区中心，而WiFi-eNB位于室外，距离小区中心R/2 km（其中R是小区半径），图1B。第1段（b）分段。为了简单起见，模拟运行（蒙特卡罗（MC）），并且是半静态的（MT在MC运行期间不改变其位置）。还应注意，MT实际上是由一组变量描述的链路，所述变量诸如其地理位置、由于多径衰落引起的总损耗、子载波频率集和功率。详细地，在MC运行中，MT遵循高斯分布顺序地（随机地位于蜂窝网格上）进入系统，即，（0，1），而每个第n个MT（1nN）尝试接入最近的异构网络hnth（1hn HN）。步骤1（访问端口单元分配）。由于第n个MT的设备以预定方式操作，丰富的EM散射环境，路径损耗必须考虑在内。这样，第n个MT将以最低路径损耗从BS（WiMAX或WiFi）请求服务。步骤2（服务请求）。如果最低路径损耗超过预定义值（移动Rx灵敏度，[9]），则拒绝终端，否则估计总损耗（阴影被包括为高斯分布）。在步骤3（波形分配）中，第b个BS根据以下部分中描述的算法在没有任何CSI的情况下分配子载波频率的Un然后，根据步骤4（传输功率分配-功率控制），通过求解多个方程（等于#MT）和变量（pn，s）的线性系统，为第n个终端的副载波频率分配功率电平pn，s（2）所有WiFi-eNB的位置对于所有模拟场景都是固定的。WiMAX和WiFi eNB（此后称为基站Ebpn， s= Non，sPk sT Ln， i +InoiseT Ln ik=1，k=1，（二）（BS））配备有具有如[7]中规定的辐射图（1）的三波束定向天线其中pn，s是第n个MT和第s个子载波的发射功率（1≤s≤S），K表示有效的发射功率的数目，f（λ）=BGb−min12捷克斯洛伐克21.3dB，Am（一）Sectors，i是第n个MT的服务扇区，Pk，s是分配给第s个子载波的第k个扇区的总发射功率此外，I噪声是总接收的热噪声。对于Escherk 60◦ϕ克60度。在（1）中，Bk是扇区k处的天线波束宽度，BGb是宽边天线增益，Bg3dB是天线方向图的3dB波束宽度，并且Am是前后比增益。网络的所有模拟参数总结在表1中。3. 仿真平台来自第n个MT的噪声，TLn， i和TLn， k分别是第n个MT对于第i和第kEb是接收信号的功率，No是噪声功率。如果pn， s功率电平超过1 W（等式2），（3a）），则该终端被拒绝，它的子载波被释放，并且该过程对于下一个候选终端重复。每个副载波频率被分配给不超过一个终端（3b）。WiMAX-WiFi网络平台与三步方法[8]没有太大区别，它0pn， s≤ 1，0<

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