روش مؤثر برای افزایش بازدهی شبکه در سیستم های MIMO

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران

2 دانشجوی دکتری، دانشگاه سمنان، کارشناس ارشد کیفیت توان، شرکت برق منطقه ای سمنان

چکیده

- در این مقاله، یک سیستم فروسو با ویژگی­های سلولی و تقسیم- فرکانس دوطرفه در نظر گرفته شده است، که هر کاربر اطلاعات وضعیت کانال اطلاعات را به ایستگاه خانگی ارسال می­کند. از آنجا که همکاری بین همه ایستگاه ها در عمل امکان پذیر نیست، تعدادی از ایستگاه ها به خوشه هایی (cluster) دسته بندی می شوند. کاربران باید کانال مربوط به خود را توسط ارسال پایلوت هایی به ایستگاه مرکزی، تخمین، و اطلاعات وضعیت کانال را به ایستگاه بازخورد کنند. از طرفی، ایستگاه  تا وقتی اطلاعات کانال همه کاربران را دریافت نکرده، از ارسال خودداری می­کند، این امر سبب تاخیر در ارسال داده در فروسو می­گردد. در این تحقیق، چهار روش برای کاهش بازخورد اطلاعات وضعیت کانال در سیستم فروسو پیشنهاد شده ­است. ایده­ی اصلی روش­های پیشنهادی، تقسیم کاربران به دو گروه براساس قدرت کانال کاربران و فاصله­ی کاربران از ایستگاه فرستنده است. مسئله ی مهم در اتصال چند نقطه­ای هماهنگ شده (CoMP) این است که اطلاعات وضعیت کانال باید در کسر کوچکی از زمان چسبندگی کانال جمع آوری شود، تا زمان کافی برای ارسال اطلاعات داشته باشد. با استفاده از شبیه­سازی، مشاهده می­گردد تاثیر روش­های پیشنهادی برای کاهش بازخورد اطلاعات وضعیت کانال بر روی عملکرد سیستم در مقایسه با روش­های دیگر بسیارکم است.  

کلیدواژه‌ها


   [1]      D. Gesbert, H. Huang, S. Shamai Shitz, O. Simeone, and W. Yu‎, ‎``Multi-cell MIMO cooperative networks: A new look at interference,'' ‎textit{EEE J. Select. Areas Commun.}‎, vol. 28, no.9, pp. 2393-2409, Dec. 2010.‎

   [2]      D. J. Love, R. W. H. Jr., and T. Strohmer‎, ‎``Grassmannian beamforming for multiple-input multiple-output wireless systems,'' ‎textit{EEE Trans. Inform. Theory}‎, vol. 49, pp. 2735-2747, Oct. 2003.

   [3]      K. Huang, R. W. Heath, and J. G. Andrews‎, ‎``Joint beamforming and scheduling for SDMA systems with limited feedback,'' textit{IEEE Trans

   [4]      ‎D. ‎Kin‎, ‎Oh‎. ‎S‎. ‎Shin‎, ‎and K‎. ‎B‎. ‎Lee‎, ‎``Efficient limited feedback schemes for network MIMO systems,'' in textit{Proc‎. 2011, ‎IEEE Globecom}‎‎, ‎pp‎. ‎1-6‎.

   [5]      S. Shamai , O. Simeone, O. Somekh, O. Poor, “ Joint multi-cell processing for downlink channels with limited-capacity backhaul,” in Proc. Information theory and application workshop, pp. 345 – 349, Jun. 2008

   [6]      Papadogiannis, H. J. Bang, D. Gesbert and E. Hardouin, "Efficient selective feedback design for multicell cooperative network," IEEE Tarns. Vechular Technology, vol. 60, no. 1, pp 196 – 205, Jan. 2011.

   [7]      J‎. ‎Xu‎, ‎J‎. ‎G‎. ‎Andrews‎, ‎and S‎. ‎A‎. ‎Jafar‎, ‎``MISO broadcast channels with delayed finite-rate feedback‎: ‎predict or observe?,'' textit{IEEE Trans‎. ‎Wireless‎. ‎Commun.}‎, ‎vol‎. ‎11‎, ‎no‎. ‎4 pp‎. ‎1456-1467‎, ‎Apr‎. ‎2012‎.‎

   [8]      S‎. ‎Akoum‎, ‎and R‎. ‎W‎. ‎Heath Jr‎, ‎``Limited feedback for temporally correlated MIMO channels with other cell interference,'' textit{IEEE Trans‎. ‎Signal Process.}‎, ‎vol‎. ‎58‎, ‎no‎. ‎10‎, ‎pp‎. ‎5219-5232‎, ‎Oct‎. ‎2010‎.

   [9]      W. Li and M. Latva-aho, “ An efficient channel block diagonalization method for generalized zero forcing assisted MIMO broadcasting system,'' ‎textit{IEEE Trans. On Wireless Commun.}‎, vol. 10, no. 3, March 2011.

[10]      M. Kobayashi, M. Debbah, and J. C. Belfiore, “Outage efficient strategies for network MIMO with partial CSIT,” in Proc. IEEE Int. Symp. Infor. Theory, (ISIT’09), Seoul, Korea, June-July 2009

[11]      S. Shamai , O. Simeone, O. Somekh, O. Poor‎, ‎``Joint multi-cell processing for downlink channels with limited-capacity backhaul,'' in ‎textit{Proc. 2008, Information theory and application workshop}‎, pp. 345-349.‎

[12]      D. Gesbert, S. Hanly, H. Huang, S. Shamai Shitz, O. Simeone and Wei Yu‎, ‎``Multi cell MIMO cooperative networks: a new look at interference,'' ‎textit{IEEE J‎. ‎Sel‎. ‎Areas Commun.}‎, vol. 28, no.9, pp. 1380-1408, Dec. 2010.

[13]      M‎. ‎Karakayali‎, ‎G‎. ‎Foschini‎, ‎and R‎. ‎Valenzuela‎, ‎``Network coordination for‎ ‎spectrally efficient communications in cellular systems,'' {it IEEE Wireless‎. ‎Commun‎. ‎Magazine}‎, ‎vol‎. ‎13‎, ‎no‎. ‎4‎, ‎pp‎. ‎56-61‎, ‎Aug‎. ‎2006‎.

[14]      Downlink Multiple Antenna Schemes for LTE-Advanced,'' Motorola, 3GPP TSG RAN WG1 R1-083229, Aug. 2008.

[15]      U. Jang, H. Son, J. Park and S. Lee, ‎``CoMP-CSB for ICI nulling with user selection,'' ‎textit{IEEE Trans, Wire. Commun}‎., vol. 10, no. 9, pp. 2982-2993, Sept. 2011. ‎

[16]      B. Li, Y. Luo, R. wang, and H. shen, "A unified interference suppression framework: Joint vector and lattice approach," in Proc. 21th IEEE Intl. Symp. On Personal, Indor and mobile Radio Comm. (PIMRC'10), Towards IMT-Advanced and Beyond Workshop Istanbul, Turkey, Sept. 2010.

[17]      M‎. ‎Sharif and B‎. ‎Hassibi‎, ‎``On the capacity of MIMO broadcast channels with practical side information,'' textit{IEEE Trans‎. ‎Inf‎. ‎Theory.}‎, ‎vol‎. ‎51‎, ‎pp‎. ‎506-522‎, ‎Feb‎. ‎2005‎.‎

[18]      S. G. Kiani and D. Gesbert, ‎``Optimal and distributed scheduling for multicell capacity maximization,'' ‎textit{‎IEEE Trans. Wireless Commun.}‎, vol. 7, no. 1, pp. 288-297, Jan. 2008.

[19]      S. Kaviani and W. A. Krzymien, “ Optimal multiuser zero forcing with per-antenna power constraints for network MIMO coordination,’ EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, Volume 2011, Article ID 190461, 12 pages.

[20]      J‎. ‎Zhang‎, ‎``Adaptive MIMO Network to Manage Interference,'' University of Texas at Austin‎, ‎2009‎.

[21]      H‎. ‎Kim‎, ‎H‎. ‎Yu‎, ‎Y‎. ‎Sung‎, ‎and Y‎. ‎H‎. ‎Lee,‎, ‎``An efficient algorithm for zero-forcing coordinated beamformin,'' textit{IEEE Commun‎. ‎Letters}‎, ‎vol‎. ‎16‎, ‎no‎. ‎7‎, ‎pp‎. ‎994-997‎, ‎July 2012‎.

[22]      E.Bigleiri,  R.Calderbank,  A. Constantinides,  A.Goldsmith, A.Paulraj, and H. Vincent Poor , “ MIMO wireless communication, “ Cambridge University Press, 2007

[23]      A. Gjendemsjoe, D. Gesbert, G. Oien, and S. Kiani, ‎``Binary power control for sum rate maximization over multiple interfering links,'' ‎textit{IEEE Trans. Wireless Commun.}‎, vol. 7, no. 8, pp. 3164-3173, Aug. 2008.‎‎