International Journal of Computer Science & Network Security
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제22권4호
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pp.27-32
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2022
The fifth generation (5G) mobile communication technology is designed to meet all communication needs. Heterogeneous networks (HetNets) are a new emerging network structure. HetNets have greater potential for radio resource reuse and better service quality than homogeneous networks since they can evolve small cells into macrocells. Effective resource allocation techniques reduce inter-user interference while optimizing the utilization of limited spectrum resources in HetNets. This article discusses resource allocation in 5G HetNets. This paper explains HetNets and how they work. Typical cell types in HetNets are summarized. Also, HetNets models are explained in the third section. The fourth component addresses radio resource control and mobility management. Moreover, future study in this subject may benefit from this article's significant insights on how HetNets function.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제14권8호
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pp.3366-3383
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2020
The Poisson point process (PPP) is widely used in wireless network modeling and performance analysis because it can provide tractable results for heterogeneous cellular networks (HetNets) analysis. However, it cannot accurately reflect the spatial distribution characteristics of the actual base stations (BSs). Considering the fact that the distribution of macro base stations (MBSs) is exclusive, the deployment of MBSs is modeled by the Matérn hard-core point process (MHCPP), and the deployment of pico base stations (PBSs) is modeled by PPP. This paper studies the performance of multiantenna HetNets and improves the energy efficiency (EE) of HetNets by optimizing the transmit power of PBSs. We use a simple approximate method to study the signal-to-interference ratio (SIR) distribution in two-tier MHCPP-PPP HetNets and derive the coverage probability, average data rate and EE of HetNets. Then, an optimization algorithm is proposed to improve the EE of HetNets. Finally, three transmission technologies are simulated and analyzed. The results show that multiantenna transmission has better system performance than single antenna transmission and that selecting the appropriate transmit power for a PBS can effectively improve the EE of the system. In addition, two-tier MHCPP-PPP HetNets have higher EE than two-tier PPP-PPP HetNets.
International Journal of Computer Science & Network Security
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제22권4호
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pp.139-146
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2022
Wireless access technologies are emerging to enable high data rates for mobile users and novel applications that encompass both human and machine-type interactions. An essential approach to meet the rising demands on network capacity and offer high coverage for wireless users on upcoming fifth generation (5G) networks is heterogeneous networks (HetNets), which are generated by combining the installation of macro cells with a large number of densely distributed small cells Deployment in 5G architecture has several issues because to the rising complexity of network topology in 5G HetNets with many distinct base station types. Aside from the numerous benefits that dense small cell deployment delivers, it also introduces key mobility management issues such as frequent handover (HO), failures, delays and pingpong HO. This article investigates 5G HetNet mobility management in terms of radio resource control. This article also discusses the key challenges for 5G mobility management.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제9권6호
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pp.1979-1995
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2015
Network convergence is regarded as the development tendency of the future wireless networks, for which self-organization paradigms provide a promising solution to alleviate the upgrading capital expenditures (CAPEX) and operating expenditures (OPEX). Self-optimization, as a critical functionality of self-organization, employs a decentralized paradigm to dynamically adapt the varying environmental circumstances while without relying on centralized control or human intervention. In this paper, we present comprehensive surveys of heterogeneous networks (HetNets) and investigate the enhanced self-optimization models. Self-optimization approaches such as dynamic mobile access network selection, spectrum resource allocation and power control for HetNets, etc., are surveyed and compared, with possible methodologies to achieve self-optimization summarized. We hope this survey paper can provide the insight and the roadmap for future research efforts in the self-optimization of convergence networks.
A heterogeneous network (HetNet) is a network topology composed by deploying multiple HetNets under the coverage of macro cells (MCs). It can improve network throughput, extend cell coverage, and offload network traffic; for example, the network traffic of a 5G mobile communications network. A HetNet involves a mix of radio technologies and various cell types working together seamlessly. In a HetNet, coordination between MCs and small cells (SCs) has a positive impact on the performance of the networks contained within, and consequently on the overall user experience. Therefore, to improve user-perceived service quality, HetNets require high-efficiency network protocols and enhanced radio technologies. In this paper, we introduce a 5G HetNet comprised of MCs and both fixed and mobile SCs (mSCs). The featured mSCs can be mounted on a car, bus, or train and have different characteristics to fixed SCs (fSCs). In this paper, we address the technical challenges related to mSCs. In addition, we analyze the network performance under two HetNet scenarios-MCs and fSCs, and MCs and mSCs.
Coordinated multi-point transmission (CoMP) techniques are being touted as enabling technologies for interference mitigation in next generation heterogeneous wireless networks (HetNets). In this paper, we present a comparative performance study of uplink (UL) CoMP algorithms for the 3GPP LTE HetNets. Focusing on a distributed and functionally-split architecture, we consider six distinct UL-CoMP algorithms: 1. Joint reception in the frequency-domain (JRFD) 2. Two-stage equalization (TSEQ) 3. Log-likelihood ratio exchange (LLR-E) 4. Symmetric TSEQ (S-TSEQ) 5. Transport block selection diversity (TBSD) 6. Coordinated scheduling with adaptive interference mitigation (CS-AIM) where JRFD, TSEQ, S-TSEQ, TBSD and CS-AIM are our main contributions in this paper, and quantify their relative performances via the post-processing signal-to-interference-plus-noise ratio distributions.We also compare the CoMP-specific front-haul rate requirements for all the schemes considered in this paper. Our results indicate that, with a linear minimum mean-square error receiver, the JRFD and TSEQ have identical performances, whereas S-TSEQ relaxes the front-haul latency requirements while approaching the performance of TSEQ. Furthermore, in a HetNet environment, we find that CS-AIM provides an attractive alternative to TBSD and LLR-E with a significantly reduced CoMP-specific front-haul rate requirement.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권2호
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pp.628-649
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2017
Security and resource-saving are both demands of the fifth generation (5G) wireless networks. In this paper, we study the secrecy spectrum efficiency (SSE) and secrecy energy efficiency (SEE) of a K-tier massive multiple-input multiple-output (MIMO) enabled heterogeneous cellular network (HetNet), in which artificial noise (AN) are employed for secrecy enhancement. Assuming (i) independent Poisson point process model for the locations of base stations (BSs) of each tier as well as that of eavesdroppers, (ii) zero-forcing precoding at the macrocell BSs (MBSs), and (iii) maximum average received power-based cell selection, the tractable lower bound expressions for SSE and SEE of massive MIMO enabled HetNets are derived. Then, the influences on secrecy oriented spectrum and energy efficiency performance caused by the power allocation for AN, transmit antenna number, number of users served by each MBS, and eavesdropper density are analyzed respectively. Moreover, the analysis accuracy is verified by Monte Carlo simulations.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제9권6호
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pp.2014-2034
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2015
This paper focuses on solving co-channel interference (CCI) issues arising in the open subscriber group (OSG) mode of heterogeneous networks (HetNets). Considering a general framework consisting of arbitrary number of picocells within a macro cell, where the inter-user interference (IUI) is the main CCI to macro user equipments (UEs), while the the inter-cell interference (ICI) is the major CCI to pico UEs. In this paper, three IA based transceiver design schemes are proposed. For macro cell, we uniformly use block diagonalization (BD) scheme to eliminate the IUI. And for picocells, three IA schemes are proposed to mitigate the ICI. The first scheme, named as zero forcing IA (ZF-IA) scheme, aligns the inter picocell interference onto an arbitrary sub-space of the cross-tier interference using ZF scheme. Considering the channel state information (CSI) of the desired channel of pico UEs, the second scheme, named as optimal desired sub-channel selected IA (ODC-IA) scheme, aligns the inter picocell interference onto a certain sub-space of the cross-tier interference, which guarantees the largest channel gain of the desired signal of pico UEs. The third IA scheme, named as maximum cross-tier interference selected IA (MI-IA) scheme, is designed for the system with less receive antennas. The inter picocell interference is aligned onto the space of the strongest cross-tier interference and only the interference on this space is nullified. The complexity analysis and simulations show that the proposed transceiver design schemes outperform the existing IA schemes in the OSG mode of HetNets, and the MI-IA scheme reduces the requirement of the receive antennas number with lower complexity.
3D-ray tracing tool은 신호의 반사, 투과, 그리고 회절까지 고려하여 3차원 공간에서 더욱 정확한 네트워크 성능을 분석하기 위한 소프트웨어이다. 통신표준에서는 통신 자원을 효율적으로 제공하기 위해 소형셀을 포함한 Heterogeneous Networks (HetNets)을 도입하고 있다. 매크로셀에 비해 좁아진 커버리지를 사용하는 소형셀 환경에서는 3D 공간에서 성능분석이 중요해 졌다. 또한 지형구조와 건물의 배치 그리고 3D 빔포밍(beamforming) 기술 등의 사용으로 인해 네트워크 환경이 복잡해지기 때문에 기존의 2차원 수학적 모델들을 이용하여 성능을 분석하기에는 어려움이 따른다. 본 논문에서는 소형셀 네트워크 성능을 더욱 효율적으로 분석하기 위한 3D-ray tracing tool을 활용한 성능평가 방법을 소개한다. 성능평가 결과 기존의 방법보다 3D-ray tracing tool을 활용한 성능평가 방법이 소형셀 환경에서 더욱 적합하다는 결론을 내렸다.
차세대 이동통신 시스템 규격으로서 3GPP LTE-Advanced (Third Generation Partnership Project Long Term Evolution-Advanced)는 급격하게 증가하는 무선 데이터 트래픽 요구를 해결하기 위해 펨토 셀 혹은 피코 셀과 같은 소형 기지국 및 단말과 단말 사이에 근거리 통신을 수행하는 D2D (Device-to-Device) 통신 방식을 도입하였다. 대형 기지국인 매크로 셀과 소형 기지국인 펨토 셀과 피코 셀 그리고 D2D 통신이 한 개의 셀 내에 혼재하면서 생기는 다양한 간섭 상황이 정리되었으며, 이를 해결하기 위해서 다양한 주제 범위에서 연구가 되었다. 따라서 본 논문에서는 이러한 HetNet (Heterogeneous Network)에서 매크로 셀과 타 기종 네트워크 사이의 간섭을 관리하고 주파수 효율성을 높일 수 있는 간섭회피 방법을 제시한다. 본 논문에서 고려하는 CCN (Cluster Coordinator Node)의 도움을 받는 셀간 간섭회피 방법은 하나의 MeNB (Macro enhanced Node-B)와 다수 소형 셀들이 공존하는 HetNet 환경에서 다수 소형 셀들을 하나의 CCN이 관리하는 구조를 고려한다. HetNet에서 셀간 간섭관리를 위한 구체적인 방법으로 본 논문에서는 CCN 영역 내에 사용자들의 간섭회피를 위한 자원할당 방법을 제안하고, 이들 성능을 시스템 레벨 모의시험을 통해 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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