دانلود مقاله ترجمه شده به اشتراک گذاری طیف مشارکتی بین شبکه های بی سیم موردی و سلولی – ۲۰۱۴ IEEE

به اشتراک گذاری طیف مشارکتی بین شبکه های بی سیم موردی و سلولی

Cooperative Spectrum Sharing Between Cellular and Ad-Hoc Networks

چکیده

۱- مقدمه

۲- مدل سیستم

(الف) مدل به اشتراک گذاری طیف

(ب) مدل مشارکتی

۳- ظرفیت انتقال سیستم ثانویه

۴- 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

۵- حل مسأله بهینه سازی

۶- نتایج عددی و شبیه سازی

(الف) متوسط توان عملیاتی سیستم اولیه

(ب) ظرفیت انتقال سیستم ثانویه

۷- نتیجه گیری

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.

۷- نتیجه گیری

در این مقاله، یک طرح به اشتراک گذاری طیف مشارکتی را بین downlink شبکه تلفن همراه و شبکه اد هاک طراحی کردیم. کاربران ثانویه می توانند به طور فعال، به برقراری ارتباط لبه سلول اولیه کمک کنند تا عملکرد اولیه توسط یک نرخ افزایش تعریف شده، بهبود یابد. به عنوان پاداش، بخشی از پهنای باند مجزا می تواند برای انتقال داده های ثانویه آزاد شود. ظرفیت انتقال ثانویه و متوسط توان عملیاتی downlink اولیه با استفاده از تئوری هندسه تصادفی مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. مسأله بهینه سازی با حداکثر کردن ظرفیت انتقال با توجه به محدودیت های QoS از احتمال قطع ثانویه و بهبود توان عملیاتی اولیه فرموله شود. تراکم کاربر ثانویه بهینه و تخصیص پهنای باند به صورت عددی محاسبه شده است. نتایج عملکرد ارائه شده است تا نشان دهد که عملکرد اولیه می تواند به طور محافظه کارانه بهبود یابد و انتقال ثانویه می تواند به خوبی انجام شود.

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.

VII. CONCLUSION

In this paper, we design a cooperative spectrum sharing scheme between cellular network downlink and ad-hoc network. The secondary users can actively help the primary cell edge communication to improve the primary performance by a predefined ratio. As a reward, a fraction of disjoint bandwidth can be released for the secondary data transmission. The transmission capacity of secondary system and the average throughput of primary downlink are analyzed using the stochastic geometry theory. The optimization problem is formulated to maximize the secondary transmission capacity under the QoS constraints of secondary outage probability and primary throughput improvement. The optimal secondary user density and bandwidth allocation are numerically calculated. Performance results are provided to demonstrate that the primary performance can be conservatively improved and the secondary transmission can be well accommodated.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

به اشتراک گذاری طیف مشارکتی بین شبکه های بی سیم موردی و سلولی

Cooperative Spectrum Sharing Between Cellular and Ad-Hoc Networks