Downlink massive full dimension-multiple input multiple output downlink beamforming analysis at 3.5 GHz using coordinated ON-OFF switching

The long-term evolution and advancement (LTE-A) of the 5G wireless network depends critically on energy consumption. Many existing solutions focus on limiting power constraints and consequently system coverage. So, improving the antenna array elements of the base station (BS) can solve this issue. In this paper, introduce a coordinated ON-OFF switching method in the massive full dimensional multiple input multiple output (massive-FD-MIMO) system. It enhances the radiation pattern of the antenna array element by adjusting the angular power spectra at the BS. By the way, it allows to select the minimum number of antennas for effective beamforming toward specific user equipment’s (UEs). In this context, part of antenna element should be active mode and remining should be sleep mode at the time of signal beamforming. The multipath spatial profiles are decided the beamforming frequency band with minimize energy consumption. As part of the method, we used a conjugated beamforming with power optimization scheme to determine the individual antenna potential and fading channel condition, power optimization is performed. This method quality of service, reliability, energy consumption and data rate can all be evaluated by experimenting with different-sized antenna arrays such as 16×16, 32×32, 64×64 and 128×128

Future benefits and applications of intelligent on-board processing to VSAT services

The trends and roles of VSAT services in the year 2010 time frame are examined based on an overall network and service model for that period. An estimate of the VSAT traffic is then made and the service and general network requirements are identified. In order to accommodate these traffic needs, four satellite VSAT architectures based on the use of fixed or scanning multibeam antennas in conjunction with IF switching or onboard regeneration and baseband processing are suggested. The performance of each of these architectures is assessed and the key enabling technologies are identified

Cooperation strategies for inter-cell interference mitigation in OFDMA systems

Recently the use of modern cellular networks has drastically changed with the emerging Long Term Evolution Advanced (LTE-A) technology. Homogeneous networks which were initially designed for voice-centric and low data rates face unprecedented challenges for meeting the increasing traffic demands of high data-driven applications and their important quality of service requirements. Therefore, these networks are moving towards the so called Heterogeneous Networks (HetNets). HetNets represent a new paradigm for cellular networks as their nodes have different characteristics such as transmission power and radio frequency coverage area. Consequently, a HetNet shows completely different interference characteristics compared to homogeneous deployment and attention must be paid to these disparities when different tiers are collocated together. This is mostly due to the potential spectrum frequency reuse by the involved tiers in the HetNets. Hence, efficient inter-cell interference mitigation solutions in co-channel deployments of HetNets remain a challenge for both industry and academic researchers. This thesis focuses on LTE-A HetNet systems which are based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access (OFDMA) modulation. Our aim is to investigate the aggressive interference issue that appears when different types of base stations are jointly deployed together and especially in two cases, namely Macro-Femtocells and Macro-Picocells co-existence. We propose new practical power adjustment solutions for managing inter-cell interference dynamically for both cases. In the first part dedicated to Femtocells and Macrocell coexistence, we design a MBS-assisted femtocell power adjustment strategy which takes into account femtocells users performance while mitigating the inter-cell interference on victim macrocell users. Further, we propose a new cooperative and context-aware interference mitigation method which is derived for realistic scenarios involving mobility of users and their varying locations. We proved numerically that the Femtocells are able to maintain their interference under a desirable threshold by adjusting their transmission power. Our strategies provide an efficient means for achieving the desired level of macrocell/femtocell throughput trade-off. In the second part of the studies where Picocells are deployed under the umbrella of the Macrocell, we paid a special attention and efforts to the interference management in the situation where Picocells are configured to set up a cell range expansion. We suggest a MBS-assisted collaborative scheme powered by an analytical model to predict the mobility of Macrocell users passing through the cell range expansion area of the picocell. Our goal is to adapt the muting ratio ruling the frequency resource partitioning between both tiers according to the mobility behavior of the range-expanded users, thereby providing an efficient trade-off between Macrocell and Picocell achievable throughputs.Récemment, l'utilisation des réseaux cellulaires a radicalement changé avec l’émergence de la quatrième génération (4G) de systèmes de télécommunications mobiles LTE/LTE-A (Long Term Evolution-Advanced). Les réseaux de générations précédentes (3G), initialement conçus pour le transport de la voix et les données à faible et moyen débits, ont du mal à faire face à l’augmentation accrue du trafic de données multimédia tout en répondant à leurs fortes exigences et contraintes en termes de qualité de service (QdS). Pour mieux répondre à ces besoins, les réseaux 4G ont introduit le paradigme des Réseaux Hétérogènes (HetNet).Les réseaux HetNet introduisent une nouvelle notion d’hétérogénéité pour les réseaux cellulaires en introduisant le concept des smalls cells (petites cellules) qui met en place des antennes à faible puissance d’émission. Ainsi, le réseau est composé de plusieurs couches (tiers) qui se chevauchent incluant la couverture traditionnelle macro-cellulaire, les pico-cellules, les femto-cellules, et les relais. Outre les améliorations des couvertures radio en environnements intérieurs, les smalls cells permettent d’augmenter la capacité du système par une meilleure utilisation du spectre et en rapprochant l’utilisateur de son point d’accès au réseau. Une des conséquences directes de cette densification cellulaire est l’interférence générée entre les différentes cellules des diverses couches quand ces dernières réutilisent les mêmes fréquences. Aussi, la définition de solutions efficaces de gestion des interférences dans ce type de systèmes constitue un de leurs défis majeurs. Cette thèse s’intéresse au problème de gestion des interférences dans les systèmes hétérogènes LTE-A. Notre objectif est d’apporter des solutions efficaces et originales au problème d’interférence dans ce contexte via des mécanismes d’ajustement de puissance des petites cellules. Nous avons pour cela distingués deux cas d’étude à savoir un déploiement à deux couches macro-femtocellules et macro-picocellules. Dans la première partie dédiée à un déploiement femtocellule et macrocellule, nous concevons une stratégie d'ajustement de puissance des femtocellules assisté par la macrocellule et qui prend en compte les performances des utilisateurs des femtocells tout en atténuant l'interférence causée aux utilisateurs des macrocellules sur leurs liens montants. Cette solution offre l’avantage de la prise en compte de paramètres contextuels locaux aux femtocellules (tels que le nombre d’utilisateurs en situation de outage) tout en considérant des scénarios de mobilité réalistes. Nous avons montré par simulation que les interférences sur les utilisateurs des macrocellules sont sensiblement réduites et que les femtocellules sont en mesure de dynamiquement ajuster leur puissance d'émission pour atteindre les objectifs fixés en termes d’équilibre entre performance des utilisateurs des macrocellules et celle de leurs propres utilisateurs. Dans la seconde partie de la thèse, nous considérons le déploiement de picocellules sous l'égide de la macrocellule. Nous nous sommes intéressés ici aux solutions d’extension de l’aire picocellulaire qui permettent une meilleure association utilisateur/cellule permettant de réduire l’interférence mais aussi offrir une meilleure efficacité spectrale. Nous proposons donc une approche basée sur un modèle de prédiction de la mobilité des utilisateurs qui permet de mieux ajuster la proportion de bande passante à partager entre la macrocellule et la picocellule en fonction de la durée de séjour estimée de ces utilisateurs ainsi que de leur demandes en bande passante. Notre solution a permis d’offrir un bon compromis entre les débits réalisables de la Macro et des picocellules

Enabling Technologies for Ultra-Reliable and Low Latency Communications: From PHY and MAC Layer Perspectives

© 1998-2012 IEEE. Future 5th generation networks are expected to enable three key services-enhanced mobile broadband, massive machine type communications and ultra-reliable and low latency communications (URLLC). As per the 3rd generation partnership project URLLC requirements, it is expected that the reliability of one transmission of a 32 byte packet will be at least 99.999% and the latency will be at most 1 ms. This unprecedented level of reliability and latency will yield various new applications, such as smart grids, industrial automation and intelligent transport systems. In this survey we present potential future URLLC applications, and summarize the corresponding reliability and latency requirements. We provide a comprehensive discussion on physical (PHY) and medium access control (MAC) layer techniques that enable URLLC, addressing both licensed and unlicensed bands. This paper evaluates the relevant PHY and MAC techniques for their ability to improve the reliability and reduce the latency. We identify that enabling long-term evolution to coexist in the unlicensed spectrum is also a potential enabler of URLLC in the unlicensed band, and provide numerical evaluations. Lastly, this paper discusses the potential future research directions and challenges in achieving the URLLC requirements