I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   10 ,   No .   1 A p r il   2 0 1 8 ,   p p .   3 3 0 ~ 336   I SS N:  2 5 0 2 - 4 7 5 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ee cs.v 1 0 . i1 . p p 3 3 0 - 3 3 6          330       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   Inv estig a tions   o Co m po nen Ca rr i er Selec tion Alg o r ith m   i n Lo ng  Ter m  Ev o lution - Adv a nced       H ud a   Adib a h M o hd   Ra m li,  Ani L iza   As na w i,  F a ra h Na d ia   M o hd   I s a ,   A m el ia   Wo ng   Az m a n ,   M o ha m a d ‘ I s m a t   H a f izi  M a ns o r   De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   Co m p u ter E n g in e e rin g ,   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g ,   In ter n a ti o n a Isla m ic  Un iv e rsit y   M a la y sia   (IIUM ),   Ku a la L u m p u r,   M a lay sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   14 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Mar   12 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Mar   28 ,   2 0 1 8       G i v e n   th a th e   d e m a n d   f o re a l - ti m e   m u lt i m e d ia  c o n t e n ts  th a re q u ire  sig n if ica n tl y   h ig h   d a ta  ra te  a r e   g e tt in g   o f   h ig h   p o p u larity ,   a   n e w   m o b il e   c e ll u lar  tec h n o lo g y   k n o w n   a L o n g   ter m   E v o lu ti o n - A d v a n c e d   (LT E - A wa s   sta n d a rd ize d .   T h e   L T E - A   is  e n v isa g e d   to   s u p p o rt   h ig h   p e a k   d a ta  ra te  b y   a g g r e g a ti n g   m o re   th a n   o n e   Co m p o n e n Ca rriers   (CCs)   o th e   sa m e   o r   d if fe re n f re q u e n c y   b a n d w id th s.  S in c e   th e   i n ter - b a n d   n o n - c o n ti g u o u c a rrier  a g g r e g a ti o n   is  li k e ly   to   b e   u se d   d u e   t o   t h e   c u rre n f re q u e n c y   a ll o c a ti o n ,   t h is   p a p e p ro v id e a   p e rf o r m a n c e   stu d y   o f   a   n u m b e o f   CC   se le c ti o n   a lg o rit h m s   f o u se   in   t h e   in ter - b a n d   n o n - c o n t ig u o u s d o w n li n k   L T E - A .   It  sh o u l d   b e   n o te d   th a CC  se lec ti o n   is  o f   p a ra m o u n im p o rtan c e   in   th e   L T E - A   o p e ra ti n g   in   b a c k w a rd   c o m p a ti b le  m o d e   a th e   LT E - A   c o n tain a   m ix tu re   o f   th e   leg a c y   L o n g   T e r m   Ev o lu ti o n   (L T E)  u se rs  th a s u p p o rt   p a c k e ts  (re )tran sm i ss io n   o n   a   sin g le  CC  a n d   t h e   L T E - A   u se rs  th a u t il ize   m o re   th a n   o n e   CCs   f o p a c k e ts  (re )tran sm is sio n .   S im u latio n   re su lt d e m o n stra ted   th e   e ff ica c y   o th e   Ch a n n e l - T h ro u g h p u A wa re   (C TA a l g o rit h m   f o m a x i m izin g   th e   sy st e m   c a p a c it y   w it h o u c o m p ro m isin g   t h e   re q u ired   Qu a li ty   o f   S e rv ice   o f   re a l - ti m e   v id e o   u se rs.   K ey w o r d s :   C ar r ier   Ag g r e g atio n   C o m p o n e n t Car r ier   Selectio n   L o n g   T er m   E v o lu tio n - A d v an ce d   Qu alit y   o f   Ser v ice   R eal - ti m M u l ti m ed ia   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Hu d A d ib ah   Mo h d   R a m li   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   C o m p u ter   E n g in ee r i n g ,   Fac u lt y   o f   E n g i n ee r in g ,     I n ter n atio n al  I s la m ic  U n iv er s it y   Ma la y s ia  ( I I UM ) ,     Ku ala  L u m p u r ,   Ma la y s ia .   E m ail:  h ad ib ah m r @ ii u m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   Of   late,   r ap id   ad o p ti o n   o f   s m ar tp h o n es  an d   tab let  co m p u te r s   h av d r iv e n   f o r   th e x p lo s i v d e m a n d   o n   r ea l - ti m m u lti m ed ia  co n t en ts .   T h is   p o s es  n e w   c h alle n g es  to   m o b ile  ce l lu lar   o p er ato r s   to   p r o v id g o o d   m u lti m ed ia  ex p er ien ce   f o r   all  m o b ile  ce llu lar   u s er s   [ 1 ] .   A s   s u c h ,   n e w   m o b ile  ce l lu lar   te ch n o lo g y   k n o w n   a s   L o n g   T er m   E v o lu tio n - A d v a n ce d   ( also   r ef er r ed   to   as  R elea s 1 0 )   w a s   s ta n d ar d ized   b y   t h T h ir d   Gen er atio n   P ar tn er s h ip   P r o j ec ( 3 G P P)  o r g an iza tio n   in   its   atte m p to   m e et  th e s cr u cial  c h alle n g e s .   W h en   co m p ar ed   w it h   th le g ac y   3 GP P   f a m il y ,   t h L T E - A   is   ex p ec ted   to   s i g n i f ic an tl y   i m p r o v th e   p ea k   d ata  r ates  i n   w h ich   it  ca n   p r o v id u p   to   1   Gb p s   an d   1 0 0   Mb p s   f o r   lo w   a n d   h i g h   m o b ilit y   u s er s ,   r esp ec ti v el y   [ 2 ]   an d   1   Gb p s   an d   5 0 0   Mb s   f o r   d o w n l in k   an d   u p lin k   p ac k et  ( r e) tr an s m is s io n ,   r esp ec tiv el y   [ 3 ]   C ar r ier   Ag g r eg atio n   ( C A )   [ 4 ] , [ 5 ]   is   o n o f   th e   m e th o d s   t h at  h av e   th e   ca p ab ilit y   o f   ac h ie v i n g   it.  T h is   m et h o d   p er m its   th L T E - A   to   s u p p o r u p   to   1 0 0   MH C o m p o n en C ar r ier   ( C C )   b an d w id t h s ,   w h ic h   m ap s   to   h ig h er   p ea k   d ata  r a tes,  b y   ag g r eg ati n g   m o r th a n   o n co n tig u o u s   o r   n o n - co n ti g u o u s   C C s   o f   th s a m o r   d if f er e n f r eq u en c y   b an d w id t h s   [ 6 ] .   T h C C   b a n d w id th s   s u p p o r ted   b y   th L T E - A   ar w it h in   t h r an g o f   1 . 4   MH z,   3   MH z,   5   MH z,   1 0   MH an d   u p   to   2 0   MH z.   T h ese  r a n g e s   ar s i m i lar   to   th C C   b an d w id t h s   s u p p o r ted   b y   t h le g ac y   L o n g   T er m   E v o l u tio n   ( L T E )   R elea s 8   s tan d ar d .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       I n ve s tig a tio n s   o f Co mp o n e n C a r r ie r   S elec tio n   A lg o r ith ms   in   Lo n g   Ter ....   ( Hu d a   A d ib a h   Mo h d   R a mli)   331   T h er ar th r ee   t y p es  o f   C A   s p ec if i ed   f o r   th L T E - A .   T h ese  t y p es  ar k n o w n   as   in tr a - b an d   co n tig u o u s   C A ,   i n tr a - b an d   n o n - co n ti g u o u s   C a n d   i n ter - b a n d   n o n - co n ti g u o u s   C ( as   s h o w n   i n   Fig u r 1 ) .   I f   t w o   o r   m o r ad j ac en C C s   o f   th s a m f r eq u e n c y   b an d w i d th s   ar ag g r eg ated ,   th e n   it  i s   ca lled   in tr a - b a n d   co n tig u o u s   C A .   I is   ea s ier   to   i m p le m en a s   it  r eq u ir es  m i n i m al  ch a n g es  to   t h r ad io   f r eq u en c y   d esi g n   o f   th e   leg ac y   L T E   n et w o r k s .   T h i n tr a - b an d   n o n - co n ti g u o u s   is   C A   t y p t h at  allo w s   m u ltip le   C C s   o f   t h s a m e   f r eq u en c y   b a n d w id th s   to   b a g g r e g ated   i n   n o n - co n tig u o u s   m an n er .   T h C t y p e   th a ag g r e g ates   m u lt ip le   C C s   o f   d if f er en t f r eq u e n c y   b a n d w id th s   in   n o n - co n ti g u o u s   m an n er   is   ca lled   i n ter - b a n d   n o n - co n ti g u o u s   C A .   T h in ter - b an d   n o n - co n ti g u o u s   C A ,   w h ich   is   t h f o cu s   o f   th e   p ap er ,   r esu lt s   w i th   ad d itio n a co m p le x it y   i n   t h r ad io   f r eq u e n c y   d es ig n   o f   L T E - A   ter m in a l s   [ 7 ] .   Ho w e v er ,   g i v e n   t h cu r r en s ce n ar io   w h er th s p ec tr u m   allo ca tio n   i s   h i g h l y   f r ag m e n ted   w it h   lar g f r e q u en c y   s ep ar atio n ,     t h i n ter - b an d   n o n - co n ti g u o u s   C A   is   li k el y   to   b u s ed   b y   t h ce ll u lar   o p er ato r s   f o r   ef f icie n u tili za tio n   o f   th e   cu r r en s p ec tr u m s     allo ca tio n   [ 8 ] .           Fig u r e   1 .   T h r ee   ty p es o f   C A   i n   L T E - [ 9 ]       An o th er   i m p o r tan t   r eq u ir e m e n o f   t h L T E - A   i s   t h at  t h tec h n o lo g y   s h o u ld   b b ac k w ar d   co m p atib l e   w it h   t h le g ac y   L T E .   T h is   m ea n s   t h at  t h L T E   an d   L T E - A   u s er s   s h o u ld   b ab le  to   co - ex is t   in   th L T E - n et w o r k .   I n   t h i s   R elea s 1 0   n et w o r k ,   t h L T E - A   u s er s   w h i c h   h a v h ig h   p er f o r m a n ce   ter m in als  ar ca p ab le  to   s u p p o r p ac k et  ( r e) tr an s m i s s io n   ac r o s s   m u ltip le  C C s .   O n   th e   o th er   h an d ,   g i v en   t h li m ited   ca p ab ilit y   o f   t h eir   ter m i n als,  t h L T E   u s er s   ca n   o n l y   s u p p o r t p ac k et  ( r e) tr an s m i s s io n   o n   s in g le  C C   [ 10 ]   As  m o r t h a n   o n C C s   a v aila b le  an d   th L T E   u s er s   ca n   o n l y   s u p p o r p ac k ets  ( r e) tr an s m i s s io n   o n   a   s in g le  C C ,   C C   s elec t io n   t h at   is   r esp o n s ib le  to   ass i g n   C C   to   ea ch   n e w l y - ar r i v ed   leg ac y   L T E   u s er s   i s   b ec o m i n g   o f   p ar am o u n i m p o r tan ce   in   th L T E - [ 11 ] .   Nu m er o u s   C C   s elec tio n   alg o r ith m s   o p er atin g   i n   b ac k w ar d   co m p at ib le  m o d h av e   b ee n   d ev e lo p ed   in   t h liter atu r ( s ee   [ 12 ]   f o r   d et ailed   r ev ie w   o f   C C   s elec tio n   al g o r ith m s ) .   Ho w e v er ,   g iv e n   th c u r r en f r eq u e n c y   allo ca tio n   t h at  i s   h ig h l y   f r ag m e n ted   an d   t h e   cu r r en tr e n d   h as  s h o w n   a n   e x p lo s iv e   d e m a n d   f o r   r ea l - ti m m u lti m ed ia  co n ten ts ,   t h p e r f o r m an ce   o f   th e s e   alg o r ith m s   in   s u p p o r tin g   t h r ea l - ti m m u lti m ed ia  co n te n ts   in   i n ter - b an d   n o n - co n ti g u o u s   d o w n lin k   L T E - r eq u ir f u r t h er   s t u d y .   No te  t h at  t h is   p ap er   f o cu s es  i n   th e   d o w n li n k   s i n ce   s i g n i f ican tl y   h ig h er   v o l u m o f   m u lti m ed ia  tr af f ic  ar to w ar d s   th d o w n li n k   as  co m p ar ed   to   th u p lin k .   T h m i n i m u m   t r an s m is s io n   u n it  i n   ea ch   C C   i n   t h d o w n li n k   L T E - A   i s   ca lled   R e s o u r ce   B lo ck   w h ic h   is   m ad u p   o f   1 8 0   k H b an d w id t h   i n   t h f r eq u en c y   d o m ai n   a n d   ex te n d   to   1   m s   d u r atio n   i n   ti m e   d o m ai n .   A s   s u ch ,   t h is   p ap er   in v e s ti g ates  t h e   p er f o r m a n ce   o f   n u m b er   o f   C C   s e lectio n   al g o r ith m s   f o r   m ax i m izin g   t h s y s te m   ca p ac it y   i n   th i n ter - b a n d   d o w n l in k   L T E - A .   T h is   p ap er   co n tr ib u tes  to   th id e n ti f icatio n   o f   s u itab le  C C   s elec t io n   a lg o r ith m   f o r   u s in   th i n ter - b an d   n o n - co n t ig u o u s   d o w n li n k   L T E - w h ich   is   e f f icien t   in   m ax i m iz in g   t h s y s te m   ca p ac it y   w i th o u t   co m p r o m is i n g   t h r eq u ir ed   Q u alit y   o f   Ser v ice  ( Qo S [ 13 ] , [ 14 ]   o f   th r ea l - ti m m u lti m ed i u s er s .     T h r em ai n d er   o f   t h is   p ap er   is   s tr u ctu r ed   as  f o llo w s .   Sect io n   2   p r o v id es  d etailed   r ev ie w   o f   C C   s elec tio n   al g o r ith m s   f o r   u s w h en   t h L T E - A   n et w o r k s   ar o p er atin g   in   b ac k w ar d   co m p atib le  m o d f o llo w ed   b y   Sectio n   3   th at   d is cu s s ed   m et h o d   o f   t h is   r esear c h   w h er d etailed   ex p lan at io n s   o f   s i m u latio n   e n v ir o n m en ar p r o v id ed .   Sectio n   4   d is cu s s ed   r esu lts   o f   th e v al u ated   C C   s elec tio n   alg o r it h m s   w h er ea s   Sectio n   5   r e m ar k s   th co n cl u s io n   o f   t h p ap er .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8   :   3 30     3 3 6   332   2.   C C   S E L E CT I O A L G O RI T H M O P E RATI N G   I B A CK WARD  C O M P AT I B L E   M O DE   As  p r ev io u s l y   s ta ted   in   Sectio n   I ,   C C   s elec tio n   is   r esp o n s ib le  to   a s s ig n   C C   to   ea ch   n e wl y - ar r iv ed   L T E   u s er s .   T h o u g h   t h m aj o r it y   o f   R ad io   R eso u r ce   Ma n a g e m e n t   ( R R M)   s t u d ies  f o c u s ed   o n   eit h er   p ac k et   s ch ed u lin g   an d   p r i m ar y   an d   s ec o n d ar y   C C   s elec tio n s ,   t h is   p ap er   in v esti g ate s   t h e x is ti n g   C C   s elec tio n   alg o r ith m s   g i v en   t h at  at  th ea r l y   s tag o f   m i g r atio n ,   th L T E - A   n et w o r k s   m a y   co n tai n   m i x tu r o f   L T E   an d   L T E - A   u s er s .   T h alg o r ith m s   co n s id er ed   in   t h is   s tu d y   i n clu d R an d o m   [ 15 ] ,   L ea s t - L o ad   [ 16 ] ,   Qu eu e - L e n g t h [ 6 ] ,   Ma x i m u m   C h a n n e Qu al it y   I n f o r m atio n   ( Ma x - C QI [ 17 ]   an d   C h a n n el - T h r o u g h p u A w ar ( C T A )   [ 18 ]   C C   s e lectio n .   T h e   R a n d o m ,   L ea s t - L o ad   an d   Qu e u e - L en g t h   alg o r it h m s   ar lo ad - b al an ce   C C   s elec t io n   alg o r ith m s   w h er ea s   t h Ma x - C QI   an d   C T A   ar ch a n n e l - a w ar C C   s elec tio n   al g o r ith m s   [ 1 9 ] .   Deta iled   d escr i p tio n s   o f   ea ch   al g o r it h m   ar g iv e n   n e x t.   T h R an d o m   C C   s elec tio n   r an d o m l y   as s i g n s   C C   to   ea ch   n e w l y - ar r iv ed   L T E   u s er   s u c h   t h at  th lo ad   is   b alan ce d   f r o m   th lo n g   ter m   p o i n o f   v ie w .   Ho w ev er ,   g i v en   t h r an d o m   n at u r o f   C C   ass i g n m e n t,  th lo ad   m a y   n o b w e ll - b alan ce d .   T h L ea s t - L o ad   C C   s e lectio n   alg o r ith m   ass ig n s   C C   w ith   th least  n u m b er   o f   u s er s   to   ea c h   n e w l y - ar r iv ed   L T E   u s er   s u ch   th at  t h lo ad   ac r o s s   ea ch   C C   i s   w ell - b alan ce d .   W h en   co m p ar ed   w it h   t h L ea s t - L o ad   th at  m a k e s   th d ec is io n   o n   t h b asis   o f   t h n u m b er   o f   u s er s ,   th Q u e u e - L en g t h   alg o r it h m   ass i g n s   C C   w it h   th m i n i m u m   q u e u len g t h   ( in   ter m s   o f   to tal  p ac k et  s ize)   to   ea ch   n e w l y   ar r iv ed   L T E   u s er .   T h lo ad - b alan ce d   C C   s elec ti o n   alg o r ith m s   m a y   n o b th r o u g h p u ef f ic ien f o r   n o tak i n g   c h an n el  q u alitie s   o f   ea ch   C C   i n to   co n s id er atio n .   Giv e n   th li m i tatio n s   o f   th e s lo ad - b alan ce d   C C   s elec tio n   alg o r it h m s ,   th Ma x - C QI   alg o r it h m   t h at  a s s i g n s   C C   w i th   t h b est  ch a n n el  q u alit y   to   ea ch   L T E   u s er   w as  p r o p o s ed   ( s ee   E q u atio n   1 ) .   T h is   al g o r ith m   h as  s h o w n   g o o d   th r o u g h p u p e r f o r m an ce   f o r   li m i ted   n u m b er   o f   u s er s   w i th i n   in tr a - b a n d   co n tig u o u s / n o n - co n ti g u o u s   C C s   w h er th r ad io   p r o p ag atio n   en v ir o n m e n in   ea ch   C C   is   al m o s t   s i m ilar .   Nev er t h eles s ,   it  w ill  l ea d   to   in ef f icien u s e   o f   r eso u r ce s   i n   th C C s   o f   h ig h er   f r eq u en c y   s p ec tr u m s   ( i.e .   C C s   at  h ig h er   f r eq u en c y   h a v p o o r er   ch an n el  q u ali t y )   if   it  is   b ein g   i m p le m e n ted   in   in ter - b a n d   n o n - co n tig u o u s   C A   a s   m o s t o f   th u s er s   ar as s ig n ed   to   C C   at  a   lo w er   f r eq u e n c y .       k i k i CC u s e r a v g r , , _ _ _   ( 1 )     m a x 1 , , m a x , 1 _ _ _ RB j j k j i k i r RB CC u s e r avg r   ( 2 )     w h er μ i, k   is   th p r io r it y   o f   u s e r   i   o n   C C   k,   r _ a vg _ u s er_ C C i, k   is   th a v er ag c h a n n e q u alit y   o n   all  R B s   o f   u s er   i   o n   C C   k r i, j, k   is   t h c h a n n el   q u alit y   o f   u s er   i   o n   R B   j   o n   CC   k   a n d     RB max   i s   t h m a x i m u m   a v ailab le  n u m b er   o f   R B s .   T h C T A   alg o r it h m   w as  d e v elo p ed   to   ad d r ess   th li m it atio n s   o f   th e   Ma x - C QI .   T h is   alg o r ith m   ass i g n s   C C   to   ea c h   n e w l y - ar r iv ed   L T E   u s er   ac co r d in g   to   E q u atio n   3 .   T h C T A   av o id s   o v er   ass ig n m e n o f   a   s in g le  C C   ( C C   at  lo w er   f r eq u en c y   s p ec tr u m )   to   m aj o r ity   o f   u s er s   b y   ta k i n g   th a v er a g ch a n n el   q u alit y   o f   all  L T E   u s er s   in to   ac co u n wh en   m ak in g   d ec is io n .   T h is   all o w s   t h alg o r it h m   to   ef f icie n t l y   u ti lize  r eso u r ce s   o n   all  C C s   ( C C   at  lo w er   f r eq u en c y   as  w el l a s   C C s   at  h i g h er   f r eq u en cie s .     N m m m k m i k i k i R CC u s e r a v g r R CC u s e r a v g r 1 , , , _ _ _ _ _ _   ( 3 )     w h er μ i, k   is   th p r io r it y   o f   u s e r   i   o n   CC   k,   r _ a vg _ u s er_ C C i, k   is   th a v er ag c h a n n e q u alit y   o n   all  R B s   o f   u s er   i   o n   C C   ( as  d ef in ed   i n   E q u atio n   3 ) ,   R i   is   th av er a g th r o u g h p u o f   CC   i,  N   is   t h m a x i m u m   n u m b er   o f   u s er s .       3.   RE S E ARCH   M E T H O D   Si m u latio n   m et h o d   is   u s ed   i n   th is   p ap er   to   ev a lu ate   t h p er f o r m a n ce   o f   t h e   C C   s elec tio n   alg o r ith m s   s tated   i n   Sect io n   2 .   T h is   m eth o d   is   c h o s e n   a s   it   is   les s   co m p le x   a n d   les s   e x p en s i v as   co m p ar ed   to   m at h e m a tical  m o d elli n g   an d   r ea l - ti m m ea s u r e m e n m et h o d s .   T h s i m u latio n   m o d els   t h d o w n l in k   L T E - A   t o   co n s is o f   s in g le  p ico   ce ll  o f   4 0 0   m   r ad iu s   w it h   b ase  s tat io n   lo ca ted   at  th ce n ter   o f   th e   ce ll.  I is   as s u m ed   th at  a ll  u s er s   m o v e   at  3 0   k m / h   s p ee d   in   co n s ta n d ir ec tio n .   U s er s   ar e   u n i f o r m l y   d i s tr ib u ted   w it h i n   th e   ce ll.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       I n ve s tig a tio n s   o f Co mp o n e n C a r r ie r   S elec tio n   A lg o r ith ms   in   Lo n g   Ter ....   ( Hu d a   A d ib a h   Mo h d   R a mli)   333   Fre q u en c y   d i v is io n   d u p lex   m o d is   u s ed .   T h in ter - b an d   n o n - co n tig u o u s   C A   is   as s u m e d   w h er th er ar a   to tal  o f   t h r ee   C C s   o f   7 0 0   MH z,   9 0 0   MH an d   2   GHz   f r eq u en c y   b an d w id t h .   E ac h   C C   is   o f   t h r ee   MH b an d w id t h   an d   co n tai n s   to t al  o f   1 5   R B s   ea ch .   T h Hata   m o d el  f o r   u r b an   en v ir o n m e n t,  Gau s s ia n   lo g - n o r m al  d i s tr ib u tio n   w i th   0   m e an   a n d   8   d B   s ta n d ar d   d ev iatio n   a n d   f r eq u e n c y   f lat  R a y leig h   f ad in g   ar u s ed   to   m o d el  t h c h an n el  s tate.   T y p I I   Hy b r id   Au to m a tic  R ep ea R eq u es ( H A R Q)   w it h   C h ase  C o m b i n in g   i s   co n s id er ed .   T h HA R f ee d b ac k   is   m o d eled   er r o r - f r ee   w it h   4   m s   d ela y .   A ll  er r o n eo u s   p ac k e ts   ar d is ca r d ed   af ter   th e y   h av b ee n   r etr an s m itted   th r ee   ti m es.   T h u s er s   i n   t h d o w n l in k   L T E - A   i s   as s u m ed   to   r u n   r ea l - ti m v id eo   co n ten w it h   a v er ag d ata  r ate  o f   2 5 6   k b p s .   T h b u f f e r   d elay   t h r esh o ld ,   w h ic h   is   th m a x i m u m   al lo w ab le  ti m e   p ac k et  ca n   r esid at  th e   b ase  s tatio n   b u f f er ,   is   s et  at  1 0 0   m s .   I is   also   ass u m ed   th at  t h Qo r eq u ir e m e n o f   r ea l - ti m u s er s   is   s a tis f ied   if   t h m ea n   u s er   th r o u g h p u t i s   m ai n tai n ed   ab o v 2 3 4 . 7   k b p s .   T h is   is   to   allo w   ea c h   u s er   to   r u n   2   m i n u tes  v id eo   s tr ea m i n g   s es s io n   w it h o u its   b u f f er   r u n n i n g   d r y   ( i f   th s ize  o f   d e - j itter   b u f f er   is   a s s u m ed   to   b 1 0   s   w h en   t h e   u s er   s tar t s   its   v id eo   s ess io n ) .   T h d o w n lin k   L T E - A   is   as s u m ed   to   co n tain   7 5 leg ac y   L T E   u s er s   an d   2 5 %   L T E - A   u s er s .   T h is   as s u m p tio n   is   p r ac tical  b ec a u s at  t h ea r l y   s ta g o f   m i g r atio n ,   m aj o r ity   o f   t h u s er s   ter m i n als d o   n o t s u p p o r t th ad v an ce   f ea tu r e s   an d   ca p ab ilit i es o f   th L T E - A .     T h m etr ic s   u s to   ev a lu ate   th p er f o r m an ce   o f   th C C   s elec tio n   alg o r it h m s   ar m ea n   u s e r   th r o u g h p u t a n d   P ac k et  L o s s   R atio   ( P L R ) .   T h ese  m e tr ics ar m at h e m a ticall y   ex p r ess ed   as  f o llo w s :       ( 4 )       ( 5 )     w h er p r x i ( t)   i s   th to tal  s ize  o f   co r r ec tly - r ec ei v ed   p ac k ets   ( in   b its )   o f   u s er   i   at  ti m t,  p d is ca r d i ( t )   is   t h to tal   s ize  o f   d is ca r d ed   p ac k ets  ( i n   b its )   o f   u s er   i   at  ti m t p s iz e i ( t )   is   th to tal  s ize  o f   all  p ac k et s   ( in   b its )   ar r iv i n to   th eNB   b u f f er   o f   u s er   i   at  ti m t,  N   is   th to tal  n u m b er   o f   u s er s   an d   T   is   t h to tal  s i m u latio n   ti m e.       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O NS   T h m ea n   u s er   th r o u g h p u w it h   in cr ea s i n g   s y s te m   ca p ac it y   o f   th ev al u ated   C C   s elec tio n   alg o r ith m s   ar s h o w n   in   Fi g u r 2 .   I t   c an   b o b s er v ed   in   th f ig u r th at  th m ea n   u s er   th r o u g h p u d eg r ad es  w it h   in cr ea s i n g   s y s te m   ca p ac it y .   T h is   is   b ec a u s m o r p ac k et s   a v aila b le  at  th e   b ase  s ta tio n   b u f f er   as  m o r u s er s   ar r iv in to   th e   s y s te m .   Giv e n   t h at  t h er ar li m i ted   R B s   in   ea ch   C C   to   ( r e) tr an s m it a ll t h p ac k ets   to   t h u s er s ,   th is   lead s   to   th d eg r ad atio n   o f   th m ea n   u s er   th r o u g h p u t.  I f   th Qo r eq u ir em e n o f   t h r ea l - ti m v id eo   is   to   b s atis f ied   at  2 3 4 . 7   k b p s   m ea n   u s er   th r o u g h p u t h r es h o l d ,   th en   it  ca n   b o b s er v ed   in   T ab le  1   th at  C T alg o r ith m   s u p p o r ts   m o r th a n   2 5 u s er s   co m p ar ed   to   th Ma x - C QI   alg o r it h m   a n d   it  h as  m o r th an   3 3 . 3 3 s y s te m   ca p ac it y   i m p r o v e m e n t   o v er   th e   Q u e u e - L en g t h ,   R an d o m   a n d   L ea s t - L o ad   C C   s e le ctio n   al g o r ith m s .   I t   s h o u ld   b n o ted   th at   s y s te m   ca p ac it y   a n d   u s er   ar u s ed   i n ter ch a n g ea b l y   h er ea f ter .   A d d itio n all y ,   t h P L R   p er f o r m a n ce s   o f   th e   f i v C C   s elec tio n   a lg o r it h m s   ar i llu s t r ated   in   Fi g u r 3 .   P L R   d eg r a d e s   w it h   i n cr ea s i n g   s y s te m   ca p ac it y   s i n ce   m o r p ac k ets  ar d is ca r d ed   f o r   d ela y   v io latio n   ( d u to   i n s u f f ici en R B s   w i th   g o o d   ch an n el  q u alit y   to   ( r e) tr an s m it   all  th p ac k ets).   Fi g u r 3   also   d e m o n s tr ate s   t h at  t h C T A   a l g o r ith m   i s   ca p ab le  to   m in i m ize  t h P L R   f o r   m o r e   u s er s   as c o m p ar ed   to   th o th e r   C C   s elec tio n   alg o r it h m s .     T h s ig n i f ican i m p r o v e m e n t   in   t h C T A   a s   co m p ar ed   to   t h o th er   C C   s elec tio n   al g o r it h m s   ca n   b ex p lain ed   a s   f o llo w s .   T h Qu e u e - L e n g th ,   R a n d o m   a n d   L ea s t - L o ad   ar lo ad - b ala n ce d   C C   s elec tio n   alg o r ith m s .   C C   i s   as s i g n e d   to   ea ch   n e w l y - ar r iv ed   L T E   u s er   w i th o u ta k i n g   th u s er s   a v er ag e   ch a n n el   q u alit y   i n to   ac co u n t.  So m n e w l y - ar r iv ed   L T E   u s er s   lo ca t ed   f ar th er   a w a y   f r o m   t h b a s s tat io n   m a y   b ass i g n ed   to   C C   a t a   h ig h er   f r eq u en c y   w h ich   r esu lts   w i th   le s s   o r   n o n p ac k et s   ar r ec eiv e d   ( th ese  u s er s   ar i n   d ee p   f ad e)   an d   h en ce   d eg r ad in g   t h m ea n   u s er   th r o u g h p u an d   P L R .   On   t h o th er   h a n d ,   th Ma x - C QI   s h o w n   to   h av b etter   p er f o r m a n ce   as   co m p ar ed   to   th lo ad - b alan ce d   C C   s elec tio n   al g o r ith m s .   T h Ma x - C QI   m a k es   d ec is io n   o n   t h b asis   o f   t h a v er ag c h an n el  q u a lit y   o f   ea c h   u s er .   T h is   allo w s   n e w l y - a r r iv ed   L T E   u s er   to   en j o y   ( r e) tr an s m is s io n   o n   R B s   o f   C C   w i th   g o o d   ch an n el  q u alit y   ( s ee   E q u atio n   1 ) .   Ho w ev er ,   g iv e n   t h at  th e   Max - C QI   al w a y s   as s ig n s   u s er   o n   C C   w it h   g o o d   av er ag ch a n n el  q u alit y ,   in   t h in ter - b an d   n o n - co n tig u o u s   C A ,   t h er is   h i g h l y   lik el y   t h at   m aj o r it y   o f   L T E   an d   L T E - A   u s er s   co m p ete   f o r   r eso u r ce s   i n   o n C C   N i T t i t p r x T N t h r o u g h p u t u s e r m e a n 1 1 ) ( 1 1 N i T t i N i T t i t p s i z e t p d i s c a r d P L R 1 1 1 1 ) ( ) ( Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8   :   3 30     3 3 6   334   ( C C   at  lo w   f r eq u e n c y   t h at  h as  b etter   av er ag ch an n el  q u alit y )   w h ile  r eso u r ce s   in   o t h er   C C s   ( C C s   at  h ig h er   f r eq u en c y   t h at  h a v p o o r er   ch an n el  q u al it y )   ar w ast ed .     I is   o b s er v ed   in   Fig u r 2   an d   Fig u r 3   th at  t h Ma x - C QI   p er f o r m a n ce   s ig n i f ica n tl y   d eg r ad w i t h   in cr ea s i n g   s y s te m   ca p ac it y   i n d icatin g   th a t h m aj o r it y   o f   t h u s er s   ar co m p e tin g   f o r   li m i ted   r eso u r ce s   w it h i n   a   C C   o f   lo w er   f r eq u en c y   w h er ea s   s o m e   r eso u r ce s   in   o th er   C C s   ar w as ted   as  o n l y   s m al n u m b er   o f   L T E - u s er s   ar ( r e) tr an s m it ti n g   p ac k e ts   o n   t h ese  C C s .   Giv e n   th at  t h av er a g ch a n n el  q u a lit y   o n   C C   o f   all   u s er s   ar tak e n   in to   ac co u n in   C T A   ( as  d is cu s s ed   in   Secti o n   2 ) ,   th is   lead s   to   u s er s   to   b ass ig n ed   to   o th er   C C s   ( i.e .   in s tead   o f   co m p eti n g   f o r   r eso u r ce s   i n   a   C C   at  a   lo w er   f r eq u en c y )   a n d   t h u s   all o w i n g   th e   C T to   m ax i m ize  its   p er f o r m a n ce .   I n   th is   ca s r eso u r ce s   o n   all  C C s   ar h ig h l y   li k el y   to   b ef f icien tl y   u tili ze d   as   co m p ar ed   to   th Ma x - C QI   w h er co m p etitio n   o f   m aj o r ity   o f   u s er s   ta k p lace   in   s i n g le  C C .             Fig u r 2 .   Me an   u s er   t h r o u g h p u t v s .   s y s te m   ca p ac it y           Fig u r 3 .   P L R   v s .   s y s te m   ca p ac it y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       I n ve s tig a tio n s   o f Co mp o n e n C a r r ie r   S elec tio n   A lg o r ith ms   in   Lo n g   Ter ....   ( Hu d a   A d ib a h   Mo h d   R a mli)   335   T ab le  1 .   Ma x i m u m   s y s te m   ca p ac i ties   to   s u p p o r m ea n   u s er   t h r o u g h p u t o f   2 3 4 . 7   k b p s   C C   S e l e c t i o n   Al g o ri t h m   Ma x i m u m   sys t e m   c a p a c i t y   C T i m p r o v e m e n t   o v e o t h e r   C C   sel e c t i o n   a l g o ri t h m s (% )   C T A   > 6 0   -   M a x - C Q I   48   > 2 5   Q u e u e - L e n g t h   < 4 5   > 3 3 . 3 3   R a n d o m   < 4 5   L e a st   L o a d   < 4 5       5.   CO NCLU SI O N   L T E - A   i s   e n v i s ag ed   to   p r o v i d s ig n i f ica n tl y   h ig h   p ea k   d a ta  r ate  v ia  C m et h o d .   T h is   p r o m i s in g   m et h o d   d em a n d s   f o r   g o o d   C C   s elec tio n   alg o r it h m s   w h e n   th s y s te m   is   o p er atin g   i n   b ac k w ar d   co m p atib le  m o d e.   T h is   p ap er   s tu d ies  n u m b er   o f   C C   s e lectio n   al g o r ith m s   f o r   u s i n   th i n ter - b an d   d o w n li n k   L T E - n et w o r k .   I w as  d e m o n s tr ated   v ia  s er ies  o f   co m p u ter   s i m u latio n s   th a th C T A   alg o r ith m   is   e f f icien in   m ax i m izin g   t h s y s te m   ca p ac i t y   w h ils m ee ti n g   t h r eq u ir ed   Qo o f   r ea l - ti m v id eo   co n ten i n   th i n ter - b an d   d o w n l in k   L TE - A .   T h C T A   h as  m o r th a n   2 5 s y s te m   ca p ac it y   i m p r o v e m e n a s   co m p ar ed   to   th R an d o m ,   Qu e u e - L e n g th ,   L ea s t - L o ad   an d   Ma x - C QI   C C   s elec tio n   alg o r ith m s .     F u tu r s t u d ies  i n clu d p er f o r m an ce   co m p ar is o n   o f   C T A   w it h   o th er   C C   s elec tio n   alg o r it h m s   i n   th i n tr a - b an d   co n ti g u o u s   an d   n o n - co n t ig u o u s   L T E - A .   A d d itio n al l y ,   p er f o r m an ce   s tu d y   o f   th C T A   i n   s u p p o r tin g   m ix tu r o f   r ea l - ti m e   an d   n o n - r ea l - ti m e   m u lti m ed ia  co n te n ts   w il l b p ar t o f   f u t u r s t u d y .       ACK NO WL E D G E M E NT   T h is   w o r k   is   s u p p o r ted   b y   I n ter n at io n al   I s la m ic  U n i v er s i t y   Ma la y s ia  R esear c h   I n itia ti v Gr an t   ( R I GS1 6 - 064 - 0 2 2 8 ) .       RE F E R E NC E S   [1 ]   C h e n g   Y H . e a l . ,   Qo S - G u a ra n tee d   Ch a n n e l - A wa re   S c h e d u li n g   a n d   Re so u rc e   G ro u p i n g   u n d e N o n - F u ll   B u f f e r   T ra ff ic  f o LT E - A   Ne t w o rk s ,”   IEE W ire les Co mm u n ica ti o n a n d   Ne two rk in g   C o n fer e n c e   (W CNC) ,   S a n   F ra n c isc o ,   CA ,   USA ,   P p .   1 - 6.   [2 ]   IT U - R ,   F ra m e w o rk   a n d   Ov e ra ll   Ob jec ti v e o f   th e   F u tu re   De v e lo p m e n o f   IM T - 2 0 0 0   a n d   S y ste m s   Be y o n d   IM T - 2 0 0 0 ,”   2 0 0 3 .   [3 ]   IT U - R ,   Ba c k g ro u n d   o n   IM T - A d v a n c e d ,”   2 0 0 8 .   [4 ]   W a n g   Q . e a l. ,   A   Qo S - G u a ra n tee d   Ra d io   Re so u rc e   S c h e d u li n g   i n   M u lt i - Us e M u lt i - S e rv ice   LT E - A   S y ste m s   w it h   Ca rrier Ag g r e g a ti o n ,”   2 n d   IEE E   I n ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   C o mp u ter   a n d   Co mm u n ica ti o n s ,   p p .   2 9 2 7 - 32 2 0 1 6 .   [5 ]   L v   T . e a l. ,   No v e Us e S c h e d u li n g   A l g o rit h m f o Ca rri e Ag g re g a ti o n   S y ste m   in   He tero g e n e o u Ne tw o rk ,”   IEE W ire les s Co mm u n ica t io n s a n d   Ne tw o rk in g   C o n fer e n c e   ( W C N C) ,   p p .   1 - 6.   [6 ]   L e e   H . e a l. ,   A   S u rv e y   o f   Ra d io   Re so u rc e   M a n a g e m e n f o S p e c t ru m   A g g re g a ti o n   i n   L T E - A d v a n c e d ,”   IEE E   Co mm u n ica ti o n   S u rv e y &   T u to ria ls ,   v o l/ iss u e 1 6 (1 2 ) ,   p p .   7 4 3 - 6 0 2 0 1 4 .   [7 ]   Hu a   W . e t   a l. ,   P e rf o rm a n c e   An a ly sis   o Do w n li n k   In ter - Ba n d   Ca rrier  A g g re g a ti o n   in   L T E - A d v a n c e d ,”   IEE Veh icu la T e c h n o lo g y   Co n fer e n c e   ( VT Fa ll ) ,   1 - 5.   [8 ]   Ra m li   H A M . e a l. ,   A n   I m p ro v e d   Co m p o n e n Ca rrier S e lec ti o n   A lg o rit h m   f o Do w n li n k   L o n g   T e r m   Ev o lu ti o n - A d v a n c e d ,”   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   Co mp u ter   a n d   Co mm u n i c a ti o n   En g in e e rin g ,   Ku a la  L u m p u r ,    pp.   2 0 1 - 4 2 0 1 4 .   [9 ]   Yo n is  A Z . e a l. ,   De sig n   a n d   Im p le m e n tatio n   o f   In tra  Ba n d   Co n ti g u o u Co m p o n e n Ca rriers   o n   L T E - A ,”   In ter n a t io n a J o u rn a o C o m p u ter   Ap p l ica ti o n s ,   v o l/ issu e 4 1 ( 1 4 ) ,   p p .   25 - 30 2 0 1 2 .   [1 0 ]   F a n   W . e a l. ,   A   C a rrier  Ag g r e g a ti o n   Ba se d   Re so u rc e   A ll o c a ti o n   S c h e m e   f o P e rv a siv e   W irele ss   Ne t w o rk s ,”   IEE Nin th   I n ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   De p e n d a b le,   Au t o n o mic   a n d   S e c u re   Co mp u ti n g   ( DAS C) ,   p p .   1 9 6 - 2 0 1 .   [1 1 ]   Al - Ka tsh a   M Z .   a n d   Ra m li   H A M. ,   De v e lo p m e n o f   a   No v e l   Co m p o n e n Ca rrier  S e lec ti o n   A l g o rit h m   in   L o n g   T e r m   Ev o lu ti o n - A d v a n c e d   (L TE - A w it h   Ca rrier  A g g re g a ti o n ,”   IEE S tu d e n C o n fer e n c e   o n   Res e a rc h   a n d   D e v e lo p me n t ,   p p .   1 - 5.   [1 2 ]   Ra m li   H A M . e a l. ,   A   S u rv e y   o f   Co m p o n e n Ca rrier  S e lec ti o n   A lg o rit h m f o Ca rrier   A g g re g a ti o n   in   L o n g   T e r m   Ev o lu ti o n - A d v a n c e d ,”   In te rn a ti o n a C o n fer e n c e   o n   S ma rt  I n stru me n ta ti o n s,  M e a su re me n a n d   Ap p li c a ti o n s ,   P u traja y a ,   M a la y sia ,   2 0 1 7 .   [1 3 ]   L u c re z ia   F . e a l. ,   A   P ro p o sa f o En d - to - E n d   Q o S   P ro v isi o n i n g   in   S o f twa re - De f in e d   Ne t w o rk s ,”   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o El e c trica En g in e e rin g   a n d   Co m p u ter   S c ien c e ,   v o l/ issu e :   7 (4 ) ,   p p .   2 2 7 8 - 86 2 0 1 7 .   [1 4 ]   A u d a h   L . e a l. ,   Qo S   b a se d   A d m issio n   Co n tr o u si n g   M u lt i p a th   S c h e d u ler   f o I P   o v e S a te ll it e   Ne tw o rk s ,”   In ter n a t io n a J o u rn a o E lec trica En g in e e rin g   a n d   Co mp u ter   S c ie n c e ,   v o l/ issu e 7 (6 ) ,   p p .   2 9 2 9 - 35 2 0 1 7 .   [1 5 ]   Yu a n y e   W . e a l. ,   Ca rrier  L o a d   Ba lan c in g   a n d   P a c k e S c h e d u li n g   f o M u lt i - Ca rrier  S y ste m s ,”   IEE T ra n sa c t io n s   o n   W ire les s Co mm u n ic a ti o n s ,   v o l /i ss u e 9 ( 5 ) ,   p p .   1 7 8 0 - 9 2 0 1 0 .   [1 6 ]   Zh a n g   L . e a l. ,   P e rf o rm a n c e   A n a l y si o n   Ca rrier  S c h e d u li n g   S c h e m e in   th e   L o n g - T e r m   Ev o lu ti o n - A d v a n c e d   S y st e m   w it h   Ca rrier Ag g re g a ti o n ,”   IET   Co mm u n ica t io n   L e tt e rs ,   v o l .   5 ,   p p .   6 1 2 - 9 2 0 1 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8   :   3 30     3 3 6   336   [1 7 ]   L iu   L . e a l . ,   Co m p o n e n Ca rrier  M a n a g e m e n f o Ca rrier  Ag g r e g a ti o n   in   L T E - A d v a n c e d   S y ste m ,”   IEE 7 3 rd   Veh icu la T e c h n o lo g y   Co n fer e n c e   ( VT S p rin g ) ,   pp.   1 - 6.   [1 8 ]   Hu T . e a l. ,   Im p ro v e d   Co m p o n e n Ca rrier  S e lec ti o n   M e th o d   f o No n - C o n t in u o u Ca rrier  A g g re g a ti o n   i n   L T E - A d v a n c e d   S y ste m s ,”   IEE Veh icu la r T e c h n o lo g y   Co n fer e n c e   ( VT Fa ll ) ,   p p .   1 - 5.   [1 9 ]   I.   Isk a n d a r,   e a l. ,   In ter - c e ll   In terf e r e n c e   M a n a g e m e n T e c h n iq u e   f o M u lt i - Ce ll   LT E - A   N e t w o rk ,”   In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica a n d   C o mp u t e r E n g i n e e rin g v o l/ issu e 7 (5 ),   p p .   2 6 9 6 20 17 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.