I ndo ne s i a n J o ur na l  o f  E l e c t r i c a l  E ng i ne e r i ng  a nd C o m p u t e r  Sc i e nc e   V o l.   11 ,  N o.   1 J ul y   201 8 , p p 318 ~ 33 2   I SSN :   2502 - 4752 D O I :  10. 11 591/ i j eecs . v 11. i 1 .p p 318 - 3 32          318       Jou r n al  h om e p age h ttp : //ia e s c or e . c om / j our nal s / i nde x . php/ i j e e c s   Wireles s  E nv iro n m en t  Aw a re Ada pt iv e Sche duling   T echnique   fo r   Cellula r  Net w o rk s       A na nd R 1 ,  J i t e ndr a na t h M ung a r a 2   1 CM RIT ,  V T U ,  Ba n g a l o re ,  In d i a   2 N H CE ,  V T U ,  Ba n g a l o re ,  In d i a       A rt i cl In f o     AB S T RAC T   A r tic le  h is to r y :   R ecei v ed   Se p   22 ,  201 7   Re v i s e d   No v   1 0 ,  201 7   A ccep t ed   D ec 2 1 ,  2 01 7       I t  i s  now   w e l l  k now n t ha t  e m pl o y i ng c ha nne l  k now l e dg e  ba s e d on s i g na l i ng   t ech n i q u es  i n  w i r el es s  m o b i l e ad - h o c n et w o r k s  ( M A N E T )  s y s t e m  can  y i el d   l ar g i m p r o v e m en t s  i n  al m o s t  al l  p er f o r m an ce  m et r i c.  H er w e p r o p o s e d  t h e   a da pt i v e  s c he dul i ng ,  i n w hi c h t h e   w or k  done  i s  ba s e d upo n t he   ba ndw i dt h   i nf or m a t i on of  c ha nne l  t o pr ov i de  be t t e r  qua l i t y  o f  s e r v i c e  ( Q oS )  t o t he   cel l - e dg e   m obi l e  s t a t i ons .  C ha nne l  i nf or m a tio n  is  c r itic a l b a s e d  o n  w h ic h   s c he dul i ng  i s  c a r r i e d out .  T he  ba ndw i dt h c ha nne l  i nf or m a t i on c ont a i ns   e s t i m a t i on de l a y ,  t he  pi l ot  c ha nne l  n oi s e  a nd pi l ot  c o nt a m i na t i on.   A f t e r w a r ds ,  Z e r o F or c i ng  pr e c od i ng  m e t hodo l og y  ha s  a ppl i e d f or  r e m ov i ng   t h e i n t er f er en ce at  u s er  n o d es ,  d es t i n at i o n  n o d es  an d  g at ew a y   s i d e.  B y   ex t en d i n g  t h e  ch ar act er i s t i cs  o f  Z F ,  t h e m o d i f i ed  Z er o  F o r ci n g  ( M Z F )   h as   pr o pos e d t o a c hi e v e  hi g he r  t hr o u g hput  r a t e  a nd  hi g he r  s pe c t r um  e f f i c i e nc y .   T h e a ch i ev ab l e - r at es  o f  t h Z F  an d  M Z F  h av e d er i v ed   unde r  t he   c om pr e he ns i v e   m ode l  of  i m pe r f e c t  ba ndw i dt h  i nf or m a t i on.   Ke y wo rd s :   E rro r R a t e   I m p er f ect  b an d w i d t h   in f o r m a tio n   M obi l e  A d H oc  N e t w or k   (M A N E T )   M odi f i e d Z e r o F or c i n g  ( M Z F )   T hr o ughp u t   Z e r o  F o r c i n g  ( Z F )   C opy r i g ht   ©  201 8   I ns t i t ut e  o f  A d v anc e E ngi ne e r i ng an d Sc i e nc e   A l l  ri g h t s re se rv e d .   Co rre sp o n d i n g  Au t h o r :   A na nd  R   C M R I T ,  V T U ,   B an g al o r e,  I n d i a .   E m a il:  a n an d r ed d y . c m r i t @ g m ai l . co m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h w i r el es s  d at a - t r af f i c ( D T )  h as  b een   i n cr eas ed   m o r e i n  t h e cel l u l ar  co m m u n i cat i o n  s y s t e m   ( C C S ) .   A s  a  c on c e r n ,   m obi l e  D T  h a s   g r o w n 4 t h ou s a n f ol d ov e r  t h e  pr e vi ou s  t e y e a r s  a n n e a r l y  400   m i l l i o n   f o l d  o v er  p r ev i o u s   f i f t een   y ear s  [ 1 ] .  T h m aj o r l y   i n c r eas ed  d e m an d  o f   w i r el es s  t r a f f i h as  d r a w n  l o t s   o f  r es ear ch   w o r k er  at t en t i o n  an d  t h i s  r es ear c w o r ks  i nc l ud e s  t he  i nc r e a s i n g o f  b a nd w i d t h,  ne t w o r k d e n s i t y   a nd  i m p r o ve m e nt  i n s p e c t r a l   d e ns i t y.   A p p l y i ng a   m a s s i ve   m u l t i - i np ut  m ul t i - o u t p u t  ( M I MO )  an t e n n m o d el   can  b e co n s i d er ed  as  t h e b es t  t ech n i q u f o r  t h e e n h an c i n g   s p ect r al  d en s i t y  i n   m o d er n  C C S .   T hi s   m a y a l s o   d e l i ve r  t he   hi gh - e n er g y  e f f i c i e n c y  ( E E ) ,  al s o  i t  can   m a k e q u i t e p r act i cab l e f o r  b e i n g a p p l y t o  t he   gr e e C C S   [2 ] - [ 4 ] .  M I MO  m o d el  ar e ab l e t o  t r an s m i t  s i g n al   w i t h   h i g h   d eg r ee o f   f r eed o m ,  al s o  can  s er v e t o   m o r e   nu m b e r   o f   u s e r s   s i m ul t a ne o us l w i t h   t he   hi g c a p a c i t y   o f   t r a ns m i s s i o n   ( i . e .   w i t ho ut   i nc r e a s i n t he   t r a n s m i s s i on  r e s o u r c e ) .  E m pl oy m e n t  o f  Z F  ‘ or   m a x i m um  r a t i o t r a n s m i s s i on  ( M R T )   m e t h od h a s  c ons i de r e f o r  th e   m u lti u s e r - M IM O  s i g n a l  t ra n s m i s s i o n  [5   [ 7 ] .   T h e  im p le m e n ta t io n  o f   M R T   m o d el  can  ca u s e t h e l o w   i m p le m e n ta tio n   c o s t b u it  a ls o   le a d s  to  s u f f e r  f r o m   s e r io u s  in te r - b ea m   i n t er f er en ce  an d  p r o v i d i n g   co n s i d er ab l y  l es s  cap a c i t y  t ha n t he   Z F  t e c h ni q ue  [ 8 ] [1 0 ].   I n  t h i s  p ap er ,   w e co n s i d er  t h e M I M O  ( M u l t i p l e - in p u t m u ltip le - ou t put )  h o m og e n e o u s  Ad - ho c   n et w o r k ;  t h i s   co n s eq u e n t l y   ex t en d ed  t o  t h an al y s i s  o f   g en er al i zed   m u l t i p l e a n t en n C N   s ce n ar i o s ,   s p eci f i cal l y ,  co n s i d er i n g  t h u p l i n k  an d  d o w n l i n k  o f  t h e MA N E T .  I t  h as  b eco m e t h e  i n t eg r al   f eat u r e o f   s ev er al  ad v a n ced  co m m u n i cat i o n  s y s t e m s  an d  c a n  p r o v id e  th e  e x c e lle n t in c r e m e n t in  r e lia b ilit y  a n d  d a ta  r a te   co m p ar ed   w i t h  t h s i n g l e an t en n a  s y s t e m s .   A  MI M O  cel l u l ar  s y s t e m ,   w h i c h  h a s  b een   w i d el y  ex p l o r ed  i n   th e  m u ltip le - u s e r  M I M O ,  i n  t h a t th e   m u ltip le - a nt e n na   s i m ul t a ne o us l y  p r o vi d e s  a n  a ut o no m o us   m u ltip lic it y  o f   co - c ha nne l  us e r s  [ 1 1 ] [1 2 ].   A  s m a rt  re s o u rc e - a llo c a tio n   s c h e m e   is   e s s e n t ia to   u til iz e   th e   b e n e t s   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i     I SSN :   2502 - 4752       W i r e l e s s  E nv i r onm e nt  A w ar e   A dapt i v e  Sc he dul i n g T e c hni q u e  F or  C e l l ul ar  N e t w or k s   ( A nand R )   319   co o p er at i v e t ech n i q u e  i n  o r d er  t o  as s u r an ce t h q u al i t y   o f  s er v i ce” ( Q o S )  r eq u i r e m e n t s  i n  M A N E T .   T h c om m o n  g a t e w a y   i s  onl y  r e s pon s i bl e f o r  t h e co m m u n i ca t i o n  b et w een   u s er s  an d  t h e d es t i n a t i o n  t h at   h as   e q u ip p e d  w it h   t h e  m u ltip le   n um be r s   of  a n t e nn a s .  T h e  n ode s   pr e s e n t  a t   u s e r   or  de s t i n a t i on s i de  h a s  e qu i ppe d   w it h  th e  s i n g le - a nt e n na .  T he  us e r  s e nd s  t he i r  i n f o r m a t i o n/ s i gna l s  b y t he   ga t e w a a n d  tr a n s m its  th i s   i nf or m a t i on  t o t h e i r  de s i r e d d e s t i n a t i on .  T h e  pr e c o di n g   w i t h  Z e r o F or c i n g  ( Z F )   m e t h odol ogy  h a s  c on s i de r e f o r  r e m o vi ng t he  i nt e r f e r e nc e   a t  us e r  no d e s ,  d e s t i na t i o no d e s  a nd  ga t e w a y s i d e .   Fi g ur e   1  s h o w s  t h e  s y s t e m   m o d el   w i t h  a  co m m o n  g at e w a y ,   w h er e t h u s er   n u m b er s  ar e r an d o m l y   an d  u n i f o r m l y  c i r cu l at ed  i n  a s s i s t ed  ar ea,  al s o  t h e d es t i n at i o n  ad d r es s  ar e r a n d o m l y  a n d   u n i f o r m l y  ci r c u l at ed   i n  as s i s t ed  ar ea.  I n  s i n g l e h o p ,  v er y   s m a l l  o v er l ap p i n g  ar ea  h a s   s ho w n  i F i g ur e   1 . 1 ,   w h i c h i s  t he   ga t e w a l o cat i o n .  I n   m u l t i   h o p ,  s o m e n o d es  ar e v er y   f ar  an d  can n o t  d i r ect l y  co m m u n i cat e,  t h at  i s   w h y  t h e t r a f f i h as  t o   t r an s f er  t h r o u g h  t h e o t h er  i n t e r m ed i at e n o d es .  M o r eo v er ,  i n   s i n g l h o p ,  n o d es  ar e i n  t h ei r   co n t act   ar ea,  s o  t h co m m u n i cat i o n  can   h ap p en   d i r ect l y .  T h e co m p l ex i t y  o f  Z F  p r e - c odi n g   i s  a ppr ox i m a t i n g t h r ough  t h e   i n v er s i o n  o f   m at r i x  b y  t h N e u m a n n   s er i es  e x p an s i o n  [ 1 3 ] .  H o w ev er ,  t h e co m p u t at i o n al  co m p l ex i t y   e x t e ns i on  t er m s  o f  t h r ee d eg r ees  ar e   h i g he r  t ha n t h e  d ir e c t  in v e r s io n .  T h e r e f o r e ,  it i s  d if f ic u lt to  p u t o n  t h e   e xt e n s i o m e t ho d o l o gi e s  a t  t he  ga t e w a y no d e s ,   w h i c h i s  hi g he r  t ha n t hr e e - m o d u l es .   T o  o v er co m e t h i s   pr obl e m ,  h e r e   w e  pr opos e d t h e   m odi f i e d z e r o f or c i n g  (  )  p r eco d i n g  t ech n i q u e.  T h e ‘    is  a b le  to   i m pr ov e  t h e   s pe c t r um  e f f i c i e n c y  a n d t h r oug h p u t ,   w h i c a l s o pr e s e r v e s  t h e   di s t r i bu t e d pr oc e s s i ng  ad v an t a g e.  M o r eo v er ,  t h i s  p ap er  ap p l i es  t h e g e n er al i zed  i m p er f ect  b an d w i d t h   m o d el  i n  t h e  d er i v at i o n s ,   w h i c h   c o m p r i s e s  t he  c o nt a m i na t i o n a nd  t he  c ha n ne l  no i s e .             F i g ur e  1 .  C o m m o G a t ew ay   S y s t e m  M o d el       T h e r es t  o f  t h i s  p ap er   o r g an i zed  as  f o l l o w s .  S ect i o n  2  d es cr i b es  t h e l i t er at u r e s u r v e y   u n d er   co n s i d er at i o n .  S ect i o n   3  d es cr i b es  t h e p r e - co d er  Z F  a n d   MZ F   t ec h n i q u e t h at   s p at i al l y  co r r el at ed  ‘   ’  ch an n el   w i t h  t h e ad ap t i v s ch ed u l i n g  at  B S .  S ect i o n  4  ev al u at es  r es u l t s  o f  t h e ex i s t i n g  Z F  t ech n i q u e an d  o u r   pr op os e d M Z F  t e c hn i q u e  b y  c om p u t e r  s i m ul a t i on .  F i n a l l y ,  S e c t i on  5 pr ov i de s  c on c l u s i on  of  t hi s  pa pe r .       2.   LI TER A TU R E S U R V E Y   I n  p ap er  [ 1 4 ] ,  t h e co n cen t r at i o n  h a s   g i v en  t o  t h e r es ear ch   s t at e o f   l i m i t ed  f eed b ack   i n  t h e w i r el e s s   c om m uni c a t i on  ( W C )  s y s t e m s .   F r o m  t h l as t   f e w   y ear s ,   t h i n t er es t   i n  l i m i t ed   f eed b ack   ap p l i cat i o n s   h as   i nc r e a s e d  s o   m uc h a nd  s ur e l y  i t   w i l l  gr o w   w i t h t he  ‘ s t a nd a r d i z a t i o n’  a nd  4 G  d e p l o ym e n t   w i t h b e y o nd   w i r e l e ss  n e t w o r k b ut  t he r e  a r e  s t i l l   m a n y p r o b l e m s  r e m a i ni n g.  G e ne r a l l y,  t he r e  i s   no  s uc h t he o r y  o f  t he   s in g le   o r  m u lti u s e r   ( W F C )   w ir e le s s - f eed b ack   co m m u n i cat i o n   n et w o r k s .   T h i s   m a y   o r   m a y   n o t   b s u c h   t y p o f   t r act ab l p r o b l em s .   H o w e v er ,   i s s u e s   ar m u c h   co m p l i cat ed   s u c a s   t he   f und a m e nt a l   d i f f i c ul t y   i a   s o u r ce co d i n g ,  d el a y  e f f ect  al s o  t h e acco m p an y i n g  i s  i m p o r t an t  f o r  t h s m a l l  f eed b ack  b l o ck - l e n gt h s i gna l ,   i n t er act i o n  b et w ee n  t h e r ev e r s e an d  f o r w ar d  l i n k s ,  er r o r s  ef f ect  i n  t h e ‘ f eed b ack   m es s a g es ,  al s o  t h e   u n cer t ai n t y  i n  opt i m um   w a y  t o j oi n  t h e  ‘ e n c ode - m e s s a g e i n f o r m at i o n   w i t h  t h e c h a n n e l  f eed b ack  s t at e.  T h d i f f i c u l t i es  i n  t h e p l ace m e n t   o f  i n ad eq u at f eed b ack - s y s t e m s  al s o  t i es  d i r ect l y   w i t h  t h e as s u m ed  c h an n el   q ua l i t y   m o d e l  i n a  s ys t e m  d e s i gn.  M i s m a t c he s  a nd  c ha n ge s  in  th e  d is tr ib u tio n  o f  c h a n n e l   m u s t b e  p r o j e c te d   an d  co n s i d er ed  i n  t h e r el i ab l s y s t e m .   U s e r 2   D e s tin a ti o n  1   U s e r 1   D e s tin a ti o n   2   U s e r U   A1   A2   D e s tin a ti o n  3   U s e r 3   D e s tin a ti o n  U   Ga t e w a y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   25 02 - 4752   I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i ,   V o l.   11 , N o .   1 J u l y  2018   :   3 18     332   320   T h r el ay s   p ar t   i n   r ecen t   g e n er at i o n   ar g en er al l y   h al f - d u p l ex   ( H D )   b ecau s o f   t h ei r   s i m p l i ci t y   i n   i m p le m e n ta tio n .   A  r e la y  i n  H a lf - D u p l ex  d ecr eas es  t h s p ect r al  ef f i c ie n c y  a n d  it c a n n o t tr a n s m it  o r  r e c e i v e   o n  a s i m i l ar  s p ect r al  r es o u r ce.  T h e t ech n o l o g y  o f  f u l l  d u p l e x  cu r r en t l y  b eco m m o r e p o p u l ar  af t er  t h e s t u d i es   i n  s i g n i f i can t  l o o p  i n t er f er e n c e.   T h i s  cau s es  t h e r ecep t i o n  an d  t r an s m i s s i o n  o n  i d en t i cal  c h an n el  [ 1 5 ]  [ 1 6 ] .  A  fu l l - d up l e x ( F D )  r e l a y ,  u s ua l l y   kno w n  a s  a  o ne - w a y  r el a y ,  t h er ef o r e,  i t  can  al s o  r ecei v e an d  t r an s m i t  o n  t h e   eq u i v al e n t   s p ect r al  r es o u r ce,   al s o  i t  ab l e t o  d o u b l e t h e t h eo r et i cal l y   s p ect r al  ef f i ci e n c y ,  c o m p ar at i v el y  t o  t h H D  re l a y  [1 7 ] [1 8 ].   T wo - w a y  r e l a yi ng o f   f ul l   dupl e x  h a s  c on s i de r e d i n  [ 19] - [ 2 1 ] ,  w h er e t w o   u s er s  i n t er ch an g e t w o   i n f o r m at i o n  d at u n i t s  i n  a s i n g l e ch a n n el  u s i n g  a r el a y ,   m o r eo v er  t h i s  ad v a n ces  t h e s p ect r al  ef f i c i en c y .  T h e   2 - w a y  r e la y i n g  o f  F D  is  r e c e n tl y  e x te n d  to  th e   m u lti - p a i r  t wo - wa y   F D   r e l a y i ng  [ 22] - [ 2 4 ]  w h e r e   th e  m u ltip le   p a i r s  o f  us e r  e xc ha n ge  t he  d a t a  t hr o ug h a  r e l a y   w i t h a  us e  o f  s i ng l e  c ha nne l .  M ul t i - p a ir  r e la y  o f  t w o - w a y F D ,   h o w e v e r  it s u f f e r s  f r o m   th e  a d d itio n  o f  in te r - p ai r  l o o p  i n t er f er en ce t h r o u g h  t h e r el a y  o f   tr a n s m it a n te n n a  to   r ecei v e an t e n n a t h at  ca n  al s o  d ecr eas e i t s  s p ect r al  ef f i ci e n c y .   E n or m ous  ‘ MI MO  s ys t e m s  ha s  b e c o m e   ve r y  p o p ul a r  i f  t he y t e r m i na t e   m ul t i - u s er  i n t er f er e n ce   t hr o u gh  us i n g t he  s i m p l e  p r o c e s s  s c he m e s  o f  l i ne a r  t r a ns i t i o n e . g. ,   m a xi m u m  r a t i o   c o m b i ni n g ( MR C )  a nd  zer o  f o r ci n g  ( Z F ) [2 5 ] - [ 2 8 ] ,  a ls o   s ig n i f ic a n tl y  p r o g r e s s  th e  s p e c tr a l e f f ic ie n c y  ( SE ) .  S ev er al  MI M O  h as  al s o   i nt e gr a t e d   w i t o ne  a nd   t w o - w a y  r e la y s   o f  F D  to  te r m in a t e  th e  in te r - p ai r  i n t er f er e n ce an d  l o o p  [ 2 2 ] - [ 24 ] ,   [2 9 ].  In  p a p e r [ 2 2 ] ,  t h ey  d er i v ed  t h e  p o w er  al l o cat i o n   m o d u l e a n d  an  ach i e v ab l e r at e t o   m i n i m al i ze er g o d i c   su m - r a te  f o r  th e   m u lti - pa i r  on e - w a y  an d  t h m as s i v f o r w ar d  ‘ M I M O  F D  r el a y i n g .  D ai  et  al .  [ 2 9 ] ,   co r r es p o n d i n g l y  d er i v ed  f r o m   cl o s ed  ach i ev ab l e - r at e,  al s o  t h e p o w er  a l l o cat i o n  p r o ces s  h a s  u s ed  t o   m a x i m i ze   t he  s u m - r a te  f o r  m u lti - p a ir  2 - w a y  s u b s ta n tia M I M O  H D  to  a m p li f y  a n d  f o r w a r d  ( A F )   r e la y  w i th  th e   i n ad eq u at e l i n ear  p r o ces s i n g  an d  ch an n el  s t at e i n f o r m at i o n  ( C SI ) .  Z ha n g e t  a l .  [ 2 3 ] ,  pr o pos e d  t he  4 - p o we r   s c a lin g  m o d ul e  f o r  t he  2 - w a y   F D  r el a y i n g  t o   m ax i m i ze i t s   en er g y  a n d  s p ect r al  ef f i ci e n c y .  I n  p ap er  [ 2 4 ] ,  t h e   p o w er  al l o cat i o n  s t r u ct u r e h a s  d ev el o p ed  t o   m i n i m al i ze t h s u m - r a te  f o r   a  m u lti - p a ir  2 - w a y  ‘ F D   M I M O AF   r e l a y i n g t hr o ug h t he  e s t i m a t e d  C S I  va l ue s   w i t h l e a s t   s q u ar e s  an d  p r o ces s i n g  o f  MR C  at  t h e r el a y .   Y a ng  e t  a l .  [ 30]  pr opos e d t h e  c e l l - e d ge - a w ar e ( CEA ) - Z F  p re - co d er ,   w h i c h  can  ex p l o i t s  t h e ad d i t i o n al   s p at i al  d eg r ees  o f  i n d ep en d e n ce av ai l ab i l i t y  at  en o r m o u s  M I M O  b as e an t en n as  ( B S s )  t o  s u p p r es s  t h i n t er f er e n ce  o f  in te r - cel l  a t  a  m o s t   s u s cep t i b l e u s er  eq u i p m en t s  ( U E s )  i n  t h n et w o r k .  T h e C E A - Z F  p r eci s el y   t ar g et s  t h e U E s ,   w h i ch  ar e n ei g h b o r  t o  t h e ‘ BS  co v er ag e  ar ea,  t h er ef o r e f e w er  r eq u i r e m en t  i n  s p at i al   d i m e n s io n s  a r e  to  m i tig a te  t h e  in te r - cel l  i n t er f er en ce an d ,   l e a vi ng  m a xi m u m  d i m e ns i o n s  f o r  t he  i n t r a - cel l   s p a tia l   m u lt ip le x i n g .  F u r th e r m o r e ,  it c a n  b e  r e a liz e d  i n   th e  d is tr ib u te d   m e t h o d .  I n  o r d e r  to  d e v e lo p  th e   p r act i cal  o r g an i zat i o n s ,  t h e y   h as  an al y zed  t h e C E A - Z F  p er f o r m a n ce an d ,  C E U - Z F  p r e c o di ng i n t he  a r b i t r a r a s ym m e t r i c   c e l l u l a r  ne t w o r k  ( C N ) .  T hr o ugh  us i n g C E A - Z F  p re - co d er ,  t h e b et t er  t y p e o f  n et w o r k  co v er a g e   h as  o b t ai n ed .  M o r e s i g n i f i ca n t l y ,  t h e 9 5 - p er cen t ag e r at e  n a m el y  a n d  t h e   m i n i m u m  d at a - r at e h a s  s i g n i f i can t l y   i m pr ov e d,  i w hi c h  a ny  U E  c a n   s u ppos e d t o  ach i e v e.   A f t er w ar d s  t h e  p ar t i cu l ar  i n t er es t  i s ,  t h e  g i v e n   a m b itio u s   e d g e  r a te   s u p p lie s  f o r  t h e  5 G  t h a t a i m s  a t a n   u n in te r r u p te d  u s e r  p r a c tic e .  I n   a d d itio n ,  th i s  s tu d y   m eas u r ed  t h e C S I  i m p er f ect  i m p ac t ,  al s o  b y  co n f i r m i n g  t h co n t r o l l i n g  i m p o r t an ce o f  t h e   p ilo t c o n ta m i n a tio n ,   t hr o u gho ut  t he  c ha nne l  a p p r o x i m a t i o n p ha s e .   T h e en er g y  e f f i ci en c y  ( EE )   m et r i c,  t h at  can  acq u i r e s  t h P ar et o - o p t i m a l i t y”  b e t w e e n a  t hr o ug hp ut   an d  en er g y  co n s u m p t i o n  h a s   cu r r en t l y  d r a w n  an  at t e n t i o n  t o w ar d s  t h e p er f o r m an ce  m ea s u r e m e nt  [ 3 1 ] .  T hi s   p ap er  s t u d i es  ab o u t  t h e E E   m et r i c o f  d o w n l i n k  o f  t h e cel l - f r e e  s in g le - h o p   i mme n s e  ‘ M I M O   s y s t e m’  w i t h  Z F   p r eco d i n g .  I n  p ap er  [ 3 2 ] ,  t h e y   d i s cu s s es  ab o u t  t h u p l i n k  E E   m et r i c o f  i m m en s e M I M O  s y s t e m   w h e n ev er ,  t h e   no n - l i n ear  r ecei v er s  t er m i n at i o n   ar e e m p l o y ed  at  b as e s t at i o n .  T h e s u cce s s i v e r at e o f   b an d w i d t h  s i g n al s   b eco m e s  t h m ai n  p r o b l em  i n   Z F   s ch e m e,  d u e t o  p r es en ce o f  i n t er f er e n ce/ n o i s e i n  r eal   w o r l d  s cen ar i o .         3.   P R OP OS E D  M E T HOD OL OG Y   I n p r e c o d i ng s c he m e ,  t he  ga t e w a y   no d e  i s  ha vi ng  A   n u m b er  o f  t r an s m i t  an t e n n as .  H er e,   w e as s u m e   t h at  a g at e w a y  n o d e acq u i r es   b an d w i d t h  t h r o u g h  t h e i m p er f ect  b an d w i d t h  es t i m at i o n .  T h e co m p ar i s o n  o f  Z F   an d  M Z F  b y  i n t r o d u ci n g  t h e i m p er f ect  b an d w i d t h  t h a t  o r i g i n at i n g  f r o m   t h e i m p er f ect  r ev er s e - l i nk   a ppr ox i m a t i o n i n a  T D D  s y s t e m .   T h eo r et i cal l y ,  u s er s  ar e ab l e t o  f eed b ack  t h e d i f f er en t   n u m b er s  o f  ‘ ch a n n el  d i m e n s i o n s  t h at  d ep en d s   on  t h e  l i m i t e k i n d of  l ong - t er m  ar i t h m et i cal  b an d w i d t h ,  n o n e t h el e s s  t h a t   w o u l d  d ecr eas e t h e co v er a g e   ( t hr o ug f a vo r i ng t he  c e l l  c e n t e r  u s er s )  an d ,  t h e n ece s s i t y  o f  a f l ex i b l s y s t e m  o p er at i o n   w i t h   m o r e n u m b er   o f  co n t r o l  s i g n a l i n g .  T h er ef o r e,   w e as s u m e t h at  a s y s t e m  acq u i r es  d i m e n s i o n s / u s er  ( U d )  f r o m  a cas u al l y   s el ect ed  u s er  d at a,   w h er e   U d   1   i s   f i x e d bu t  a l s o de pe n ds   u pon  t he  pr op os e d   p r e c o d i ng s t r a t e g y.  H e r e  t he   b as e s t at i o n  i s  co n s i d er ed  as  t h e g at e w a y   n o d e.   Fi g ur e  2   r ep r es en t s  t h e b as i b l o ck  d i ag r a m  o f  o u r  p r o p o s ed  s y s t e m   A r ch i t ect u r e.   A   m o d i f i ed  zer o - f or c i ng  ba s e d pr e c o di n g  s c he m e   w a s  pr opos e d,  w hi c h  c on s i de r s  B S - M S s  ( M o b ile  s ta ti o n s ) / U se r s  w i t h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i     I SSN :   2502 - 4752       W i r e l e s s  E nv i r onm e nt  A w ar e   A dapt i v e  Sc he dul i n g T e c hni q u e  F or  C e l l ul ar  N e t w or k s   ( A nand R )   321   a da pt i v e   s c h e du l i ng   t pr ov i de   Q o S   g u ar a n t ee  t o  cel l - e d ge   M S s .   T he   c ha nne l   b a nd w i d t h  i nf o r m a t i o n   i s   c r itic a l b a s e d  o n   w h ic h  s c h e d u lin g  is  c a r r ie d  o u t a t b o th  u p li n k  a n d  d o w n li n k  s id e .         F i gu r e  2.   B as i c B l o ck   D i ag r am   o S y s t e A r c h ite c t ur e       3 .1 T i me   D iv is io n   D upl e x   ( T DD)   I n  c y c lic   s y s te m  o p e r a tio n ,  w e  c o n s id e r  th e  T i m e  d iv i s io n  d u p le x  ( T D D ) ,  t h e  ope r a t i on  of   r es p ect i v e c y cl i c b as el i n s y s t e m  ar e i l l u s t r at ed  ab o v e i n   F i g ur e   3. 1.  I n  T D D  s c h e m e  [ 33] ,  t h e  s y s t e m  t ogg l e s   i n  b et w een   d o w n l i n k a nd  up l i nk t r a ns m i s s i o n o n a  s a m e  c ha nne l ,  t he r e f o r e ,  t he   s i gna l  t r a i n i ng e na b l e s  i n b o t h   d i r ect i o n s .  T h e p er f ect  ch a n n e l  r eci p r o ci t y   h as  a s s u m ed  an d  t h e co h er e n t  t i m e cr eat es  o b t ai n ab l e b an d w i d t h .   I n  a   f i g u r e  3. 2 t h e  bl oc k t opt i m i z e / c or r e c t  un t i l  t h e  s i m i l ar  b l o ck  ar i s e s  i n  t h n ex t  c y cl e  a n d  car ef u l   c a lib r a tio n  is  e s s e n tia l to  e m p l o y  t h e  r e c ip r o c it y  in  tr a i n i n g .         U p l i n k   T r a in in g   R e so u rc e   A l l oc a t i on         Do w n l i n k   T r a in in g     Do w n l i n k  Da t a   Tr a n s m is s io n       Up l i n k  Da t a   T r a n s m i s s i o n     C o h eren ce  T i m e     F i g u r e 3 .  B as i c B l o ck - f ad i n g   S y s t e m  O p er at i o n  o f  T D D  S y s t e m s .  T h e S y s t e m  O p er at i o n   H as  R ep eat ed  i n  a  C y cl i c Man n er .       3 .2 A da pt i v e  Sc he dul i ng  ba s e d upo n t he  B a ndw i dt h I nf o r m a t i o n   I n itia ll y ,   L i n e a r   p r e c o d in g   s tr a te g ie s   is   c o n s id e r  to   g e n e r a liz e   p r o b le m   f o r m u la tio n   a n d   t h e   t r an s m i t t ed  s i g n al  can  b e g i v e n  as     T =   W U d U U U = 1       ( 1)     W h er e,   W U   A × dU   i s  t he  p r e - c odi ng  m a t r i x ,   d U   ~     0 ,   I dU   is  th e  d a ta - s i g na l  a nd ,   t he   d U   i s  num be r  o f   m u l t i pl e x e da t a - s t r ea m s  t o   u s er  U .  E ac h  u s er   f r o m  t h e cel l  ap p l i es  a  s e m i  u n i t ar y   r ecei v e co m b i n at i o n   m at r i x     R U =   B × dU   ( i .e .,  R U E   R U =     I dU )  a n pr ov i de s  i n t e r - u s er  i n t er f er e n ce as  t h e   G au s s i a n  n o i s e.  T h e ach i e v ab l e r at e o f  i n f o r m at i o n   gi ve n a s     q U ( { W l } , R U ) =   l og 2 d et   (   I dU +   R U E   E U W l W l E E U E   R U U l = 1 ) d et   (   I dU +   R U E   E U W l W l E E U E   R U ) l U     ( 2)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   25 02 - 4752   I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i ,   V o l.   11 , N o .   1 J u l y  2018   :   3 18     332   322   W h er e,   l   d en o t es  t h e ar b i t r ar y   u s er  i n d e x  an d   W l   d en o t es  f o r  t h e p r eco d i n g   m at r i ces  s et   [ 3 8 ] .   T h e   tr a n s m is s io n   s ig n a l i s  li m ite d  t h r u  a  S N R   co n s t r ai n t / av er a g e p o w er  o f  S ,  t h er e f o r e     Λ { T E T } =   t ra ns ( W U W U E ) U U = 1   S         (3 )     P r ef er ab l y ,   w e s el ect  t h e s e p ar a m et er s   W U , R U ,   d U   t o   m ax i m i ze t h e s u m  r at e;  s u c h  as       Ma x { W U , R U ,   d U }   q U ( { W l } , R U ) U U = 1     T h a t s u b j e c t to                                         t ra ns ( W U W U E ) U U = 1   S   R U E   R U =     I dU ,   d U   0             (4 )       T h e s el ect i o n  o f  p ar a m et er   W U , R U ,   d U   d o n e,  acco r d an ce t o  ach i ev e t h e t r act ab l e p r o b l em  s o l u t i o n .     T he  us e r s  s c he d ul e d  s e q ue nt i a l l y   w i t h t he  a d a p t i ve  s c he d ul i n g t e c hni q ue .  T hi s   w i l l   a vo i d s  t he   e xha us t i ve  s e a r c h a t   a ll d a ta - s tr e a m  a llo c a tio n  a n d  it is  a l m o s t in f e a s ib le   w h e n   A   a nd  U  gr ow  l a r ge .  W e  ha v e   s i m pl i f i e d t h e  s c h e du l i ng  pr ob l e m  b y .       { W U } m a x i m i z e =   l og 2 d et   (   I dU +   R U E   E U W U W U E E U E   R U U β )   S u b j e c t to                           t ra ns ( W U W U E ) U β   S ,     R U E   E U   W l = 0 dU × dl   ,               U   β , l   β \ { U }       ( 5)     F o r  each  u s er   U ,  a  s c he d ul i ng  s e t   β Z F   i s  c on s i de r  of   Z F  a n β M Z F   i s  co n s i d er  o f  M Z F .     3 .3 E s t i m at i on  of  B an d w i d t h  i n f or m at i on   H er w e acq u i r es  t h e b a n d w i d t h  t h r o u g h  a n  i m p er f ect  b a n d w i d t h  es t i m at i o n  a n d   m a i n l y  f o cu s   w i l l   b e  o n t he  T D D   s y s t e m s ,   w h er e each  ch an n el  ap p r o x i m at i o n  h as  o b t ai n ed  b y  s i g n al i n g  t r ai n i n g  i n  t h e u p l i n k .   T hi s  a p p r o a c h i s   ve r m uc s i m i l a r  a s  t he  a na l o g b a nd w i d t h i nf o r m a t i o n  f e e d b a c k  i t he   F D D   s ys t e m s ,   w h er e an   u n - q u a n t i zed  ch a n n el  co ef f i ci e n t s  ar e s e n t  t o  an   u p l i n k   s u b c a rri e r [3 3 ] [ 3 4 ].   T he  up l i nk - r ecei v ed  s i g n al  at   g at e w a y  o f  t h e s y s t e m   m o d el  [ 3 3 ]  h as  g i v e n  b y       R U =   E U α     T U + µ k     ( 6)     W h er e,   R U     A × 1   is  r e c e iv e d  u p li n k   s ig n a l,  tr a n s m itte d  u p li n k  s i g n a l d e n o te d  b y       T U     B × 1         ( 7)   µ U   r e p r e s e nt  t he  no i s e   ve c t o r .  T he  d o w nl i n no i s e  ve c t o r  h a s  no r m a l i z e d  o n t he   w a y t o   c ha n ne l   m at r i x  i n  a  s y s t e m   m o d el .   A s s u m i n g   t h e  p er f ect   s t at i s t i cal  b an d w i d t h ,  t h e   m ean  s q u ar e er r o r  ( M S E )   e s ti m a tio n   E U   of   C U E   E U   an d  t h e r es u l t an t   er r o r  c o - v ar i an ce m at r i x   F U   ar e [ 3 5 ]     v ec E k T =   1 ρ 2   F U α U E   v ec ( R U ) ,   ( 8)     W he r e   α U = ( α k α   I A )   a nd   R U   i s  r e c e i ve d  s i g na l   f r o m  t he  t r a i ni ng s i g na l i n g.     A s  p er  t h e q u an t i zed  C S I ,   w co m p u t e t h e p r e - c odi n g   t h r oug h a s s um i n g   E U   as  a t r u e c h an n el .   W h i c h   r es u l t s  t h e p er f o r m a n ce i n  a l o w er  b o u n d  a n d  t h e r at es  o f  i n f o r m a t i o w i t Z F  a nd  M Z F  c a n b e  gi ve n b y     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i     I SSN :   2502 - 4752       W i r e l e s s  E nv i r onm e nt  A w ar e   A dapt i v e  Sc he dul i n g T e c hni q u e  F or  C e l l ul ar  N e t w or k s   ( A nand R )   323   q U Z F ES T ( S ) =   l og 2 d et I B +   E U l β ZF W l Z F   γ l   W l Z F , E E U E d et I B +   E U l β ZF \ { U } W l Z F   γ l   W l Z F , E E U E   9)     q U M Z F ES T ( S ) =   l og 2 1 +   S U C U E   E U   W U Z F 2 1 +   S l C U E   E U   W l Z F 2 l β ZF \ { U }     10)     T he  us e r s  a d a p t i ve  s c he d ul i n g  s e t s  ha s  gi ve n b y   β Z F   a nd   β M Z F   r es p ect i v el y .     3 .4 A v er a g e ra t e l o s s   T h e  g i v e n  be l o w  e q u a t i on  pr o v i de s  t h e   u ppe r  bou n d on t h e   pe r f or m a n c e  l os s  un de r   Z F   du e  t o t h e   i m p er f ect   b an d w i d t h   es t i m at i o n .   L et s   as s u m t h at     A B   u s er s   h as   s ch ed u l ed   r an d o m l y   at   Z F   an d   t h av er a g e   l o s s r a t e  f o r  u se r     U     β Z F   ( w i th  t h e   e q u a l p o w e r  a llo c a tio n )  b e c a u s e  o f  b a n d w id th  e s ti m a tio n  in  u p p e r   b o und  gi ve n a s     φ Z F =   Ε q U Z F ( S )   q U Z F ES T ( S )                                                                               l og 2 I B +   S ( A B ) A R R , U α +   α U E α U ρ 2 1   11)     T h i s  e qu a t i on  ( 11)  r e s u l t   w i l l  be  c om pa r e   w i t h  ou r  c or r e s pon di ng  M odi f i e d Z F  r e s u l t s .   M or e ov e r ,   t h M Z F   i s   al i k t o   ap p l y i n g   Z F   t o  ef f ect i v ch a n n el s   e U E =   c U E   E U ,  b u t a  s ig n if ic a n t d i f f e r e n c e   is   t h a th e   o p er at i v e ch an n el  ar e n o t  ‘ R a y l ei g h   f a di n g’  du e  t o   c U   d ep en d s  o n  t h e r eal i zat i o n  o f  c u r r en t  ch a n n el .     H er e,   w e p r o v i d es  a n   “u p p er  b o u n d ” o n  t h e p er f o r m a n ce l o s s  at  M Z F   f o r  t h e i m p er f ect   b an d w i d t h   es t i m at i o n .   A s s u m i n g  t h at   A  u s er s  h a s  s ch ed u l ed  r an d o m l y  a t  M Z F ,   w h er e ( m a x i m u m  r at i o  co m b i n i n g )   M RC   i s  ap p l i ed .  A v er ag e l o s s  o f  r at e f o r  t h e u s er   U   β M Z F   b ecau s e o f  es t i m at es  b an d w i d t h  i s   u p p er  b o u n d ed  an d   gi ve n b y  [ 3 5 ]     φ M Z F ES T =   Ε q U M Z F ( S )   q U M Z F ES T ( S )                                                                               l og 2 1 +   S ( A 1 ) A 1 Ε { e U 2 2 } 1 +   ψ ρ 2     12)     T hi s  e xp r e s s i o n o f  r a t e   l o s s  i n  eq u a t i o n  ( 1 1 )  an d  ( 1 2 )  i n d i cat es  t h e co m b i n ed  i m p act  o f  i m p er f ect   b an d w i d t h  es t i m at i o n  an d  s p at i al  co r r el at i o n  o n  t h e Z F  a n d  M Z F  p er f o r m a n ce r es p ect i v el y .  Z F  i s  ex t r a   r es i l i en t  t o  b an d w i d t h  u n cer t ai n t y ,   m ea n w h i l t h Z F  e x p r es s i o n   h as   ( A B )   w h er e,   a nd  t he   M F Z  e xp r e s s i o n   ha s   ( A 1 ) .   T h e p e r f o r m a n ce o f  b o t h  al g o r i t h m   h a s  cal cu l at ed  ag ai n s t  t h e s i m i l ar  p r e - c o d i ng s t r a t e g y   w i t i m p er f ect  b a n d w i d t h ,   w h er e t h e an a l y t i c  co n cl u s i o n  i s   s l i g h t l y  d i f f i cu l t  [ 3 3 ] .  A  M Z F   h as   o n l y  o n e ‘ e f f ect i v e   an t en n a  p er  u s er  a n d  can  acc o m m o d at e B  t i m e s  ex t r u s er s  t h at  t h Z F  at  t h e s i m i l ar  es t i m at i o n  o v er h ead .         4.   R ES U LT  A N D  S I M U LA TI O N   W e  I n  th i s  s e c tio n ,   w e  c o n ti n u e  t h e  s i m u la tio n  b y   in tr o d u c in g  th e  i m p e r f e c t b a n d w id t h   e s ti m a tio n .   M o r eo v er ,  w e u s e a M S E - m i ni m i z i ng  t r a i ni n m a t r i c e s  f r o m  [ 3 5  ( T he o r e m  1 ) ]  a nd  t he  t r a i ni ng p o w e r     ψ = S U d   ( to  e s ti m a te  t h e   U d   d i m e n s i o n / u s er ) .  T h cap aci t y - ba s e d   s u b o p tim a u s e r  s e le c tio n  ( CBS US al g o r i t h m   f r o m  [ 3 6 ]  i s   m o d i f i ed  t o  ad d  t h e av er ag e i n t er f er en ce i n   t h s ch ed u l i n g  ( b ec au s e o f  b an d w i d t h   es t i m at i o n  er r o r s ) .  T h e co n t r i b u t i o n  o f  es t i m at ed  er r o r s  at  an  av er ag e i n t er f er e n ce o f     S ( | β | 1 ) | β | P re     W h er e,   P r e =   R R , U α +   α U E α U ρ 2 1       fo r  Z F   ( 13)     P r e = ( 1 Ε { e U 2 2 } +   ψ ρ 2 ) 1    fo r  M Z F   ( 14)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   25 02 - 4752   I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i ,   V o l.   11 , N o .   1 J u l y  2018   :   3 18     332   324   N u m b er  o f  t r a n s m i t  a n t e n n a s  at  g at e w a y   n o d e i s  ‘ A  a n d  t h e n u m b er  o f  r ecei v e an t en n as   p er  u s er  i s   B .  T h e  num be r  of   u s e r  r a n g i ng   f r o m   A   t o 65,  a t  t h e   i n t e r v a l  of  M  a n d t h e   n um b e r  of   M o n t e C ar l o   r e a liz a tio n  i s  c o n s id e r  to  p r o v id e  o p ti m u m  e s ti m a te d  r e s u lts .  H e r e  a ll  u s e r s   w ill b e   s it u a te d  a t t h e   s a m e   d is ta n c e ,   w h ic h  c a l le d  a s   th e   c e ll e d g e .   A d d itio n a ll y ,   w e  a d o p tin g   th e  s i m p le   u s e r  a c tiv i t y   m o d e l f r o m  [ 3 7 ] ,   w h er e,  t h e u s er  act i v i t y  ( ρ )   r an g es  i n  b et w ee n  0  t o  1  ( 0   ρ   1 ) .  T he  m a g ni t ud e   o f     ρ   is  th e  a c ti v it y   f a c to r   b et w ee n  t h e ad j acen t  an t e n n as ,   w h er e n o  u s er  act i v i t y  at   ρ = 0   an d  at     ρ = 1   m e a ns   f ul l  u s e r  a c t i vi t y.     T ab l 1  s h o w s  t h s i m u l a t i o n  p ar am e t er  t h at  u s ed  i n   t h i s  p ap er .  H er e,  w e   co n s i d er i n g  t h r ee cas e o f   u s er  act i v i t y ;   w h er e i n  f i r s t  cas e u s er  act i v i t y   i s  zer o ,  i n  s ec o n d  cas e,  t h e u s er  act i v i t y  i s  0 . 4  an d  i n  t h i r d  cas e,   w e co n s i d er  0 . 8  as  u s er  act i v i t y .  F o r  each  cas e,   w e co m p u t ed  t h e av er ag e p er f o r m an ce  w i t h  r es p ect  t o  t h e   to ta l n um be r  of  us e r  t o f i n d t he  di f f e r e n c e  be t w e e n   Z F  a n d M Z F .       T ab l 1.   S im u la tio n  P a r a m e te r s   P a r a m et er   V a lu e   N u m b e r  o f  t r a n s m i t   a n t e n n a s  ( a t  g a t e w a y  n o d e )   1 0   N u m b er  o f  r ec ei v e a n t en n a s  ( p er  u s er )   5   R a n g e  o f  n u m b e r  o f  u s e r s   1 0   t o 6 5   S NR  (  )   5 ,  1 0  d B   Mo n te  C a r l o  r e a l iz a tio n   5 0 0   C e ll R a d iu s   1 0 0 0 m   M i n i m a l  U s er  D i s t an c e ( b et w e en  a   u s er  a n d  t h e B S )   1 5 0 m   P a t h  l os s  C o e f f i c i e n t   3   S t a n da r d   d e v i a t i on  of  s h a d ow  f a d i n g   8  d B   U s e r  A c tiv ity   0 ,  0 . 4  a n d  0 . 8       T h e av er ag e ach i e v ab l e ‘ s u m   r at e’  h a s  s h o w n  i n  ab o v e F i g .  4 . 1  an d  F i g .  4 . 2  as  t h e f u n c t i o n  o f  t o t al   n u m b er  o f  u s er s ,   w h er w e o b t ai n  es t i m at ed  b an d w i d t h  o f  Z F  an d  MZ F .  A l l  u s er s  co n t ai n  t h e s a m e ‘ a v er ag e   ( S N R  5 dB  a t   F i g ur e   4. 1 a n d   10 dB  a t   F i g ur e   4. 2)  a n d,  M Z F  ou t pe r f or m s   Z F  i n  t e r m s  of   a  pe r f or m a n c e   w i t h   s o m e  us e r s   a nd  i m u l t i - u s er   d i v er s i t y .   A t   zer o   u s er   ac t i v i t y   t h a v er ag e   s u m - r a t e   i s   l e s s   f or   bot Z F   a n M Z F  b ut   w i t h t he  i nc r e a s i n i us e r  a c t i vi t y ,  b o t h ( Z F  a nd  M Z F )  s u m - r a t h as  i n cr eas e d .  T h i s   m ea ns  t ha t   i n cr eas es  i n   ρ   w i l l  ca u s t h e  i m p r o v e m e n t  i n  s y s t e m  p er f o r m an ce.  M o r eo v er ,  t o  an a l y ze   d eep l y   w g o   f o r  t h e   each  cas u s er  act i v i t y  an d  a n al y ze  t h e d i f f er e n ce b et w ee n   Z F  an d  M Z F  at   t h r o u g h p u t  an d  er r o r  r at e o f   si g n a l s.           F i g ur e   4.   T h e av er ag e ach i e v a b l e ‘ s u m  r at e  i n  a  s y s t e m   w i t h  b an d w i d t h  e s t i m at i o n  er r o r s ,  B  = 5   r ecei v a nt e n na s ,  A  =  1 0  t r a ns m i t  a nt e nna s  a nd ,  t he   s i m i l a r  a ve r a ge  S N R  a m o n g a l l  t he  u s e r s  ( 5  dB ) .   T he   p e r f o r m a nc e   w i t Z F  a nd  M Z F  s t r a t e gi e s  ha s  s ho w n a s  t he   f unc t i o of   t ot a l  num be r  of  us e r s  a n f or  t h e   d if f e r e n t u s e r  a c tiv it y   f a c to r s   ρ   am o n g  t h r ecei v e an t e n n as .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i     I SSN :   2502 - 4752       W i r e l e s s  E nv i r onm e nt  A w ar e   A dapt i v e  Sc he dul i n g T e c hni q u e  F or  C e l l ul ar  N e t w or k s   ( A nand R )   325       F i g ur e   5.   T h e av er ag e ach i e v a b l e ‘ s u m  r at e  i n  a  s y s t e m   w i t h  b an d w i d t h  e s t i m at i o n  er r o r s ,  B  = 5   r ecei v a nt e n na s ,  A  =  1 0  t r a ns m i t  a nt e nna s  a nd ,  t he   s i m i l ar  av er a g e S N R  a m o n g  al l  t h e u s er s  ( 1 0  d B ) .   T h e d i f f er en t   u s er  act i v i t y   f act o r s   ρ   co n s i d er ed .       4 .1 C a s e 1 :  U s er A ct i v i t y  Z e ro   F i g ur e   6   a nd   F i g ur e   7   s ho w s  t he   va r i a t i o n i t hr o u g hp ut   w i t h r e s p e c t  t o  i nc r e a s i n g n u m b e r  o f   a nt e n na s   ( c o ns i d e r i ng S N R  va l ue   of  5dB  a n d 10 dB ) .  I n   F i g ur e   4. 3,  s h o w s  t h e  c o m pa r i s o n of  Z F  a n d M Z F  i th r o u g h p u t r a te ,   w h e r e  t h e  i n it ia l M Z F  t h r o u g h p u s ig n a tr a n s m itte d  a t  0 . 8  k b p s  ( in itia l a n te n n a  n u m b e r )  a n d   t he   m a xi m u m   t hr o ug hp ut  s i gna l  i s  6 . 2 4  kb p s  ( a t  3 2 5  t r a ns m i t t e d  a nt e nna s ) .   W h er e as ,  t h e i n i t i al   Z F   t hr o u ghp ut  s i gna l  t r a ns m i t t e d   a t  0 . 6 17  kb p s  ( a t   1 0  t r a ns m i t t e d  a nt e nna )  a nd  t he   m a xi m u m   t hr o u g hp ut  s i g na l   i s  4 . 2 5  k b p s  ( at  3 2 5  t r an s m i t t ed  an t e n n as ) .  T h e a v er ag t h r o u g h p u t  d i f f er e n ce b et w ee n   Z F  an d   MZ F  i s   30. 5% ,  m e a ns  t h e  M Z F  s y s t e m  ca n  t r an s m i t   m o r e d at a p ack et s .  I n   F i g ur e   4 . 4 ,  t he  i ni t i a l  Z F  t hr o u ghp ut  s i gna l   t r a n s m i t t e d a t  1. 01 k bps  a n d t h e  r a t e  o f  t r a ns m i t t e d s i gna l  g oe s   u p t o 7. 12 k bps .  W h e r e a s ,  t h e  i n i t i a l   t hr o u ghp ut  o f  M Z F  s i g na l   t r a ns m i t t e d  a t  1 . 3 2  kb p s  a nd  t he   m a xi m u m   t hr o u gh put  o f  s i gna l  i s  10. 51 k bps .  I av er ag e,  t h e MZ F  s y s t e m  p er f o r m s  3 1 . 0 5 %  b et t er  c o m p ar e t o  t h e Z F   s y s t e m .           F i g ur e   6.   SN R - 5dB ,   V a r ia tio n   i T hr o ug hp ut   w i t h t he   I n cr ea s i n g  N u m b er   o A nt e nna s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   25 02 - 4752   I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i ,   V o l.   11 , N o .   1 J u l y  2018   :   3 18     332   326       F i g ur e   7.   SN R - 10dB ,   V a r ia tio n   i T hr o u ghp ut   w i t h t he   I n cr eas i n g  N u m b er   o A nt e nna s       F i g ur e   8   s h o w s  t h e er r o r  r at ( k b p s )   w i t h  r es p ect  t o   n u m b er  o f  a n t e n n as ,  t h e  er r o r  r at e i s   9 . 2 9 %  l es s   at  M Z F  co m p ar at i v e l y  t o  Z F   at  5 0  n u m b er  o f  an t en n as .  I n  MZ F ,   w e can  s ee t h at  er r o r  r a t e h as  d ecr eas ed  as   p er  i n cr eas i n g  i n   n u m b er  o f   an t en n a s   w h i l e  i n   Z F  t h e er r o r  r a t e  i s   v a r i e s   f r o m  0. 76 t o 0. 795 k bps .  T h e   av er ag e er r o r  r at e i s  1 1 . 2 7 %  l es s er  at  M Z F ,  co m p ar ed  t o  t h e Z F   s y s t e m .   S i m i l ar l y ,   F i gur e   9   s h o w s   f or  t h e  10  d B  S N R ,   w h er e t h e er r o r  r at e i s   l es s  r es p ect  t o   F i gur e   8   H er e al s o   t h e  er r o r  r at e h as  d ecr eas ed  as  p er   i n c r e a s i n i n   num be r   o f   a n t e n n a s   w he r e a s   i n   Z F ,   t h e   e r r or   r a t e   s t a r t e f r o m   0. 607  k bps   a n i t   g oe s   u p   t 0. 657  k bps .   T h e  a v e r a g e  e r r or  r a t e  i n  Z F  i s  0. 646 k bps  a n 0. 494  k bps  i n  M Z F ,   m e a ns  t he  a v e r a g e  e r r or  r a t e   i s  23. 41%  l e s s e r  i n  M Z F .           F i g ur e   8.   SN R - 5dB ,  E r r or  R a t e  i n  k bps   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i     I SSN :   2502 - 4752       W i r e l e s s  E nv i r onm e nt  A w ar e   A dapt i v e  Sc he dul i n g T e c hni q u e  F or  C e l l ul ar  N e t w or k s   ( A nand R )   327       F i g ur e   9.   SN R - 10dB ,  E r r or  R a t e  i n  k bps       4 .2 C a s e 2 :  U s er A ct i v i t y   0 . 4   F i g ur e   10   a nd   F i g ur e   11   s ho w s   t he   va r i a t i o i t hr o u g hp ut   w i t h   r e s p e c t   t o   i nc r e a s i ng   nu m b e r  o f   a n t e nn a s  b y  c ons i de r i ng  t h e  S N R   v a l u e  o f  5dB  a n d 10 dB .   I n   Fi gur e   10 ,  s ho w s  t he  c o m p a r i s o n ha s  d o ne  i n   t e r m s  of  t h r ough pu t  r a t e ,   w h e r e  t h e  i n i t i a l  M Z F  t h r ough pu t  s i gn a l  t r a ns m i t t e d a t  0. 861 k bps  a n d t h e   m a xi m um  t h r o u gh pu t   s i gn a l  i s  6. 85 k bps .   W h e r e a s ,  t h e  i n i t i a l  Z F  t h r oug h p u t  s i g n a l  t r a n s m i t t e d a t  0. 59 k bps   a nd  t he   m a x i m um   t h r ough pu t   s i gn a l  i s  4. 092 k bps .  T h e  a v e r a g e  t h r ou gh put  r a t e  a t  M Z F  i s   4. 07 k bps  a n d 2. 49   k b p s   at   Z F   s y s t e m ,   t h er ef o r t h d i f f er en ce  b et w ee n   Z F   a n d   M Z F   i s   3 8 . 9 5 % ,   m ea n s   t h e   M Z F   s y s t e m   ca n   t r an s m i t   m o r e d at a.  I n   F i g ur e   11 ,  t he  i ni t i a l   Z F  t hr o ug hp u t  s i g n a l  t r a n s m i t t e d a t  0. 969 kbps  a n d t h e  r a t e  of   tr a n s m itte d  s i g n a g o e s   u p  to  6 . 9 5   k b p s .   W h e r e a s ,  th e   in i t ia th r o u g h p u t o f   M Z F   s ig n a l  tr a n s m itte d  a 1 . 4   k bps  a n d t h e   m a x i m um  t h r oug h p u t  of  s i gn a l  i s  11. 27 k bps .  I n  a v e r a g e ,  t h e  M Z F  s y s t e m  pe r f or m s  37. 34%   b et t er  co m p ar e t o  t h e Z F  s y s t e m .           F i g ur e   10.   SN R - 5dB ,   V a r ia tio n   i T hr o u ghp ut   w i t h t he   I n cr eas i n g  N u m b er   o A nt e nna s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.