I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   14 ,   N o .   1 A p r i l   201 9 ,   p p.   6 5 ~ 76   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 4 .i 1 . pp 6 5 - 7 6             65       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   E n h a n c e m e n t   o f   d a t a   t r a n sm i ssi o n   u si n g   o p t i m i z e d   m u l t i - c e l l   a p p r o a c h   i n   5 G ba c k h a u l   w i r e l e ss   m e sh   n e t w o r k       N i r m al k u m ar   S   B e n n i 1 ,   S u n i l k u m ar   S   M an v i 2   1 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r o ni c s   a nd   C o m m uni c a t i o E ng i n e e r i ng ,   R E V A   I ns t i t ut e   o f   T e c hno l o gy   a n M a na g e m e n t ,   I ndi a     2 S c hoo l   o f   C om put i ng   a nd   I nf o r m a t i o T e c hno l o gy ,   R E V A   U ni v e r s i t y ,   I ndi a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e S e p   7 ,   20 18   R e v i s e N o v   17 ,   2018   A c c e pt e J a n   3 ,   201 9       T he   m i l l i m e t e r   w a v e   ( m m W a v e )   ba n a nd  i t s   us a g e   ha s   t a ke a a t t e n t i o i n   t hi s   5G   c r e a t i o a s   i t s   i m p l e m e n t a t i o c a p r o v i de   ul t r a - h i g s pe e d a t a   t r a ns m i s s i o i w i r e l e s s   ne t w o r k.   T h i s   i s   m uc be t t e r   t h a t h e   c e nt i m e t e r   w a v e - ba nd  a s   i t   ha s   l i m i t a t i o ns   o t he   ba ndw i dt h   us a g e .   W h i l e   c o ns i de r i ng   t he   5G   ne t w o r ki ng   w i t t he   ba c kha u l - t o po l o g i e s ,   t he   n e t w o r a nd  u s e r - e qui pm e n t   pe r f o r m a nc e   de pe n ds   o t he   s e l e c t i o o f   s e r v i ng   r e c e i v i ng   no de s   ( R N s )   o f   t he   us e r - e qu i pm e nt   ( U E ) .   T h e r e f o r e ,   t he   a l g o r i t hm s   t ha t   r e duc e s   t he   c om pl e xi t y   of   t he   U E   a s s o c i a t i o a nd  t he   ba c kha ul   t r a f f i c - r o ut i n g   m us t   be   c ho s e n,   w hi c t he r e by   m a xi m i z e s   t he   e f f i c i e nc y   of   t he   s p e c t r um   a nd  e n e r gy   o f   ne t w o r k.   T he   m o di f i c a t i o ns   a r e   do ne   t o   t he   M ul t i c e l l ul a r   l o c a l   s o l ut i o ( M c L S )   a ppr o a c h,   w hi c l e a ds   t o   o ur   pr o p o s e a l g o r i t hm   t h a t   i s ,   i m pr o v e a g a i ns t   t h e   c ha nne l   i nf o r m a t i o e s t i m a t i o n - e r r o r s .   T h e   o pt i m i z e m ul t i - c e l l   a ppr o a c ( O M c A )   i s   f o r m e b y   c o m bi ni ng   t he   i m pr o v e d - pa r a m e t e r ,   t he   p r e - c o de r ,   m e a s q ua r e   e r r o r   ( M S E )   w e i g h t e d - v a r i a b l e   a n r e c e i v e   f i l t e r .   T h e   pr o po s e O M c A   i s   c om pa r e w i t s o m e   o t he r   e xi s t i ng   t e c hni que   i o r de r   t o   e v a l ua t e   t he   pe r f o r m a nc e   i t e r m s   o f   s um   r a t e   ( S R ) .   Ke y w or d s :   m i l l i m e t e w a v e   (m m W a v e )   M ul t i c e l l u l a l o c a l   s o l ut i o (M c L S )   O pt i m i z e d   m u l t i - c e l l   a pp r o a c h   (O M c A )   R e c e i v i n g   n o de s   (R N s )   S um   r a t e   (S R )   U s e r   e qui p m e n t   (U E )     C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   N i rm a l ku m a S   B e nn i ,   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t r o n i c s   a n Co m m u ni c a t i o E n g i n e e ri n g ,     R E V A   In s t i t ut e   o f   T e c hn o l o g y   a nd  M a n a ge m e nt ,     B e n ga l u r u - 56006 4,   I n d i a .   E m a i l :   n i rm a l ku m a r s b e nni @ r e v a . e du . i n       1.   I N TR O D U C TI O N     T h e   W i r e l e s s   n e t w o r c o n c e n t ra t e s   o n   t h e   de v e l o pm e n t   o f   n e xt   ge n e r a t i o n   t e c hn o l o g y   w h i c h   i s   t h e   f i f t h - ge n e r a t i o n   (5G ).   T h e   m a i n   d i r e c t i o n s   o f   de ve l o pm e n t   by   t h e   t e l e c o m m uni c a t i o n   i ndus t r y   i s   t hi s   f i f t h - ge n e ra t i o a n d   t hi s   i m p l e m e n t a t i o n   i s   e xpe c t e by   2020.   T h e   i n c r e a s e   i n   t hr o ug h put   due   t o   t h e   i n c r e a s e   i a m o u n t   o f   t r a n s m i t t e i n f o r m a t i o n   a n t h e   a b i l i t y   t o   pr ov i de   l a r ge   num b e r   o f   c o n n e c t i o n s   w i t h   t h e   e m e r g i n g   t e c hn o l o gi c a l   a dv a n c e m e n t s   l i ke   t h e   Io T   (I nt e rn e t - of - T h i ngs )   [1 ] ,   [ 2] .   V A N E T   (V e hi c ul a A d - H o c - N e t w o r k),   t h e   i m p r o v e m e n t   i n   t h e   qu a l i t y   a n p r o v i s i o n   of   n e w   s e r v i c e s   m a ke s   t hi s   c l a s s   of   n e t w o r s i g n i f i c a n t   f r o m   t h e   p r e v i o us   g e n e r a t i o n s   o f   w i r e l e s s   n e t w o r ks .   T h e   E - b a n (71  t o   76G H z i s   t h e   m i l l i m e t e r   W a v e - b a n d .   I t s   us a ge   h a s   t a ke n   a n   a t t e n t i o n   i n   t hi s   5G   c r e a t i o n   a s   i t s   i m pl e m e nt a t i o n   c a n   p r o v i de   ul t ra - hi g h   s pe e da t a   t r a n s m i s s i o n   i n   w i r e l e s s   n e t w o r of   a b o ut   50  G B / s e c   a s   t h i s   pr o v i de s   t h e   a l l o c a t i o n   o f   b r o a de r   b a ndw i dt h   of  up  t o   10G H z .   T hi s   i s   m uc h   b e t t e r   t ha t h e   c e n t i m e t e r   w a v e - ba n a s   i t   ha s   l i m i t a t i o n s   o n   t h e   b a n dw i dt h   us a ge .   T h e r e   a r e   s e ve r a l   o t h e r   a dv a nt a ge s   of   us i n t h e   m m - W a v e   da t a - t ra n s m i s s i o n   l i ke :   t h e   i n t e r f e r e n c e   of   di ff e r e n t   s i g n a l   s o ur c e s   i s   de c r e a s e due   t o   t h e   n a rr o w   di r e c t i o na l i t y   of   a n t e nna - s y s t e m   by   t h e   c r e a t i o n   of   m i ni a t u r e   a n t e nn a - s y s t e m .   T hi s   i n   t u rn   s i m pl i f i e s   t h e   f r e que n c y   pl a nni n t a s a s   i t   ha s   o pt i m a l   r e us e   o f   t h e   s pa t i a l - f r e que n c i e s   w h i c h   a l s o   i n c r e a s e s   t h e   s pe c t r a l   e f f i c i e n c y .   T h i s   t y pe   of   da t a - t r a n s m i s s i o n   p r o v i de s   s e c ur e   c o m m uni c a t i o n s   by   un - de t e c t a b l e   n a t u r e ,   p r o v i de s   t o l e r a n c e   t o   j a m m i n g   p r o b l e m s   a n i s   r e s i s t a nt   t Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   14 ,   N o .   1 A p r i l   20 19   :     6 5     7 6   66   una ut h o r i z e c o nn e c t i o n s   t h e r e by   pr o v i di ng  t h e   i n t e g ri t y   p r o pe r t y .   T h e s e   a dv a n t a ge s   b r i n g   i a   l o t   o r e s e a r c w o r ks   a n d   t h e   r e l a t e p a pe r s   o b ui l d i n o f   5G   n e t w o r i m m - W a v e   b a n d   [3 ] - [ 5] .   T h e   hi g h e r   pa t h - l o s s   t h a t   o c c ur s   w h e n   us i ng  t h e   h i g h e r   f r e q ue n c i e s   c a n   b e   r e duc e w h i l e   us i n t h e   mm - W a v e .   T h e   r e a s o i s   t h a t   m m - W a v e   h a s   h i g h e s pe c t r u m   a v a i l a b i l i t y   a n hi g h e r   c a p a c i t y   l i n ks .   H i g h e a n t e nn a - ga i n s   gi v i n hi g h   di r e c t i o n a l   l i n i s   o b t a i n e e v e n   w i t h   t h e   s m a l l e r   m m - W a v e   w a ve l e n gt h   [6] .   I n   c a s e   of   b a c kh a ul   l i n f a i l u r e   [7],   t h e   s e l f - fo r m i n a n s e l f - h e a l i ng  i n   t h e   m e s h - n e t w o r ki ng  w i l l   r e s ul t   i n   i n c r e a s e   o r e l i a b i l i t y   a n r e du n d a n c i e s .   W hi l e   c o n s i de r i n t h e   5G   n e t w o r ki ng  w i t h   t h e   b a c kh a u l - t o po l o gi e s ,   t h e   n e t w o r a n U E   pe r f o r m a n c e   de pe nds   o n   t h e   s e l e c t i o n   o f   s e r v i n R N s   of   t h e   U E .   T h e r e f o r e ,   t h e   a l go ri t hm s   t ha t   r e duc e s   t h e   c o m pl e xi t y   of   t h e   U E   a s s o c i a t i o a n t h e   b a c k h a u l   t ra f f i c - r o ut i n m us t   b e   c h o s e n   w h i c h   t h e r e by   m a xi m i z e s   t h e   e ff i c i e n c y   of   t h e   s pe c t r um   a n e n e r gy   of   n e t w o r k.   A c c e s s - n e t w o r ks   a r e   t h e   l i n ks   b e t w e e n   t h e   us e r - a s s o c i a t i o n s   (U A s a n d   t h e   c o rr e s pon d i n s e r v i ng  R N s .   F i gu r e   s h o w s   t h e   w i r e l e s s   m e s h   n e t w o r k,   w h e r e   do t t e l i n e s   s h o w   t h e   m e s h   c o nn e c t i o n   a t   v a ri o us   R N s .   T h e   a l go r i t hm s   p r o po s e un t i l   n o w   w i l l   o nl y   c o n c e n t r a t e   o n   t h e   o pt i m i z a t i o n   o f   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e s e   a c c e s s - n e t w o r ks .   L T E - A dv a n c e (L T E - A ha s   t w o   m e t r i c s :   t h e   r e f e r e n c e - s i gna l i n r e c e i v e d - pow e r   (R S R P a nd  t h e   r e f e r e n c e - s i g na l i ng  r e c e i v e d - qua l i t y   ( R S R Q [8].   T h e   be s t   s i gn a l   t o   n o i s e   r a t i o   (S N R a l go r i t hm   w i l l   c o n n e c t   t h e   U E   t o   i t s   c o r r e s po n di ng  B S   w i t h   t h e   h i g h e s t   r e c e i v e pow e r .   T h i s   c r i t e ri a   t h o ug h   m a xi m i z e s   t h e   e f f i c i e n c y   of   t h e   s pe c t r um ,   i t   w i l l   n o t   i n c r e a s e   t h e   t hr o ug h put   o f   t h e   n e t w o r be c a us e   of   t h e   c o n n e c t i o n   of   f e w   U E   t o   s m a l l   c e l l s .   T o   o ve r c o m e   t hi s ,   t h e   b i a s   i s   a pp l i e f o r   t h e   s i g n a l s   o ri gi na t e f r o m   b y s m a l l   c e l l s   a nd  t hi s   i s   c a l l e t h e   ra n ge - e xpa n s i o n   (R E )   [9] .           F i gu r e   1 .   W i r e l e s s   M e s h - N e t w o r k       T h e   di s a dv a nt a ge   i n   t h e   M S E   t ra n s m i s s i o i n   b a c k h a ul   m e s h - n e t w o r c a n   b e   s o l ve by   t h e   up - l i n k   a n do w n - l i n c h a nn e l   a s s i g nm e n t s .   T h i s   c a b e   r e s o l ve by   t h e   di s t r i b ut e i n f o r m a t i v e   c h a nn e l   a c qui s i t i o n   (D ICA r e s o ur c e s   a c c o r di n t o   t h e   t i m e - di v i s i o n - dupl e p r o c e s s   [10]  [11].   T h e   a dv a n t a ge   o f   t h i s   i s   t ha t ,   t h e   s i g n a l s   c a n   b e   t r a n s m i t t e i n   m u l t i pl e   di r e c t i o n s   w i t h o ut   t h e   a c c e s s   p o i n t   (A P a n t e nna .   R a di o - a l l o c a t i o s e pa ra t i o n   b a l a n c i ng  m us t   b e   o r i g i n a t e i n   up - l i n k ,   do w n - l i n a n t h e   b a c k h a u l   m e s h - n e t w o r k.   T h e   5G   n e t w o r i s   e xpe c t e t o   pr o v i de   hi g h   s pe e da t a - ra t e s .   T h e   t i m e   f o r   t h e   do w n l o a a n t h e   upl o a w i l l   b e   ve r y   l e s s .   T h e r e f o r e ,   t h e   w i r e l e s s - m e s h - n e t w o r w i l l   h a v e   t ra f f i c   b ur de n s .   T h e   r e s o ur c e   a l l o c a t i o n   [10]  i s   p r o po s e d   fo r   t h e   c ha n ge s   i n   t h e   t r a f f i c   c o n di t i o n s .   A da p t i ng  t h e   r e s o urc e - a l l o c a t i o n   (R A i s   i m po rt a nt   a s   i t   c a n   r e s o l ve   t h e   c h a n g i n t ra f f i c   c o n di t i o n s .   T h e   di s t ri b ut e w e i ght e d - s um - r a t e   c a n   b e   o pt i m i z e by   t h e   R A   b a s e d   a l go r i t hm   c a l l e t h e   M c L S   a pp r o a c [13] ,   w hi c h   w i l l   p r o v i de   t h e   l o w   c o m pl e xi t y   i n   e a c h   i t e r a t i o a n d   t r a c t a b l e - fo r m .     T h e   o pt i m i z a t i o n   i s   c a rri e o ut   f o r   t h e   w o r s t - c a s e   s e n s e   [14] .   H e r e   t h e   p r e - c o de r s   m us t   b e   de s i gn e d.   T h e   de s i g n   m us t   b e   s uc t ha t   a l l   po s s i b l e   c h a nn e l s   c o rr e s po n de n t   t o   u n c e rt a i r e gi o n s   h a s   de f i n i t e   pe r f o r m a n c e .   T h e   qua l i t y - of - s e r v i c e   (‘Q o S ’)  a n r o b us t   f a i rn e s s   a r e   t h e   c o n s t r a i n t s   t ha t   a r e   ge n e ra l l y   h a rd  t o   r e s o l v e .   In   o r de r   t o   o ve r c o m e   t h i s   p r o b l e m ,   t h e   O M c A   i s   pr o po s e a n t hi s   i s   c o m b i n e w i t h   t h e   D ICA   i o r de r   t o   p r o v i de   e ff e c t i v e   a l l o c a t i o n   o f   c h a nn e l .   T h e   m o di f i c a t i o n s   a r e   do n e   t o   t h e   M c L S   a pp r o a c h,   w hi c Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       E nhan c e m e nt   of   da t a   t r ans m i s s i o us i ng  opt i m i z e d   m u l t i - c e l l   appr oa c h   ( Ni r m a l k um ar   B e nni )   67   l e a ds   t o   o ur   pr o po s e a l go r i t hm   t ha t   i s   i m p r o v e a ga i n s t   t h e   c h a nn e l   i n f o rm a t i o n   e s t i m a t i o n - e rr o r s .   T h e   O M c A   i s   fo r m e by   c o m b i n i ng  t h e   i m p r o v e d - pa r a m e t e r,   t he   pr e - c o de r ,   M S E   w e i gh t e d - v a r i a b l e   a n r e c e i v e   f i l t e r.   T h e   r e s o ur c e - a l l o c a t i o n   r e qui r e s   t h e   D ICA   a n d   t hi s   i s   us e t o   s o l ve   t h e   t r a n s m i s s i o n - M S E .   T h e   pr o po s e O M c A   w i l l   m a x i m i z e   t h e   a v e r a ge   s um - ra t e   (S R a n t hi s   w i l l   c o m pa r e w i t h   s o m e   o t h e r   e xi s t i n g   t e c hn i q ue   i n   o rde t o   e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e .   T h e   r e s t   o f   t h e   p a pe i s   o rga ni z e a s   f o l l ow s :   In   s e c t i o n   2 ,   t h e   E xi s t i n w o r ks   r e l a t e t o   t h e   p r o po s e s c h e m e   a r e   p r e s e n t e d .   I n   S e c t i o n 3 ,   w e   s h ow   t h e   pr o b l e m   fo r m u l a t i o a n p r o po s e   t h e   O M c A   t o   s o l v e   t h e   pr o b l e m .   F i na l l y ,   s i m ul a t i o n   r e s ul t s   a r e   gi v e n   i n   S e c t i o n 4 ,   a n a   c o n c l us i o n   i s   d ra w n   i S e c t i o n 5.       2.   LI TER A TU R S U R V E Y   T h e r e   i s   a n   i n c r e a s e   i n   t h e   s m a l l   c e l l s   i n   t h e   n e t w o r a s   t he   de m a n o n   t h e   num b e r   o f   c o n n e c t e de v i c e s   a n d   t h e   de m a n d   o n   t h e   c a pa c i t y   h a s   b e c o m e   m o r e .   T h e   de p l oy m e n t   o f   t h e s e   s m a l l   c e l l s   ha s     b e c o m e s   o n e   of   t h e   m a j o r   p r o b l e m .   T h e   pa pe r   [1 5]  h i ghl i g ht s   t h e   p r o b l e m s   f a c e i n   t h e   s m a l l   c e l l   de pl oy m e n t   i w h i c h   t h e   s u r v e y   w a s   c o n duc t e o v e r   65  m ob i l e   n e t w o r o pe r a t o r.   F r o m   t h e   s u r v e y ,   i t   w a s   unde r s t o o t h a t   t h e   b a c kha u l i n g   o f   t h e   s m a l l   c e l l s   w a s   t h e   m a j o r   b a rri e r.   T h e   i n f ra s t r uc t u r e   c o s t   i s   r e duc e b y   t h e   w i r e l e s s   b a c kh a u l i ng.   I n   t h e   s m a l l - c e l l   de pl oy m e n t   t o po l o gi e s   [16],   t h e   b a c k h a u l i ng  c h a l l e n ge s   a r e   r e l a t e t o   t h e   c o n s t ra i nt s   o f   t h e   us e s pe c t r u m   a n t h e   di s t a n c e .   T h e   a n t e nna - ga i n ,   t h e   t r a n s m i t t i ng - po w e r   a dd r e s s e s   t h e s e   c h a l l e n ge s .   T h e   n e t w o r m a na ge m e n t   b e c o m e s   m o r e   c o m pl i c a t e i f   t h e   w i r e l e s s - b a c kh a u l i n g   i s   n o t   s e l f - o pt i m i z e d,   s e l f - c o n f i gur e e t c .   T h e   us a ge   o f   m m W a v e   l i nks   i s   s u gge s t e f o r   t h e   b a c k h a u l i ng  o s m a l l - c e l l s   [1 7].     T h e   m m W a v e   t ra n s m i s s i o n   h a s   m o r e   a dv a nt a ge s .   T h e   c a p a c i t y   gr ow t h   p r o b l e m   [18] - [20]  c a n   b e   s o l ve by   us i n h i g f r e que n c y   b a n ds   o f   a b o ut   60H z ,   71 - 76H z ,   81 - 86H z   ,   b o t h   f o r   t h e   a c c e s s   a n t h e   b a c kh a u l .   L a r ge r   s pe c t rum   i s   a v a i l a b l e   i t h e   m m W a v e   w h i c h   i s   m uc m o r e   t ha n   t h e   t r a di t i o na l   f i xe d   w i r e l e s s   n e t w o r s e r v i c e s   of   m i c r o w a ve - b a n (i . e . ,   6   t o   38  G H z ).     T h e   b a n dw i dt h s   o f   a bo ut   10G b ps / 100G b ps   f i be r   c o n n e c t i o n s   t h a t   c a n   b e   pr o v i de t hr o ug h   a   l o w e r   l e v e l   of   l a t e n c y .   T h e   e xa m p l e   i n c l ude   IT U - R e fe r e n c e   F . 2006  [21 f o r   t h e   71  t o   76,   8 t o   86  G H z   b a nd  w h i c h   ha s   t h e   c ha nn e l   s pa c i n o f   a bo ut   5G H z   w h i c h   e n a b l e s   m ul t i - gi ga b i t   (M ul t i - G B o da t a   t ra n s m i s s i o n   i n   a   c ha nn e l   pe r   e v e r y   l i nk.   H i g h   f r e que n c y   r e us e   i s   po s s i b l e   i n   t h e   m m - W a v e - b a n b e c a us e   of   t h e   n a rrow   r a di a t i n b e a m s .   T h e s e   m m - w a v e - b a n ds   a r e   s ub -   b a n f r e e .   W h e n   c o m pa r e t o   t h e   m i c r o w a v e   f r e que n c y   b a n d,   l o w e r   t o t a l   c o s t   of   ow n e r s h i (T CO a nd  c os t   pe e a c h   t r a n s m i t t e b i t ’  i s   o b t a i n e by   t h e   l i g h t   s pe c t ru m   l i c e n s i ng - s c h e m e .   T h e   5G   c e l l ul a r   n e t w o r o ff e r s   di f f e r e n t   s e r v i c e s   a n i s   a i nf r a s t r uc t u r e   p r o v i de r   a n d   ke y   e n a b l e r   i t h e   IT - i n du s t r y .   T h e   s e r v i c e s   i n c l ude :   t h e   e nha n c e m o b i l e - b r o a db a n (e M BB w i t h   t h e   r e qu i r e m e n t s   o f   t h e   t hr o ughput - d ri v i n a nd  b a n dw i dt h - c o n s um i n g.   T h e r e   a r e   n e w   s e r v i c e s   t ha t   a r e   p r o v i de w h i c h   i n c l ude   t h e   ul t ra - r e l i a b l e   l ow e r   l a t e n c y   c o m m u n i c a t i o n   (U RL L C),   t he   m a s s i v e / h uge   m a c h i n e - t y p e   c o m m uni c a t i o n s   (m M T C ).   T h e   m a s s i v e   ‘m ul t i pl e - i n p ut   m u l t i pl e - o ut put ’  (M IM O i s   r e qui r e t o   boo s t   up  t h e   c a pa c i t y   i n   t h i s   5G   n e t w o r ks   b ut   t h e s e   a r e   c o s t - i n e ff e c t i v e   e v e n   i f   t h e y   a r e   d e pl oy e d.   T h e   5G   n e t w o r w i l l   r e v o l ut i o n i z e   f i r s t   i n   o r de r   t o   boo s t   t h e   s pe c t r um - e f f i c i e n c y   (S E a n t h e   e n e r gy   e ff i c i e n c y   (E E ).   A l t e rn a t i v e   o pt i o n s   a r e   pr o v i de by   t h i s   5G   t e c hn o l o g y   fo r   t h e   ra d i o - r e s o ur c e   m a na ge m e n t   (R R M ),   a n m o b i l i t y - m a n a ge m e nt   (M M ).   T h e y   pr o v i de   t h e   s e r v i c e   pr o v i s i o n i n m a na ge m e n t   ( S P M )   m e c h a n i s m .   T h e r e f o r e ,   i t   i s   n o t   n e c e s s a r y   t o   pr o v i de   f o r   e a c h   o f   t h e   s e r v i c e s ,   a n y   d e di c a t e n e t w o r ks .   T h e   e xa m pl e   f o r   t h i s   i s   t h e   ra i l w a y -   c o m m uni c a t i o n - n e t w o r k,   G S M .   T h e   de v e l o pm e n t   o f   t h e   5 G   n e t w o r m a ke s   i t   m o r e   f e a s i b l e   i o r de r   t pr o v i de   t h e   e n d - to - e nd  n e t w o r s l i c e s   (N S [22].   T hi s   pr o v i de s   di ff e r e n t   s e r v i c e s ,   w h i c h   i n c l ude   ‘U R L L C   a n d,   p r o v i de s   ul t r a - hi g h e r   t hr o ug h p ut   a t   e M BB .   O ve r a l l ,   t h e   5G   n e t w o r w i l l   ha v e   di ff e r e n t   m e c ha ni s m s   f o r   v a r i o us   s e r v i c e s   a n t h e r e by   gi ve   a   be t t e r   w a y   fo r   i t s   a ppl i c a t i o n   u n de r   t h e   c o m pl e t e   i n t e l l i ge n c e   t e c h ni que .   E v e n   w i t h   a l l   t h e s e   a dv a n t a ge s ,   i t   i s   a l s o   c h a l l e n g i n a n i t   c o n s um e s   m o r e   t i m e   fo r   t h e s e   ‘n e t w o r o pe r a t o r s ’  t o   r e s o l v e   t h e   i n c r e a s i n g   c o n f i gu r a t i o n - i s s ue s .   It   i s   di f f i c ul t   t o   s a t i s fy   t h e   e vo l v i n s e r v i c e   re qui r e m e nt s .   T hi s   i s   due   t o   t h e   r e a s o n   t h a t   t h e   5g   n e t w o r m e r e l y   pos s e s s   m o r e   o f   t e c hn i c a l   o pt i o n s   i t h e m .   T h e   s c i e n c e   of   m a ki n t h e   m a c h i n e s   t o   b e c o m e   a s   i n t e l l i g e n t   a s   t ha t   o f   h um a n s   i s   k n o w n   a s   t h e   a r t i f i c i a l   i nt e l l i ge n c e   (A I).   T hi s   i s   a ppl i e f o r   t h e   o pt i m i z a t i o n   o f   t h e   c o m m u n i c a t i o n   n e t w o r ks   i n   a   d i v e r s e   of  c o n f i gur a t i o n s   [23].   T h e   A i s   di v i de i n t o   l e v e l s .   T h e   f i r s t   l e ve l   i s   t h e   b a s i c   l e v e l   i n   w h i c h   a   m a c h i n e   m us t   pr o v i de   m a n y   pr e - de f i n e o pt i o n s   a n m us t   b e   a b l e   t o   r e s po n t o   t h e   e n v i r o nm e nt   i n   a   de t e r m i n i s t i c   w a y .   W h i l e   c o n s i de ri n t h e   5G   n e t w o r k,   i t   w i l l   pe rm i t   a nd  a l l ow - f r e e   t ra n s m i s s i o n   f o r   t h e   e M B B   a n e M T C   s e r v i c e s .   H e r e ,   t h e   s y s t e m   w i l l   i nt e l l i ge n t l y   r e gul a t e   t h e   c o n f i gu r a t i o n   w h e n   i t   de t e c t s   s o m e   of   t h e   p r e - de f i n e s e r v i c e   i n di c a t o r ,   m o r e o v e r ,   t h e   s e c o n l e v e l   e n t i t y   w i l l   po s s e s s   t h e   c a pa c i t y   t o   f ul l y   i n t e ra c t   w i t h   t h e   e n v i r o n m e n t .   W h e n   t h e r e   a r e   di f f e r e n t   s c e n a ri o s   o r   t a s ks ,   t he   m a c h i n e   m us t   b e   a b l e   t m a ke   a n   a pp r o pri a t e   r e s po n s e .   Co m pl e m e nt a r y   ‘m e t a l - o xi de ’  s e m i c o n d uc t o r   (  ’)  r a d i o   f r e que n c y   (R F i nt e gra t e   c i r c ui t s   [24]  g i v e   t h e   m o de   fo r   t h e   e l e c t r o ni c   p r o duc t s   i n   m m - W a v e   b a n s e r v i c e .   S e ve r a l   s t a nda r ds   ha v e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   14 ,   N o .   1 A p r i l   20 19   :     6 5     7 6   68   b e e n   de f i n e f o r   t hi s   i n do o r   pe r s o n a l   w i r e l e s s   n e t w o r a r e a s   ‘o r ’  t h e   w i r e l e s s   l o c a l - a r e a - n e t w o r k.   T h e   e xa m pl e s   f o r   t h e s e   i n c l ude ,   E CM A - 38 [25] ,   IE E E   s t a n d a r 8 02. 15. 3c   [26] ,   a n I E E E   s t a nda r 802. 11a [27].   T h e s e   w i l l   i n c r e a s e   t h e   e vo l ve m e n t   i n   t h e   c e l l u l a r   n e t w o r ki n a n t h e   o ut do o r - m e s h   n e t w o r t o po l o g y   i n   t h e   m m - W a v e - b a n [2 8] ,   [29] .   T h e r e   a r e   c e rt a i n   c h a l l e nge s   f a c e i n   t h e   5G   w i r e l e s s   n e t w o r ki n g .   T h e s e   c h a l l e n ge s   a r e   be i n f a c e by   t h e   ph y s i c a l   l a y e r ,   m e di u m - a c c e s s - c o n t r o l   a n d ,   c o m m u n i c a t i n r o ut i ng  l a y e r s .   T h i s   m a ke s   t h e   m m - w a v e   c o m m uni c a t i o n s   di f f e r   f r o m   t h e   e xi s t i n o t h e r   c o m m u n i c a t i ng  s y s t e m s   t h a t   a r e   o pe r a t i ng   i m i c r o w a v e   ( - w a ve b a n d   w hi c i s   o f   2. 4   G H z   a nd   o f   G H z .   A dde w i t t h i s ,   t h e r e   a r e   l o t   m o r e   c ha l l e n ge s   f a c e l i ke   t h e   hi g h e r   p r o pa g a t i o n   l o s s ,   b l o c ka ge   s e n s i t i v i t y ,   dy n a m i c s   due   t o   t h e   m o b i l i t y   of  t h e   m m - w a v e   c o m m u n i c a t i o n s .   T h e s e   c h a l l e n ge s   m us t   b e   s o l v e by   b r i n g i n n e w   i n s i g h t s   i n   t h e   a r c hi t e c t u r e s   a nd  t h e   p r o t o c o l s .       3.   P R O P O S ED   M ETH O D O LO G Y   In   ge n e r a l ,   t h e   c o m m u n i c a t i o n   b e t w e e n   t w o   n o de s   r e qui r e s   bo t h   upl i n a nd  do w n l i n da t a   t r a n s m i s s i o n.   T o   o pt i m i z e   t h e   p r o c e s s   o f   da t a   t ra n s m i s s i o n,   h e r e   w e   a r e   f oc us i n m o r e   o t h e   do w n l i nk  s t r e a m s   due   t o   t h e   v a s t   t r a f f i c   pr e s e n c e .   M o r e o v e r ,   t hi s   p r o po s e m e t h o do l o g y   c a n   b e   a ppl i e o n   a up l i n k   s i de   a l s o   a n t h e   m u l t i us e i nt e ra c t i o h a s   de f i n e by   t h e   n o n - i nt e r f a c e   M e s h   n o de s   (M N s a t   do w n l i n k   o pe r a t i o n .   I n   o rde r   t o   s o l ve   t h e   M S E   du r i ng  t ra n s m i s s i o n   a   o pt i m i z e   r e s o ur c e   a l l o c a t i o n   t e c hni que   i s   r e qui r e d ,   h e r e   w e   a r e   c o n s i de ri n a n   m m - w a v e   c e l l ul a n e t w o r (CN a s   a   s y s t e m   m o de l .   I n   t hi s   s c e n a ri o ,   t h e   M N s   i s   r e p r e s e nt e by t h a t   s e r v e s   t h e   e a c o f   ( us e r   e q ui pm e n t   (U E ),   w h e r e   t h e   U E   a c t   a s   t h e   t r a n s m i t t i ng  n o de s   a n d   t h e   b a s e   s t a t i o b e h a v e s   l i ke   t h e   R N s .   T h e r e f o r e ,   U E s   c a n   b e   c o m put e a s ;     =     (1)   D a t a   i s   s e r v e t o   U E   f r o m   o n e   R N   a n c oo r di n a t e   pr e c odi n a pp r o a c h   i s   us e i n   o ur   p r o po s e d   s y s t e m   m o de l .   H e r e ,   w e   us e   di s t ri b ut e i m p l e m e n t a t i o n   t o   pr o v i de   m ul t i - c e l l   p r o c e s s i n a n w h e n e v e r   t h e   v a l ue   o f i s   g r e a t e o e qu a l   2   t h e t h e   n o n - i nt e r f a c e   M N s   c a b e   o b s e r v e d.   T h e   r e l a y   n o de s   c o n t a i n s   t h e a n t e nna s   a n d   U E s   c o n t a i n s   t h e a nt e nna s ,   a l s o   i t   p r o v i de   da t a   s t r e a m   t ha t   de n o t e by .   I t ha t   o ur  m o de l   c a n   pe r f o r m   e a s i l y   w i t s e r v i n g   s e ve r a l   n u m b e r s   o f   U E s   i ndi v i du a l l y   i n   da t a   t ra n s m i s s i o n.   H e r e ,   w e   a s s um e   d a t a   s i g na l   f r o m   i ndi v i du a l   us e r ,   s e r v e t h e   U E   o f   R N   i n de xe t hr o ug t h e   i n di c e s   pa i r   ( , )a nd  t o r e p r e s e n t   i a   c o m pa c t   v i e w   i t ’s   de n o t e   b y ,   m o r e o v e r   w e   c a n   f o r m u l a t e   i t   a s ;       ~   F ( 0 , )     (2)   W h e r e ,   i s   a   c o m pl e x   s y m m e t r i c   f un c t i o n,   0   r e f e r s   t o   z e r o   m e a v a l ue   a n d F ( 0 , ) i s   a   G a us s i a d i s t ri b ut i o f un c t i o n.   M o r e ov e r ,   t h e   l i n e a rl y   pr e - c o de us e r - da t a   i s   w ri t t e a s ;     ×     (3)   i s   a e xpe c t a t i o m a t ri a n d   t h e   r e c e i ve s i g n a l   o n   a   U E   ( i s ;     = +     + L ( , ) ( , )       (4)   W h e r e , L r e p r e s e n t s   t h e   w h i t e   G a us s i a n o i s e   a n d   t ha t   i s   r e l a t e t o   L  ~   F ( 0 , 2 N ) ,   a l s o   t h e   s i g na l s   o a n d L v a r i e s   a c c o r di n g   t o   t h e   us e r s .   T h e   m a j o c o n s i de r a t i o o f   t h i s   w o r t o   p r o v i de   m ut u a l   u pl i nk  c h a nn e l .   M o r e ov e r ,   t h e   upl i n U E   c h a nn e l   (  t o   t h e R N   i s   gi v e n   by = D .   T h e   s i g na l   t r a n s m i t t e d   f r o m   U E   ( a t   up l i nk  c h a nn e l   i s   g i v e n   a s ;         ~   F ( 0 , P     )     (5)   T h e   up l i n k   d a t a   t r a n s m i s s i o n   v i a   i n t e r f e r i n g   t h e   m ul t i pl e   a c c e s s   c h a nn e l   a n d   t h e   R N   r e c e i ve s i g n a l   a t   gi v e n   t hr o ug h;     =   D = 1     +   D     +     = 1 L       (6)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       E nhan c e m e nt   of   da t a   t r ans m i s s i o us i ng  opt i m i z e d   m u l t i - c e l l   appr oa c h   ( Ni r m a l k um ar   B e nni )   69   W h e r e , L   f un c t i o n   i s :     L   ~   F ( 0 , 2 N )   (7)   In   o r de r   t o   ob t a i n   t h e   m o s t   s ui t a b l e   c o m pl e c o n j uga t e ,   t h e   r e c e i v e s i gn a l   a r e   ge n e r a l l y   de pe n ds   upo n   c o m pl e c o n j ug a t e   a n m o de l e upl i n k   s i g na l   c a b e   w ri t t e a s ;     = ( ) =   O = 1     0 +   O     +     = 1         (8)     In f o r m a t i o n   o f   c h a nn e l   s t a t e   a c qui s i t i o n   i s   r e c o m m e n de f o r   a l l o c a t i o n   o f   r e s o ur c e s   t h a t   c a b e   us e d   t o   r e s o l ve   t h e   t r a n s m i s s i o n - M S E   i s s ue s   t h e y   pr o po s e a t   pa pe r   [30]  i n   o r de r   t o   i n c r e a s e   t h e   s um - ra t e   (S R ).   T h e   U E s   da t a - ra t e   c a n   b e   a l l o c a t e   t hr o ug h [ 0 , 1 ] , ,   a n d   t h e   w e i g h t e d - S R   c a n   b e   w r i t t e n   a s ;     ( , )   (9)     W h e r e , i s   t h e   us e r a t e   o f us e r   a nd  t h e   v a ri a b l e  i s   s e l e c t e a s   pe t h e   p r i o ri t y   b a s e s o l ut i o n   v i a   uni f o r m   f a i r   f un c t i o n   [31].   T h e r e fo r e ,   t h e   w e i gh t s   c a n   b e   c h o s e n   by   t h e   s e l e c t e b a s e   s t a t i o n   a n w e   a s s um e   t h a t i s   t h e   s u m   po w e r   c o n s t r a i n t   a t   R N s   w i t h   t h e   e nh a n c e d   p r e - c o de r   v a ri a b l e  .   T h e   b e l o w   e qua t i o n   r e p r e s e n t   t h e   di f f i c ul t y   a t   w e i gh t e d - S R   o pt i m i z a t i o n.       { }   ( , )     (10)               ( O ) = 1 , = 1 , . . . . . , .             T h i s   c a b e   us e t o   s o l ve   a   n o n - c o n v e x”   p r o b l e m   t h a t   i s   w h y   w e   n e e t o   ge t   a n   o pt i m a l   l o c a l   s o l ut i o n   t hr o ug h   c o n s i de ri n t h e   b u n c o f   o pt i m i z e   v a ri a b l e s   s uc a s   w e i g h t e v a r i a b l e   o f   M S E   ( a n d   i pa pe [2 8],   t h e y   c o n s i de r   t h e   s i m i l a o pt i m a l   s o l ut i o n   t h a t   ha s   o b t a i n e d   by   t h e   M c L S   a pp r o a c h .        { } , { }   { > 0 }   ( , ) ( ( ) l o g ( ) )     (11)     T h i s   s ub j e c t   i s   r e l a t e t o   e qua t i o (1 0),   w h e r e   t h e   l i n e a f i l t e r s   a t   r e c e i v e r   s i de   i s   (  a nd   t h e   m a t r i x   M S E   f un c t i o a t U E s   i s   g i v e n   by ;      =   I ( ( O ) ( O ) O )                                         =   N O O O +   O     (12)   At U E ,   t h e   r e c e i ve s i g n a l  w i t h   t h e   n o i s e   i nt e r f e r e n c e   i s   g i v e n   t hr o ug h,       = O O   +   (13)   H e r e ,   t h e   o pt i m i z a t i o p r o b l e m   a t   e qu a t i o n   ( 11)   i s   t h e   n o n - c on v e a t   a   s e t   o f {  ,  ,  } .   D i s t r i b ut e i n f o r m a t i v e   c h a nn e l   a c qui s i t i o n   (D I CA i s   us e t o   a c qui r e   t h e   i n f o r m a t i o n   a nd  t hi s   c h a nn e l   e s t i m a t i o n   m e t h o do l o g y   d e s c r i b e s   t h e   r e c i p r o c i t y   o f   n e t w o r ks ,   f urt h e rm o r e   i t s   us e s   t h e   pi l o t   t r a n s m i s s i o n   a t   b o t h   upl i n a n do w n l i nk  t ra n s m i s s i o n .   M o re ove r ,   t h e   a l t e r a t i o n   i n   M c L S   a pp r o a c h   i t e ra t i o w i l l   h e l t o   a c h i e v e   t h e   e ff i c i e n t   c h a nn e l .   H e r e ,   t h e   c h a nn e l   e s t i m a t o r   [32 i s   ge n e ra l l y   us e d   t o   c h a r a c t e r i z e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   14 ,   N o .   1 A p r i l   20 19   :     6 5     7 6   70   t h e   c h a nn e l   s t a t i s t i c   a n t ha t   us e   t o   pr e di c t   t h e   c ha nn e l   o pe r a t i o n,   w h i c h   c ha n ge s   i n   e v e r y   M c L S   i t e r a t i o pr o c e s s .   It   i s   c o m pl i c a t e t o   a c h i e v e   t h e   o pe ra t i v e   s t a t i s t i c a l   c h a ra c t e ri s t i c s   o f   c h a nn e l s .   T h e r e f o r e ,   h e r e   w e   a do pt   t h e   e f f i c i e n t   r e s o ur c e   a l l o c a t i o n,   i w h i c t h e   p r o po s e c h a nn e l   a c qu i s i t i o n   i s   f ul l y   di s t r i b ut e i n   e v e r y   U E   b ut   n o t   f ul l y   di s t r i b ut e i b a c kh a u l   R N .   H e r e   t h e   o pt i m i z e   up l i n c ha nn e l   e s t i m a t i o i s   c o n s i de r   t o   m a x i m i z e   t h e   t r a n s m i s s i o n   po w e r .   L e t ’s ,   a s s um e   t ha t   t h e   U E f e e db a c ks   t he t o i t s   R N s   a n d   t h e   U E   t ra n s m i t   t h e   s i g n a l   (     ),         =   P       (14)   W h e r e ,   t h e   o rt h o go n a l   p i l o t s   i s P     ,   a nd  t h e   m a x i m um   t r a n s m i t   po w e r   a t   U E s   i s   de n o t e   by .   T h e   e f f e c t i ve   upl i nk  r e c e i v i n g   s i g na l   a t   r e c e i v i n g   n o de   i s ;     =   1  I  O  P      +   L   ,     (15)   M o r e ov e r ,   t h e   a s s um e d s c a l i n g   f a c t o r   i s   gi v e f e e d b a c t hr o u gh  t h e   U E s   t o   t h e   o pe r a t i ng   R N .   A l s o   i t   s h a r e s   o v e r   a l l   b a c k ha ul - R N   n e t w o r ks ,   t h e r e a f t e r   t h e R N   c a n   b e   e s t i m a t e by   e ff i c i e n t   c ha nn e l   w i t h    U E   a s ;     ̂ =    , P      O       (16)   M o r e   s i m p l i fy i n g   e qua t i o (16 c a b e   w r i t t e a s ;     ̂ =   I O  +    ,   P      O     (17)   In   o r de r   t o   ob t a i n   t h e   e ff i c i e n t   do w n l i n c ha nn e l   h e r e   w e   us e   s y n c h r o n o us   pi l o t - t r a n s m i s s i o n   a n t h e   o r t h o go n a l   p i l o t   c a b e   t r a n s m i t t e v i a   us i n R N s ,   w h i c h   c a n   b e   gi v e n   a s   pe r   us e r   a s ;     P     × ,     (18)   T h e   r e c e i v e s i gn a l   a t   U E   i s   gi v e by       = P +    P + L ( , ) ( , )       (19)   W h e r e , × , a s   pe U E ,   a s s um i ng  t h e   U E   f o r   t h e   s e l e c t e pi l o t P ,   a n t h e   e f fe c t i ve   dow n l i n c h a nn e l   c a b e   e s t i m a t e by ϑ × ,   f r o m   [3 0]  i t   c a b e   w r i t t e n   a s ;     ϑ ̂ =   1 , P O = + 1 , L P O       (20)   3. 1 .      O p ti m i z e d   M u l ti - c e l l   A p p r o ac h   ( O M c A )   In   o r de r   t o   pr o v i de   s o m e   e n h a n c e m e n t   i n   t h e   e xi s t i n M c L S   a ppr o a c h,   h e r e   w e   c o n s i de r i n t h e   O M c A ,   w h i c h   w i l l   b e   r o b us t i fy i n a t   t h e   c h a nn e l   i n f o r m a t i o n   e rr o r s .   M o r e o v e r ,   w e   a l s o   a dd  s o m e   of   t h e   n e c e s s a r y   i m p r o v e pa ra m e t e r s   s uc h   a s ;   M S E   w e i gh t e v a ri a b l e ,   i m p r o v e r e c e i v e r f i l t e r   a n t h e   i m p r o v e d   pr e - c o de r .   O u r   p r o po s e i s   a dde w i t t h e   D I CA   t o   ge t   t h e   e ff i c i e n t   c h a nn e l   a l l o c a t i o n.     F i r s t l y   w e   a r e   a pp l y i n t h e   i m p r o v e pr e - c o de r ,   i n   t h a t   s o m e   l oc a l   o pt i m i z a t i o n   p r o c e s s e s   a r e   pr e s e nt e a t   R N ,   w h i c h   ge n e r a l l y   a dde up  w i t h   c h a nn e l   p h a s e   e s t i m a t i o n   a t   upl i n k .   T o   s o l v e   t h i s   pr o b l e m ,   w e   pr o v i de   t h e   uppe r   b o un d i n t o   o pt i m i z e   t h e   i nn e p rob l e m   us i n p r o c e s s   de f i n e i [36]  a n [33] .   M o r e ov e r ,   t h e   o pt i m i z e   i m p r o v e pr e - c o de r   a t U E   i s ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       E nhan c e m e nt   of   da t a   t r ans m i s s i o us i ng  opt i m i z e d   m u l t i - c e l l   appr oa c h   ( Ni r m a l k um ar   B e nni )   71   =   ( ̂ + + ( (  ) + (  ) + ) N ) 1 ̂ 0 . 5     (21)   T h e   i m p r o v e pr e - c o de r   a t   (2 1)  i s   d i a go n a l l y   l o a v i a   a   c o n s t a nt   f a c t o ( (  ) ), de n o t e s   t h e   L a gra n ge   m ul t i pl i e r   a n d (  ) de n o t e s   t h e   da t a   de pe n de n c y   f a c t o r   a n d ̂ + de n o t e s   t h e   s t a t i s t i c s   of   c o - v a r i a n c e   e rr o r   t h a t   de pe nd  upo n   f i l t e r   a t   R N   s i de .   F u r t h e r m o r e ,   w e   us e   a n   a pp r o a c h   r e l a t e t o   da t a   de pe n de n c y   fo r   s e l e c t i n g   t h e   di a go n a l   pa ra m e t e r s   [3 0],   w h e re   t h e   i m p r o v e pr e - c o de r   i n   O M c A   a pp r o a c c a b e   gi v e n   t hr o ug h ;     0 =   ( ̂ + + + N ) 1 ̂ 0 . 5     (22)   T h e   s o l ut i o n   o f   i m p r o v e f a c t o r a n t h e   d i a go n a l   l o a di n qu a nt i t y   c a n   b e   ob t a i n   t hr o ugh ̂ , 0 . 5 , a n d ̂ + + .   T h e   p r o b l e m   o pt i m i z a t i o f o r   t h e   r e c e i v e   f i l t e r   [ 34]  a t U E   i s ;      =   ( ̂  + ( (  ) +  (  )  0 . 5  ) N ) 1 ̂        (23)   A f t e r w a r ds ,   t h e   r e s ul t a nt   i m p r o v e d - w e i ght e M S E   c a b e   w r i t t e a s ;      =   ( N ̂  O ( ̂  + ( (  ) +  (  )  0 . 5  ) N ) 1  )       (24)   A t   O M c A   a pp r o a c h,   w e   ge n e ra l l y   i m po s e   t h e   c o n s t ra i nt   o n   U E   s i de   w i t t h e   i m pe r f e c t   a c qui s i t i o of   c h a nn e l   i n f o r m a t i o n   i n   o r de r   t o   e nh a n c e   t h e   e s t i m a t i o n   pr o c e s s .   T h e   O M c A   s o l ut i o n   fo r   i n di v i du a l   U E s   c a b e   s o l ve   v i a   o pt i m i z e   r e c e i v e   f i l t e r   a n d   t h e   o pt i m i z e d   w e i ght e v a r i a b l e   t ha t   de n o t e b y   .       =   ( ̂  +   N ) 1 ̂    (25)       =   ( N ̂  O ( ̂  +   N ) 1 ̂  ) 1   (26)     T h e   o pt i m i z e pa ra m e t e r s   s uc h   a s   r e c e i v e   f i l t e (R F (   ),   o pt i m i z e w e i gh t e v a ri a b l e   (   a n d   i m p r o v e w e i gh t e v a r i a b l e   (  a r e   di f f e r e n t   w i t r e s pe c t   t o   t h e   R F   (  ),   w hi c do   n o t   de pe nds   a t   t h e   unk n o w n   p a r a m e t e r s   v a l ue .   T h e r e f o r e ,   t h e   a n d   i s   a ppl y   t o   g e t   t h e   r e l i a b l e   p r o xi e s   f o r a n d  i a   pr o po s e O M c A .       4.   R ES U LTS   T h e   pe r f o r m a n c e   a na l y s i s   of   o ur   p r o po s e m o de l   c a b e   s t udi e i t hi s   s e c t i o n   a n d   i t   i s   b a s e o n     t h e   ‘n u m e ri c a l   s i m ul a t i o n ’  t ha t   i s   s i m u l a t i ng  unde r   t h e   M a t L a b   2016b   e n v i r o nm e n t .   T h e   s y s t e m   c o n f i gur a t i o is   8G B   R A M i I n t e l   p r o c e s s o r ,   1T B   H a r d i s k,   G B   N V i di a s   G ra p hi c s   c a rd  a nd  w o r u n de r   W i n do w s   10   o pe r a t i ng  s y s t e m .   H e r e ,   w e   a r e   c o n s i de ri n t hr e e   t e s t   c a s e s   s uc h   a s   s c e n a ri o - A ,   s c e n a r i o - B   a n s c e n a ri o - C.   A t   s c e n a ri o - A ,   t h e   c o n s i de r e n u m b e r   o f   t ra n s m i t t e a nt e nn a   a t   R N   i s   r e p r e s e n t e by   t ha t   i s 7 num b e r   o r e c e i v e r   a n t e nna   a t   U E =   3 ,   num b e r   o f   U E =   2 ,   a nd  n u m b e r   o f   t ra n s m i t t e i s   g i v e n   by =   3 ,   a nd   t h e r e f o r e ,   t h e   t o t a l   n u m b e o f   r e c e i ve r   c a b e   g i v e n   t hr o ug h =   .   A t   s c e na r i o - B,   t h e   c o n s i de r e n u m b e r   o f   t ra n s m i t t e r   a n t e nna   a t   R N   i s = 11 ,   a n d   o t h e r   a nt e nna   n u m b e r   i s   c o n s i de s a m e   a s   s c e n a ri o - A .   A t   s c e na r i o - C,   t h e   c o n s i de r e d   n u m b e r   o f   t r a n s m i t t e a nt e nna   a t   R N   i s = 15 ,   a nd   o t h e a nt e nn a   num b e i s   c o n s i de r   s a m e   a s   s c e na r i o - A .   T h e   R N s   po w e r   o f   t ra n s m i s s i o i s fo r   a l l   R N s   a n d fo r   a l l   U E s . A t   c o n s i de r e d   R N ,   t h e   O M c A   po w e r   s c a l i ng  i s   s e t   a s = mi n ( 2 2 , 1 )   a nd  d a t a - ra t e   w e i ght s   a t   U E   i s    0 = 1   (i . e . ,   a t   a l l   U E s ). A ddi t i o n a l l y ,   c o n s i de r i n t h e   s ub - b a n f r o m   28G H z   f r e que n c y   a l l o w s   m o r e   c o m pa r i s o n   o f   U E / R N   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   14 ,   N o .   1 A p r i l   20 19   :     6 5     7 6   72   a n t e nn a s   t o   e a r l i e r   us e c e l l ul a r   f r e que n c i e s ,   b e c a us e   of   s a m e   ki n o f   r e c e i ve r / t ra n s m i t t e r   a rr a y   s c h e m e   (i . e . ,   due   t o   a n t e nna   s pa c i n b e c o m i n l e s s e r   a t   p r e s e n t   ge n e r a t i o n   n e t w o r s y s t e m ).   I n   t h e   s i m u l a t i o n   p r o c e s s   t h e   c ur v e s   i s   a v e r a ge a t   t h e   1000   c ha nn e l   r e a l i z a t i o a nd  a l s o   w e   c o n s i de r i ng  10   i t e ra t i o n   o f   a l go ri t hm .   T h e   pr o po s e O M c A   i s   c o m b i n e w i t h   D I CA   i n   o r de t o   ge n e r a t e   e ffe c t i ve   a l l o c a t i o n   o f   c h a nn e l .     4. 1 .      S c e n a r i o - A   In  s c e n a ri o - A   t h e   c o n s i de r e num b e r   o f   t ra n s m i t t e a nt e nna   a t   R N   i s   7 .   F i gu r e   s h o w s   t h e   O M c A   a t   di f fe r e nt   U pl i n k - S N R   (dB ),   w h e r e   w e   c a n   s e e   a s   t h e   S N R   v a l ue   i n c r e a s e s   t h e   S um - R a t e   a l s o   i n c r e a s e s .   F i gu r e   3,   s h o w s   t h e   S um - R a t e   (b / s / H z w i t h   r e s pe c t   t o   dow nl i n S N R   (dB a t   upl i n S N R   of   10  d B ,   w h e r e   t h e   di f fe r e n t   e xi s t i n a pp r o a c h   h a s   pe r f o r m e u n de r   t h e   s a m e   s c e n a ri o   of  o ur   pr o po s e d   a ppr o a c h   a n f r o m   t h a t ,   w e   c a n   s e e   di ffe r e n c e   i n   s um - ra t e .   H e r e ,   w e   a r e   c o n s i de ri n e xi s t i n a p p r o a c h   s uc h   a s ;   M A X - S IN R   [35],   u n c o o r di n a t e [3 5]  a n d   m a x - D L T   [33]   t ha t   i s   pl o t t e d   a g a i n s t   o ur  p r o po s e O M c A .             F i gu r e   2 .   O M c A   a t   di f f e r e n t   U pl i n k - S N R   (dB )     F i gu r e   3 .   S u m - R a t e   (b / s / H z v s   do w n l i n k   S N R   (dB a t   upl i n k   S N R   of   10  dB       F i gu r e   4,   s h o w s   t h e   S um - R a t e   (b / s / H z w i t r e s pe c t   t o   dow n l i n S N R   (dB a t   u pl i nk  S N R   of   20dB ,   w h e r e   t h e   di f f e r e n t   e xi s t i n a pp r o a c h   ha s   pe r f o r m e u n de r   t h e   s a m e   s c e n a r i o   o f   o ur   pr o po s e a ppr o a c h   a nd  f r o m   t h a t ,   w e   c a n   s e e   di ff e r e n c e   i n   s u m - ra t e .   H e r e ,   w e   a r e   c o n s i de r i ng  e xi s t i ng  a p p r o a c h   s uc h   a s ;   M A X - S IN R   [35],   u n c o o r di n a t e d   [35]   a nd  m a x - D L T   [ 33]   t ha t   i s   pl o t t e a ga i n s t   o ur  p r o po s e O M c A .             F i gu r e   4 .   S u m - R a t e   (b / s / H z v s   do w n l i n k   S N R   (dB a t   upl i n k   S N R   of   20  dB     F i gu r e   5 .   S u m - R a t e   (b / s / H z v s   do w n l i n k   S N R   (dB a t   upl i n k   S N R   of   30  dB       F i gu r e   5,   s h o w s   t h e   S um - R a t e   (b / s / H z w i t h   r e s pe c t   t o   d ow n l i n S N R   (dB a t   upl i nk  S N R   of   30  dB ,   w h e r e   t h e   di f f e r e n t   e xi s t i n a pp r o a c h   ha s   pe r f o r m e u n de r   t h e   s a m e   s c e n a r i o   o f   o ur   pr o po s e a ppr o a c h   a nd  f r o m   t h a t ,   w e   c a n   s e e   di ff e r e n c e   i n   s u m - ra t e .   H e r e ,   w e   a r e   c o n s i de r i ng  e xi s t i ng  a p p r o a c h   s uc h   a s ;   M A X - S IN R   [3 5],   u n c o o r di n a t e d   [35]   a nd  m a x - D L T   [ 33]   t ha t   i s   pl o t t e a ga i n s t   o ur  p r o po s e O M c A .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       E nhan c e m e nt   of   da t a   t r ans m i s s i o us i ng  opt i m i z e d   m u l t i - c e l l   appr oa c h   ( Ni r m a l k um ar   B e nni )   73   4. 2 .      S c e n a r i o - B   In   s c e na r i o - B   t h e   c o n s i de r e n u m b e r   o f   t r a n s m i t t e r   a n t e nna   a t   R N   i s   11.   F i gu r e   s h o w s   t h e   O M c A   a t   di f f e r e n t   U pl i nk - S N R   (dB ),   w h e r e   w e   c a n   s e e   a s   t h e   S N R   v a l ue   i n c r e a s e s   t h e   S um - R a t e   a l s o   i n c r e a s e s .   F i gu r e   7,   s h o w s   t h e   S um - R a t e   (b / s / H z w i t h   r e s pe c t   t o   dow nl i n S N R   (dB a t   upl i n S N R   of   10  d B ,   w h e r e   t h e   di f fe r e n t   e xi s t i n a pp r o a c h   h a s   pe r f o r m e u n de r   t h e   s a m e   s c e n a ri o   of  o ur   pr o po s e d   a ppr o a c h   a n f r o m   t h a t ,   w e   c a n   s e e   di ffe r e n c e   i n   s um - ra t e .   H e r e ,   w e   a r e   c o n s i de ri n e xi s t i n a p p r o a c h   s uc h   a s ;   M A X - S IN R   [35],   u n c o o r di n a t e [3 5]  a n d   m a x - D L T   [33]   t ha t   i s   pl o t t e d   a g a i n s t   o ur  p r o po s e O M c A .             F i gu r e   6 .   O M c A   a t   di f f e r e n t   U pl i n k - S N R   (dB )     F i gu r e   7 .   S u m - R a t e   (b / s / H z v s   do w n l i n k   S N R   (dB a t   upl i n k   S N R   of   10  dB       F i gu r e   s h o w s   t h e   S um - R a t e   (b / s / H z w i t r e s pe c t   t o   dow n l i n S N R   (dB a t   up l i nk  S N R   of   20  dB ,   w h e r e   t h e   di f f e r e n t   e xi s t i n a pp r o a c h   ha s   pe r f o r m e u n de r   t h e   s a m e   s c e n a r i o   o f   o ur   pr o po s e a ppr o a c h   a nd  f r o m   t h a t ,   w e   c a n   s e e   di ff e r e n c e   i n   s u m - ra t e .   H e r e ,   w e   a r e   c o n s i de r i ng  e xi s t i ng  a p p r o a c h   s uc h   a s ;   M A X - S IN R   [35],   u n c o o r di na t e [3 5]  a n m a x - D L T   [ 33]  t h a t   i s   pl o t t e a ga i n s t   o u r   p r o po s e O M c A .   F i gu r e   9   s h o w s   t h e   S um - R a t e   (b / s / H z w i t h   r e s pe c t   t o   d ow n l i n S N R   (d B a t   upl i n S N R   of   30  d B ,   w h e r e   t h e   di f fe r e nt   e xi s t i ng  a pp r o a c h   ha s   pe r f o r m e u n de r   t h e   s a m e   s c e n a r i o   o f   o ur   p r o po s e a ppr o a c h   a n f r o m   t h a t ,   w e   c a n   s e e   di f f e r e n c e   i s um - ra t e .   H e r e ,   w e   a r e   c o n s i de r i ng  e xi s t i ng  a pp r o a c s uc h   a s ;   M A X - S IN R   [35] ,   un c o o r d i na t e [ 35]  a n d   m a x - D L T   [33]   t h a t   i s   p l o t t e a ga i n s t   o ur   p r o po s e O M c A .             F i gu r e   8 .   S u m - R a t e   (b / s / H z v s   do w n l i n k   S N R   (dB a t   upl i n k   S N R   of   20  dB     F i gu r e   9 .   S u m - R a t e   (b / s / H z v s   do w n l i n k   S N R   (dB a t   upl i n k   S N R   of   30  dB       4. 3 .      S c e n a r i o - C   In   s c e na ri o - t h e   c o n s i de r e num b e r   o f   t ra n s m i t t e r   a n t e nna   a t   R N   i s   15 .   F i g u r e   10  s h o w s   t h e   O M c A   a t   di f f e r e n t   U pl i nk - S N R   (dB ),   w h e r e   w e   c a n   s e e   a s   t h e   S N R   v a l ue   i n c r e a s e s   t h e   S um - R a t e   a l s o   i n c r e a s e s .   F i gu r e   11  s h o w s   t h e   S um - R a t e   (b / s / H z w i t r e s pe c t   t o   dow nl i n k   S N R   (dB a t   u pl i nk  S N R   o f   10  dB ,   w h e r e   t h e   di f fe r e n t   e xi s t i n a pp r o a c h   h a s   pe r f o r m e u n de r   t h e   s a m e   s c e n a ri o   of  o ur   pr o po s e d   a ppr o a c h   a n f r o m   t h a t ,   w e   c a n   s e e   di ffe r e n c e   i n   s um - ra t e .   H e r e ,   w e   a r e   c o n s i de ri n e xi s t i n a p p r o a c h   s uc h   a s ;   M A X - S IN R   [35],   u n c o o r di n a t e [3 5]  a n d   m a x - D L T   [33]   t ha t   i s   pl o t t e d   a g a i n s t   o ur  p r o po s e O M c A .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   14 ,   N o .   1 A p r i l   20 19   :     6 5     7 6   74         F i gu r e   10 . O M c A   a t   d i f f e r e n t   U pl i nk - S N R   (dB )     F i gu r e   11 .   S u m - R a t e   (b / s / H z v s   do w n l i nk  S N R   (dB a t   upl i n k   S N R   of   10  dB       F i gu r e   12   s h o w s   t h e   S u m - R a t e   (b / s / H z w i t h   r e s pe c t   t o   do w n l i n k   S N R   (dB a t   upl i n S N R   o f   20  dB ,   w h e r e   t h e   di f f e r e n t   e xi s t i n a pp r o a c h   ha s   pe r f o r m e u n de r   t h e   s a m e   s c e n a r i o   o f   o ur   pr o po s e a ppr o a c h   a nd  f r o m   t h a t ,   w e   c a n   s e e   di ff e r e n c e   i n   s u m - ra t e .   H e r e ,   w e   a r e   c o n s i de r i ng  e xi s t i ng  a p p r o a c h   s uc h   a s ;   M A X - S IN R   [35],   un c o o r di n a t e [35]  a nd  m a x - D L T   [33]  t ha t   i s   pl o t t e a ga i n s t   o ur   p r o po s e O M c A .   F i gu r e   13  s h o w s   t h e   S um - R a t e   (b / s / H z w i t h   r e s pe c t   t o   d ow n l i n S N R   (d B a t   upl i n S N R   of   30  d B ,   w h e r e   t h e   di f fe r e nt   e xi s t i ng  a pp r o a c h   ha s   pe r f o r m e u n de r   t h e   s a m e   s c e n a r i o   o f   o ur   p r o po s e a ppr o a c h   a n f r o m   t h a t ,   w e   c a n   s e e   di f f e r e n c e   i s um - ra t e .   H e r e ,   w e   a r e   c o n s i de r i ng  e xi s t i ng  a pp r o a c s uc h   a s ;   M A X - S IN R   [35] ,   un c o o r di na t e [ 35]  a n d   m a x - D L T   [33]   t h a t   i s   p l o t t e a ga i n s t   o ur   p r o po s e O M c A .             F i gu r e   12 .   S u m - R a t e   (b / s / H z v s   do w n l i nk  S N R   (dB a t   upl i n k   S N R   of   20  dB     F i gu r e   13 .   S u m - R a t e   (b / s / H z v s   do w n l i nk  S N R   (dB a t   upl i n k   S N R   of   30  dB       5.   C O N C LU S I O N     In   o r de r   t o   pr o v i de   e nh a n c e m e n t   i n   t h e   e xi s t i n M c L S   a ppr o a c h ,   h e r e   w e   a r e   c o n s i de ri n t h e   O M c A ,   w h i c h   w i l l   b e   r o b us t i fy i n a t   t h e   c h a nn e l   i n f o r m a t i o n   e rr o r s .   O u r   p r o po s e i s   a dde w i t h   t h e   D ICA   t o   ge t   t h e   e ff i c i e n t   c ha nn e l   a l l o c a t i o n.   T o   a n a l y z e   t h e   pe r f o r m a n c e ,   w e   a r e   c o n s i de ri n t hr e e   t e s t   c a s e s   s uc h   a s   s c e n a ri o - A ,   s c e n a ri o - B   a nd  s c e n a ri o - C.   M o r e ov e r ,   a t   e a c s c e n a ri o   t h e   c o n s i de r e num b e r   o f   t r a n s m i t t e r   a n t e nn a   a t   R N   i s   7,   11  a n d   15. Co n s i de r e 30 dB   upl i nk  S N R   i n   a b ov e   s c e n a r i o - C,   o ur  p r o po s e m o de l   a c hi e v e 76. 29  b / s / H z   s um - ra t e   t ha t   i s   36 . 93 m o r e   w i t re s pe c t   t o   M A X - D L T ,   74 %   m o r e   s um - ra t e   w i t h   r e s pe c t   t o   un c o o r di n a t e a pp r o a c h   a n 2 7. 3 m o r e   s um - r a t e   w i t h   r e s pe c t   t o   M A X - S IN R .   T hr o ugh   a n a l y z i n g   t h e   a b ov e   r e s ul t ,   w e   c a n   s a y   t h a t   i n c r e a s i n n u m b e r   o f   t r a n s m i t t i ng  a nt e nna   a t   R N s   a n S N R   c a n   m a xi m i z e   t h e   s um - ra t e   o s i gn a l .   O u r   c o m b i n e pr o po s e a ppr o a c h   ha s   pe r f o r m e c o n s i de r a b l y   w e l l   w i t h   r e s pe c t   t o t h e c o n s i de r e m e t h o do l o g y   i n   e v e r y   s c e n a r i o .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.