T E L KO MNIK A , V ol . 17 ,  No. 6,  Dec e mb er   20 1 9,  p p. 3 20 3 ~ 3210   IS S N: 1 69 3 - 6 93 0 ,  accr ed ited   F irst  Gr ad e b y K em en r istekdikti,  Decr ee  No: 2 1/E/ K P T /20 18   DOI:   10.12928/TE LK OM N IK A .v 1 7 i 6 . 13058   ◼    32 03       Rec ei v ed   Ma y   7 , 2 01 9 ;  Re v i s ed   J un e  10 ,  20 1 9 ;  A c c e pte d  J u l y  2 ,  20 1 9   Energy - eff i cien t  user ass ociat io n m ec han i sm    enab li ng   fu lly  h ybrid s pect r um   sharin g    amo ng   mu l tip le  5G   cell ular o per ato rs       Mot h ana L. At t iah *1 ,  A. A.   Md Isa 2 , Zah r ila d h a Z ak a r ia 3 , Ahm ed  M.  D inar 4 ,    M.   K. Ab d u lh ameed 5 , M o w afak  K .  Moh se n 6   1 – 6 Cen tre  f o r T e l e c o m m u n i c a ti o n  Re s e a rc h  a n d  I n n o v a ti o n  ( CeT RI),  Fa c u l t y  o f  El e c tro n i c   a n d  Co m p u te r   En g i n e e ri n g  (F Ke KK),  Un i v e rs i ti  T e k n i k a l  M a l a y s i a  M e l a k a  (U Te M ),  M a l a y s i a   1 Dep a rt m e n t  o f  Co m p u t e r En g i n e e r i n g ,  E l e c tri c a l  E n g i n e e ri n g  T e c h n i c a l  Co l l e g e ,     M i d d l e  T e c h n i c a l  Un i v e rs i ty ,  B a g h d a d ,  Ir a q   *C o rre s p o n d i n g  a u th o r,   e - m a i l :  m o th a n a . u te m @gm a i l . c o m       Ab strac t     Sp e c tr u m   s h a ri n g   (SS)   i s   a   p ro m i s i n g   s o l u ti o n   t o   e n h a n c e   s p e c tru m   u ti l i z a ti o n   i n   f u tu r e   c e l l u l a r   s y s te m s .  Red u c i n g   th e   e n e rg y   c o n s u m p ti o n   i n   c e l l u l a r  n e two rk s   h a s   re c e n t l y   e a rn e d   tre m e n d o u s   a tt e n ti o n   fro m   d i v e rs e   s ta k e h o l d e r s   ( i .e . ,  v e n d o r s ,  m o b i l e   n e two rk   o p e ra to rs   (M NO s ),  a n d   g o v e rn m e n t)  to   d e c re a s e   th e   CO 2   e m i s s i o n s   a n d   th u s   i n tro d u c i n g   a n   e n v i ro n m e n t - fri e n d l y   wir e l e s s   c o m m u n i c a ti o n .  T h e re f o re ,     i n   th i s   p a p e r,  j o i n t  e n e rg y - e ff i c i e n t  u s e r  a s s o c i a ti o n   (UA)  m e c h a n i s m   a n d   fu l l y   h y b ri d   s p e c tr u m   s h a ri n g   (EE - FHSS)  a p p ro a c h   i s   p r o p o s e d   c o n s i d e ri n g   t h e   q u a l i ty   o f   e x p e ri e n c e   Q o E  (i .e .,   d a t a   ra te )  a s   th e   m a i n   c o n s tra i n t.   In   th i s   a p p ro a c h ,  t h e   s p e c tru m   a v a i l a b l e   i n   th e   h i g h   a n d   l o w  fre q u e n c i e s   (2 8   a n d   7 3   G Hz )   i s   s l i c e d   i n t o   th re e   p o rt i o n s   (l i c e n s e d ,   s e m i - s h a r e d ,   a n d   f u l l y - s h a re d )   a i m s   to   s e r v e   t h e   u s e r s   (UEs )     th a t  b e l o n g   to   fo u r   o p e ra t o rs   i n   a n   i n te g ra te d   a n d   h y b r i d   m a n n e r.   Th e   p e rfo rm a n c e   o f  th e   p r o p o s e d     Qo E - Ba s e d   EE  UA - FHSS  i s   c o m p a re d   wit h   th e   wel l - k n o w n   m a x i m u m   s i g n a l - to - i n te rf e r e n c e - p l u s - n o i s e   ra ti o   (m a x - SINR  UA - FHSS).  Num e ri c a l   r e s u l ts   s h o w  t h a t  re m a rk a b l e   e n h a n c e m e n t  i n   t e rm s   o f  EE  fo r     th e  f o u r p a r ti c i p a t i n g  o p e r a to r s  c a n   b e  a c h i e v e d  wh i l e  m a i n ta i n i n g   a  h i g h  d e g re e  o f  Q o E  to  t h e  UEs .       Key w ords :  e n e rg y  e ff i c i e n c y ,  g re e n   5 G  c o m m u n i c a ti o n ,   h y b ri d  s p e c tru m  s h a ri n g  (HSS)     Copy righ t  ©  2 0 1 9  Uni v e rsi t a s  Ahm a d  D a hl a n.  All  rig ht s  r e s e rve d .       1.  Int r o d u ctio n   T he   en v i s i on e d  en orm ou s   growth   i n  t he   di v ers e   i nn o v ati v e  t ec hn o l o gi es   an d  s e r v i c es     i n  f utu r e   c el l u l ar  c o mm u ni c at i on   era   ( i .e .,  I nte r n e t  of   T hi ng s   ( IoT) ,   au ton om ou s   driv i ng ,  au gm en t ed   r ea l i ty ,  an d  v i r t ua l   r e al i ty )   are  r es ul t i ng   i n  i nc r ea s ed   de ma nd   for  h i gh er  s pe c tr al   an d   en ergy   eff i c i e nc y   to  me e t  s uc h  ba nd w i dt h  an d  e ne r gy - hu n gry   ap pl i c at i on s   [1,   2] .  G i v en     the   ex c el l e nt  op po r tu ni t i es   of  mm W av e  fr e qu en c i es   s uc h  as   the   h ug e  am o un t  o f  s pe c tr um   as   wel l   as   t he   s u pe r   i nt erfer en c e - r ed uc t i on   me r i ts   [3 ] ,   ac hi ev i ng   s uc c es s   i n  r el y i ng   on   s uc h  tec hn o l og y   be c am e  v ery   po s s i bl e  [4 ] .  Des p i te   s uc h  a  w i de   s p ec tr um   r a ng e ,  i t  i s   s ti l l   n ot   un l i m i te d  i f  oth er  s erv i c es   t ha t  uti l i z e   t he   s am e   b an ds   are   c on s i de r ed   [5 ] .  N ev ert he l es s ,  du e  t o  the   l i mi t ed   c ov era ge   r a ng e  of  mm W av e  c o mm un i c ati o ns   [6] ,   ad di ng   m ore  mi n i c el l   t owers     or  r el ay s   throu gh o ut  th e  ho t  s po t  area  i s   es s en ti al   t o  a c hi ev e  b ett er  Q o S .  T hi s   m ay   ex ac erbate   the   prob l em   o f  e ne r gy   c o ns um pt i o n  as   mo r e   m m W av e  b as e  s ta ti o ns   ( m B S s )   are   de pl oy e d.    In  pa r t i c ul ar,  B S s   are  c on s i d ered  t he   m ai n  s ou r c e  of  en ergy   c on s um pti on   i n  c el l u l ar    ne twork s ,  ac c ou nt i n g  for  57 %  of  t ota l   en er gy   r eq ui r em en ts   [7 ] .  S pe c tr um   s h arin g  ap pro ac h  ( S S A )   c an   be   a   p os s i bl e  s ol ut i on   i n  t he   5 th   ge ne r at i on   ( 5G )   m ob i l e  n etwo r k s   to   ov erc om e    the   a bo v e - m en t i on ed   i s s ue s   [8] .  S uc h  an   ap pro ac h  al l ows   mu l ti pl e   us ers   ( UE s )   to  s ha r e     the   s am e  r es ou r c es   i n  t he   po wer   d om a i n  [ 9]   wh i c h  i n  turn  s up p orts   ma s s i v e  c on ne c ti v i ty   us i ng   the   s am e  t i me - fr e qu en c y   r es ou r c e  wi th  a n  ac c ep tab l e   mB S s   de ns i ty .  T h erefore ,  i t  i s   i mp era ti v e   to  as s es s   the   s y s tem   pe r fo r ma nc e  c on s i de r i ng   S S A   fr om   th e  en ergy   c on s um p ti o n  pe r s pe c ti v e   as   i t  c on s i de r e d  as   a  fun d am e nta l   de s i gn   ob j e c ti v e  for  the   ne x t  ge ne r ati on   c e l l ul ar     ne twork s   [1 0] .   T hrou gh   t he   l i t erature ,  p l e nty   of   ef forts   ha v e   be en   c on d uc te d  s ee k i ng   for    an   en v i r o nm e nt - fr i e nd l y   wi r el es s   c o mm u ni c at i o n  t ha t   i nv ol v es   a   s i ng l e - r ad i o  ac c es s   tec hn o l og y   (S - RA T s ) .  Howev er,  i t  i s   ex pe c ted   t ha t  5G   w i l l   s up po r t  mu l ti - R A T s   to  prov i d e  ul tr a - r e l i ab l e   c om mu ni c at i on   [1 1] .  C on s eq ue ntl y ,  ma ny   s c ho l ars   are  s hi f ted   fr om   as s es s i n g  the   en ergy   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                ◼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK A    V ol .   17 ,  No .  6,  D ec em b er 20 19 :   32 0 3 - 3210   3204   eff i c i en c y   ( E E )   of  t he   c el l ul ar  s y s tem s   tha t   s up po r t  S - R A T s   to  tho s e  w i th  mu l ti - R A T s   c ap ab i l i ti es ,  es p ec i a l l y   w i t h  th e  pres e nc e  of  r es o urc e  s ha r i n g  a pp r o ac h.  F or   i ns ta nc e,  j o i nt   s pe c tr um   an d  en ergy   eff i c i en t  m mW av e  tr an s m i s s i on   s c he me   w as   pres en t e d  i n  [1 2]   th at  c om bi ne s   th e  n oti on   of  no n - orthog o na l   m ul t i p l e  ac c es s   ( NO MA )   w i th   be am   s p ac e  mu l t i p l e - i np u t  mu l t i p l e  o utp u t  ( MIM O ) .  P ower  c on tr ol   a nd   a l l oc a ti on   ar e  target ed   by   ma ny   r es ea r c he s     to  i m prov e  E E   by   me an s   of  uti l i s i ng   d i ff erent  tr a ns m i s s i on   p ower  v al ue   i n  an   ad ap ti v e  way .     T he   i de a  of  j o i nt l y   o pti mi s i ng   c e l l - as s oc i ati on   an d  po wer - c on tr ol   was   prop os ed   i n  [13]   t ak i ng     the   f as t  v eh i c l e  mo b i l i ty   a n d  the   tr aff i c   l o ad   c o nd i ti on s   i nto   c on s i d erat i on .   In  [ 14 ] ,   a  ne w   ad ap t i v e   s pe c tr um   s ha r i ng   s c he m es   a c c ou nt  for  th e  c ha n ne l   es ti ma ti o n  err ors   to  i m prov e  E E   c on s i de r i ng   bo th  ha l f - du pl ex   ( HD)   an d  f ul l - d up l ex   ( F D)   tr an s mi s s i o n.  Ho wev er,  t hi s   s c he m e  g av e  the   pri orit y   to  th e  pri ma r y  us ers  ( P Us ) .   Mo s t  of  the   ex i s ti ng   w ork s   on   m ul t i - i nd e pe n de nt   5G   mm W av e  c e l l u l a r   o pe r at or s   ha v e   foc us ed   on   c ov er ag e  a nd   r ate   prob ab i l i ty   op t mi s at i o n  [3,   5,   15 – 21] .  T h ere  are   l i m i te d  wor k s     on   en ergy - eff i c i en t  UA   t ha t   s up po r t  s pe c tr u m  s ha r i n g  am on g  m ul t i p l e  c el l u l ar  op erators ,  whi c h    i s   mo r e  c om p l i c ate d  owi ng   to  the   m ul t i - c arr i er  an d  m ul t i - i n de p en d en t - R A T   na t ure.  T he r ef ore,    i n  t hi s   p ap er,  en ergy   eff i c i en t  UA   me c ha ni s m   en a bl i ng   F HS S   a pp r o ac h  un de r l y i ng     mu l t i - i nd e pe n de n t  5G   m mW av e   c e l l u l ar   op erators   i s   prop os ed   wh i l e  s at i s f y i ng   the   Q o E     ( i .e. ,  r ate  prov i s i on i n g) c on s tr ai nts  t o t he  U E s  to  g ai n   mo r e  i ns i gh ts  ab ou t  th e  po s s i bi l i ty   of  j o i nt l y   ma x i m i s i n g  e ne r gy   ef fi c i en c y   for  al l   the   pa r t i c i p ati ng   op erat ors   tak i n g  i nto   ac c ou nt  m ai nta i n i ng   an  ac c ep t ab l e  l ev e l  of   5G  c on s tr ai n ts .       2.  Re se a r ch  Me t h o d   In  th i s   s ec ti on ,  we  fi r s t  el a bo r at e  on   the   ne tw ork   mo d el ,  fol l ow ed   by   a  s et  of  ma th em a ti c a l   mo d el s   r e l at ed   t o  t he   tr an s m i s s i on   m o de l .   F i na l l y ,  s o me   d eta i l e d   de s c r i pt i o n  o f  the  pro po s e d  EE - F HS S   a p proac h i s   pres en t ed .     2. 1.  N etw o r k  Mod el   T wo   t i ers   of   m ul t i - i nd e p en de nt  5G   mm W av e   c el l ul ar  o pe r at ors   gi v e n  by   .     F ou r   op erators   are  c on s i de r ed   i n  t hi s   w ork   un d erly i ng   s pe c tr um   s ha r i ng   ap proac h   i n   wh i c h  e ac h   op erat or  ℎ   c on s ti tut ed   of  a   s et  of  mm W av e  b as e  s tat i o ns   ( mB S s )   di s ti n gu i s h ed   by   ℎ .    E ac h  ℎ   op erates   op t i on al l y   at   bo t h  c arr i er  fr eq ue nc i es   ( 2 8  a nd   73   G Hz )   de pe n ds   on   the   v al u e   of  ∈ { 0 , 1 }   s uc h  tha t  i f  = 0  the n  th e  c arr i er  i s   28   G Hz   an d  i f  = 1  the n  th e  c arr i er  i s     73   G Hz .   Mo r e  prec i s el y ,   ea c h   ℎ   op erat es   i n  a  pa r t i c ul ar   m od e   ( l i c en s ed ,   s e mi - po ol ed ,     ful l y - po o l ed )   ba s ed   on   th e  i nd ex   .  L et   ,   s tan ds   for  t he   a l l oc ate d   s pe c tr u m  t o   ea c h  op erat or   ℎ . L et    be   a s et  of   m B S s   be l on g  to   op erator  ℎ   an d   = 1 ∪ 1 …   ∪ ℎ   r efe r s   to   a   s et  o f  a l l   mm W av e   b a s e  s tat i on s   i n  t he   propos e d   arc hi tec t ure.  Mo t i v ate d  by   5G   s ma l l   c e l l s   c an   be   ea s i l y   att ac h ed   to   the   s tr ee t  l i gh t  po l es ,  al l   mB S s   are  d en s e l y   de p l o y ed   fol l ow i ng     grid - ba s e d  l ay o ut  i n   a   h ot   s po t   are a  ℝ 2 .  L et     de n ot es   a   s et  of   ou t do or   us er   eq u i pm en ts     ( UE s )   and   = 1 ∪ 1 … ∪ ,  wh ere,      r ep r es ents   a  s e t  of   UE s   th at  s ub s c r i be s   to     an  op er ato r   ℎ .    c an   s erv e  ( ℎ , )   whi c h  are   s ub s c r i b i ng   to  i ts   own  or  to  di ff erent    op erat or  v i a  l i c en s e d,  s em i - s ha r ed   or  fu l l y - s ha r e d  s pe c tr um   ac c es s   s tr ate gy   an d   the   q ua l i ty   of   the  l i nk   be tw ee n  the   ( ℎ , ) an d   the   tag ge d  ℎ .   F urthermor e,  al l   UE s   are  e qu i pp e d   wi th     mu l t i - an ten na   s y s tem s .      2. 2.  T r ansmi ss ion   Mod el   In  thi s   wor k ,  th e  l o g - no r ma l   s h ad ow i n g  pa t h - l os s   mo de l   g i v en   by   ( 1)  i s   ut i l i z ed   to   c om pu t e  t he   r ec ei v e d  s i gn al   po w er  at   th e  r ec e i v i n g  s i de   ( R X )   w i th   p ath - l os s   e x po ne n t  γ   an d   wav el e ng t h  ( 3 .4,   3. 3  dB   an d  1 0.7 1,  4.1 06   mm )   for   bo t h  2 8  G Hz   an d  73   G Hz   c ar r i er  fr e qu e nc y   r es pe c ti v el y   [ 22 ] :       ( , ) =   ( ) + 10 × ×  10 (  ) + ,     ( 1)     where     ( , )   ,   ,    ( )   s tan d  for  t he   pa t h  l os s   i n  dB   f or   a  ty pi c al   U E   ( ℎ , )   as s oc i ate d  w i th  mB S   ℎ   uti l i s i ng   c arr i er  fr eq ue nc y     an d  own ed   by   op erator   ℎ ,     the   s ep arat i on   di s t an c e  i n  me ters ,  an d  th e  c l os e - i nte r fere nc e  fr ee   s pa c e  p ath   l os s   i n   d B     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK A    IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   ◼   E ne r gy - eff i c i en t  us er as s oc i at i on   me c h an i s m  en ab l i n g  ful l y  hy brid ...  ( Mo tha na   L.  A tti a h )   3205   as   i de nti fi e d  i n  ( 2)  r es p ec ti v el y .  C on s i de r i ng   t he   c l o s e - i n  fr ee   s pa c e  r e ferenc e  di s t an c e       i s   eq ua l   t o   1  me t er;     de n ote s   z ero - m ea n   G a us s i an   r an do m  v ari ab l e   wi t h     as   a  s tan da r d   de v i at i o n i n (dB ) .             ( ) = 20 ×  10 ( 4 × × ) ,   ( 2 )     T y pi c al l y ,   on e  of   th e  m os t  i mp ortant   fac tors   i n  t he   c a l c ul at i on   of  t he   av erag e  r ec ei v ed   s i gn a l   p ower  a t  th e  r ec e i v er  s i de   i s   th e  p ath   l os s   a tte nu ati on .  T he r ef ore,  w e  fi r s t  ap p l y   ( 1)    to  c al c u l at e t h e p a th  l os s  at ten u ati on  a nd  t he n  ex ec ut e  ( 3) as  fo l l ows :     Pr  ( , )   = P t ( , ) + ( , ) + ( , ) −   ( , )   ( 3 )     where   P t ( , ) and  Pr  ( , )   are  t he   tr an s m i tte d  a nd   r ec ei v e d  po w er  of  mB S   ℎ   r es pe c ti v el y   whi c h   are   c on tr o l l ed   by   op erator  ℎ   an d   o pe r at ed   at   mm W av e   c arr i er  fr eq u en c y   ;  ( , )   a nd   ( , )   are th e d i r ec ti v i ty   ga i ns  of  t he  r ec ei v er and  trans m i tte r   an te nn as   i n d B i , res pe c t i v el y .   T o  c ha r ac teri s e  t he   pe r for ma nc e  of  ea c h   pa r t i c i p ati n g  op er ato r ,  w e  c on s i d er  th e      as   an   i n di c at i o n  to   as s es s   t he   o uta ge   proba bi l i ty   as   g i v en   i n  ( 4)  [ 23 ] .   W e  as s um e   tha t   an y   us er   ( ℎ , )   be  i n o uta g e i f th e      v al ue   i s   be l ow th an   ( ℎ ≤ 0 ) .     Ґ  ( , ) = Pr  ( , )   ∑ I  ( , ) N n = 1 + η ( , )     ( 4 )     de s i r ed  s i g na l  r ec e i v ed   by  t he  r ec e i v er  ℎ ,   ;  η ( , )   s tan ds  fo r  th e  ad d i t i v e w hi t e n oi s e  po wer  of   ℎ   wi th  r es pe c t   to  c arr i er fr e q ue nc y   .   Ґ  ( , )   c al c ul ati on   op e ns   the   way   for  furth er  us er  c ha nn e l   c a pa c i ty   c al c u l a ti o n  ut i l i s i ng   S ha nn o n c ap ac i ty  th eo r y  a s  ex pres s ed  i n  ( 5)  [24 ] :                ( , ) = Ϥ ( , ) × ( ( , )  ℎ ) ×  2 ( 1 + Ґ  ( , ) )   ,   ( 5 )     where  Ϥ ( , )   s tan ds   for  the   m i n i mu m  nu mb er  of  a nte nn a s   i n  the   tr an s m i tte r /r ec e i v er  s i de ;  ,   s tan ds   for  the   prede fi n ed   am ou nt  of  s p ec tr um   b an d wi dt h  al l oc at ed   to  ℎ ;   ( , )   s tan d s   for  the   c ha nn e l   c a pa c i ty   of  ( ℎ , ) ;    ℎ   s tan ds   for  the   nu mb er   of  U E s   as s oc i ate d   w i th     the  s erv i n g  ℎ .     2. 3.  E n er g y E f f ic ienc y (E E )  Mod el    In  the   l i terat ure,  t he   d efi n i ti on   of   E E   v ari es   ac c ordi ng   to  the   me as ured  o bj e c ts .  In     a  c om mu n i c ati on   s y s tem ,  t he   g en er i c   en ergy   eff i c i e nc y   c al c ul a ti o n  i s   mo de l ed   as   the   tot a l   s u m  r ate   of  th e  who l e  s y s tem   d i v i de d  by   th e  tot al   p ower  c o ns um pt i o n.  How ev er,  as   th e  ob j ec ti v e  of  thi s  w ork  i s  to  ma x i mi z e  th e  E E  fo r   ea c h  i n di v i du a l  U E - mB S  l i nk  w hi l e  ma i nt ai n i n g  a c ertai n  l ev el   of  Q o E   to  the   U E s ,  a n  eff i c i en t  UA   i s   i nv o l v ed   to   as s oc i ate   th e  us er  w i th   th e  mB S s   tha t  pr ov i de s   the   be s t  tr a de - off   b etwe e n  r ate   prov i s i on i ng   a nd   p ower  c on s um pti on .  T he r ef ore,  the   E E   i s   de fi ne d   i n  ( 6)  as   t he   nu mb er  of  ac hi ev a bl e  b i ts   d i v i d e d  by   th e  c on s u me d  e ne r gy   ( bi ts /J ou l e)  f or   the  as s oc i a ted  UE - mB S  l i n k  r ep r es en te d b y  (  )   [25] :       ( , ) =  ( , )  ( , ) ,   ( 6 )     where   ( , )   i s   th e  tot al   po w er  c on s um pt i o n  th at  c on s u me d  by   the   m B S   whi c h   i s   eq ua l   to   ( P t ( , ) µ +  ) ;   µ   and    ( 0.2 5  an d  0.1   m W )   s tan ds   for  am p l i fi er  ef fi c i en c y   an d  the   c i r c ui t   po wer  c o ns um e d b y  e ac h  mB S  r es pe c t i v el y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                ◼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK A    V ol .   17 ,  No .  6,  D ec em b er 20 19 :   32 0 3 - 3210   3206   2. 4.  Q o E - B as ed  E E  UA - F HS S  Mod el    In  t hi s   s u bs ec ti o n,  the   m o s t  i m po r ta nt  Q o E - B as ed   E E   U A - F HS S   c o ns i d erati on s   are  me ti c u l o us l y   ad dres s ed   u n de r l y i ng   fo ur  mu l t i - i n de p en de nt  5G   mm W av e  c el l u l ar  op erat ors   tha t  s ha r e  a   c hu nk   of   i ts   ow n  s pe c tr um   ba nd w i dt h  a mo ng s t  ea c h   ot he r   ba s ed   o n  a   s et  o f  pr ed ef i n ed   r ol es   ( i .e. ,   F HS S ) .  E ac h   o p erator  ad o pts   th e  s a me   r ol es   to   as s oc i at e  a   ty p i c al   U E   b el on g   to   i ts   own  o pe r at or  ( ba s e d  on   l i c en s ed   s p ec tr um   ac c es s   s tr ate gy )   or  t o  a no th er  op erat or  ( ba s ed   on   s em i - fu l l y   s h ared  s p ec tr u m  ac c es s   s tr ate gy )   w i th   t he   t ag g ed   mB S s   th at  pro v i de s   th e  b es t    ( , ) −   ( , )   tr ad e - off   to  en ha nc e   the   en ergy   eff i c i en c y   w hi l e  r eta i n   a  c ert ai n  Q o E   to     the  U E s .  Mo r e  prec i s e l y ,  e ac h  op er ato r   ℎ   grants   a  l i c e ns ed   ac c es s   to  25 0  MHz   at  28   G Hz   c arr i er  fr eq ue nc y   ( when     =   0 )   to  ( ℎ , )   whi c h  are  s ub s c r i b i ng   t o  i ts   own  o pe r ato r   i n  order   to  ev ad e  i nte r - o pe r at or  i nt e r ferenc e.  M ea n whi l e,   i n   the   h i g h  c arr i er   fr eq u en c y   73   G Hz ,    the   s p ec tr um   ( w he n     =   1)   i s   di v i de d   i nto   two   po r t i on s ,   ea c h   wi t h  50 0   MHz .   T he   f i r s t  po r t i on   ( 50 0  MHz )   i s   s h ared  a mo n g  al l   o pe r ato r s .  T h e  s ec on d  on e   ( 50 0  MHz )   i s   s l i c e d  i nto   tw o  c hu nk s   ea c h  i s   as s i g ne d   as   s e mi - s ha r ed   to   on l y   tw o  o pe r at ors .  T he   fi r s t  c h un k   ( 2 50   G Hz )   i s   gr an te d  t o  O P 1  an d   O P 4,  an d   th e  s e c on d  t o  O P 2  an d  O P 3.  B as ed   on   tha t ,  t he r e   are   thr ee   op t i on s   for    the   UE   ( i . e.,   Ra i ha na )   to   b e  as s oc i ate d   w i th   a   p arti c u l ar  ℎ ,   as   i l l us tr a ted   i n  F i gu r e   1 .   S uc h  as s oc i ati on   i s   pe r form ed   ba s ed   o n  th e  prop os ed   Q oE - B as e d  E E   U A - F HS S   whi c h  ma k es     a d ec i s i o n t o  as s oc i a te  ( R ai ha na )  wi t h  mB S 1 - O P 2 a s   i t  of fers  t he  be s t   ( , ) −   ( , )   tr ad e - o ff.   T he   b as el i ne   ( ma x - S INR  UA - F HS S )   i s   s i m i l ar   to   th e  pro po s ed   Q oE - B as ed   E E   U A - F HS S .   Unl i k e,  the   UE   ( i . e.,   R ai h a na )   i s   as s oc i ate d  wi th  m B S   tha t  prov i d es   the   h i g he s t  S INR.   B as e d     on   the   a bo v e - m en t i on ed   F HS S   r o l es ,  we  ad op t  b o th  ma x - S IN R  UA - F HS S   a nd   Q oE - B as ed     E E   U A - F HS S   s c he me s   as   i l l us tr ate d  i n  A l g orit h m   1  t o  as s oc i at e  th e  UE s   w i th  ℎ   tha t  off ers   mi n i m um   en ergy   c on s u m pti o n  c o mp ar ed   wi t h  t he   ba s e l i ne   ma x - S INR  UA - F HS S   wh i c h  as s oc i ate s  th e U E s  wi t h  ℎ   th at  off ers  ma x - S IN R.           F i gu r e  1.  A n  i l l us tr at i on   of  E E   UA  FH S S  s c he me               A l g orit hm   1  P s eu d oc od e   of  t he   i m pl em e nta t i o n   ba s ed   o n  m ax - S INR   an d  ma x - E E     mUA - F H S S  s c he me s     Inp ut :  S et  t he   i ni ti a l   p aram ete r s   of  ∀   ℎ ∊   ,   ∀ ℎ ∊ ,   ∀ ( ℎ , ) ∊ ,  ∀   , ,     P t ℳ , κ ,  η ( , ) ,  ( , )   ,   ℳ , κ .   1   Depl oy me nt  of   ∀ ℎ ,   ∀ ℎ ,   al l   ov er the  predet ermi ne d  area  ( 1.2   K m x   1.2   K m);    2   for   ∀ ( ℎ , ) ∊   &  ∀   ℎ ∊       do   3   Cal c u l ate      of   ∀ ℎ ,   i n  t erms   o f  ∀ ℎ   th at  b el on g   to   th e  s am e  o r   to  t he   s ha r ed   op erat or;   4   Cal c u l ate     ( ) ,     ( , ) , and  Pr  ( , )   of  ∀ ℎ , by  me a n s  ( 1), ( 2), a (3) ;   5   Cal c u l ate   Ґ  ( , )   of  ∀ ( ℎ , )   i n  t erms   of  ∀ ℎ   tha t  b el o ng   t o  th e  s am e  or   the   s ha r e d   op erat or ( 4);     max - S INR  mU A - F HS S  s c h em e   max - E E  mU A - F HS S  s c he m e   6   A s s oc i ate s   ∀ ( ℎ , )   to  th e  s erv i ng   ℎ   Comp ute    ( , )   of    ∀ ( ℎ , )     ac c ordi n g    to  ( 5);   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK A    IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   ◼   E ne r gy - eff i c i en t  us er as s oc i at i on   me c h an i s m  en ab l i n g  ful l y  hy brid ...  ( Mo tha na   L.  A tti a h )   3207   tha t  off ers  th e h i gh es t  Ґ  ( , )   ;   7   Cal c u l ate    ( , )   of  ∀ ( ℎ , )   ac c ordi n g     to  ( 5);   8       9   en d f or     Cal c u l ate     ( , )   o f  ∀ ( ℎ , )     ac c ordi n g    to  ( 6);   A s s oc i ate s   ∀ ( ℎ , )   to  the   tag ge d  ℎ   tha t   off ers  th e  hi gh es t     ( , ) ;   en d f or     10   Cal c u l ate  th e  av erag e rat e  (  ) , whe r e  =  {1,2,3 …   } ;   11   Cal c u l ate  th e  av erag e  E E   (  ) ,  where  =  {1,2,3 …   } ;   O utp ut:   av erag e   r ate , a v era ge  of  E E , a nd  C DF s  of   E E ;       3.  Re sult s  a n d  An aly s is   In  th i s   s ec ti on ,  the   pe r f ormanc e   of  the   prop os e d  Q oE - B as e d  E E   UA - F HS S   i s   nu me r i c al l y   ev a l ua ted   c o ns i de r i ng   bo t h  di s s i m i l ar   s pe c tr um   al l oc a ti o n  an d   hy brid   m B S s   de p l oy me nt.  Tw o  ma i n p erf ormanc e   me as ures  ( av erag e rate  an d e ne r gy  e ffi c i en c y )  are ad op te d  i n  t he   ev al u ati on   proc es s   t o  c om p are  t he   pr op os e d  Q oE - B as ed   E E   UA - F H S S   wi th  th e  ba s el i ne   wel l - k no wn  ma x - S IN R  UA - F HS S .  T he   r e l at ed   c on fi g u r ati on s   an d  s i mu l at i o n  pa r a me ter  s ett i n gs   are l i s ted   i n T ab l e   1.     3. 1 . A ve r age R ate  A ss e ss men t     S om e  nu me r i c a l   r es ul ts   are  de s c r i be d  i n  t hi s   s ub s ec ti on   w hi c h  brin gs   a  c on fi r ma ti on   tha t  Q oE - B as ed   E E   U A - F HS S   ac h i ev es   a   g oo d   Q o E   t o  th e  U E s   i n  t erms   o f  a v erage  r at e  v i a  op ti ma l l y   c ho os i n g  of  the   b es t  E E   an d  r ate   prov i s i on i n g  tr ad e - off .  T h e  av era ge   r a te  of  t he   U E s   tha t  are  s erv ed   by   the   fo ur  mm W av e  c e l l ul ar  op erator s   ba s ed   on   t he   propos e d  Q oE - B as e d  E E   UA - F HS S   a nd   t he   ba s el i n e  ma x - SI NR  U A - F HS S   i s   de p i c ted   on   F i gu r e  2.  It  i s   s ho wn  tha t     a  c ertai n  l ev e l   of   Q o E   ( i . e.,   the   av erage   r ate   mo r e  th an   on e   g i ga bi t   pe r   s ec on d)  w as   ac hi ev ed   t o   s ati s fy   th e  ne e ds   of   th e  f ut ure  5G   ap pl i c at i on s ,   wh i l e  ga i ni n g  mo r e   en ha nc em e nt   i n   th e  ov eral l   E E   as   w i l l   be   d i s c us s ed   i n  t he   ne x t  s ub s ec t i on .  F i gu r e  2  al s o  s ho ws   t he   s up er i or  p erfor ma nc e  of   the   prop os ed   Q o E - B as e d  E E   U A - F HS S   ov er  the   b a s el i n e  me c h an i s m  i n  t erm s   of  ac hi ev i n g  hi g he r  d ata  r at e (mor e t h an  two  f ol ds ) .       M u l t i p l e   O p e r a t o r s   O P 1 O P 2 O P 3 O P 4 A v e ra g e   R a t e   (G b p s ) 0 . 0 0 . 5 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 A v e r a g e   r a t e   u t i l i si n g   m a x - S I N R - B a sed   U A - F H S S   A v e r a g e   r a t e   u t i l i si n g   Q o E - B a sed   E E   U A - F H S S       F i gu r e  2.  A v erage  r ate   of  t h e f ou r   pa r ti c i pa t i n g  c el l u l ar  op erat ors  us i n g Qo E - B as e d E E  a nd     max - S INR - B as ed  UA  F HS S  s c he m es   T ab l e   1 .  S i mu l at i on  P ar am ete r  S ett i ng s   P a r a met e r s   D e s c r ipt ion / v a lue   Mm W a v e   B a s e   S t a t ion   L a y o u t   Gr id - b a s e d   C e ll   D e p loy men t   Mm W a v e   B a s e   S t a t ion   D e n s i t y   16   N u mbe r   o f   Op e r a t o r   4   U E   D e n s i t y   1 6 0   U s e r s   A r e a   o f   S i mulati o n   1 . 2   K m2    I n t e r - S i t e - D is t a n c e   ( I S D )     3 0 0   m   mB S   C a r r ier   Fr e q u e n c y   2 8 GH z   a n d   7 3 GH z   mB S   Tr a n s mi t   P o w e r   3 0   d B m   N o is e   Figu r e   ( U S )   6   d B   V a r ian t   o f   W h i t e   Ga u s s ian   N o is e   - 1 7 4   d B m/ H z   mB S   B a n d w idt h   1 GH z   f o r   2 8 GH z   a n d   7 3 GH z           3. 2 .  E n er g y E f f ic ienc y   Dis t r ibu t ion   In  th i s   s ub s ec t i on ,   th e  f oc u s   of  at ten t i o n  i s   to  an a l y s e   the   s y s tem   pe r for ma nc e   i n  terms   of  E E   for  al l   p arti c i pa t i ng   op erat ors .  F i gu r e s   3   (a - d)  s ho w  the   en ergy   ef fi c i en c y   di s tr i b uti on   of   O P 1,  O P 2,  O P 3,  an d   O P 4  r es pe c ti v e l y .  No tab l y ,  t he   pro po s ed   Q oE - B as ed   E E   UA - F H S S   ou tp erfor ms   t he   mo s t   c on v en ti on a l   ma x - S I NR  UA - F H S S   m ec ha n i s m  i n   ter ms   of   E E   d i s tr i bu ti o n  where  o n  av erag e  mo r e   tha n  ( 9 0%)   of  th e  UE s   tha t  be l on g  to  t he   f o ur  op erat ors     ex pe r i e nc e  m ore  t ha n   ( 10 0   Mb /J o ul e)  c o mp ared  t o  ( 4 5%)   wi t h  th e  a do p ti o n  o f  th e  ba s e l i ne   U A   ( ma x - S INR  U A - F HS S ) .  F u r the r mo r e,   as   d ep i c t ed   i n  F i gu r e  4,  t he   av erage   of  E E   of  t he   f ou r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                ◼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK A    V ol .   17 ,  No .  6,  D ec em b er 20 19 :   32 0 3 - 3210   3208   mu l t i - i nd e pe n de n t  5G   m mW av e   c el l u l ar  o pe r at ors   uti l i z i ng   Q o E - B as ed   E E   UA - F H S S   s i gn i fi c an tl y   o utwe i g hs   th e   ba s e l i n e  ma x - S INR   UA - F HS S .  M ore  prec i s el y ,  i t  wa s   r ea l i z e d  t ha t  the   av erag e  o f  E E   of   ea c h  pa r t i c i p ati ng   op er ato r   i s   mo r e   tha n  ( 3 50   Mb /J o ul e),   ac h i ev i n g    an   i m prov em e nt   mo r e   t ha n   two - f ol d   ov er   th e  b as el i n e  UA .   T hi s   r es ul t ed   fr om   th e  en ha nc em en t   of  th e e x pe r i en c e d rate .           F i gu r e  3.  A  c om pa r i s o n o f  t he  CDF s  of  E E  of  th e  fo ur  mm W av e c e l l u l ar  op era tors     uti l i s i ng  b oth   ou r  pr op os e d  Q oE - B as e d  E E - F H S S   an d   the  b as el i ne  ma x - S INR U A - F HS S     ( a) O P 1,  ( B )  O P 2,  ( c )   O P 3 ,  ( d) O P 4       M u l t i p l e   O p e r a t o r s   O P 1 O P 2 O P 3 O P 4 A v e ra g e   o f   E E   (M b / J o u l e ) 0 100 200 300 400 500 600 M a x - S I N R - B a sed   U A - F H S S   Q o E - B a sed   E E   U A - F H S S         F i gu r e  4.  A v erage  of   en erg y  ef fi c i en c y  of  t he  f ou r  o pe r ato r s  ut i l i z i ng     Q oE - B as e d  E E  U A - F H S S   an d  ma x - S IN R UA  FH S S       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK A    IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   ◼   E ne r gy - eff i c i en t  us er as s oc i at i on   me c h an i s m  en ab l i n g  ful l y  hy brid ...  ( Mo tha na   L.  A tti a h )   3209   4.  Co n clus ion   In  th i s   art i c l e,   gre en   an d   Q oE - B as ed   UA   i nv ol v i ng   s pe c tr um   s h arin g  ap pro ac h  i s   pres en te d  c on s i de r i n g  m u l ti - i nd ep e nd e nt  5G   m mW av e   c el l ul ar  op era tors .  T hree  s pe c tr um   ac c es s   s tr ate gi es   ( l i c en s ed ,  s em i - s ha r ed   a nd   ful l y - s ha r ed )   are   i nte grated   i n  a  hy b r i d  ma n ne r   t o  prov i de   an   ord er  of   m ag n i t ud e   en ha nc e me n t  i n  bo t h  s pe c tr um   ut i l i s ati on   an d   i nd i v i du a l   U E - m B S   en ergy   c o ns um pti on .   T he   nu me r i c a l   r es ul ts   s h ow   t ha t  s uc h   hy br i d   i n teg r a ti o n  w i th   i ts   own   na ture  ( i .e. ,  d i v ers i ty )   c an   eff ec ti v e l y   en h an c e  t he   da ta  r ate   by   m ea ns   of  r e du c i ng   the   mu t ua l   i nte r f erenc e  i s s ue s   am on gs t  the   pa r ti c i pa t i n g  op e r ato r s .  F urtherm ore,  t he   uti l i z at i o n  of    the   propos e d  Q o E - B as ed   E E   UA - F H S S   at tai ns   c on s i de r ab l e  i m prov em en t   i n   E E   c om p ared  wi t h  the   m ax - S INR - B as ed   U A - F HS S .  T h e  E E   of  t he   fou r   mm W av e  c e l l ul ar  op erat ors   wi th     the   a do pt i o n  of  Q o E - B as ed   E E   U A - F HS S   are  i m prov ed   wi th  m ore  th an   t wo  fo l ds   ov er    the   ba s e l i ne   m ax - S INR - B a s ed   UA - F HS S .  M oreov er,  i t   en ab l es   a  r ap i d  c r ea t i on   o f  ne w  wi r e l es s   ap p l i c at i on s   or  m ergi ng   m o r e  tha n  o ne   o pe r at or  ( i .e.   Me r ge dCo)  i n  a  c os t - eff ec t i v e  ma nn er  du e  to  th e  r e du c ti on   of  op erati o n  ex p en d i ture   ( O pE x ) .  I n  f u ture  w ork ,  we   wi l l   ex pa nd   t hi s   a na l y s i s   by   me an s   of   i nv ol v i ng   mo r e   c om p l ex   UA   m ec ha n i s m   s uc h  as   m ul t i   c r i t eria   d ec i s i on - ma k i n g  ap pro ac h c on s i de r i ng  d i v er s e s erv i c es  an d  ap p l i c at i o n s  r eq ui r e me n ts .       Ackno w ledg men t s   T he   a uth ors   gratef ul l y   ac k no wl e dg e   UT e M  Z a ma l a h  S c h em e ,  Un i v ers i t i   T e k ni k al   Ma l a y s i a  Me l ak a  ( UT e M),  an d  th e  Cent er  for  Res ea r c h  an d  Inn ov ati on   M an a ge me nt  ( CRI M),  Cent er  of  E x c el l en c e,  U ni v ers i ti  Tek n i k al  Ma l ay s i a  Me l ak a (UT eM ) .       Ref er en ce s   [1 ]   Rap p a p o rt  TS,   Su n   S,  M a y z u s   R,  Zh a o   H,  Az a r  Y ,  W a n g   K,  e t  a l .  M i l l i m e t e r  wa v e   m o b i l e   c o m m u n i c a ti o n s  f o r 5 G  c e l l u l a r :  It  wi l l  wo rk ! .  IEEE  A c c e s s .  2 0 1 3 ;  1 :  3 3 5 – 3 4 9 .    [2 ]   J o   M ,  C h e n   M .  Ret h i n k i n g   E n e rg y   Ef fi c i e n c y   M o d e l s   o f  C e l l u l a r  Net wor k s   wi th   Em b o d i e d   En e rg y .   IEEE  Net work .  2 0 1 1 ;  2 5 (2 ) :  40 – 4 9 .    [3 ]   Reb a to   M ,   Bo c c a r d i   F,   M e z z a v i l l a   M ,   Ran g a n   S,  Zo rz i   M .   Hy b r i d   S p e c tru m   Sh a ri n g   i n   m m Wa v e   Cel l u l a r  Ne two rk s .  IEEE  Tr a n s a c ti o n s   o n   Co g n i t i v e   Co m m u n i c a ti o n s   a n d   Ne two rk i n g .  2 0 1 7 ;    3 (2 ) :  1 5 5 – 1 6 8 .    [4 ]   Att i a h   M L ,  Is a   AAM ,  Za k a ri a   Z,   Ab d u l h a m e e d   M K,  M o h s e n   M K,  Al i   I.   A  s u r v e y   o f  m m Wa v e     u s e r   a s s o c i a ti o n   m e c h a n i s m s   a n d   s p e c tr u m   s h a ri n g   a p p ro a c h e s :  a n   o v e r v i e w,  o p e n   i s s u e s     a n d   c h a l l e n g e s ,  fu tu re   r e s e a r c h   tr e n d s .  W i re l e s s   Net wor k s .  2 0 1 9 .   h t tp s :  // d o i .o r g /1 0 .1 0 0 7 /s 1 1 2 7 6 - 019 - 0 1 9 7 6 - x .    [5 ]   Att i a h   M L ,  I s a   AA M ,  Z a k a r i a   Z,   Ab d u l h a m e e d   M K,  M o h s e n   M K ,  Din a r  A M .  In d e p e n d e n c e   a n d   Fa i rn e s s   An a l y s i s   o f  5 G   m m W a v e   O p e ra to rs   Uti l i z i n g   Sp e c tru m   Sh a r i n g   Ap p r o a c h .   M o b i l e   In fo rm a ti o n  Sy s te m s .  2 0 1 9 ;  2 0 1 9 :  1 – 1 2 .    [6 ]   Att i a h   M L ,  M d   Is a   AA ,  Za k a ri a   Z,   Ab d u l l a h   NF,  Is m a i l   M ,   Nord i n   R.  A d a p t i v e   m u l ti - s ta t e   m i l l i m e t e r   wav e   c e l l   s e l e c ti o n   s c h e m e   fo r  5 G   c o m m u n i c a ti o n s .  In te r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f  El e c tr i c a l   a n d   Com p u te r   En g i n e e ri n g .  2 0 1 8 ;  8 (5 ) :  2 9 6 7 – 2 9 7 8 .    [7 ]   Che n   T,   Ya n g   Y,  Z h a n g   H ,  K i m   H ,  Horn e m a n   K.  Net wor k   En e rg y   S a v i n g   T e c h n o l o g i e s   fo r  G re e n   Wi re l e s s  Ac c e s s  Ne two r k s .  IE EE W i re l e s s  Co m m u n i c a ti o n s .  2 0 1 1 ;  1 8 ( 5 ) :  30 – 3 8 .     [8 ]   Pa rk   J ,  An d r e ws   J G ,  Hea t h   RW.  In te r - O p e ra t o r  Ba s e   S ta ti o n   Coo rd i n a ti o n   i n   Sp e c tr u m - Sh a r e d   M i l l i m e te r  Wa v e   Cel l u l a r  Net work s .  IEEE  Tra n s a c t i o n s   o n   Cog n i ti v e   Com m u n i c a t i o n s   a n d   Net work i n g .  2 0 1 7 ;  4 (3 ) :  513 – 5 2 8 .    [9 ]   WEI   Zh i q i a n g ,  YUAN   J i n h o n g ,  Derri c k   W i n g   Kw a n   N g ,  M a g e d   El k a s h l a n   DZ.  A   Su r v e y   o f   Down l i n k   Non - O rth o g o n a l   M u l ti p l e   Ac c e s s   fo r  5 G   Wi r e l e s s   C o m m u n i c a ti o n   Net wor k s .   ZT E  Com m u n i c a t i o n .  2016 ;  1 3 (4 ) :  17 – 2 5 .    [1 0 ]   Che n   Y,  Zh a n g   S,  Xu   S,  Co   HT,  Vo l u ti o n   WHYG RE.  Fu n d a m e n ta l   Tr a d e - o ff s   o n   G re e n   Wi re l e s s   Net w o rk s .  IEEE  Com m u n i c a ti o n s  M a g a z i n e .  2 0 1 1 ;  4 9 ( 6 ) :  30 – 3 7 .    [1 1 ]   Cha n d ra s h e k a r   S,  M a e d e r  A ,  Sa rto r i   C,   Höh n e   T,   Ve j l g a a rd   B.   5 G   M u l t i - RAT  M u l t i - C o n n e c ti v i t y   Arc h i t e c t u re .  IEEE  ICC2 0 1 6 - Wo rk s h o p s :  W 0 1 - Th i rd   W o rk s h o p   o n   5 G   Ar c h i te c t u re   (5 G Arc h   2 0 1 6 ) .   2016 :   1 – 7 .     [1 2 ]   Bi c h a i   Wa n g ,  L i n g l o n g   Dai ,  Zh a o c h e n g   Wa n g ,  Ni n g   G e   a n d   SZ.   Sp e c tru m   a n d   En e r g y   Eff i c i e n t   Be a m s p a c e   C o m m u n i c a t i o n s   Us i n g   L e n s   An te n n a   Arr a y .  IEEE  J o u r n a l   o n   Se l e c te d   Are a s   i n   Com m u n i c a ti o n s .  2 0 1 7 ;  3 5 (1 0 ) :  2370 – 2 3 8 2 .    [1 3 ]   Q i a n   L P,  W u   Y,  Z h o u   H,  S h e n   X  (Sh e r m a n ).   Non - O rth o g o n a l   M u l t i p l e   Ac c e s s   Ve h i c u l a r   Sm a l l   Cel l   Net work s :  Arc h i te c tu r e  a n d  So l u ti o n .   IEEE  Ne two rk .  2 0 1 7 ;  3 1 (4 ) :  15 – 2 1 .    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                ◼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK A    V ol .   17 ,  No .  6,  D ec em b er 20 19 :   32 0 3 - 3210   3210   [1 4 ]   L i   D,   Che n g   J ,   M e m b e r  S,   L e u n g   VC M .   Ad a p ti v e   S p e c tru m   Sh a r i n g   fo r   Hal f - d u p l e x   a n d   Fu l l - d u p l e x   Cog n i t i v e   Rad i o s  :  Fro m   th e   E n e rg y   Eff i c i e n c y   Pe r s p e c ti v e .   IEEE  Tra n s a c ti o n s   o n   Com m u n i c a ti o n s .  2018 ;  6 6 (1 1 ) :  5 0 6 7 – 5 0 8 0 .    [1 5 ]   L i   G ,   Irn i c h   T,   Sh i   C.   Coo rd i n a ti o n   c o n te x t - b a s e d   s p e c tru m   s h a ri n g   f o r  5 G   m i l l i m e te r - wa v e   n e two rk s .  2 0 1 4   9 t h   In te rn a t i o n a l   Co n fe re n c e   o n   Cog n i ti v e   Ra d i o   O ri e n te d   Wi re l e s s   Ne t work s   a n d   Com m u n i c a ti o n s  (CRO WNCO M ) .   O u l u ,  Fi n l a n d .  2 0 1 4 :  32 – 3 8 .    [1 6 ]   G u p ta   AK,  An d re ws   J G ,  Hea t h   RW.  O n   th e   Fe a s i b i l i t y   o f  Sh a ri n g   Sp e c tr u m   L i c e n s e s   i n   m m W a v e   Cel l u l a r Sy s te m s .   IEEE  Tra n s a c ti o n s  o n  Co m m u n i c a t i o n s .  2 0 1 6 ;  6 4 (9 ) :  3 9 8 1 – 3 9 9 5 .    [1 7 ]   Reb a to   M ,   M e z z a v i l l a   M ,   Ran g a n   S ,  Z o rz i   M .  R e s o u rc e   Sh a ri n g   i n   5 G   m m Wa v e   C e l l u l a r   Net wor k s .  2 0 1 6   IEEE  Con fe re n c e   o n   Com p u t e r  Com m u n i c a ti o n s   Wo rk - s h o p s   (INFOC O M   WK SHPS).  Sa n   Fra n c i s c o .  2 0 1 6 :  2 7 1 - 2 7 6 .    [1 8 ]   Sh o k ri - G h a d i k o l a e i   H,  Bo c c a r d i   F,   Fi s c h i o n e   C,  F o d o r  G ,   Zo rz i   M .   Sp e c tru m   Sh a r i n g   i n   m m Wa v e   Cel l u l a r  Net wor k s   v i a   Ce l l   As s o c i a ti o n ,  Coo rd i n a ti o n ,  a n d   Be a m f o rm i n g .  IEEE  J o u rn a l   o n   Se l e c te d   Are a s   i n  Co m m u n i c a ti o n s .  2 0 1 6 ;  3 4 (1 1 ) :  2 9 0 2 – 2 9 1 7 .    [1 9 ]   Bo c c a rd i   F,   S h o k ri - G h a d i k o l a e i   H,   Fo d o r  G ,  Er k i p   E,   Fi s c h i o n e   C,  K o u n t o u ri s   M ,  e t  a l .   Sp e c tru m   Po o l i n g   i n   M m W a v e   Net wor k s :  O p p o rtu n i t i e s ,  Cha l l e n g e s ,  a n d   En a b l e r s .  IEEE   Com m u n i c a ti o n s   M a g a z i n e .  2 0 1 6 ;  5 4 (1 1 ) :  33 – 3 9 .    [2 0 ]   J u rd i   R,  G u p ta   AK,   An d r e ws   J G ,  Hea t h   RW.   M o d e l i n g   In fr a s tru c tu r e   Sh a r i n g   i n   m m Wa v e   Net wor k s   wit h   Sh a r e d   Sp e c tru m   L i c e n s e s .  IEEE  Tr a n s a c t i o n s   o n   Co g n i ti v e   Com m u n i c a t i o n s   a n d   Net work i n g .  2018 ;  4 (2 ) :  328 – 3 4 3 .    [2 1 ]   Att i a h   M L ,  I s a   AAM ,   Za k a ri a   Z,   I s m a i l   M ,   Nor d i n   R,   Ab d u l l a h   NF.   Cov e ra g e   Pro b a b i l i t y   O p ti m i s a t i o n   b y   Uti l i z i n g   F l e x i b l e   Hy b r i d   m m W a v e   S p e c t ru m   S l i c i n g – Sh a ri n g   A c c e s s   Stra t e g y   f o r  5 G   Cel l u l a r   Sy s te m s .  J o u rn a l   o f  T e l e c o m m u n i c a ti o n ,  El e c tr o n i c   a n d   Com p u te r  En g i n e e r i n g   ( J T EC).   2018 ;    1 0 (2 ) :  91 – 9 8 .    [2 2 ]   Rap p a p o rt  TS,   G u t i e rre z   F,   B e n - Dor  E,  M u rd o c k   J N,  Q i a o   Y,  Ta m i r  J I .  Bro a d b a n d   m i l l i m e te r - wav e   p ro p a g a ti o n   m e a s u re m e n t s   a n d   m o d e l s   u s i n g   a d a p t i v e - b e a m   a n t e n n a s   fo r  o u td o o r  Urb a n   c e l l u l a r   c o m m u n i c a ti o n s .  IEEE  Tra n s a c ti o n s   o n  An t e n n a s  a n d  Pro p a g a ti o n .  2 0 1 3 ;  6 1 (4 ) :  1 8 5 0 – 1 8 5 9 .    [2 3 ]   Bh u s h a n   N,  L i   J ,  M a l l a d i   D,  G i l m o r e   R,  Bre n n e r  D,  Da m n j a n o v i c   A,  e t  a l .  Net wor k   d e n s i fi c a ti o n :  Th e   d o m i n a n t  t h e m e  f o r wi re l e s s  e v o l u ti o n  i n t o  5 G .  IEEE  Com m u n i c a ti o n s  M a g a z i n e .  2 0 1 4 ;  5 2 ( 2 ) :  82 – 8 9 .    [2 4 ]   Att i a h   M L ,  Is m a i l   M ,  Nord i n   R,   Ab d u l l a h   NF.  Dy n a m i c   m u l ti - s ta te   u l tr a - wid e b a n d   m m - wav e   fre q u e n c y   s e l e c ti o n   f o r  5 G   c o m m u n i c a ti o n .  2 0 1 5   IEEE  1 2 th   M a l a y s i a   In te r n a ti o n a l   Con f e re n c e   o n   Com m u n i c a ti o n s  (M ICC 2 0 1 5 ) .  Ku c h i n g .   2 0 1 6 :  2 1 9 – 2 2 4 .    [2 5 ]   Zh a n g   H,   Hua n g   S,  J i a n g   C,  L o n g   K,   L e u n g   VCM ,  Po o r   HV.  En e rg y   Eff i c i e n t  Us e r  As s o c i a t i o n   a n d   Po wer  Al l o c a t i o n   i n   M i l l i m e te r - Wa v e - B a s e d   Ult ra   Den s e   Net work s   wit h   E n e rg y   Harv e s ti n g   Ba s e   Sta ti o n s .  IEEE  J o u rn a l  o n  S e l e c te d  Are a s  i n  Co m m u n i c a ti o n s .  2 0 1 7 ;  3 5 (9 ) :   1 9 3 6 – 1 9 4 7 .      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.