T E L K O M N I K T elec o m m un ica t io n,  C o m p uting ,   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.   18 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 2 0 ,   p p .   2 8 4 2 ~ 2 8 5 1   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   ac cr ed ited   First Gr ad b y   Kem en r is tek d i k ti,  Dec r ee   No 2 1 /E/KPT /2 0 1 8   DOI : 1 0 . 1 2 9 2 8 /TE L KOM NI K A. v 1 8 i6 . 1 5 9 5 2     2842       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //jo u r n a l.u a d . a c. id /in d ex . p h p /TELK OM N I K A   Power sa v ing  and  optima l hybrid   p recodi ng  in  milli meter  wa v ma ss iv e MI M O  sy stems for 5 G       Abdu l H a q Na lba n d 1 ,   M ri na l Sa rv a g y a 2 ,   M o ha mm ed  Riy a Ahm ed 3   1 , 2 S c h o o o f   El e c tro n ics   a n d   C o m m u n ica ti o n   En g i n e e rin g ,   REVA  Un iv e rsity ,   In d ia   3 S c h o o o f   M u lt id isc ip li n a ry   S tu d ies ,   REVA Un iv e rsit y ,   I n d ia       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   2 9 ,   2 0 2 0   R ev is ed   J u l 3 ,   2 0 2 0   Acc ep ted   J u l 1 6 ,   2 0 2 0       T h e   p r o l i f e r a t i o n   o f   w i r e l e s s   s e r v i c e s   e m e r g i n g   f r o m   u s e   c a s e s   o f   f i f t h - g e n e r a t i o n   ( 5 G )   t e c h n o l o g y   i s   p o s i n g   m a n y   c h a l l e n g e s   o n   c e l l u l a r   c o m m u n i c a t i o n   i n f r a s t r u c t u r e .   T h e y   d e m a n d   t o   c o n n e c t   a   m a s s i v e   n u m b e r   o f   d e v i c e s   w i t h   e n h a n c e d   d a t a   r a t e s .   T h e   m a s s i v e   m u l t i p l e - i n p u t   m u l t i p l e - o u t p u t   ( M I M O )   t e c h n o l o g y   a t   m i l l i m e t e r - w a v e   ( m m W a v e )   i n   c o m b i n a t i o n   w i t h   h y b r i d   p r e c o d i ng  e m e r g e s   a s   a   c o n c r e t e   t o o l   t o   a d d r e s s   t h e   r e q u i r e m e n t s   o f   5 G   n e t w o r k   d e v e l o p m e n t s .   B u t   M a s s i v e   M I M O   s y s t e m s   c o n s u m e   s i g n i f i c a n t   p o w e r   f o r   n e t w o r k   o p e r a t i o n s .   H e n c e   t h e   p r i o r   r o l e   i s   t o   i m p r o v e   t h e   e n e r g y   e f f i c i e n c y   b y   r e d u c i n g   t h e   p o w e r   c o n s u m p t i o n .   T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   t h e   p o w e r   o p t i m i z a t i o n   m o d e l s   f o r   m a s s i v e   M I M O   s y s t e m s   c o n s i d e r i n g   p e r f e c t   c h a n n e l   s t a t e   i n f o r m a t i o n   ( C S I )   a n d   i m p e r f e c t   C S I .   F u r t h e r ,   t h i s   w o r k   p r o p o s e s   a n   o p t i m a l   h y b r i d   p r e c o d i n g   s o l u t i o n   n a m e d   e x t e n d e d   s i m u l t a n e o u s   o r t h o g o n a l   m a t c h i n g   p u r s u i t   ( E S O M P ) .   S i m u l a t i o n   r e s u l t s   r e v e a l   t h a t   a   c o n s t a n t   s u m - r a t e   c a n   b e   a c h i e v e d   i n   m a s s i v e   M I M O   s y s t e m s   w h i l e   s i g n i f i c a n t l y   r e d u c i n g   t h e   p o w e r   c o n s u m p t i o n .   T h e   p r o p o s e d   e x t e n d e d   S O M P   h y b r i d   p r e c o d e r   p e r f o r m s   c l o s e   t o   t h e   c o n v e n t i o n a l   d i g i t a l   b e a m f o r m i n g   m e t h o d .   F u r t h e r ,   m o d u l a t i o n   s c h e m e s   c o m p a t i b l e   w i t h   m a s s i v e   M I M O   s y s t e m s   a r e   o u t l i n e d   a n d   t h e i r   b i t   e r r o r   r a t e   ( B E R )   p e r f o r m a n c e   i s   i n v e s t i g a t e d .   K ey w o r d s :   5G   C h an n el  s tate  in f o r m atio n   Hy b r id   p r ec o d in g     Ma s s i v MI MO     Millim eter   wav   Sp atial  m o d u latio n     T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ab d u l H aq   Nalb an d ,   Sch o o l o f   E lectr o n ics an d   C o m m u n icatio n   E n g in ee r in g ,   R E VA  Un iv er s ity ,   R u k m in i k n o wl ed g p a r k ,   Kat tig en ah alli,  Yela h an k a,   B en g a lu r u ,   I n d ia .   E m ail:  ab d u lh aq @ r ev a . ed u . i n       1.   I NT RO D UCT I O N   T h en o r m o u s   g r o wth   in   s m ar tp h o n u s ag in   r ec en y ea r s   h as  led   to   an   ex p o n en tial  in cr ea s in     th tr an s m is s io n   o f   m u ltime d ia  co n ten o v er   m o b ile  n etwo r k s .   T h is   h as,  in   tu r n ,   led   to   s i g n if ican g r o wth   in   g lo b al  m o b ile  tr af f ic  [ 1 ] .   Ne wir eless   ap p licatio n s   ar le ad in g   to   r ap i d   in cr ea s in   d esire   d ata  r ates  an d   en v is ag ed   t o   s u p p o r t   d en s e   co n n ec tiv ity   i n   th e   o r d er   o f   ten s   o f   th o u s an d s   o f   co n n ec ted   d ev ices  in   s in g le  ce ll   [ 2 ] .   T h ese  d em an d s   h av s u r p ass ed   th tech n ical  ca p ab ilit ie s   o f   p r esen f o u r th - g en er atio n   lo n g   ter m   ev o lu tio n   ( 4 L T E )   ce llu la r   s y s tem s .   T h 5 tech n o lo g y   p r o m is in g   to   b s o   m u ch   b etter   th an   th l eg ac y   4 n etwo r k s .   F if th - g en er atio n   ( 5G )   s y s tem s   aim   to   ac h iev o r d er s   o f   m ag n itu d in cr ea s in   wir eless   d ata  r ates  ( 1 0   Gb p s   i n   ce llu lar   n etwo r k s ) ,   s p ec tr al  b a n d wid th s   ( 1 0 0 0 x   p er   u n it  ar e a) ,   co v er ag ar ea   ( clo s to   1 0 0 %   an y tim an y w h er e   with   v an is h in g l y   s m all  p r o b a b i lity   o f   o u tag e) ,   m ass iv d ev ice   co n n ec tiv ity ,   la r g r ed u ctio n   in   r o u n d   tr ip   d elay   ( laten cy   a s   lo as  1   m s )   an d   a ls o   en er g y   co n s u m p tio n   ( u p   to   1 0 - y ea r   b atter y   life   f o r   lo p o wer   I o T   d e v ices)   [ 3 ] .   So ,   5 p u ts   ch allen g es  o n   th s tan d ar d izatio n   b o d ies  lik th ir d   g e n er atio n   p a r tn er s h i p   p r o ject  ( 3 GPP)  to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C omp u t E l Co n tr o l         P o w er sa vin g   a n d   o p tima l h yb r id   p r ec o d in g   in …    ( A b d u l H a q   N a lb a n d )   2843   r elea s th s tan d ar d s   wh ich   p r o v id e   d y n am ic,   u n i v er s al,   u s e r - ce n tr ic,   a n d   d ata - r ich   wir ele s s   s er v ices  to   f u lf ill  th af o r em e n tio n ed   p r o m is es a n d   im p o r tan tly   to   m ee th ex p ec tatio n   o f   u s er s   [ 4 ] .   T h e   u s e   c a s e s   o f   5 G   a r e   m a i n l y ,   e n h a n c e d   m o b i l e   b r o a d b a n d   ( e M B B ) ,   u l t r a - r e l i a b l e   l o w   l a t e n c y   c o m m u n i c a t i o n s   ( U R L L C ) ,   a n d   m a s s i v e   m a c h i n e   t y p e   c o m m u n i c a t i o n s   ( m M T C ) .   T o   r e a l i z e   t h e s e   u s e   c a s e s   a n d   t o   a d d r e s s   t h e   c h a l l e n g e s   r a i s e d   b y   t h e   n e w   s e r v i c e s   u n d e r   t h e s e   u s e   c a s e s ,   m a n y   r e s e a r c h e r s   a r e   d e v o t e d   t o   p r o p o s i n g   n e w   t e c h n o l o g i e s   f o r   5 G   n e t w o r k s ,   e s p e c i a l l y   i n   t h e   p h y s i c a l   l a y e r .     T h e   p h y s i c a l   l a y e r   t e c h n o l o g i e s   a r e ,   m m W a v e ,   m a s s i v e   m u l t i p l e - i n p u t   m u l t i p l e - o u t p u t   ( M I M O )   [ 5 ] ,   n o n - o r t h o g o n a l   m u l t i p l e   a c c e s s   ( N O M A )   [ 6 ] ,   f i l t e r   b a n k   m u l t i c a r r i e r   ( F B M C )   [ 7 ]   a n d   f u l l - d u p l e x   r a d i o   t e c h n o l o g y ,   b e a m f o r m i n g ,   a n d   h y b r i d   p r e c o d i n g   t o   n a m e   a   f e w   [ 8 ] .   M i l l i m e t e r - w a v e   c o m m u n i c a t i o n   i s   a   k e y   c a n d i d a t e   f o r   a d d r e s s i n g   t h e   c h a l l e n g e   o f   b a n d w i d t h   s h o r t a g e   f o r   5 G   s y s t e m s   [ 9 - 1 2 ] .   S i g n a l s   a t   m m W a v e   b a n d s   ( 3 0   t o   3 0 0   G H z )   u n d e r g o   s e v e r e   p a t h   l o s s   a n d   a r e   h i g h l y   s e n s i t i v e   t o   b l o c k a g e   a s   c om p a r e d   t o   l e g e n d a r y   f r e q u e n c y   b a n d s   [ 1 3 ] .   T h a n k s   t o   s m a l l e r   w a v e l e n g t h s   o f   m m W a v e   a l l o w i n g   m o r e   a n t e n n a s   t o   p a c k   w i t h i n g   t h e   s a m e   p h y s i c a l   a r e a ,   t h i s   d r i v e s   t o   u s e   a   l a r g e   n u m b e r   o f   a n t e n n a s   a t   t h e   t r a n s c e i v e r s ,   t h e r e b y   f o r m i n g   a   m a s s i v e   M I M O   s y s t e m .   M a s s i v e   M I M O   s y s t e m s   e n h a n c e   c e l l u l a r   s p e c t r a l   e f f i c i e n c y   [ 1 4 ,   1 5 ]   a n d   p r o v i d e   s u f f i c i e n t   s p a t i a l   d e g r e e s   o f   l i b e r t y   f o r   m u l t i p l e x i n g   s e v e r a l   d a t a   s t r e a m s   r e n d e r i n g   t o   s e r v e   m u l t i p l e   u s e r s   s i m u l t a n e o u s l y   [ 1 6 ,   1 7 ] .   T h e y   c a n   a l s o   s u b s t a n t i a l l y   r e d u c e   i n t e r c e l l   i n t e r f e r e n c e   w i t h   s i m p l e   s i g n a p r o c e s s i n g   o p e r a t i o n s   [ 1 8 ]   l i k e   b e a m f o r m i n g .   F u r t h e r m o r e ,   u s i n g   l a r g e - s c a l e   a n t e n n a   a r r a y s ,   a   b a s e   s t a t i o n   ( B S )   c a n   o b t a i n   h i g h l y   s e l e c t i v e   b e a m s   t o   f o c u s   o n   t h e   d e s i r e d   u s e r s   [ 1 9 ,   2 0 ] .   T h e r e f o r e ,   b e a m f o r m i n g   w i t h   l a r g e   a n t e n n a   a r r a y s   i s   k e y   f o r   r e c o g n i z i n g   t h e   g a i n s   i n   m m W a v e   M I M O   [ 2 1 ,   2 2 ] .   N a t u r a l l y ,   o p t i m a l   b e a m f o r m i n g ,   p r e c o d e r / c o m b i n e r   d e s i g n   s t r a t e g i e s   w i l l   p l a y   a   c r i t i c a l   r o l e   i n   t h e   i m p l e m e n t a t i o n   o f   m m W a v e   s y s t e m s   [ 2 3 ] .   T h e   a n a l y s i s   o f   m a s s i v e   M I M O   m a i n l y   f o c u s e d   o n   t h e   d i g i t a l   s y s t e m s   i n   w h i c h   a l l   t h e   s i g n a l   p r o c e s s i n g   i s   p e r f o r m e d   a t   b a s e b a n d   a n d   e v e r y   a n t e n n a   e l e m e n t   n e e d s   i n d i v i d u a l   r a d i o   f r e q u e n c y   c h a i n   ( R F   c h a i n ) .   F u l l y - d i g i t a l   m a s s i v e   M I M O   s y s t e m s   c a n   s e r v e   m u l t i p l e   u s e r s   s i m u l t a n e o u s l y .   T h e   d i g i t a l   p r e c o d e r   c r e a t e s   m u l t i p l e   b e a m s   t o   m u l t i p l e x   s e v e r a l   d a t a   s t r e a m s ,   c h o o s i n g   t h e   t r a n s m i t t i n g   d i r e c t i o n s .   E a c h   R F   c h a i n   i s   a   c a s c a d e   o f   a m p l i f i e r ,   f i l t e r ,   m i x e r s ,   a t t e n u a t o r ,   a n d   d e t e c t o r .   T h e   h u g e   n u m b e r   o f   R F   c h a i n s   i n   d i g i t a l   p r e c o d i n g   s y s t e m s   c o n s u m e   a   l a r g e   a m o u n o f   p o w e r   b e c o m e   a   b o t t l e n e c k   t h a t   l i m i t s   t h e   a d v a n c e m e n t s   o f   m a s s i v e   M I M O   s y s t e m s .     H e n c e   a   m e c h a n i s m   t h a t   w o u l d   r e d u c e   t h e   p o w e r   c o n s u m p t i o n   i n   m a s s i v e   M I M O   s y s t e m s   i s   e s s e n t i a l l y   t h e   n e e d   o f   t h e   a r t .   W h e n   o p e r a t i n g   a t   m m W a v e   f r e q u e n c i e s ,   t h e s e   R F   c h a i n s   t e n d   t o   b e   v e r y   c o s t l y   a n d   n a t u r a l l y   t h e   h a r d w a r e   c omp l e x i t y   o f   d i g i t a l   m a s s i v e   M I M O   s y s t e m s   i s   s i g n i f i c a n t l y   l a r g e .   T h e s e   d r a w b a c k s   o f   d i g i t a l   s y s t e m s   h a v e   p a v e d   a   w a y   f o r     t h e   d e v e l o p m e n t   o f   n o v e l   a r c h i t e c t u r e s   n a m e d   h y b r i d   m m W a v e   m a s s i v e   M I M O   s y s t e m s .   I n   h y b r i d   a r c h i t e c t u r e s ,   s i g n a l   p r o c e s s i n g   i s   a c c omp l i s h e d   b y   a   m i x t u r e   o f   a n a l o g   a n d   d i g i t a l   d o m a i n s ,   t h i s   i s   t e r m e d   h y b r i d   p r e c o d i n g .     T h e   h y b r i d   a r c h i t e c t u r e s   u s e   f e w e r   R F   c h a i n s   a n d   h e n c e   h y b r i d   p r e c o d i n g   c a n   p o t e n t i a l l y   a c h i e v e   h i g h   s p e c t r a l   e f f i c i e n c i e s   w h i l e   r e q u i r i n g   l e s s   c o s t   a n d   p o w e r   c o n s u m p t i o n   t h a n   f u l l y - d i g i t a l   s o l u t i o n s .   H y b r i d   p r e c o d i n g   a r c h i t e c t u r e   u s e s   a   s m a l l   n u m b e r   o f   t r a n s c e i v e r s   h a v i n g      R F   c h a i n s   a t   t h e   t r a n s m i t t e r   a n d      R F   c h a i n s   a t   t h e   r e c e i v e r   s u c h   t h a t   <    <   a n d   <    <   r e s p e c t i v e l y .   H e r e     d e n o t e s   t h e   n u m b e r   o f   s t r e a m s ,     a n d     r e p r e s e n t s   t h e   n u m b e r   o f   a n t e n n a s   a t   t r a n s m i t t e r   a n d   r e c e i v e r   r e s p e c t i v e l y .   H y b r i d   p r e c o d i n g   e n a b l e s   a   m i l l i m e t e r   w a v e   ( m m W a v e )   s y s t e m   t o   t a k e   a d v a n t a g e   o f   b o t h   s p a t i a l   m u l t i p l e x i n g   a n d   b e a m f o r m i n g   g a i n .   A   m a j o r   c h a l l e n g e   w i t h   h y b r i d   p r e c o d i n g   i s   i t s   c o n f i g u r a t i o n .   F i g u r e   1   i l l u s t r a t e s   f u l l y - c o n n e c t e d   h y b r i d   a r c h i t e c t u r e   w h e r e   a l l   t h e   a n t e n n a s   c o n n e c t e d   t o   e a c h   R F   c h a i n .   P a r t i a l l y   c o n n e c t e d   h y b r i d   a r c h i t e c t u r e   i s   d e p i c t e d   i n   F i g u r e   2 ,   w h e r e   t h e   a n t e n n a   a r r a y   g e t s   d i v i d e d   i n t o   s u b a r r a y s ,   e a c h   s u b a r r a y   c o n n e c t e d   t o   i t s   c o r r e s p o n d i n g   R F   c h a i n .   P a r t i a l l y   c o n n e c t e d   a r c h i t e c t u r e   o f   h y b r i d   b e a m f o r m i n g   f u r t h e r   r e d u c e s   t h e   h a r d w a r e   c omp l e x i t y   a t   a   c o s t   o f   l e s s   f l e x i b i l i t y .   F i g u r e   3   s h o w s   a   p a r t i a l l y   c o n n e c t e d   h y b r i d   a r c h i t e c t u r e s   u s i n g   s w i t c h e s   t o   s e l e c t   s u b s e t s   o f   a n t e n n a s .   T h e   m o d e l   i n   F i g u r e   3   a v o i d s   t h e   p o w e r   c o n s u m i n g   p h a s e - s h i f t e r s   c o n t r i b u t i n g   f o r   f u r t h e r   r e d u c t i o n   i n   p o w e r .             Fig u r 1 .   Fu lly   c o n n ec te d     Fig u r 2 .   Par tially   co n n ec ted   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C omp u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   6 Dec em b e r   2 0 2 0 :    2 8 4 2   -   2 8 5 1   2844       Fig u r 3 .   Par tially   co n n ec ted   u s in g   s witch es       A u t h o r s   i n   [ 2 4 ,   2 5 ]   p r e s e n t e d ,   l o w - c o s t   h y b r i d   p r e c o d i n g   s c h e m e s   w h e r e   a   r e d u c e d   n u m b e r   o f   R F   c h a i n s   c a n   b e   u s e d   c a n   b e   u s   t o   a c h i e v e   t h e   r e l a t i v e l y   s a m e   p e r f o r m a n c e   a s   t h a t   o f   f u l l - d i g i t a l   p r e c o d i n g .   A   h y b r i d   p r e c o d i n g   m e t h o d   a d d r e s s i n g   t h e   i s s u e s   i n   r e c o v e r i n g   s p a r s e   s i g n a l   u n d e r   c o n s t a n t   m o d u l u s   c o n s t r a i n t s   i n f l i c t   b y   a n a l o g   p h a s s h i f t e r s   a n d   a n   o r t h o g o n a l   m a t c h i n g   p u r s u i t   ( O M P )   a n   a l g o r i t h m i c   s o l u t i o n   i s   p r o v i d e d   i n   [ 2 6 ,   2 7 ] .   T o   r e d u c e     t h e   c omp u t a t i o n a l   c omp l e x i t y   o f   t h e   O M P   m e t h o d ,   [ 2 8 ]   p r o p o s e d   a   p a r a l l e l - i n d e x - s e l e c t i o n   m a t r i x - i n v e r s i o n - b y p a s s   s i m u l t a n e o u s   O M P   s c h e m e   b y   a v o i d i n g   m a t r i x   i n v e r s i o n   o p e r a t i o n .   T h e s e   m e t h o d s   a s s u m e   p e r f e c t   c h a n n e l   c o n d i t i o n s   a n d   b e c o m e   i n e f f i c i e n t   f o r   u n c e r t a i n   c h a n n e l   s i t u a t i o n s .   C o n t r i b u t i o n   o f   th is   wo r k   ca n   b s u m m ar i ze d   as:     T h is   wo r k   p r esen ts   p o wer - s av i n g   m o d els  f o r   m ass iv MI MO   s y s tem s   u n d er   p er f ec t   an d   im p er f ec ch a n n el   co n d itio n s .   T h ese  p o wer   s ca l in g   m o d els ca ter   to   en er g y - e f f i cien t tr an s m is s io n .       An   ex ten d ed   S OM P   alg o r ith m   is   p r o p o s ed   as a n   o p tim al  h y b r id   p r ec o d in g   s o lu ti o n   f o r   m m W av m ass iv MI MO   s y s tem s .       T h c o m p atib le  m o d u latio n   s ch em es  f o r   m m W av m ass iv MI MO   ar o u tlin ed   an d   th e ir   p er f o r m an c an aly s is   is   p r esen ted .   T h n o v elty   o f   th is   p ap er   ca n   b s u m m ar ized   as:     T h ex te n d ed   S OM P   alg o r ith m   is   d ev elo p ed   b y   c o n s id er in g   th e   tr an s m it  ar r ay   v ec to r s   f o r m   a   b asis   f o r     th co lu m n   s p ac f o r   th m m W av ch an n el  m atr ix .     T h b aseb an d   p r ec o d er   is   f o r m u late d   as  b lo ck   s p ar s m atr ix   co n tain in g   n o n   ze r o   r o ws  eq u al  to     th n u m b er   o f   R ch ain s   at   th tr a n s m itter .   T h OM P   s ch em is   ap p lied   t o   s o lv e   th n o n - co n v ex   o p tim izatio n   p r o b lem   in   t h e   b l o c k   s p a r s e   m a t r i x .   H e n c e   t h e   c o m p l e x   o p e r a t i o n   l i k e   s i n g u l a r   v a l u e   d e c omp o s i t i o n   a n d   m a t r i x   i n v e r s i o n s   a r e   a v o i d e d .     T h e   R F   p r e c o d e r   i s   f o r m e d   f r o m   t h e   c o l u m n s   o f   t h e   d i c t i o n a r y   m a t r i x .   A   l a r g e   s i z e   d i c t i o n a r y   m a t r i x   i s   c r e a t e d   w i t h   m a n y   a n g u l a r   g r i d s   g r e a t e r   t h a n   t h e   n u m b e r   o f   a n t e n n a s   a t   t h e   t r a n s m i t t e r .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   I n   th is   s ec tio n ,   th p o wer - s av in g   m o d els  f o r   m ass i v MI MO   s y s tem s   ar p r esen ted   an d   an   o p tim al   h y b r id   p r ec o d in g   al g o r ith m   is   p r o p o s ed .   W c o n s id er   a   m ass iv MI MO   s y s tem   o n   th u p lin k   u n d er   p er f ec an d   im p er f ec ch an n el  co n d itio n s .   T h s y s tem   in clu d es  o n B S   q u ip p ed   with   an   an te n n ar r a y   o f     elem en ts   an d   th ce ll h as    s in g le - an ten n u s er s .     2 . 1 .     P o wer   o ptim iz a t io n mo del und er   perf ec t   cha nn el  s t a t info rma t io n   ( CSI )   All    u s er s   s en d   in d i v id u al   p ilo s y m b o ls   with   av er a g p o wer   ,   th e   r ec eiv ed   v ec t o r   at   th e   B ca n   b r ep r esen te d   as ;     =  +                   ( 1 )     Her e,     r ep r esen ts   ×   m atr ix   o f   th ch an n el  en c o m p ass in g   f ast  f ad in g ,   g eo m et r ic  atten u atio n   an d   lo g   n o r m al   s h ad o win g   b etwe en   B an d     u s er s .   T h e   v ec t o r     co n tai n s   th e   p ilo s y m b o ls   tr an s m itte d   s im u ltan eo u s ly   b y   all  u s er s ,   a n d     ad d itiv wh ite,   ze r o - m ea n   Gau s s ian   n o is v ec to r .   T h n o is v ar ian ce   is   s e t   to   1 ,   with o u lo s s   o f   g en er alit y ,   th n o is s am p les  ar id en t ically   in d ep en d en tly   d is tr ib u t ed   as      ( 0 , 1 ) C o n s id er in g   u s er     as  th d esir ed   u s er ,   th e   m atch ed   f ilter   r e ce iv er   o f   m ax im al  r atio   co m b in er   ex p r ess ed   in   ter m s   o f   d esire d   s ig n al  a n d   in t er f er en ce   c omp o n en ts   as in   ( 2 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C omp u t E l Co n tr o l         P o w er sa vin g   a n d   o p tima l h yb r id   p r ec o d in g   in …    ( A b d u l H a q   N a lb a n d )   2845   = + = 1 +           ( 2 )     w h e r e     d e n o t e s   t h e   × 1   c h a n n e l   v e c t o r   c o r r e s p o n d s   t o   u s e r   ,   a n d   i t s   e l e m e n t s   a r e   d i s t r i b u t e d   a s  ( 0 , )   m o d e l s   t h e   g e o m e t r i c   a t t e n u a t i o n   a n d   s h a d o w   f a d i n g .   T h e r e f o r e ,   t h e   s i g n a l - to - i n t e r f e r e n c e - p l u s - n o i s e   r a t i o   ( S I N R )   c a n   b e   d e r i v e d   a s   i n   ( 3 ) .       = 2 + 1 = 1                 ( 3 )     T h p o wer   o f   ea c h   u s er   is   s ca lin g   in v er s ely   with   r esp ec t to   n u m b er   o f   an te n n as a t th B S,  = ,   f u r th er   SIN R   ca n   b r ep r esen ted   a s   in   ( 4 ) .       = | | 2 ( 1 = 1 ) + 1 =               ( 4 )     Fu r th er m o r e ,   th s u m - r ate  s ca les  as l og 2 ( 1 +  ) ,   th u s   co n s tan d ata  r ate   ca n   also   b ac h ie v ed   ev e n   w ith   p o wer   s ca lin g .   Po wer   o f   t h d esire d   s ig n al  g r o ws    tim es  th m u lti - u s er   in ter f er en c ad d ed   with   n o is p o wer ,   th ch an n el  v ec to r s   o f   th u s e r s   b ec o m p air wis o r t h o g o n a an d   th is   s u p p r ess es  th m u lt i - u s er   in ter f er e n ce   ( MU I )   as  th n u m b er   o f   an ten n as    b ec o m es  v er y   lar g u s in g   v er y   lo c o m p lex ity   m a x im u m   r atio   co m b i n in g   ( MRC ) .     2 . 2 .   P o wer   o ptim iza t io n mo del und er   im perf ec t   CSI   I n   im p e r f ec ch a n n el  c o n d itio n s ,   th ch an n el  m atr ix   g ets  u n ce r tain ty   ( ch a n n el  esti m atio n   e r r o r )   a d d e d   as g iv en   in   ( 5 ) .     ̂ = + 1                 ( 5 )     H e r e     i s   a   n o i s e   v e c t o r .   T h e   n o i s e   c o e f f i c i e n t s   a r e   a r e   d i s t r i b u t e d   s u c h   t h a t      ( 0 , 1 )   a n d   t h e r e f o r e     t h e   e l e m e n t s   o f   e r r o r   o f   c h a n n e l   e s t i m a t i o n   e r r o r   v e c t o r   a r e   i . i . d .   G a u s s i a n   w i t h   v a r i a n c e   1 .   I t   f o l l o w s   t h a t     t h e   c h a n n e l   e s t i m a t e   o f   u s e r     i . e   ̂ = +   c omp r i s e s   o f   i . i . d   G a u s s i a n   e l e m e n t s   o f   p o w e r   = 1   T h e   m a t c h e d   f i l t e r   r e c e i v e r   f o r   u s e r     w i t h   i m p e r f e c t   C S I   i s   g i v e n   i n   ( 6 ) .     = 2 + + ̂ = 1 + ̂         ( 6 )     I f o llo ws  th at     ~    ( 0 , 1 ) ,   an d   also   2 = ( + 1 ) .   T h SIN R   o f   m atch ed   f ilter   o u tp u t   with   u n ce r tain   C SI  ca n   b e   s im p lifie d   as in   ( 7 ) .       = 2 × 1 + ( ) + ( ) = 1               ( 7 )     Her e ,   = + 1   ,   it  is   o b s er v ed   th at,   u n li k in   p er f ec C SI,   we  ca n n o s ca le  th p o wer   as  1   with   u n ce r tain   C SI.   T h is   i s   b ec au s a s   tr an s m it  p o wer   d ec r ea s es  as    C SI  e s tim atio n   er r o r   in cr ea s es  as .   Fu r th er   it  is   also   n o ted   th at  b y   s ca lin g   th tr an s m it p o wer   as  =   th SIN R   ca n   b m ain tain ed   co n s tan t a n d   is   s im p lifie d   as  g iv en   in   ( 8 ) .       = 2 1 + 1 + 1 + = 1 = 2 2             ( 8 )     2 . 3 .     M illi m et er   wa v ma s s iv M I M O   ch a nn el   I n   c omp a r is o n   to   s u b   6   GHz   m o d els,  m m W av o f f er s   lo we r   d if f r ac tio n   d u to   th r e d u c ed   Fre s n el  zo n e,   h ig h e r   p e n etr atio n   lo s s es,  th is   lead s   to   f ewe r   m u lti p ath   c o m p o n en ts .   As  m m W a v in h e r en tly   ad o p m ass iv MI MO   lead in g   to   m o r s p ar s ity   i n   th ch a n n el.   T h e   m m W av ch an n el  m o d el  is   d escr ib ed   as in   ( 9 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C omp u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   6 Dec em b e r   2 0 2 0 :    2 8 4 2   -   2 8 5 1   2846     = ( ) = 1 ( ) =             ( 9 )     wh er   is   n u m b er   o f   m u ltip ath   c omp o n en ts   o r   s ca tter s ,     an d     is   th ar r a y   s teer in g   v ec t o r s   at  t h e   tr an s m itter   an d   r ec eiv er   r esp ec tiv el y .   T h e   ter m ,     r ef er s   to   th c omp le x   g a in   o f     p ath .   T h an g les,    an d     ar an g le  ar r iv al  ( Ao A)   an d   an g le  o f   d ep ar tu r ( Ao D)   r esp ec tiv ely .   L et    is   th n u m b er   o f   b asis   d ir ec tio n al  co s in v ec to r s ,     an d     ar tr an s m it  an d   r ec eiv a r r ay   r esp o n s d i ctio n ar y   m atr ices.  Als o ,     ,   wh er e     d en o tes  th an g u lar   g r id .   T h e   s p ar s co m b in atio n   o f   th b asis   d ir ec tio n al  v ec to r s   at  th e   tr an s m itter   an d   r ec eiv er   is   r ep r esen ted   b y     th e   m m W av ch an n el  m atr ix .   T h b ea m   s p ac ch an n el  m at r ix     f o r m ed   b y   s tack s   o f   co ef f icien ts   wh ich   ar ze r o s   in   m ajo r ity   f o r m in g     s p ar s v ec to r .   T h c h an n el  esti m atio n   p r o b lem   ca n   b e   f o r m u lated   as  min 0   wh ich   is   ter m ed   as  c omp r ess iv s en s in g   wh ich   is   n o n - co n v ex   a n d   d i f f icu l to   s o lv u s in g   d ir ec m eth o d s .   Or th o g o n al  m atch in g   p u r s u it  ( OM P )   is   o n p r o m is in g   ca n d id at f o r   s p ar s s ig n al   esti m atio n   an d   s o lv es o p tim iz atio n   p r o b lem .     2 . 4 .     P r o po s ed  hy brid  prec o din g   s chem e   H y b r i d   p r e c o d i n g   i s   a   v i t a l   t a s k   t o   r e d u c e   t h e   c o s t   a n d   h a r d w a r e   c omp l e x i t y   w h i l e   d e l i v e r i n g   s u f f i c i e n t   s u m - r a t e   [ 2 8 ] .   T o   a c h i e v e   b e t t e r   s y s t e m   c a p a c i t y ,   a n   e x t e n d e d   S O M P   a l g o r i t h m   i s   p r o p o s e d   f o r   h y b r i d   p r e c o d i n g   i n   m m W a v e   M I M O   s y s t e m   s h o w n   i n   F i g u r e   4 .   A   f u l l y   c o n n e c t e d   h y b r i d   a r c h i t e c t u r e   i s   c o n s i d e r e d   f o r   m u l t i u s e r   c o m m u n i c a t i o n   i n   a   d o w n l i n k   s c e n a r i o .   T h e   o p t i m a l   h y b r i d   p r e c o d e r   i d e a l l y   d e s i r e d   t o   d e s i g n   R F   p r e c o d e r   (  )   a n d   t h e   b a s e b a n d   p r e c o d e r   (  )   i n   s u c h   a   f a s h i o n   t h a t   a r g min  ̅   2 ,   w h e r e   ̅   i s   t h e   i d e a l   p r e c o d e r .   F r o m   t h e   m m W a v e   c h a n n e l   g i v e n   i n   ( 9 ) ,   i t   i s   c a n   b e   a n a l y z e d   t h a t   t h e   t r a n s m i t   a r r a y   r e s p o n s e   v e c t o r s   i n   ̅ ̅ ̅ ̅   f o r m     a   b a s i s   f o r   t h e   c o l u m n   s p a c e   o f   ,   t h e r e f o r e   ̅   c a n   b e   e x p r e s s e d   a s   a   l i n e a r   c o m b i n a t i o n   o f   c o l u m n s   o f   ̅ ̅ ̅ ̅   i n     t h e   m m W a v e   M I M O   c h a n n e l   a s   g i v e n   b e l o w ;     ̅   = ̅ ̅ ̅ ̅ ̅                   ( 1 0 )     Fu r th er m o r e ,   it  is   in ter esti n g   to   n o tice  th at  th R p r ec o d er   ca n   b f o r m e d   f r o m   c o lu m n s   o f   ̅ ̅ ̅ ̅   an d     th co ef f icien ts   o f   lin ea r   co m b in atio n   o f   ̅   ca n   b u s ed   as  th b aseb an d   p r ec o d e r .   Ho we v er ,   th er ar two   co n s tr ain ts   to   b ad d r ess ed   to   im p lem en th is   s o lu tio n .   Firstl y ,   ̅ ̅ ̅ ̅   is   n o k n o w n   in   g e n er al  an d   s ec o n d l y ,     th ab o v s o lu tio n   will  o n ly   b s atis f ied   if   th n u m b er   o f   m u lti - p ath   c omp o n en ts   is   less   th an    .   T o   ad d r ess   th f ir s co n s tr ain t,  lar g d ictio n ar y   m atr ix   with   an   an g u lar   g r id     o f   s ize    with   , 1 , .   T h d ictio n a r y   m atr i x     is   co n s tr u cted   as in   ( 1 1 ) .     = [ ( 1 )   ( 2 ) ( ) ]               ( 1 1 )     T h s ec o n d   co n s tr ain ca n   b ad d r ess ed   b y   m in im izin g   th l ea s s q u ar er r o r   as  a r g min  ̅ ̂  2   s in ce   ̂    is   b lo ck   s p ar s m atr ix   wh i ch   co n tain s   o n ly      n o n   ze r o   r o ws,  h en ce   th o p tim izatio n   p r o b lem   f o r     th o p ti m al   p r ec o d er   ap p r o x i m atio n   ca n   b d er iv e d   as in   ( 1 2 ) .     dia g ( ̂  ̂  ) =                  ( 1 2 )     T h u s   th b aseb an d   p r ec o d er   ca n   b d esig n ed   b y   ex tr ac tin g   n o n - ze r o   r o ws  f r o m   ̂    an d   c o r r esp o n d in g   co lu m n s   f r o m   m at r ix     f o r m   th R F p r ec o d er      o n p r o m is in g   m eth o d   f o r   esti m atin g   ̂    is   ex ten d ed   s im u ltan eo u o r th o g o n al  m atch i n g   p u r s u it ( E S OM P ) ,   as d ef in ed   in   alg o r ith m   1 .     Alg o r ith m   1 .   E S OM P   p r ec o d e r   o p tim izatio n     :  ( )    ( 0 ) = [   ] ,  ( 0 ) = ̅      1         =  ( 1 )   ( ) = a gr   m a x   [ ψ ] ,    ( ) = {  ( 1 ) | ( ( ) ) }    ( ) = ( (  ( ) )  ( ) ) 1 (  ( ) ) ̅    ( ) = ̅  ( )  ( ) ̅  ( )  ( )      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C omp u t E l Co n tr o l         P o w er sa vin g   a n d   o p tima l h yb r id   p r ec o d in g   in …    ( A b d u l H a q   N a lb a n d )   2847       Fig u r 4 .   Millim eter   wav m a s s iv MI MO   h y b r id   p r ec o d e r /co m b in er       3.   M O DUL AT I O SCH E M E S   F O M ASS I VE   M I M O   M i l l i m e t e r - w a v e   m a s s i v e   M I M O   s y s t e m s   u s e   h y b r i d   b e a m f o r m i n g   a r c h i t e c t u r e s   w h i c h   i n c l u d e   f e w e r   t r a n s m i t   R F   c h a i n s   a s   c omp a r e d   t o   t h e   n u m b e r   o f   t r a n s m i t   a n t e n n a s .   A n t e n n a   e l e m e n t s   a r e   c o n n e c t e d   t o   t h e s e   R F   c h a i n s .   M a s s i v e   M I M O   h y b r i d   b e a m f o r m i n g   s y s t e m s   r e l y   o n   s p a c e   i n d e x   m o d u l a t i o n   t e c h n i q u e s   t h a t   p l a y   s i g n i f i c a n t   r o l e   i n   a c h i e v i n g   t h e   d e s i r e d   t h r o u g h p u t   a n d   r e l i a b l e   c o m m u n i c a t i o n   i n   5 G   d e v e l o p m e n t s   [ 2 9 ] .   T h e   m o d u l a t i o n   s c h e m e s   u s e   i n d i c e s   o f   a n t e n n a s   w h i c h   r e p r e s e n t   s p a t i a l   c o n s t e l l a t i o n   p o i n t s   t h a t   a r e   s e n d i n g   e x t r a   i n f o r m a t i o n   b i t s   a n d   h e n c e   s i g n i f i c a n t l y   i m p r o v e   t h e   a c h i e v a b l e   r a t e s .   E a c h   t y p e   o f   s p a c e   m o d u l a t i o n   s c h e m e   a d o p t   t h e i r   o w n   c o n c e p t u a l   p r o c e d u r e   i n   u t i l i z i n g   t h e   M I M O   a n t e n n a s   f o r   t r a n s m i s s i o n   a n d   r e c e p t i o n .   I n   s p a t i a l   m o d u l a t i o n   ( S M )   t e c h n i q u e ,   t h e   s e l e c t i o n   o f   a n t e n n a s   i s   m a d b a s e d   o n   a   g r o u p   o n     d a t a   b i t s ,   w h e r e   = l og 2     [ 3 0 ] .   O n   t h e   c h o s e n   a n t e n n a s   M - a r y   m o d u l a t i o n   a l p h a b e t   i s   s e n t ,   a n d   t h e   r e m a i n i n g   1   a n t e n n a s   r e m a i n   s i l e n t   [ 3 1 ] .   T h e r e f o r e   t h e   n u m b e r   o f   b i t s   c o m m u n i c a t e d   p e r   c h a n n e l   i n   S M   i s   + l og 2 ,   a n d   i t s   c o n s t e l l a t i o n   , = { , | = 0 , , 1 , = 1 , , } .   A t   t h e   r e c e i v e r ,   s i g n a c o d i n g   w i t h   S M   i n v o l v e s   d e t e r m i n i n g   t h e   i n d e x   o f   t h e   t r a n s m i t t i n g   a n t e n n a   a n d   a l s o   t h e   M - a r y   s y m b o l   t r a n s m i t t e d   o n   i t .   T h e   m a x i m u m   l i k e l i h o o d   ( M L )   d e t e c t i o n   m e t h o d   [ 3 2 ]   c a n   b e   u s e d   w i t h   t h e   d e c i s i o n   r u l e     ̂ = a r g min  2   w h e r e     t h e   r e c e i v e d   i s   s i g n a l   v e c t o r   a n d     i s   t h e   c h a n n e l   m a t r i x .   S p a c e   s h i f t   k e y i n g   ( S S K )   s c h e m e   i s   a   s p a c i a l   c a s e   o f   S M   i n   w h i c h   a   f i x e d   s y m b o l   1   i s   s e n t   t o   t h e   c h o s e n   a n t e n n a   a n d   t h e   r e m a i n i n g   1   t r a n s m i t   a n t e n n a s   r e m a i n s   s i l e n t ,   t h e   a c h i e v a b l e   r a t e   o f   S S K   i s     [ 3 3 ] .   S i g n a l   d e t e c t i o n   a t   t h e   r e c e i v e r   r e d u c e s   t o   j u s t   d e c o d i n g   t h e   i n d e x   o f   t h e   a c t i v e   t r a n s m i t t i n g   a n t e n n a ,   h e n c e   S S K   h a s   l o w e r   d e t e c t i o n   c o m p l e x i t y   t h a n   S M .   T h e   S S K   c o n s t e l l a t i o n   i s   e x p r e s s e d   a s   = { , | = 0 , , 1 } .   T h e   M L   d e c i s i o n   r u l e   f o r   f i n d i n g   t h e   a n t e n n a   i n d e x   i s r e p r e s e n t e d   a s     ̂ = a r g min  2 .   I n   S M ,   t h e   n u m b e r   o f   t r a n s m i t t i n g   R F   c h a i n s   i s   r e s t r i c t e d   t o   1   b e c a u s e   o f   w h i c h   o n l y   o n e   a n t e n n a   c a n   b e   a c t i v e   a t   a   t i m e ,   t h i s   i s   r e l a x e d   i n   g e n e r a l i z e d   s p a t i a l   m o d u l a t i o n   ( G S M )   a l l o w i n g   m u l t i p l e   t r a n s m i t   a n t e n n a s   t o   b e   a c t i v e   s i m u l t a n e o u s l y   l e a d i n g   t o   h i g h e r   s p e c t r a l   e f f i c i e n c y   c o m p a r e d   t o   S M   a n d   S S K .   O u t   o f     t r a n s m i t   a n t e n n a s ,      e l e m e n t s   a r e   u s e d   t o   s e n d   M - a r y   i n f o r m a t i o n   s y m b o l s ,   w h i l e   r e m a i n i n g      a n t e n n a s   r e m a i n   i n a c t i v e   [ 3 4 ] .   T h e   t r a n s m i t   v e c t o r   f o r   e a c h   c h a n n e l   w i l l   h a v e   t h e   a n t e n n a   a c t i v a t i o n   p a t t e r n   s e l e c t i o n   b i t l og 2    a n d   M - a r y   m o d u l a t i o n   b i t s    l og 2 .   H e n c e   t h e   a c h i e v a b l e   r a t e   i n   G S M   i s   d e t e r m i n e d   a s   i n   ( 1 3 ).     = [ l og 2 (  ) +  l og 2 ]             ( 1 3 )       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h i s   s e c t i o n   p r e s e n t s   t h e   s u m - r a t e   a c h i e v e d   t h r o u g h   p o w e r - s a v i n g   m o d e l s   d e s c r i b e d   i n   t h i s   p a p e r .   P e r f o r m a n c e   o f   O M P   m e t h o d   i n   r e d u c i n g   t h e   m e a n   s q u a r e   e r r o r   ( M S E )   w h i l e   e s t i m a t i n g   t h e   m m W a v e   c h a n n e l   c h a r a c t e r i s t i c s   i s   e v a l u a t e d   i n   c omp a r i s o n   w i t h   t h e   r e f e r e n c e   O R A C L E   m o d e l   a n d   f i n a l l y ,   t h e   i n v e s t i g a t i o n s   o n   e x t e n d e d   S O M P   m e t h o d   a r e   c a r r i e d   o u t   t o   m e a s u r e   m m W a v e   h y b r i d   p r e c o d i n g   s y s t e m   c a p a c i t y   i n   c omp a r i s o n   w i t h   c o n v e n t i o n a l   M I M O   m o d e l .   F i g u r e   5   d e s c r i b e s   t h e   s u m - r a t e   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   m a s s i v e   M I M O   s y s t e m   w i t h   p e r f e c t   C S I   w h e n   1 0   u s e r s   b e i n g   s e r v e d   s i m u l t a n e o u s l y   i n   t h e   u p l i n k   w i t h   p i l o t s   t r a n s m i t   p o w e r   1 0   d B   e a c h .   I t   i s   h i n t e d   t h a t   m a s s i v e   M I M O   t e c h n o l o g y   s i g n i f i c a n t l y   i m p r o v e s   t h e   s u m - r a t e   w i t h   s i m p l e   s i g n a l   p r o c e s s i n g   t e c h n i q u e s .   F i g u r e   i l l u s t r a t e s   t h e   e n e r g y - e f f i c i e n t   p r o p e r t y   o f   m a s s i v e   M I M O   s y s t e m s ;   a   c o n s t a n t   r a t e   c a n   b e   m a i n t a i n e d   e v e n   w h e n     t h e   t r a n s m i t   p o w e r   i s   s c a l e d   a s   1   w h e r e     i s   t h e   n u m b e r   o f   a n t e n n a s   a t   t h e   B S .   H e n c e ,   t h e   p o w e r   o f   e a c h   u s e r   c a n   d e c r e a s e   i n v e r s e l y   p r o p o r t i o n a l   t o   t h e   n u m b e r   o f   a n t e n n a s ,   t h i s   i s   a n o t h e r   b e n e f i t   o f   m a s s i v e   M I M O   t e c h n o l o g y .   F u r t h e r m o r e ,   t h e   p o w e r   o f   t h e   d e s i r e d   s i g n a l   r i s e s     t i m e s   t h e   m u l t i - u s e r   i n t e r f e r e n c e   a d d e d   w i t h   n o i s e ,   a s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C omp u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   6 Dec em b e r   2 0 2 0 :    2 8 4 2   -   2 8 5 1   2848   b e c o m e s   v e r y   l a r g e   t h e   c h a n n e l   v e c t o r s   o f   t h e   u s e r s   b e c o m e   p a i r w i s e   o r t h o g o n a l   a n d   t h i s   c omp l e t e l y   d e f e a t s     t h e   m u l t i - u s e r   i n t e r f e r e n c e   u s i n g   s i m p l e   l o w   c omp l e x i t y   m a t c h e d   f i l t e r .   F i g u r e   7   s h o w s   t h e   a c h i e v a b l e   s u m - r a t e   w i t h   C S I   u n c e r t a i n t y   i s   l e s s   a s   c omp a r e d   t o   t h e   p e r f e c t   C S I   s c e n a r i o ;   t h i s   i s   b e c a u s e   o f   t h e   e x i s t e n c e   o f   c h a n n e l   e s t i m a t i o n   e r r o r .   I t   i s   n o t i c e d   t h a t   t h e   p o w e r   s c a l i n g   i n   i m p e r f e c t   C S I   c a n n o t   b e   1   b e c a u s e ,   t h e   t r a n s m i t   p o w e r   d e c r e a s e s   a n d   C S I   e s t i m a t i o n   e r r o r   i n c r e a s e s   a s   1 ,   t h u s   i t   i s   f u r t h e r   e x a m i n e d   a n d   o b s e r v e d   t h a t   t h e   c o n s i s t e n c y   i n   s u m - r a t e   c a n   b e   a c h i e v e d   i f   t h e   p o w e r   s c a l i n g   i s   d o n e   a s   1    a s   d e p i c t e d   i n   F i g u r e   8 .               F i g u r e   5 .   S u m - r a t e   f o r   m a s s i v e   M I M O     p e r f e c t   c h a n n e l     Fig u r 6 .   Su m - r ate  f o r   m ass iv MI MO   p er f ec ch an n el  with   p o wer   s ca lin g             Fig u r 7 .   Su m - r ate  f o r   m ass iv MI MO     im p er f ec t c h a n n el     Fig u r 8 .   Su m - r ate  f o r   m ass iv MI MO   im p er f ec ch an n el  with   p o wer   s ca lin g       I n   F i g u r e   9   w e   p r e s e n t   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   m m W a v e   M I M O   c h a n n e l   e s t i m a t i o n   u s i n g   t h e   O M P   m e t h o d .   T h e   m o d e l   a s s u m e d   w i t h   3 2   a n t e n n a s   e a c h   a t   t h e   t r a n s m i t t e r   a n d   r e c e i v e r ,   w i t h   8   R F   c h a i n s   a t   t h e   B S .   T h e   a n g l e s     o f   d e p a r t u r e   i n   t h e   r a g e   0   t o   1 8 0   a r e   c o m p u t e d   b y   c r e a t i n g   a   d i c t i o n a r y   m a t r i c s   w i t h   g r i d   s i z e   3 2 .   O M P   i s     i n i t i a l i z e d   w i t h   t h e   t h r e s h o l d   v a l u e   o f   1 .   T h e   c h a n n e l   i s   c o n s i d e r e d   t o   b e   s p a r s e   w i t h   s p a r s i t y   l e v e l   5 .   I n   F i g u r e   1 0 ,   t h e   i n v e s t i g a t i o n   o n   c a p a c i t y   v e r s u s   S N R   i s   p r e s e n t e d   f o r   m m W a v e   s y s t e m   m o d e l   e q u i p p e d   w i t h   3 2   T x / R x     a n d   8   R F   c h a i n s ,   a   m m W a v e   s p a r s e   c h a n n e l   h a v i n g   t h e   s p a r s i t y   l e v e l   o f   8   a n d   w i t h   6   d a t a   s t r e a m s   b e i n g   s i m u l t a n e o u s l y   t r a n s m i t t e d .   T h e   e x t e n d e d   S O M P   h y b r i d   p r e c o d i n g   a l g o r i t h m   i s   p r e s e n t e d   a s   a n   o p t i m a l   s o l u t i o n   f o r   c a p a c i t y   a n a l y s i s .   I t   i s   n o t i c e d   t h a t   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   p r o p o s e d   s c h e m e   i s   v e r y   c l o s e   t o   t h e   c o n v e n t i o n a l   d i g i t a l   p r e c o d e r   w h i c h   h a s   R F   c h a i n s   e q u a l   t o   t h e   n u m b e r   o f   a n t e n n a s .   I t   i s   a l s o   n o t i c e d   t h a t   t h e   s y s t e m   p e r f o r m a n c e   i s   m a x i m u m   w h e n   n u m b e r   o f   d a t a   s t r e a m s   l e s s   t h a n   o r   e q u a l   t o   t h e   s p a r s i t y   l e v e l   o f   t h e   c h a n n e l .   F i g u r e   1 1   a n d   F i g u r e   1 2   d e p i c t   B E R   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C omp u t E l Co n tr o l         P o w er sa vin g   a n d   o p tima l h yb r id   p r ec o d in g   in …    ( A b d u l H a q   N a lb a n d )   2849   a n a l y s i s   o f   S M   a n d   S S K   m o d u l a t i o n   s c h e m e s   o n   w h i c h   m a s s i v e   M I M O   t e c h n o l o g y   r e l i e s .   I t   i s   o b s e r v e d   t h a t   t h e   S M   t e c h n i q u e   o f f e r s   a   h i g h e r   d a t a   r a t e   a t   t h e   c o s t   o f   c omp l e x   d e c o d e r   d e s i g n   a n d   h i g h e r   B E R ,   o n   t h e   o t h e r   h a n d ,     t h e   S S K   s c h e m e   w o r k s   w i t h   s i m p l e   d e c o d e r   a n d   l e s s   B E R   a s   c omp a r e d   t o   S M   b u t   o f f e r s   l o w   d a t a   r a t e .             Fig u r 9 .   Millim eter   W av ch an n el  esti m atio n   er r o r   f o r   N_ t=N_ r = 3 2 ,     N _ t^R F=8   ,   G= 3 2     Fig u r 1 0 .   C ap ac ity   an aly s is   o f   p r o p o s ed   s ch em f o r   N_ t=N_ r = 3 2 ,   N _ t^R F=8 , G= 3 2 ,   N_ s =6             Fig u r 1 1 .   E r r o r   p r o b ab ilit y   i n   s p atial  m o d u latio n     Fig u r 1 2 .   E r r o r   p r o b ab ilit y   i n   s p ac s h if t k ey in g       5.   CO NCLU SI O AND  F U T U RE   WO RK   I n   th is   p ap er ,   we  e v alu ate  th e   ac h iev ab le   s u m - r ate   an d   h i g h lig h th e   en er g y   e f f icien cy   p r o p er ties   o f   m m W av m ass iv MI MO   s y s tem s .   T h p er f o r m an c co n ce r n in g   s u m - r ate  ( s y s tem   ca p ac ity )   an d   p o wer   r ed u ctio n   ( en er g y   e f f icien cy )   ch ar ac ter is tics   ar c omp ar e d   with   th c o n v en tio n al  d ig ital  p r ec o d in g   m eth o d s   wh ich   ass u m s ep ar ate  R ch ain   p er   an ten n ( c o n v e n tio n al   MI MO )   an d   s im p lifie d   b ea m f o r m in g   alg o r ith m s   ( Z F,  MRC ) .   T h ex ten d ed   S OM P   alg o r ith m   is   p r o p o s ed   as  an   ef f ec tiv m eth o d   f o r   h y b r i d   p r ec o d in g   o p tim izatio n   p r o b lem   a n d   it  is   p r o v ed   th at  th e   p r o p o s ed   p r ec o d in g   s ch em e   p r o v id es  n ea r - o p tim al  s y s tem   ca p ac ity   as  c omp ar ed   with   c o n v en tio n al  MI MO .   I is   n o t iced   th at  m ass iv MI MO   tech n o lo g y   en h an ce s     th s y s tem   th r o u g h p u s ig n if ic an tly   with   s im p le  s ig n al  p r o ce s s in g   ap p r o ac h es.  T h B E R   p er f o r m a n ce   o f   SM   an d   SS s ch em es  is   d escr ib e d   an d   n o ted   t h at  SM  m eth o d   o f f er s   h ig h   d ata  r ate  b u r e q u i r es  c omp lex   d ec o d er   an d   is   m o r e   p r o n to   er r o r ,   o n   th o th er   h an d   SS s ch em r e q u ir s im p le  d ec o d er   an d   h as less   B E R   b u t o f f er s   lo d ata  r ate.   I n   th f u tu r e,   th is   wo r k   ca n   b ex ten d ed   f o r   m u lti - ce ll,  m u lti - u s er   s ce n ar io s   an d   co n s eq u en tl y     th ch allen g es in   m itig atin g   th m u lti - ce ll in ter f er en ce   ca n   b ad d r ess ed .       RE F E R E NC E S   [1 ]   A G u p ta ,   a n d   R .   K .   Jh a ,   " su rv e y   o 5 G   n e two rk Arc h it e c tu re   a n d   e m e rg in g   tec h n o lo g ies , "   IEE E   a c c e ss ,   v o l.   3 p p .   1 2 0 6 - 1 2 3 2 ,   2 0 1 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C omp u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   6 Dec em b e r   2 0 2 0 :    2 8 4 2   -   2 8 5 1   2850   [2 ]   M .   A F e rra g ,   e a l . ,   " S e c u rit y   f o 4 G   a n d   5 G   c e ll u lar  n e two rk s:  su rv e y   o e x isti n g   a u th e n t ica ti o n   a n d   p r iv a c y - p re se rv in g   sc h e m e s , "   J o u rn a o Ne two rk   a n d   C o m p u ter   A p p l ica ti o n s,   v o l .   1 0 1 ,   p p .   5 5 - 8 2 ,   Ja n   2 0 1 8 .   [3 ]   S Li ,   Li   Da   Xu ,   a n d   S .   Z h a o ,   " 5 G   In tern e o Th i n g s:  su r v e y , "   J o u rn a o I n d u stria I n fo rm a t i o n   In teg ra ti o n ,     v o l.   1 0 ,   p p .   1 - 9 ,   2 0 1 8 .   [4 ]   G .   A Ak p a k wu ,   e a l . ,   " s u rv e y   o n   5 G   n e tw o rk s   fo r   th e   In tern e o f   Th in g s:  C o m m u n ica ti o n   tec h n o l o g ies   a n c h a ll e n g e s , "   I EE a c c e ss ,   v o l.   6 ,   p p .   3 6 1 9 - 3 6 4 7 ,   2 0 1 7 .   [5 ]   Y Wu ,   e a l. ,   " s u rv e y   o p h y sic a lay e se c u rit y   tec h n iq u e fo 5 G   wire le ss   n e two rk a n d   c h a ll e n g e a h e a d , "   IEE E   J o u rn a o n   S e lec ted   Are a s in   Co mm u n ica ti o n s,   v o l.   3 6 ,   n o .   4 ,   p p .   6 7 9 - 6 9 5 ,   Ap 2 0 1 8 .   [6 ]   Z Din g ,   e t   a l. ,   " Ap p li c a ti o n   o n o n - o rth o g o n a m u lt i p le  a c c e ss   in   LT a n d   5 G   n e two rk s , "   IEE E   C o mm u n ic a ti o n M a g a zin e ,   v o l.   5 5 ,   n o .   2 ,   p p .   1 8 5 - 1 9 1 ,   2 0 1 7 .   [ 7 ]   R .   N .   M i t r a a n d   D .   P .   A g r a w a l ,   " 5 G   m o b i l e   t e c h n o l o g y :   A   s u r v e y , "   I C T   E x p r e s s ,   v o l .   1 ,   n o .   3 ,   p p .   1 3 2 - 1 3 7 ,   2 0 1 5 .   [8 ]   L Zh a n g ,   e a l. ,   " su rv e y   o f   a d v a n c e d   tec h n i q u e fo sp e c tru m   sh a rin g   i n   5 G   n e two rk s , "   IEE W ire les Co mm u n ica ti o n s ,   v o l .   2 4 ,   n o .   5 ,   p p .   4 4 - 5 1 ,   2 0 1 7 .   [9 ]   S .   K Yo n g ,   a n d   C C .   Ch o n g ., " A n   o v e rv iew   o f   m u lt i g ig a b it   wire le ss   th ro u g h   m il li m e ter  wa v e   t e c h n o lo g y :   P o te n ti a ls   a n d   tec h n ica c h a ll e n g e s , "   EURA S IP  j o u rn a o n   wire les s c o mm u n i c a ti o n s a n d   n e two rk in g ,   v o l .   1 ,   2 0 0 7 .   [1 0 ]   Z Pi ,   a n d   F .   Kh a n ,   " A n   in tr o d u c ti o n   to   m il l ime ter - wa v e   m o b il e   b ro a d b a n d   sy ste m s , "   I EE E   c o mm u n ica t io n ma g a zi n e ,   v o l.   4 9 ,   n o .   6 ,   p p .   1 01 - 1 0 7 ,   2 0 1 1 .   [1 1 ]   T .   S.   Ra p p a p o r t ,   e t   a l. ,   " M i ll im e ter  wa v e   m o b il e   c o m m u n ica ti o n fo r   5 G   c e ll u lar:   It  wil wo r k ! , "   IEE E   a c c e ss   v o l.   1 ,   p p .   3 3 5 - 3 4 9 ,   2 0 1 3 .   [1 2 ]   C X Wan g ,   e a l. ,   " Ce ll u lar  a rc h it e c tu re   a n d   k e y   tec h n o lo g ies   fo 5 G   wire les c o m m u n ica ti o n   n e two rk s , "   I EE E   c o mm u n ica t io n s ma g a zin e ,   v o l.   52 n o .   2 ,   p p .   1 2 2 - 1 3 0 ,   2 0 1 4 .   [1 3 ]   S .   Y.   S e id e l ,   a n d   H .   W.   Ar n o l d ,   " P ro p a g a ti o n   m e a su re m e n ts  a 2 8   G Hz   to   i n v e stig a te  t h e   p e rf o r m a n c e   o lo c a l   m u lt ip o in t   d istr ib u ti o n   se rv ice   (L M DS) , "   Pro c e e d in g s o f   IEE G L OBECOM '9 5 v o l.   1 ,   No v   1 9 9 5 .   [1 4 ]   E .   G.   Lars so n ,   e t   a l. ,   " M a ss iv e   M IM f o n e x t   g e n e ra ti o n   wire les sy ste m s , "   IEE E   c o mm u n ica t io n s   ma g a zin e v o l.   5 2 ,   n o .   2 ,   p p .   1 8 6 - 1 9 5 ,   2 0 1 4 .   [1 5 ]   J .   G.   An d re ws ,   e t   a l. ,   " W h a wi ll   5 G   b e ? , "   IEE E   J o u r n a l   o n   se l e c ted   a re a i n   c o mm u n ic a ti o n s ,   v o l.   3 2 ,   n o .   6 ,     p p .   1 0 6 5 - 1 0 8 2 ,   2 0 1 4 .   [1 6 ]   A Ad h ik a ry ,   e t   a l. ,   " J o in s p a ti a d i v isio n   a n d   m u l ti p le x in g Th e   larg e - sc a le  a rra y   re g ime , "   IE EE   t ra n sa c ti o n s   o n   in fo rm a ti o n   t h e o ry ,   v o l.   5 9 ,   n o .   1 0 ,   p p .   6 4 4 1 - 6 4 6 3 ,   2 0 1 3 .   [1 7 ]   Y Ha n ,   e a l. ,   " I n v e sti g a ti o n   o f   tran sm issio n   sc h e m e fo r   m il li m e ter - wa v e   m a ss iv e   M U - M IM sy ste m s , "   IEE S y ste ms   J o u rn a l ,   v o l.   1 1 ,   n o .   1 ,   p p .   7 2 - 8 3 ,   2 0 1 5 .   [1 8 ]   T .   L.   M a rz e tt a ,   " No n c o o p e ra ti v e   c e ll u lar  wire les with   u n li m i ted   n u m b e rs  o b a se   sta ti o n   a n ten n a s , "   IEE E   tra n sa c ti o n o n   wire les s c o mm u n i c a ti o n s ,   v o l.   9 ,   n o .   1 1 ,   p p .   3 5 9 0 - 3 6 0 0 ,   2 0 1 0 .   [1 9 ]   Y H Na m ,   e a l. ,   " F u ll - d im e n sio n   M IM (F D - M IM O)  fo n e x g e n e ra ti o n   c e ll u lar  tec h n o lo g y , "   IEE E   Co mm u n ica ti o n s M a g a zin e ,   v o l.   5 1 ,   n o .   6 ,   p p .   1 7 2 - 1 7 9 ,   2 0 1 3 .   [2 0 ]   X Li ,   e t   a l. ,   " T h re e - d ime n sio n a b e a m fo rm in g   fo r   larg e - sc a le F D - M IM O sy st e m s e x p l o it i n g   sta ti sti c a c h a n n e l   sta te   in fo rm a ti o n , "   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   Ve h icu l a r T e c h n o l o g y ,   v o l .   6 5 ,   n o .   1 1 ,   p p .   8 9 9 2 - 9 0 0 5 ,   2 0 1 6 .   [2 1 ]   K .   E.   Ko lo d z iej ,   B .   T.   P e rry ,   a n d   J .   S .   He rd .   " In - b a n d   fu ll - d u p lex   tec h n o lo g y Tec h n iq u e a n d   sy ste m su rv e y , "   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   M icr o w a v e   T h e o ry   a n d   T e c h n i q u e s ,   v o l.   6 7 ,   p p .   3 0 2 5 - 3 0 4 1 ,   2 0 1 9 .   [2 2 ]   N Ya n g ,   e t   a l. ,   " S a fe g u a rd i n g   5 G   wire les c o m m u n ica ti o n   n e two rk u sin g   p h y sic a lay e r   se c u rit y , "   IEE E   Co mm u n ica ti o n s M a g a zin e ,   v o l.   5 3 ,   n o .   4 ,   p p .   2 0 - 2 7 .   Ap r   2 0 1 5 .   [2 3 ]   R .   W.   He a th ,   e a l. ,   " An   o v e r v iew   o sig n a p r o c e ss in g   tec h n iq u e fo m il li m e ter  wa v e   M IM sy ste m s , "   IEE E   jo u rn a l   o se lec ted   to p ics   in   sig n a p ro c e s sin g ,   v o l.   1 0 ,   n o .   3 ,   p p .   4 3 6 - 4 5 3 ,   2 0 1 6 .   [2 4 ]   X H u a n g ,   Y.  J .   G u o ,   a n d   J .   D.  Bu n t o n ,   " h y b ri d   a d a p ti v e   a n ten n a   a rra y , "   I EE T ra n sa c ti o n o n   W ire les Co mm u n ica ti o n s ,   v o l .   9 ,   n o .   5 ,   p p .   1 7 7 0 - 1 7 7 9 ,   2 0 1 0 .   [2 5 ]   T .   E Bo g a le ,   e a l. ,   " O n   th e   n u m b e o RF   c h a in a n d   p h a se   sh ift e rs,  a n d   sc h e d u li n g   d e sig n   wit h   h y b rid   a n a l o g d ig it a l   b e a m fo rm in g , "   I EE T ra n sa c ti o n o n   W ire les s Co mm u n ica t io n s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   5 ,   p p .   3 3 1 1 - 3 3 2 6 ,   2 0 1 6 .   [2 6 ]   O .   E .   Ay a c h ,   e a l. ,   " S p a ti a ll y   sp a rse   p re c o d in g   in   m il li m e te wa v e   M IM sy ste m s , "   IEE tr a n s a c ti o n o n   wire les c o mm u n ica t io n s ,   v o l.   1 3 ,   n o .   3 ,   p p .   1 4 9 9 - 1 5 1 3 ,   2 0 1 4 .   [2 7 ]   J .   A.   Tro p p ,   a n d   An n a   C.   G il b e rt ,   " S i g n a l   re c o v e ry   fr o m   ra n d o m   m e a su re m e n ts  v ia   o rt h o g o n a l   m a tch in g   p u rsu i t , "   IEE T ra n s a c ti o n s o n   i n fo rm a ti o n   th e o ry ,   v o l .   5 3 ,   n o .   1 2 ,   p p .   4 6 5 5 - 4 6 6 6 ,   2 0 0 7 .   [2 8 ]   Y Y Lee ,   C H .   Wan g ,   a n d   Y H .   Hu a n g ,   " h y b ri d   R F /b a se b a n d   p re c o d in g   p ro c e ss o r   b a se d   o n   p a ra ll e l - in d e x - se lec ti o n   m a tri x - i n v e rsio n - b y p a s sim u lt a n e o u o rt h o g o n a m a tch in g   p u rsu i fo r   m il li m e ter  wa v e   M IM O   sy ste m s , "   IEE T r a n s a c ti o n s o n   S ig n a l   Pro c e ss in g ,   v o l.   6 3 ,   n o .   2 ,   p p .   3 0 5 - 3 1 7 ,   2 0 1 4 .   [2 9 ]   H K im ,   " Co d i n g   a n d   m o d u latio n   tec h n iq u e fo h ig h   sp e c tral  e fficie n c y   tran sm issio n   in   5 G   a n d   sa tc o m , "   2 0 1 5   2 3 r d   IEE E u ro p e a n   S ig n a Pro c e ss in g   Co n fer e n c e   (EUS IPCO) ,   2 0 1 5 .   [3 0 ]   Y Cu i ,   X .   F a n g ,   a n d   L .   Ya n ,   " Hy b ri d   s p a ti a m o d u lati o n   b e a m fo rm in g   f o m m Wav e   ra il wa y   c o m m u n ica ti o n   sy ste m s , "   IEE T r a n s a c ti o n s o n   Veh icu la T e c h n o lo g y ,   v o l.   6 5 ,   n o .   1 2 ,   p p .   9 5 9 7 - 9 6 0 6 ,   2 0 1 6 .   [3 1 ]   L He ,   J .   Wan g ,   a n d   J .   S o n g ,   " S p a ti a m o d u lati o n   f o m o re   sp a ti a m u lt ip lex i n g RF - c h a i n - li m it e d   g e n e ra li z e d   sp a ti a m o d u lati o n   a i d e d   M M - Wa v e   M I M with   h y b ri d   p re c o d in g . "   IEE T ra n sa c ti o n o n   Co mm u n ic a ti o n s ,   v o l.   6 6 ,   n o .   3 ,   p p .   9 8 6 - 998 ,   2 0 1 7 .   [ 3 2 ]   J .   C h o i ,   J .   M o ,   a n d   R .   W .   H e a t h ,   " N e a r   m a x i m u m - l i k e l i h o o d   d e t e c t o r   a n d   c h a n n e l   e s t i m a t o r   f o r   u p l i n k   m u l t i u s e r   m a s s i v e   M I M O   s y s t e m s   w i t h   o n e - b i t   A D C s , "   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   6 4 ,   n o .   5 ,   p p .   2 0 0 5 - 1 8 ,   2 0 1 6 .   [ 3 3 ]   I .   A.   H e m a d e h ,   e t   a l . ,   "L a y e r e d   m u l t i - g r o u p   s t e e r e d   s p a c e - t i m e   s h i f t - k e y i n g   f o r   m i l l i m e t e r - w a v e   c o m m u n i c a t i o n s , "   I E E E   A c c e s s ,   v o l .   4 ,   p p .   3 7 0 8 - 3 7 1 8 ,   2 0 1 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C omp u t E l Co n tr o l         P o w er sa vin g   a n d   o p tima l h yb r id   p r ec o d in g   in …    ( A b d u l H a q   N a lb a n d )   2851   [ 3 4 ]   N I s h i k a w a ,   e t   a l . ,   " G e n e r a l i z e d - s p a t i a l - m o d u l a t i o n - b a s e d   r e d u c e d - RF - c h a i n   m i l l i m e t e r - w a v e   c o m m u n i c a t i o n s , "   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   V e h i c u l a r   T e c h n o l o g y ,   v o l .   6 6 ,   n o .   1 ,   p p .   8 7 9 - 8 8 3 ,   A p r   2 0 1 6 .         B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Abd u H a q   N a lb a n d   re c e iv e d   h is  b a c h e lo r’s  d e g re e   i n   E lec tro n ics   a n d   C o m m u n ica ti o n   En g i n e e rin g   a n d   M a ste r’s  in   Co m m u n ica ti o n   S y ste m fro m   Visv e sw a ra y a   Te c h n o l o g ica Un iv e rsity ,   Be lg a u m ,   I n d ia,   i n   2 0 1 0   a n d   2 0 1 4 ,   re sp e c ti v e ly .   C u rre n tl y ,   h e   is  p u rsu i n g   P h . D.   fro m   REVA  Un iv e rsity ,   Be n g a l u ru ,   In d ia.  His  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   m a ss iv e   M IM sy ste m s,  m il li m e ter  wa v e   tec h n o l o g y ,   Be a m fo rm in g   a n d   H y b ri d   p r e c o d in g .   C u rre n t l y   h e   is   in v e stig a t in g   t h e   a v e n u e s o M a c h in e   Lea rn i n g -   i n   p e rti c u lar  De e p   Re in fo rc e m e n Lea rn i n g   fo I n telli g e n c e   in   P h y sic a lay e fo 5 G   a n d   b e y o n d .   He   h a a u th o re d   a   m o n o g ra p h   o n   In telli g e n P h y sic a Lay e f o 5 G   a n d   Be y o n d .         Mrin a S a r v a g y a   Is  wi th   S c h o o o ECE   a REVA  Un iv e rsity ,   Be n g a lu ru ,   In d ia.  Ho ld P h D   d e g re e   in   W irele ss   Co m m u n ic a ti o n   fr o m   IIT   Kh a ra g p u r ,   M . Tec h   d e g re e   in   d i g it a l   Co m m u n ica ti o n ,   IIT   Ka n p u r.   S h e   wa P rin c ip a In v e stig a t o fo r   p ro jec f u n d e d   b y   VG S Ka rn a ta k a ,   P rin c ip a I n v e sti g a t o r ,   a n d   IEE Hy d e ra b a d   M u lt ime d ia  Co m m u n ica ti o n   o v e r   F ib e Op ti c a li n k   (2 0 1 2 e x h ib it e d   a Bir la  S c ien c e   M u se u m   Hy d e ra b a d .   S h e   h a c o m p lete d   th e   sp o n so re d   P ro jec i n   th e   a re a   o Un d e rwa ter  c o m m u n ica ti o n   fr o m   Na v a re se a rc h   Bo a rd ,   M in istr y   o d e fe n se   In d ia  ( 2 0 1 5 ).   S h e   h a re c e iv e d   m a n y   a wa rd li k e   y o u n g   re se a rc h   sc ien ti st  fro m   VG S Ka rn a tak a   in   2 0 1 3 ,   Bh a ra Jy o t a wa rd   fro m   in tern a ti o n a frie n d sh ip   s o c iety   o f   In d ia  Re c e n tl y   s h e   re c e iv e d   O u tstan d i n g   fa c u lt y   i n   e n g i n e e rin g   Aw a rd   fr o m   V e n u s   In tern a ti o n a fo u n d a ti o n   In d ia  2 0 1 7 .   S h e   h a m o re   th a n   8 5   p u b li c a ti o n in   in ter n a ti o n a l   jo u r n a ls an d   c o n fe re n c e s.         Mo h a m m e d   Ri y a z   Ahm e d   re c e iv e d   b a c h e lo r’s   d e g re e   in   El e c tr o n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n   En g i n e e rin g   a n d   a   m a ste r’s  d e g re e   in   C o m p u ter  Ne tw o rk   En g i n e e rin g   fro m   Visv e sw a ra y a   Tec h n ica Un iv e rsity ,   Be l g a u m ,   I n d ia,   in   2 0 0 7   a n d   2 0 1 0   re sp e c ti v e ly ,   a n d   P h . D.   d e g re e   in   El e c tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n   En g i n e e rin g   fr o m   Ja in   Un i v e rsit y ,   I n d ia,  i n   2 0 1 6 .   He   is  c u rre n tl y   w o rk i n g   a a n   a ss o c iate   p ro fe ss o in   th e   sc h o o o E lec tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n   En g i n e e rin g   i n   REVA  Un iv e rsit y .   He   is  F o u n d e a n d   M a n a g in g   Dire c to o P S YSQUA RE   (a n   OPC)  wh ich   fo c u se o n   p r o v id in g   so l u ti o n in   t h e   d o m a in   o Cy b e r - P h y sic a S y ste m s.   His  re se a r c h   in tere sts  in c lu d e   RF ID,  S m a rt  d e v ice s,  Io T,   Artifi c i a l   In telli g e n c e ,   Co g n it i v e   S c ien c e s,  M a c h in e   Lea rn in g ,   Tec h n o l o g y   I n terv e n ti o n   f o r   E ld e rly ,   M e m risto rs   a n d   Ne u ro m o rp h ic  E n g i n e e rin g .   He   is  a   re c o g n ize d   m e n t o fro m   Tex a I n stru m e n ts  a n d   re c ip ien o g ra n ts f ro m   t h e   IEE E   sta n d a r d s c o m m i tt e e .   He   is a S e n io r   M e m b e o IEE E .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.