I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   7 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 1 7 ,   p p .   2 6 9 6 ~2 70 5   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v7 i 5 . pp 2 6 9 6 - 2 70 5          2696       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   Inter - c ell Int erfe r ence Ma na g e m en Techni que  for  M ulti - Cell   LTE - A Ne tw o rk       I s k a n da r ,   I .   Set y a wa n,  a nd   H .   Nura ini   S c h o o o f   El e c tri c a En g in e e ri n g   a n d   In f o rm a ti c s Ba n d u n g   I n stit u t e   o f   T e c h n o lo g y In d o n e sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Mar   14 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J u n   5 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   A u g   11 ,   2 0 1 7       In   m o d e rn   c e ll u lar  s y ste m   su c h   a LT A d v a n c e d   (LT E - A ),   f re q u e n c y   re u se   sc h e m e   is  tar g e ted   to   b e   a p p li e d   to   f u lf il th e   re q u irem e n o f   h ig h   c a p a c it y   b ro a d b a n d   a c c e ss   a n d   h ig h   sp e c t ru m   e ff icie n c y .   Bu th is  k i n d   o f   f re q u e n c y   p lan n in g   m a y   lea d   to   th e   w o rse   in ter - c e ll   in terf e re n c e   (ICI)  lev e e x p e rien c e d   e sp e c iall y   b y   a   u se lo c a ted   a th e   c e ll   e d g e .   S o f F re q u e n c y   Re u s e   (S F R)  is   c o n sid e re d   a a n   e ff e c ti v e   wa y   to   m it ig a t e   in ter - c e ll   in ter f e re n c e   a n d   m a in tain   c a p a c it y .   W e   p ro p o se   a   p o w e d iv isio n   S F R ,   k n o w n   a m u lt lev e l   S F tec h n iq u e   to   m in im iz e   ICI   in   a   d e sig n e d   LT E - n e tw o rk   f o su b - u rb a n   e n v iro n m e n t .   S e rv ice   a r e a   o LT E - A   n e t w o rk   w a s   f irst  d e v e lo p e d   to   d e p l o y   p a rti c u lar  n u m b e o f   e NB  b y   u sin g   L T n e tw o rk   p lan n in g   t o o ls  i n   t h e   f re q u e n c y   o f   1 8 0 0   M Hz   w it h   th e   u se   o f   S IS O   (S in g le  In p u S in g l e   Ou tp u t)   a n ten n a s C o v e ra g e   d i m e n sio n in g   a n d   p r o p a g a ti o n   c o n si d e ra ti o n   d e term in e   LT E - A   p a ra m e ters   w h ich   w e r e   u se d   in   th e   sim u latio n .   M o n te  c a rlo   sim u latio n   is  e x e c u ted   t o   e x a m in e   th e   p e rf o rm a n c e   o f   S F fo L T E - d o w n li n k   tran sm issio n   to   a d d re ss   d iff e re n p o we ra ti o   a n d   traff ic   lo a d s   p ro b lem .   Bo th   p e rf o rm a n c e   o f   c e ll   e d g e   u se rs  a n d   o v e ra ll   c e ll   p e rf o r m a n c e   a re   e v a lu a ted   in   ter m s   o CINR,   BL ER,   a n d   th ro u g h p u t.   P e rf o rm a n c e   w it h   S F is  a lso   c o m p a re d   w it h   th e   c las sic a f re q u e n c y   r e u se   o n e   a n d   t h re e .   K ey w o r d s :   B L E R   C I R   d o w n li n k   D i m e n s io n i n g   L T E   SIN R   S o f f r eq u en c y   r eu s e   ( SF R )   T h r o u g h p u t   Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   I s k a n d ar   Sch o o l o f   E lectr ical  E n g i n ee r i n g   a n d   I n f o r m atics   B an d u n g   I n s tit u te  o f   T ec h n o lo g y ,   J alan   Gan es h No .   1 0 ,   B an d u n g   4 0 1 3 2 ,   I n d o n esia .   E m ail:  i s k a n d ar @ s tei. itb . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N     T h lar g g r o w in g   o f   d ata  t r an s ac tio n s   o v er   n e w - g e n er at io n   s m ar p h o n e s   an d   m o b il in ter n e t   d ev ices  h a s   lead   an   es s en t ial  n ee d   f o r   an   ef f icien n et w o r k   [ 1 ] Hig h - b an d w id t h   co n s u m p ti o n   s er v ice s   s u c h   as   v id eo   s tr ea m i n g   a n d   m o b ile  c lo u d   h a v ca u s ed   ex p o n e n tial   in cr ea s ed   o f   d ata  tr a f f ic.   T h er ef o r an   ef f icie n t   ce llu lar   n et w o r k   is   r eq u ir ed   to   p r o v id s u ch   s er v ices L T E - A   is   th p r o m i n en s o l u ti o n   m o b ile  ce llu la r   tech n o lo g y   t h at  co m b in t h c o n v e n tio n al  h i g h   p o w er   m ac r o   ce ll  b ase  s tatio n   ( eNB )   o v er l aid   w it h   lo w   p o w er   ce ll  s u c h   m icr o   an d   p ico   ce lls .   I n   s u c h   h e ter o g en eo u s   m u lti - ce lls   n et w o r k ,   i n ter - ce ll  i n ter f er en ce   ca n   n o b av o id ed   an d   ev en   b ec o m b i g   p r o b lem   t h at  co u ld   b r in g   th e   ca p ac ity   a n d   s p ec tr u m   e f f ic ie n c y   b ec o m w o r s e.   On s o lu t io n   to   m ax i m ize  t h ef f icien c y   o f   th n et w o r k   is   to   m i n i m ize  i n ter f er e n ce   w h ic h   h as  b ee n   a   m aj o r   o b s tacle   f o r   th n et w o r k   d esi g n er .   B r o ad l y   s p ea k in g ,   th i n ter f er e n ce   is   d iv id ed   i n to   t w o   t y p es,  n a m el y   co - ch a n n e in ter f er e n ce   an d     a d j ac en in ter f er e n ce .   A d j ac en in ter f er en ce   i s   t h i n ter f er e n c th at  o cc u r s   at  t h e   en d   o f   t h f r eq u e n c y   b an d   i n   ea ch   ce l l.  T h in ter f er e n ce   ca n   ca u s d ec r ea s in   n et w o r k   ca p ac it y   a n d   co v er ag e,   b u t   ca n   b m i n i m ized   b y   u s i n g   p r o p er   f r eq u e n c y   p lan n i n g   i n   ad j ac en ce l ls .   T h co - c h a n n el   in ter f er e n ce   o cc u r s   d u to   th s a m f r eq u e n c y   b a n d   in   d if f er en ce ll  r eu s e.   T o   m i n i m i ze   th co - ch a n n el   in ter f er e n c e,   th u s o f   ce ll  s ec to r izatio n   h as  b ee n   ap p lied ,   in   w h ic h   ea ch   s ec to r   an ten n a   co v er s   p ar ticu lar   r eg io n   o f   t h ce ll.  On   t h u s e   o f   th r ee   s ec to r   an ten n a s ,   ea ch   an te n n co v er s   1 2 0   d eg r ee s   o f   p ar o f   th ce ll  c y cle,   an d   ca n   r ea ch   co n s id er ab le  d is tan ce   f r o m   th a n ten n s ite.   I n   ad d itio n ,   also   k n o w n   as  th a n te n n 6   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       I n ter - ce ll I n terf eren ce   Ma n a g eme n t Tec h n iq u fo r   Mu lti - C ell  LT E - A   N et w o r ( I s ka n d a r )   2697   s ec to r ,   w h ic h   co v er s   6 0   d eg r ee s   o f   t h p ar ts   o f   t h ce ll.  T h is   s y s te m   is   al s o   ca lled   f r eq u en c y   r eu s e   s y s te m ,   w h er ein   ch a n n el  b an d w id t h   is   b r o k en   d o w n   b y   t h n u m b er   o f   s ec to r s   i n   t h ce ll,  a n d   th s a m c h a n n el   u s ed   f o r   th o th er   s ec to r s   at  g iv e n   d is tan ce   f r o m   th ce ll.  T h e m er g i n g   ch alle n g es  in   t h u s o f   f r eq u en c y   r e u s e   is   in cr ea s in g l y   s m al ler   n et w o r k   ca p ac it y   in   ea c h   ce ll,  s o   th at   ea ch   cu s to m er   t h r o u g h p u t b e co m e s   s m al ler .   T h is   o f   co u r s is   v er y   d etr i m e n tal,   g iv e n   t h n ee d   f o r   g r ea ter   n et w o r k   ca p ac it y   m o r is   n ee d ed   to   b ab le  t o   en j o y   v ar io u s   s er v ices  p r o v id ed   in   th m o b ile  tech n o lo g y - b ased   b r o ad b an d .   Fo r   th at,   w n ee d   a n   ef f ec ti v m et h o d   to   m in i m ize  i n ter f er en ce   o n   ce lls   w it h o u t r ed u ci n g   th ce ll c ap ac it y .       2 .       SO F T   F RE Q U E NCY  R E US E   ( SFR)   AND  P RO B L E M   ST AT E M E NT   I n   ce llu lar   s y s te m ,   s o f f r eq u en c y   r eu s ( SF R )   h a s   b ec o m o n o f   th m o s i m p o r ta n en ab ler s   esp ec iall y   i n   3 an d   4 L T E   ce llu lar   s y s te m   [ 2 ] - [ 7 ] .   I n   3 GPP   L T E   s y s te m ,   to   ac h i ev h i g h   d ata - r ate   tr an s m is s io n ,   it  h a s   b ee n   ex te n s i v el y   e x p lo r ed   u n d er   th s u b j ec t o f   in ter   ce ll  in ter f er en ce   co o r d in atio n   ( I C I C ) .   I n   t h is   p ap er ,   s i m u latio n   d esi g n   o f   L T E - A   n et w o r k   is   d ev elo p ed   to   s tu d y   th e   p er f o r m a n ce   o f   SF R   u s in g   p o w er   d iv i s io n   m e th o d .   As  we  m a y   k n o w   t h at  i n   SF R ,   f o r   ea ch   ce ll   t h er h a s   b ee n   li m itatio n   f o r   p o w er   d en s it y   u p p er   li m it  ( P DL )   cu r v [ 8 ] .   T h ac tu al  p o w er   d en s it y   o f   th tr a n s m itted   s i g n a s h o u ld   b lo w er   th a n   th P DL .   I n   t h is   co n ce p t,  th e   w h o le  b an d w id t h   is   d i v id ed   i n to   th r ee   p ar ts ,   n a m el y   f 1 ,   f 2 ,   an d   f 3   a s   s h o w n   in   Fig u r 1 .   I n   ea ch   ce ll,  o n p ar t,  ca lled   p r im ar y   b an d ,   is   co n f ig u r ed   to   h av h ig h er   P DL   t h an   t h o th er   t w o ,   ca lled   s ec o n d ar y   b a n d s .   SF R   is   co n s id er ed   as  o n o f   th m o s ef f ec tiv f r eq u e n c y   p lan n i n g   m et h o d s   as  an   I n ter - C ell  I n ter f er en ce   C o o r d in atio n   ( I C I C )   in   t h c u r r en m o b ile  ce l lu lar   s y s te m .   SF R   w a s   i n itial l y   in tr o d u ce d   in   t h GSM   s y s te m ,   a n d   later   is   ad o p ted   in to   t h 3 GP P   L T E   w i th   th e   o b j ec tiv o f   p r o v id in g   b etter   p er f o r m a n ce   f o r   cu s to m er s   w h o   ar o n   th b o r d e r   o f   th e   ce ll.   Fig u r 1   s h o w s   SF R   s c h e m th at  is   ap p lied   to   th s ev e n   ce lls .   T h b asic  id ea   o f   th s ch e m i s   to   i m p le m en t h SF R   w it h   r eu s e   f ac to r   eq u als  1   ( FR 1 )   f o r   th ce ll - ce n ter   u s er s   ( C C U)   an d   r eu s f ac to r   eq u als  3   ( FR 3 )   f o r   ce ll - ed g u s er s   ( C E U)   [ 9 ] .   On e - th ir d   o f   th e n tire   b an d w id t h   o r   w e ll k n o w n   as a   m aj o r   s eg m e n t c a n   b u s ed   f o r   C E U,   th r o u g h   w h i ch   p ac k et s   ar s e n w it h   g r ea t er   p o w er .   I n   o r d er   to   q u alif y   f o r   C E FR 3 ,   m aj o r   s eg m e n m u s t   b m u tu al l y   o r th o g o n al   w it h   th e   C E o n   n ei g h b o r in g   ce lls .   Me an w h ile,   t h C C ca n   ac ce s s   th en tire   f r eq u e n c y ,   w i th   lo wer   tr an s m is s io n   p o w er ,   as s u m i n g   to tal  p o w er   eq u al  to   th FR 1   is   tr a n s m itte d   f o r   th SF R   p o w er ,   an d   th a p o w er   is   d is tr ib u ted   ev en l y   ac r o s s   p h y s ical  r eso u r ce   b lo ck   ( P R B ) .   T h er ef o r e,   in   FR 1 ,   p o w er   p er   P R B   is   N P P T o t a l / ,   w h er P Total   is   th to tal  tr an s m itted   p o w er   an d   is   th n u m b er   o f   to tal  P R B   av ailab le  in   t h ce ll.  I n   SF R ,   i f   p o w er   p er   P R B   is   d ef in ed   as  t h P CEU ,   t h en   t h p o w er   p er   P R B   in   th e   m id d le  o f   th ce ll  ( P C C U)   is   α   P CEU ,   w h er α   is   d ef in ed   as  th p o w er   r atio   b etw e en   th t w o   p o w er   ( P CCU / P CEU ) .   P CEU   ca n   b o b ta in ed   th r o u g h   th E q u at io n   1   an d   2 .     T o t a l C EU C EU P N P N P 3 2 3 1                                                                                                                       ( 1 )     ) 1 ( 3 N P P T o t a l C EU                                                                                                                                                     ( 2 )     B y   lo o k in g   at   th e   d esig n   o f   S FR ,   s o m r estrict io n s   ap p l y .   On t h i n g   th at   is   co m m o n   i n   c ellu lar   s y s te m s   i s   t h e   n u m b er   o f   C E m o r th a n   C C U,   co n s id er in g   t h s u r f ac a r ea   th at  i s   in   th e   o u ter   ar ea   wid er   th an   p ar i n   it.   Ho w e v er ,   in   th e   s c h e m e   o f   t h is   SF R ,   ce ll   ed g ar ea   i s   d ef i n ed   as  th e   ar ea   o f   t h o u ter   th ir d   o f   ce ll  a n d   t h e   ce ll  ed g u s er   ca n   o n l y   u s m ax i m u m   o f   1 /3   o f   t h to t al  b an d w id t h   ( P R B ) .   I n   th i s   p ap er   w s t u d y   t h e   i m p le m en ta tio n   o f   SF R   u s i n g   p o w er   p ar titi o n   tec h n iq u i n   th d ev elo p ed   L T E - A   n et w o r k   b y   u s in g   n et w o r k   to o s i m u lato r .   T h d ig ital  m a p   o f   an   ar ea   in   w h ic h   L T E - w a s   b ein g   d ep lo y ed   i s   u s ed   as  an   e x p er i m e n ta l   ar ea   o f   o b s er v atio n .   W u s e   L T E - A   f r eq u en c y   o f   1 8 0 0   MH an d   m o n te   ca r lo   s i m u l atio n   to   o b s er v t h p er f o r m a n ce   o f   SF R   in   th d o w n li n k   tr an s m is s io n   at  th v ar io u s   tr an s m is s io n   p o w er   an d   d if f er e n   tr af f ic   lo ad .   W also   ex a m i n t h p er f o r m an ce   o f   u s er   at   th e   ce ll   ed g a s   w el as   t h a v er ag e   p er f o r m a n ce   o f   t h e   u s er s   i n   t h en tire   ce ll b y   u s in g   C I N R ,   B L E R ,   a n d   th r o u g h p u t p ar a m eter .   W co n s id er   an   L T E - A   s y s te m   co n s i s ts   o f   ce lls ,   w h er is   d er iv ed   f r o m   t h ce ll  p lan n i n g   an d   n et w o r k   d i m en s io n i n g   b ased   o n   L T E - A   tec h n ica s p ec if icat io n   th at  e m p lo y   f o r   th p ar ticu lar   u r b an d   an d   s u b - u r b an   ar ea   [ 1 1 ] .   I also   o p e r ates  in   Fre q u e n c y - Div is io n   D u p lex   ( FDD)   m o d e,   w h er w a r in ter ested   in   t h d o w n l in k   tr an s m i s s io n   w it h   n u m b er   o f   co m p o n e n ca r r ier s   ( C C s ) .   E ac h   C C   h as  n u m b er   o f   p h y s ical   r eso u r ce   b lo ck s   ( P R B s ) ,   w h er th P R B   is   th s m allest   u n i o f   allo ca tio n .   E ac h   ce l in   t h s y s te m   i s   co m p r i s ed   o f   an   e n h an ce d   No d eB   ( eNB )   th at  s er v es  n u m b er   o f   u s er   eq u ip m e n t s   ( Ues)   r an d o m l y   d r o p p ed   in   th la y o u t ( in cl u d in g   L T E - A   UE s   an d   R el - 8   UE s ) .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 7   :   2 6 9 6     2 7 0 5   2698                       Fig u r 1 .   So f t f r eq u e n c y   r eu s e   tech n iq u [ 1 0 ]       3 .           LTE - NE T WO RK   P L ANNIN G   AND  D I M E NSI O NIN G   C o v er ag p la n n in g   a n d   tr af f ic  d i m e n s io n in g   ar i n itial   s tep   in   t h p r o ce s s   o f   L T E - A   n et w o r k   p lan n i n g   co n s id er in g   p r o p ag atio n   m o d el  f o r   h il l y   ar ea   [ 1 2 ] .   T h is   p r o ce s s   r esu l ts   i n   t h f o r m   o f   e s ti m ates  o f   th n u m b er   o f   ce ll s   ( N)   r eq u ir ed   to   m ee t h p lan n i n g   a r ea   w it h in   ce r tai n   p ar a m ete r s   o f   co v er ag an d   m i n i m u m   s ig n al  lev el,   r e g ar d less   o f   th e   asp ec o f   ca p ac it y .   P lan n i n g   co n s i s ts   o f   e v alu a tio n   co v er ag e   li n k   b u d g et  d o w n lin k   an d   u p li n k .   Ma x i m u m   p a th   lo s s   is   ca lc u l ated   b ased   o n   t h e   lev e o f   C I NR   r eq u ir ed   b y   t h e   r ec eiv er ,   th en   co n v er ted   to   th eNB   ce ll  r a d iu s ,   u s i n g   p r o p a g atio n   m o d el s   th at  co r r esp o n d   to   th d esig n   ar ea .   R ad io   L i n k   B u d g et  i s   th co m p o n en t h at  ch ar ac ter izes  th d esig n   o f   co v er a g [ 13 ] .   B y   u s in g   t h p ar a m eter s   o f   L T E - A ,   f r eq u e n c y   b a n d ,   an d   th cl u tte r   d i g ital  m ap   o f   ex p er i m e n tal  o b s er v at io n   ar ea ,   w t h e n   d o   th e   ca lcu latio n s   to   f i n d   th ce ll   r ad iu s .   T h is   v alu is   d er iv ed   u s in g   an   e m p ir ical  eq u at io n   in   th f o r m   o f   p r o p ag atio n   C o s t - 2 3 1   ex p r ess i o n .     C d h h a h f PL T R T l o g l o g 55 . 6 9 . 44 l o g 83 . 13 l o g 9 . 33 46                                  ( 3 )     w h er e,       a r e a u r b a n f o r a r e a u r b a n s u b f o r C , 3 , 0         c i t y e l f o r h c i t y m e d i u m s m a l l f o r f h f h a R R R a r g , 1 . 1 2 75 . 11 l o g 2 . 3 / , 8 . 0 ) ( l o g 56 . 1 7 . 0 l o g 1 . 1     Giv e n   th f r eq u en c y   u s ed   in   th p lan n in g   o f   th n et w o r k   is   1 8 0 0   MH z,   as  r esu lt  w ar ab le  to   d em o n s tr ate   th at  th e   r eq u ir ed   n u m b er   o f   e NB   in   o u r   d esi g n   i s   s h o w n   in   T ab le  1 .   W ca n   s e   t h at  th e   r eq u ir ed   n u m b er s   o f   eNB   ar 3 8   f o r   u r b an   an d   s u b - u r b an   ar ea .   No w   w co n s id er   th at  t h o s n u m b er s   o f   eNB   is   g o i n g   to   b p lo ab o v th d ig i tal  m ap   in s id t h e   o b s er v atio n   ar ea   w it h   th h e lp   o f   n et w o r k   s i m u lat io n   to o l.  A s   r esu lt  w ca n   s ee   i n   th Fig u r 2 ,   th d ep lo y m en t   o f   3 8   eNB   co v er i n g   b o th   u r b an   a n d   s u b - u r b an   en v ir o n m e n t.  I n   t h f i g u r e,   th b lack   li n e   is   u s ed   to   d is tin g u i s h   t h b o u n d ar y   o f   u r b an   an d   s u b - u r b an   ar ea s   in   th test ed   ar ea .   T h o v er all  lo ca tio n   s ite  b ased   o n   p o s itio n   o f   lo n g it u te - latit u te  co o r d in ate  an d   also   altitu te  a r r ec o r d ed   in   n et w o r k   to o an d   is   u s ed   in   t h e   s i m u lat io n   to   f i n d   th p er f o r m an ce   o f   p o w er   p ar titi o n   SF R   m et h o d .   An o th er   p er s p ec tiv o f   L T E - A   n et w o r k   p lan n i n g   is   d eter m i n atio n   o f   p ar am eter s   in   tr a f f ic  an d   s er v ice  m o d el  th at  is   u s ed   i n   o r d er   to   m ax i m iz e   th r o u g h p u to   b ac h ie v ed   b y   u s er s .   I n   th i s   r e g ar d ,   th e   t h r o u g h p u m ea n s   m i n i m u m   d a t r ate  th at   s in g le   u s er   ca n   ac h ie v e.   T h r o u g h p u ( S )   ca lcu latio n   f o r   ea ch   s e s s io n   is   e x p r ess ed   as,       B L E R B x S x T S R DR p 1                                                                                                                                                         ( 4 )     w h er T p   is   t h r o u g h p u p er   s ess io n   k b p s ,   S DR   d en o tes  P PP s ess io n   ti m i n   s ec o n d ,   B R   d en o tes  b ea r er   r ate   in   k b p s ,   an d   B L E R   i s   b lo ck   er r o r   r ate.   T h m o d el  p ar a m eter s   an d   tr af f ic  s er v ices  s elec tio n   w ill  d eter m in a   s in g le  u s er   th r o u g h p u t.  T h er ef o r e,   s in g le  u s er   th r o u g h p u t c a n   b ca lcu lated   u s i n g ,     T ab le  1 .   T h ca lcu lated   r eq u ir ed   n u m b er   o f   ce ll ( eNB ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       I n ter - ce ll I n terf eren ce   Ma n a g eme n t Tec h n iq u fo r   Mu lti - C ell  LT E - A   N et w o r ( I s ka n d a r )   2699   P a r a me t e r   Ty p e   o f   O b se r v e d   A r e a   U r b a n   S u b - u r b a n   R a d i u s,  d   [ k m ]   1 , 3 9   1 , 8   C e l l   a r e a ,   [ k m2 ]   3 , 7 6   6 , 4 1   T o t a l   o b se r v e d   a r e a ,   [ k m2 ]   1 0 4 , 8 4   6 2 , 8 3   C e l l   si t e   n u m b e r   28   10                                           Fig u r e   2 .     eNB   d ep l o y m e n t o n   th o b s er v atio n   ar ea .       k b p s P R x BH S A x S h AR s 3600 ) 1 (                                                                                            ( 5 )     w h er h s   is   s in g le  u s er   th r o u g h p u I P ,   B HSA   d en o tes  b u s y   h o u r   s ess io n   atte m p t,  R   is   p en etr atio n   r ate  an d   P AR   d en o tes  p ea k   to   av er a g r atio .   T o tal  n et w o r k   t h r o u g h p u is   s i n g le  u s er   th r o u g h p u ( h s )   x   to tal  tar g etted   u s er .   O n ce   tr af f ic   p ar a m eter   an d   s er v ice  m o d el  ar co n s id er ed   in   t h n et w o r k   p la n n i n g ,   th e   to tal  n et w o r k   th r o u g h p u ca n   b d eter m in ed   u s in g   E q u a tio n   ( 4 )   a n d   ( 5 ) .   Dep en d in g   o n   h o w   tr af f ic  p ar a m eter   a n d   s er v ice  m o d eled ,   w e   ar ab le  to   esti m ate  n et w o r k   ca p ac it y   a n d   t h at  th e   r eq u ir ed   n u m b er   o f   eN B   is   al s o   p r ed icted .   Ho w e v er ,   in   t h is   w o r k   n u m b er   o f   eNB   r e q u ir ed   to   co v er   s er v ice  ar ea   is   d eter m i n ed   f r o m   t h co v er ag e   r eq u ir e m en t r ath er   th a n   ca p ac i t y   esti m at io n .       4 .       I NT E R - CE L L   I NT E RF E RE NCE CO O RD I NA T I O M E T H O I SFR   No w   let s   co n s id er   t h at   SF R   w ill   b e m p lo y ed   i n   t h s i m u lated   n et w o r k   en v ir o n m e n d er iv ed   i n   Sectio n   3 .   W d ev id ea ch   c ell  in to   m u ltip le  ar ea   w h ich   m ea n s   w e m p lo y   m u ltil e v el  SF R   tech n iq u e.   Si m i lar   to   SF R - 2   ( 2   lev el  SF R ) ,   m u ltil e v el  SF R   ( ML - S F R )   also   d e f in es  n et w o r k - le v el  f r a m e w o r k   f o r   r eso u r ce   allo ca tio n   in   ea ch   ce ll  r ef er   to   p o w er   p ar titi o n   f o r   ea ch   eNB .   Gen er all y ,   UE   ca n   b ass ig n ed   th r eso u r ce s   i n   t h e   f r eq u e n c y   b an d   th at  co v er s   i t.  Ho w e v er ,   w s u g g e s t a llo ca tin g   r e s o u r ce s   to   UE   i n   th e   b an d s   wi t h   th e   p o s s ib le  s m a lles t   co v er ag to   o p ti m ize  t h s y s te m   p er f o r m a n ce s .   A s   m e n tio n ed   ab o v in   Sectio n   2 ,   w ca n   ass ig n     i n   t h n et w o r k   th at  p r o d u ce   th s m allest  i n t er f er en ce   s o   t h at  th p er f o r m a n ce   o f   f o r   ex a m p le   C I NR   i s   in cr ea s ed .   Di s cu s s i n g   ab o u ,   w h ic h   is   t h r atio   b et w ee n   ce ll  ce n ter   u s er   p o w e r   an d   ce ll  ed g u s e r   p o w er ,   w e   p o in ted   o u t h at  wh en     i n cr ea s e s ,   th ce ll  ed g ca p ac it y   d ec r ea s es  a n d   th e   ce ll  ce n ter   ca p ac it y   in cr ea s es,   an d   v i s v er s a.   R e g ar d in g   a ll t h tr af f ic  h ap p en s   a t th e   ce ll   ed g o n l y     o r   ce n ter   o n l y ,     s h o u ld   b 0   o r   1 .   Ho w ev er ,   w h e n   t h tr a f f ic  i s   u n if o r m l y   d is tr ib u ted ,   t h o p ti m a v alu e   f o r     i s   s t il an   o p en   p r o b lem .   I m p le m e n tatio n   o f   SF R   in to   t h d ep lo y ed   n et w o r k   m a y   r ais th p r o b le m   o f   p o w er   allo ca tio n   alg o r it h m   an d   th co llis io n   p r o b ab ilit y   b et w e en   ea ch   co - ch a n n el  ca r r ier .   A n al y ticall y ,   co llis io n   p r o b ab ilit y   d ir ec tl y   a f f ec ti n g   th in ter f er e n ce   r ed u ctio n   f ac t o r   ( f ICIC - DL )   an d   ca n   b ex p r ess ed   as,   c o l l i s i o n jc TX ic TX P f j i jc TX ic TX DL I C I C j i ) ( ) ( l o g 10 ) ( ) (                                                                                                                                  ( 6 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 7   :   2 6 9 6     2 7 0 5   2700     P ar am eter   o f   i n ter f er en ce   r ed u ctio n   f ac to r   is   r eq u ir ed   to   d eter m i n t h a m o u n t   o f   ea ch   r eso u r ce   ele m e n t   in ter f er e n ce   en er g y .   I t is  u s ed   to   p er f o r m   ca lc u latio n s   o f   C I NR   th r o u g h   t h f o llo w i n g   E q u atio n .     T e c h I n t e r DL n jc TX a l l ic TX P D C C H ic TX P D C C H NR E C I N R ic i TX s y m j jc j TX P P D C H P D S C H i i 10 ) ( ) ( ) ( ) ) ) ( , 10 10 l o g 10                        ( 7 )           B esid es  C I NR ,   w also   p er f o r m   co m p u tatio n   o f   t h d o w n l in k   th r o u g h p u t.  T h r o u g h p u t h at  i s   co n s id er ed   in   th is   p ap er   is   th p ea k   R L C   C h an n el  t h r o u g h p u t o n   t h d o w n l in k   d ir ec tio n   w h ic h   ca n   b ex p r ess ed   b y ,     ) ( ) ( ) ( ic TX FB ic TX CE FB f r a m e B ic TX DL M DL P i i i M DL i i N N x D x R C T P                                                                                                                                                               ( 8 )     w h er ) ( ic TX DL i R   is   th e   to tal  d o w n li n k   r e s o u r ce s   i n   t h ce ll,  i M DL B is   b ar r ier   ef f icien c y   ( b it p er   s y m b o l) ,   ` f r a m e D is   t h f r a m d u r atio n   ( 1 0   m s   b ased   o n   3 GP P   s tan d ar d ) ,   ) ( ic TX FB i N is   t h n u m b er   o f   r eso u r ce   b lo c k ,   an d   ) ( ic TX CE FB i N d en o tes   th n u m b er   o f   alo ca ted   r eso u r ce s   b lo ck   to   t h ce ll e d g e.   I n   t h is   w o r k   w al s o   o b s er v b lo ck   er r o r   r ate  ( B L E R )   w h i c h   is   f o r m u lated   b y ,     i i i M DL M DL P M DL E B B L E R x C T P C T P 1                                                                                         ( 9 )     I n   ca s o f   SF R   i m p le m e n tatio n   i n   th d e v elo p ed   n et w o r k   ar ea ,   w f ir s ca lcu la te  th r atio   o f   th tr an s m i s s io n   p o w er   as  d escr ib ed   in   Sectio n   2 .   So   th ca lcu latio n   o f   t h v alu o f   α ,   P CEU ,   an d   P CCU   ca n   b o b tain ed   th r o u g h   th E q u atio n s   ( 1 )   an d   ( 2 )   ar t h r esu l in d icate d   b y   th T ab le  1 .   T h p o w er   d if f er e n ce   b etw ee n   th e n d   o f   th e   ce ll  an d   th ce n ter   o f   t h ce ll  ca u s e s   th d if f er en ce   i n   th v alu o f   Ma x i m u m   A llo w ab le  P ath   L o s s ,   s o   it  ca n   b k n o w n   h o w   th e   ed g r ad i u s   r atio   an d   th e   ce ll   m id d le  r ad iu s   r atio .   T o   o b tain   r ad iu s   r atio   o f   t h t w o   co n d itio n   w ca n   u s t h f o llo w i n g   ex p r ess io n .     i i di sa d sa d d m L L m a x , 10 , , l o g 10 m a x                                                                                                                                                                        ( 1 0 )     w h er / 1 , , m a x di sa d sa L L      th er ef o r e,     i i d d m m a x , 10 l o g 10 1                                                                                                                                                                                              ( 1 1 )       T ab le  2.     T h C alcu latio n   o f   T h Valu o f     a n d   th T r an s m is s io n   P o w er .   P CCU   [ d B m ]   P CE U   [ d B m ]   P o w e r   D i f f e r e n c e   [ d B ]   d i   /   d i , m a x   0 . 0   0 . 0   4 7 . 8   4 7 . 8   0 . 0   0 . 1   3 7 . 0   4 7 . 0   1 0 . 0   0 . 6 9   0 . 2   3 9 . 3   4 6 . 3   7 . 0   0 . 8 3   0 . 3   4 0 . 5   4 5 . 7   5 . 2   0 . 8 8   0 . 4   4 1 . 3   4 5 . 2   3 . 9   0 . 9 1   0 . 5   4 1 . 8   4 4 . 8   3 . 0   0 . 9 2   0 . 6   4 2 . 1   4 4 . 4   2 . 2   0 . 9 4   0 . 7   4 2 . 4   4 4 . 0   1 . 5   0 . 9 5   0 . 8   4 2 . 7   4 3 . 6   0 . 9   0 . 9 6   0 . 9   4 2 . 8   4 3 . 3   0 . 5   0 . 9 6   1 . 0   4 3 . 0   4 3 . 0   0 . 0   0 . 9 6         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       I n ter - ce ll I n terf eren ce   Ma n a g eme n t Tec h n iq u fo r   Mu lti - C ell  LT E - A   N et w o r ( I s ka n d a r )   2701     Fig u r e   3 .     C o m p ar is o n   o f   t h c ell  r ad iu s   w it h   th SF R   r ad iu s .                                             Fig u r e   4.     Mo n te  ca r lo   s i m u lat io n   alg o r it h m .                           Fig u r e   5.     E x p er i m en ta l ser v ic ar ea   to p o l o g y     w h er m   is   p ath   lo s s   ex p o n en t,  L sa, di   is   an   M A P L   ( m ax i m u m   allo w ab le  p ath   lo s s ) ,   an d   L sa,   dmax   d en o tes  a n   MP AL   f o r   th p o w er   tr a n s m it  o f   d i, max .   T h co m p ar is o n     a n d   ,   is   ill u s tr ated   i n   Fi g u r 3   an d   its   v alu i s   also   s h o w n   in   T ab le  2 .   T h b l u co lo r   in d icate s   FR 3   w h ile  t h g r ee n   co lo r   is   FR 1 .   An d   th ir d   o u ter   ce ll  ar ea   I n i t i a l i z a t i o n   B e st   se r v e r   d e t e r mi n a t i o n   U p l i n k   C / ( I + N )   c a l c u l a t i o n   B e a r e r   d e t e r mi n a t i o n   C h a n n e l   t h r o u g h p u t   c a l c u l a t i o n   C h a n n e l   t h r o u g h p u t   c a l c u l a t i o n   U se r   t h r o u g h p u t   c a l c u l a t i o n   L o a d s u p d a t e   C o n v e r g e n c e   S i mu l a t i o n   R e su l t s   F o r   e a c h   EU   S c h e d u l i n g   a n d   r a d i o   r e so u r c e   man a g e me n t   No   Y e s   S e r v i c e   a r e a   d e t e r mi n a t i o n   D o w n l i n k   C / ( I + N )   c a l c u l a t i o n   U p l i n k   r i se   n o i se   c o n t r o l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 7   :   2 6 9 6     2 7 0 5   2702   w it h   t h co lo r   tex t u r o f   th c ell  ed g e.   T h v alu o f   α   0   to   α   1   s h o w s   t h s lo w l y   c h a n g i n g   f r o m   F R 1   to   FR 3 ,   an d   th er e f o r th is   s ch e m is   ca lled   th So f t Fr eq u e n c y   R eu s e.         5.        SI M UL AT I O R E SU L T   AND  DI SCU SS I O N S   Si m u latio n   i s   th e n   ca r r ied   o u as  a n   ap p r o ac h   m et h o d   to   ev alu a te  t h p r o p o s ed   m u ltip le - S FR   i n   L T E - A   n et w o r k .   W u s m o n te  ca r lo   s i m u lat io n   o v er   w h ic h   it  is   ab le  to   d escr ib th in f lu en ce   o f   d if f er en t   s er v ices  to   th d en s it y   o f   tr af f ic  o n   th c u s to m er s   w h o   ar n o h o m o g en eo u s .   Mo n te  ca r l o   alg o r ith m   i n   o u r   ca s ca n   b d escr ib as d escr ib ed   in   Fig u r 4 .     T h f ir s s tep   is   to   g e n er ate   u s er   lo ca tio n   ac co r d in g   to   t h u s er   tr a f f ic   m ap .   I n   t h p r o ce s s   o f   g en er ati n g   th u s er   lo ca tio n ,   w as s u m t h at  th p o s s ib ilit y   o f   u s er   co n n ec tio n   is   b ased   o n   th p ar a m eter   th at   co n tain ed   i n   t h tr a f f ic  m ap   f o r   th t y p o f   s er v ices   s u ch   a s   B HC A   o r   t h n u m b er   o f   s e s s io n s   i n   o n e   h o u r     ( s esio n ) ,   t h tr a f f ic  v o lu m ( in   Kb y te)   o f   V DL   an d   V UL ,   a n d   th e   g o o d   s er v ice  d o w n li n k   t h r o u g h p u t   ( T P DL )   an d   u p lin k   ( T P UL ) .   T h n ex s tep   is   d eter m i n i n g   th b est  s er v er   an d   s er v ice  ar ea   w h ich   m ea n   th at   th d ec is iv e   s ec to r   o f   th e   ce ll  w h er ea c h   u s er   lo ca tio n   b ase d   o n   th e   s tr e n g th   o f   th e   s i g n a l .   W th e n   ca lc u late   th C I N R   o f   th d o w n li n k   an d   u p lin k   e x p er ien ce d   b y   ea ch   u s er .   Af ter   C I N R   is   o b tain ed ,   to   ea ch   u s er ,   it  is   d eter m in ed   th b ea r er   th at  u s e d   b ased   o n   th th r es h o ld   o f   C I NR   o f   MCS .   Ha v in g   o b tain ed   th t y p o f   b ea r er   w ca lc u late  t h to tal  th r o u g h p u t in   t h n et w o r k .     5 . 1 .    E f f ec t   o f   SFR  t o   t he  CINR   N o w   w ca n   o b tain ed   t h C I NR   in s id th n et w o r k   s er v ic ar ea   f o llo w i n g   t h d ig ita m ap   th at  i s   u s ed   i n   o u r   e x p er i m e n t.  F ig u r 5   d escr ib e s   t h d i g ital   m ap   b ased   o n   ele v ated   m ap   o f   o u r   e x p er i m e n tal  s er v ice   ar ea   to   ev al u ate  t h p er f o r m a n ce   o f   i n ter - ce l i n ter f er e n ce   m iti g atio n   o f   SF R   i m p le m e n t atio n .   C I N R   at   e v er y   p o in o f   lo ca tio n   i n s id th e   m ap   is   s i m u lated   a n d   e v alu a ted   f o r   ea ch   v alu e   o f     .   A s   f o r   ex a m p le,   C I N R   f o r       0 ,     0 . 1   ,   an d     1   ar e   d ep icted   in   th Fig u r 6 .   T h e   ch an g in g   i n   th v al u o f   C I N R   is   ca u s ed   b y   t h e   a m o u n o f   i n ter f er en ce   p o w er   th at  o cc u r s   r a n d o m l y .   Fo r   α   =   0 . 1 ,   C I NR   o n   t h ce ll   ed g is   th e   h i g h est   C I N R   a m o n g   o th er   α   b ec au s it  h as   th h i g h est  P CEU   an d   it  u s ed   FR 3   s ce n ar io   in   th w h o le  ar ea   o f   its   ce ll  ed g e .   Av er ag e   C I N R   o f   t h w h o le   ce lls   i s   o b s er v ed   r e m ai n   co n s tan in   ea ch   v alu e   α   w h en   t h e   C I N R   v al u at   th e   ce ll  ed g is   q u ite  h i g h .   T h is   co n d itio n   in d icate s   d ec r ea s C I NR   at  t h ce ll  ce n ter   ca u s ed   b y   s m all  P cc u   b ased   o n   th e   allo ca tio n   o f   tr a n s m i s s io n   p o w er .   T h er ef o r e,   it  m ak e s   t h co n d itio n   t h at   m ea n s   m o r s u s ce p tib le   to   in ter f er e n ce .   5 . 2 .     E f f ec t   o f   SFR  into   B L E R   An o th er   r es u lt s   in   t h i s   ex p er i m en is   B L E R   w h ic h   is   p ar am eter   th a s tate s   th n u m b er   o f   b lo ck   p ac k et  er r o r   d u to   in ter - ce ll  i n ter f er e n ce   o f   SF R   i m p le m e n tat io n .   B L E R   is   o b t ain ed   f r o m   t h r esu lts   o f   m o n te  ca r lo   s i m u lat io n   in   w h ic h   w s i m u l ated   f o r   ea ch   u s er   w h o   is   tr y i n g   to   ac ce s s   to   L T E - A   n et w o r k .   T h lo w er   t h B L E R   t h b etter   t h p er f o r m an ce   o f   th s y s te m .   I f   t h B L E R   is   to o   h i g h ,   it  m ea n s   t h er w ill  b to o   m a n y   er r o r s   in   d ata  tr an s m is s io n   r ec eiv ed   ca u s i n g   th d ata  b ec o m e s   in v alid .   T ab le  3   s h o w s   B L E R   f o r   ea ch   v al u o f   .   Fro m   th s i m u la tio n   r es u lt ,   av er ag B L E R   f o r   FR 1   s c h e m in   t h en tire   ce ll  is   4 . 3 3 w h ile  i n   t h ce ll  ed g is   1 5 w h ic h   m ea n s   th at  th p er f o r m a n ce   is   w o r s a n d   ex ce ed   t h v al u o f   to ler ated   v al u e.   W ith   th e   i m p le m en ta tio n   o f     SF R ,   t h at  th v alu o f   α   0 . 9 ,   B L E R   at   th ce ll  ed g is   ab le  to   b lo w er   t h an   7 . 9 3 o r   n ea r l y   h al f   o f   t h B L E R   o n   FR 1   s c h e m w i th o u S FR .   B L E R   w ill   co n ti n u o u s l y   d ec r e ase  w it h   t h s m a ller   v alu e   o f   α .   A ea c h   d ec r ea s i n g   α   b y   0 . 1 ,   B L E R   is   ab le   to   b ec o m e   0 . 5 -   2 d ec r ea s i n g .   W o b s er v w h e n     α   0 . 1 ,   B L E R   i s   2 . 7 9 o r   d e cr ea s in g   b y   1 2 . 2 1 f r o m   FR 1   s ch e m e.   Dec r ea s i n g   v al u o f   B L E R   o n   th ce l l   ed g m ea n s   th a w h en   α   is   s m all,   t h i n ter f er en ce   i s   al s o   s m all.   I f   w lo o k   at  t h T ab le  2 ,   w h en   α   0 . 6   t h B L E R   v al u i n   th e   en t ir ce ll   is   al m o s eq u al   to   t h B L E R   v al u e   o n   t h ce ll   ed g w h ic h   r an g e s   i n   v al u o f   4 . 7 %.  I in d icate s   th a m o u n t   o f   er r o r s   th at  o cc u r   in   th ce ll  ed g an d   th ce ll  ce n ter   is   al m o s eq u al  to   th e   av er ag er r o r   th at  o cc u r r ed   o n   th w h o le  ce lls .   T h is   is   t o   s h o w   t h at  w h e n   α   0 . 6 ,   an   o v er all  n et w o r k   p er f o r m a n ce   i n   th s a m ce ll  is   th s a m as  th er is   n o   g ap   b et w ee n   t h p er f o r m an ce   at  t h ce ll  ce n ter   o r   in   th ce ll e d g e.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       I n ter - ce ll I n terf eren ce   Ma n a g eme n t Tec h n iq u fo r   Mu lti - C ell  LT E - A   N et w o r ( I s ka n d a r )   2703     Fig u r e   6.     Si m u lated   C I N R .       T ab le  3.     B L E R   f o r   ea ch   .   A v e r a g e   B L ER   f o r   t h e   w h o l e   s e r v i c e   a r e a   A v e r a g e   B L ER   a t   t h e   c e l l   e d g e   α=0   ( F R 3 )   6 , 6 1 %   0 , 9 4 %   α=0 , 1   5 , 6 7 %   2 , 7 9 %   α=0 , 2   5 , 3 4 %   3 , 1 6 %   α=0 , 3   5 , 1 9 %   3 , 6 2 %   α=0 , 4   5 , 1 5 %   3 , 8 1 %   α=0 , 5   4 , 9 8 %   4 , 3 0 %   α=0 , 6   4 , 7 4 %   4 , 7 1 %   α=0 , 7   4 , 6 3 %   4 , 8 9 %   α=0 , 8   4 , 5 8 %   5 , 7 6 %   α=0 , 9   4 , 4 4 %   7 , 9 3 %   α=1   ( F R 1 )   4 , 3 3 %   1 5 , 0 0 %       5 . 3 .    E f f ec t   o f   SFR  into   T hro ug hp ut   T h r o u g h p u is   an   i m p o r ta n p ar am eter   in   ev al u atio n g   th e   p er f o r m a n ce   o f   S FR   i m p le m en tatio n   i n   L T E - A   n et w o r k .   B ased   o n   o u r   s i m u latio n ,   it  ca n   b o b s er v ed   th v ar iatio n   o f     w o u ld   h av b ig   i m p ac to   th n et w o r k   o r   i n d iv id u al  UE   th r o u g h p u t.  T ab le  3   s h o w s   t h e   r elatio n   o f     w it h   t h a v er ag th r o u g h p u t   i n   t h e   w h o le  n et w o r k   a n d   av er a g t h r o u g h p u i n   t h ce ll  ed g e.   W h en   α   0 ,   t h a v er ag th r o u g h p u i n   t h w h o le   ce lls   i s   eq u al  to   th e   av er a g t h r o u g h p u t a t   th e   ce ll e d g e   th a t i s   1 5 . 5   Mb p s .   T h is   s m al l t h r o u g h p u v al u ca u s ed   b y   t h b an d w id t h   u s ed   f o r   e ac h   s ec to r   is   o n l y   1 /3   o f   t h e   to tal  b an d w id t h .   B y   t h ti m th e   v al u e   o f   α   is   in cr ea s ed ,   w h ich   m ea n s   t h a v er ag t h r o u g h p u i s   also   i n c r ea s ed ,   b u th a v er a g th r o u g h p u at  th ce l ed g e   d ec r ea s e.   I m ea n s   th a in ter f er en ce   h av o cc u r r ed .   W h en   th v al u o f   α   1 ,   th r o u g h p u at  th ce ll  ed g e   d ec r ea s es to   o n l y   4   Mb p s .   Fig u r 7   s h o w s   t h d ec r ea s in g   v a lu o f   t h ce ll  t h r o u g h p u an d   in cr ea s i n   th r o u g h p u at  th ce l l   ed g f o r   ea ch     v al u in   t h FR 1   s c h e m e.   Fo r   d etail,   T ab l 4   ex m p lai n s   t h at   t h v al u o f     0 . 9   w it h   a   d ec r ea s in   th a v er ag t h r o u g h p u to   o n l y   b y   0 . 8 7 b u t h ce ll  ed g t h r o u g h p u i n cr ea s ed   b y   n ea r l y   4 0 %.   T h h ig h e s in ter v al  o cc u r s   wh en   t h v al u o f     0 . 5   as  th r ed u ctio n   i n   av er ag t h r o u g h p u o f   6 . 1 1 an   in cr ea s i n   t h r o u g h p u at  th c ell  ed g b y   a l m o s 6 0 o f   th r o u g h p u at   t h ce ll  ed g e   F R 1 .   On   t h o t h er   h a n d ,   it in d icate s   d ec r ea s in   t h a v er ag t h r o u g h p u t a t th ce ll c en ter .     5 . 4 .         E f f ec t   o f   SFR  into   t he  T hro ug hp ut  o f   E a ch  T ra f f ic  L o a d   T o   d eter m i n t h o v er all  p er f o r m an ce   o f   SF R ,   t h en   s i m u lati o n   r an g in g   f r o m   lo w   to   h ig h   tr af f ic  lo ad .   T r af f ic  lo ad   is   h er d e f in ed   a s   th e   p r o p o r tio n   o f   P h y s ical  R e s o u r ce   B lo ck   ( P R B ) .   T h er ef o r e,   w h e n   o n l y   1 0 P R B   d iu n ak a n   in   ce ll,  t h en   t h tr af f ic  lo ad   is   1 0 %,  w h er ea s   if   t h en tire   P R B   h as  u s ed   th tr af f ic  lo ad   h as  a   m ax i m u m   o r   1 0 0 %.     T ab le  4.     T h r o u g h p u f o r   ea ch   .   A v e r a g e   T h r o u g h p u t   f o r   t h e   w h o l e   s e r v i c e   a r e a   A v e r a g e   T h r o u g h p u t   a t   t h e   c e l l   e d g e   α=0   ( F R 3 )   1 5 . 5 1 2 , 9 1   1 5 . 5 1 2 , 9 1   α=0 , 1   2 4 . 0 5 9 , 0 1   1 3 . 1 6 3   α=0 , 2   2 6 . 2 6 4 , 3 4   1 2 . 2 4 2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 7   :   2 6 9 6     2 7 0 5   2704   α=0 , 3   2 7 . 7 3 7 , 3 6   1 1 . 5 7 6   α=0 , 4   2 8 . 6 2 9 , 6 6   1 1 . 0 5 9   α=0 , 5   2 9 . 2 1 0 , 7 4   1 0 . 5 7 9   α=0 , 6   2 9 . 5 8 3 , 8 0   1 0 . 1 5 8   α=0 , 7   3 0 . 0 5 1 , 2 7   9 . 6 7 0   α=0 , 8   3 0 . 4 3 8 , 9 0   9 . 1 7 8   α=0 , 9   3 0 . 8 4 0 , 0 4   7 . 1 4 5   α=1   ( F R 1 )   3 1 . 1 1 1 , 2 9   4 . 2 9 9           Fig u r e   7.     S i m u lated   th r o u g h p u t a t d if f er en .       Fig u r 8   s h o w s   g r ap h   o f   t h av er ag th r o u g h p u v al u es   f o r   ea ch   p er ce n tag e   o f   t h tr a f f ic  lo ad .   I t   s ee m s   clea r   t h at  th e   s c h e m e   FR 1   a n d   SF R   m u ch   b etter   t h an   F R 3   s c h e m e.   FR 3   s c h e m ce r tai n l y   h as  a n   av er ag t h r o u g h p u i s   s m a ll  b ec au s o f   th e   b an d w id t h   al lo ca ted   to   e ac h   s ec to r   i s   o n l y   1 /3   o f   th to tal   b an d w id t h   o w n ed .   W ith   FR 1   s ch e m e,   th av er a g th r o u g h p u at  th ti m o f   t h f u ll  t r af f ic  lo ad   is   3 1 . 1 1   Mb p s ,   w h er ea s   w h en   t h tr af f ic  lo ad   is   o n ly   1 0 y ield   2 1 . 3 3   Mb p s   th r o u g h p u t,  lo w er   th a n   th th r o u g h p u at   SF R   s ch e m α   0 . 4 ,   n a m el y   2 1 . 7 3   M b p s .   B ased   o n   th g r ap h   o f   t h s i m u latio n   r e s u l ts   ca n   also   b o b s er v ed   th at  w h en   th tr a f f ic  lo ad   is   lo w ,   S FR   s ch e m h as  b etter   t h r o u g h p u t h a n   FR 1 ,   esp ec iall y   SF R   w i th   v al u o f   α   0 . 8 .   B u th e n   b eg an   t h tr af f ic  lo ad   o f   5 0 u p   to   m ax i m u m   tr a f f ic  lo ad ,   FR 1   s ch e m is   ab le  to   p r o d u ce   b etter   th r o u g h p u t.  T h h i g h er   th tr af f ic  lo ad   i n   t h n ei g h b o r in g   ce ll s ,   m ea n s   m o r s u b ca r r ier s   ar u s ed ,   s o   th h i g h er   t h r es u lt in g   i n ter f er en ce .   I n   ac co r d an ce   w i th   th r esu lt s   o f   t h is   s i m u latio n   ca n   b co n cl u d ed   th a t   th s c h e m S FR   i s   ab le  to   o v er co m t h i n ter f er en ce   i n   t h e   ce ll  at  th e   ti m o f   lo w   tr a f f ic  an d   SF R   s c h e m is   less   ab le  to   in f l u en ce   t h in ter f er en ce   t h at  o cc u r s   w h e n   th f u ll tr af f ic  lo ad .   T h h ig h e s t h r o u g h p u i s   o w n ed   b y   F R 3   s ch e m e,   e it h er   at  th ti m m i n i m u m   tr a f f ic  lo a d   to   th m a x i m u m ,   w h ic h   r an g e s   in   v al u o f   1 1 . 9   Mb p s   to   1 5 . 5   Mb p s .   W h ile  th s ch e m F R 1   lo w e s th r o u g h p u a m o n g   o th er   s ch e m w h ich   i s   at  a   v al u o f   2 . 3   Mb p s   to   4 . 2   Mb p s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       I n ter - ce ll I n terf eren ce   Ma n a g eme n t Tec h n iq u fo r   Mu lti - C ell  LT E - A   N et w o r ( I s ka n d a r )   2705   0.0 0 5, 000. 0 0 10, 000. 00 15, 000. 00 20, 000. 00 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100 % T h r o u g h p u t   ( K b p s)   α= 0 ( F R 3)   α= 0, 2   α= 0, 4   α= 0, 6   T r a f f i c   l o a d                         Fig u r e   8.     T h r o u g h p u t a t t h c ell  ed g in   ea c h   v al u o f   tr a f f i lo ad .       6 .     CO NCLUS I O NS   Mu ltil e v el  S FR   as  an   i n ter - c ell  in ter f er e n ce   m a n a g e m e n tech n iq u in   L T E - A   n et w o r k   h as  b ee n   p r esen ted .   L T E - n e t w o r k   d e p lo y m e n t h at   h a s   b ee n   s i m u la ted   in   th is   w o r k   p r o d u ce   a   ce ll   co v er ag e   o f   ab o u t   9 9 . 9 %.  Mu ltil ev e o r   p o w er   p ar titi o n   o f   S FR   s c h e m e   h a s   p r o v en   i ts   ab il it y   to   i m p r o v n e t w o r k   p er f o r m a n ce   at  th ce ll  ed g in   ter m s   o f   a   p ar am e ter   v al u s u c h   C I NR ,   B L E R   a n d   t h r o u g h p u t.  W ith   th i s   tec h n iq u e,   t h e   h ig h e s a v er ag C I NR   at  t h ce ll  ed g i s   1 0 . 5   d B   w h e n   α   eq u als  0 . 1   o r   in cr ea s m o r t h an   f o u r   ti m es  f r o m   FR 1   tech n iq u e.   A v er a g B L E R   at  t h ce ll  ed g is   ab le  t o   r ed u ce d   u p   to   2 . 7 5 %,  n am el y   w h en   α   0 . 1   o r   d ec r ea s ab o u 1 2 . 2 1 f r o m   FR 1   tec h n iq u e.   M u lt ip le  SF R   also   s h o w s   b ala n ce   p er f o r m a n ce   i n   ca s o f   av er ag B L E R   o n   th e   ce ll e d g e,   ce ll c e n ter ,   an d   t h e n tir e   ce ll  w h ich   is   eq u al   to   4 . 7 %.  A d d itio n all y ,   w h en   t h tr af f ic  lo ad   is   lo w er   th a n   5 0 %,  av er ag th r o u g h p u t h at  ca n   b ac h iev ed   w it h   m u lt ilev e SF R   tech n iq u i n   t h e   w h o le  ce ll  i s   b etter   th a n   t h at  o f   FR 1   a n d   FR 3   t h r o u g h p u p er f o r m an ce .   Fin a ll y ,   m u ltil e v el  SF R   tech n iq u is   ca p ab le  o f   p r o d u cin g   a n   a v er ag t h r o u g h p u at  t h ce ll  ed g b etter   th an   FR 1   eit h er   at  lo w   o r   h ig h   tr af f ic  lo ad .   T h h i g h e s t h r o u g h p u t   is   o b tain ed   w h en   α   =   0 . 1   w h ic h   is   a b o u 1 3 , 1 6   Mb p s   o r   an   i n cr ea s o f   t w ice   t h F R 1   s ch e m e.       RE F E R E NC E S     [1 ]   K.  Od e y e m i   a n d   E.   Og u n ti ,   Ca p a c it y   En h a n c e m e n f o Hig h   Da ta  Ra te   W irele ss   Co m m u n ica ti o n   S y ste m ,   In ter n a t io n a J o u rn a o E lec trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ),   v o 4 ,   n o .   5 ,   p p .   8 0 0 - 8 0 9 ,   Oc to b e 2 0 1 4 .   [2 ]   G .   G ia m b e n e ,   V . A .   L e ,   T .   Bo u r g e a u ,   a n d   H.  Ch a o u c h i,   S o f f r e q u e n c y   re u se   sc h e m e f o h e tero g e n e o u L T E   s y ste m s,” in   P ro c e e d i n g   o f   IEE In tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n   Co m m u n ica ti o n s (ICC),   Ju n e   2 0 1 5 .   [3 ]   M .   Qia n ,   e t. a l. ,   A d a p ti v e   S o f F r e q u e n c y   Re u se   S c h e m e   f o W irel e ss   Ce ll u lar  Ne tw o rk s,”  IEE T ra n sa c ti o n s o n   Veh icu la T e c h n o lo g y ,   v o l.   6 4 ,   n o .   1 ,   p p .   1 1 8 - 1 3 1 ,   2 0 1 5 .   [4 ]   X .   S h u i,   M .   Zh a o ,   P .   D o n g ,   a n d   J.   Ko n g ,   A   n o v e d y n a m ic  s o f f re q u e n c y   re u se   c o m b in e d   w it h   p o w e re - a ll o c a ti o n   in   L T u p li n k s,”  in   P r o c e e d in g   o f   In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   W irel e ss   Co m m u n ica ti o n a n d   S ig n a P r o c e ss in g   (W CS P   2 0 1 2 ) ,   Oc to b e 2 0 1 2 .   [5 ]   W .   P ra m u d it o   a n d   A .   A lsu sa ,   C o n f e d e ra ti o n   Ba se d   RRM   w it h   P ro p o rti o n a F a irn e ss   f o S o f F re q u e n c y   Re u se   LT Ne t w o rk s,”  IEE T ra n s a c ti o n o n   W ire les s Co mm u n ica ti o n s ,   v o l.   1 3 ,   n o .   3 ,   p p .   1 7 0 3 - 1 7 1 5 ,   2 0 1 4 .   [6 ]   Y.  Ya n g ,   L .   Ch e n ,   P .   Z h a o ,   a n d   W .   W a n g ,   A d a p ti v e   P o w e Ra ti o   Up d a ti n g   A lg o rit h m   in   S o f F re q u e n c y   Re u se   S c h e m e ,   in   P ro c e e d i n g   o f   IEE 7 8 t h   V e h icu lar T e c h n o lo g y   Co n fe re n c e   (V T F a ll ),   S e p tem b e 2 0 1 3 .   [7 ]   P .   Zh a n g ,   Y.  M o ,   a n d   B.   W a n g ,   D y n a m i c   so f f r e q u e n c y   r e u se   b a se d   o n   se c to f a c to f o LT d o w n li n k   tran sm issio n ,   in   P ro c e e d i n g   o f   In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   W ir e les Co m m u n ica ti o n a n d   S ig n a P ro c e ss in g ,   Oc to b e 2 0 1 3 .   [8 ]   X .   Ya n g ,   M u lt il e v e S o f F re q u e n c y   Re u se   Tec h n iq u e   f o W irele ss   Co m m u n ica ti o n   S y s tem s,”  IEE c o mm u n ica t io n s letter s ,   v o l.   1 8 ,   n o .   1 1 ,   p p .   1 9 8 3 - 1 9 8 6 ,   N o v e m b e 2 0 1 4 .   [9 ]     Y.  Yu ,   e t.   a ll ,   " P e rf o r m a n c e   A n a ly sis  o S o f F re q u e n c y   Re u se   f o In ter - c e ll   In terf e r e n c e   Co o rd in a ti o n   i n   L T E   Ne tw o rk s” ,   1 0 th   In tern a ti o n a S y m p o siu m   o n   Co m m u n ica ti o n a n d   I n f o rm a ti o n   T e c h n o l o g ies ,   p p .   5 0 5 - 5 0 9 ,   Oc to b e 2 0 1 0 .   [1 0 ]   ZT Do c u m e n t,   En h a n c e d   ICIC  f o LT E - A   He tNe t,   2 0 1 1 .   [1 1 ]   F .   Jo h n   a n d   O.Y.   O,  Ra d i o   F re q u e n c y   P r o p a g a ti o n   M e c h a n i s m a n d   Em p iri c a M o d e ls  f o Hill y   A re a s,”  In ter n a t io n a J o u rn a o E lec trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ),   v o 3 ,   n o .   3 ,   p p .   3 7 2 - 3 7 6 ,   Ju n e   2 0 1 3 .   [1 2 ]   E.   Da h lm a n ,   S .   P a rk v a ll ,   a n d   J.  S k o ld .   4 G LT E/ LT E - A d v a n c e d   f o M o b il e   Bro a d b a n d .   El se v ier,  se c o n d   e d it io n ,   2 0 1 4 .   [1 3 ]   A . R.   M ish ra .   F u n d a m e n tals  o f   C e l lu lar  Ne tw o rk   P lan n in g   a n d   Op ti m iza ti o n   2 G /2 . 5 G /3 Ev o lu ti o n   to   4 G ,   Jo h n   W il e y   &   S o n s,  2 0 0 4 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.