I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   3 9 ,   No .   2 A u g u s t   2 0 2 5 ,   p p .   9 2 7 ~ 9 4 0   I SS N:  2 5 0 2 - 4 7 5 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijeecs.v 3 9 .i 2 . pp 927 - 9 4 0           927     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs.ia esco r e. co m   Clustering   techn i que f o dense  D2 D comm unica tion  in    RIS - a ided m ultic ell cellular  net wo rk       M is f a   Su s a nto 1 ,   So ra ida   Sa bella 1 ,   L uk m a nu l H a k i m 1 ,   Rudi   K urnia nto 2 ,   Azr ina   Abd  Aziz 3   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   o f   La m p u n g ,   B a n d a r   L a m p u n g ,   I n d o n e si a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   o f   Ta n j u n g p u r a ,   P o n t i a n a k ,   I n d o n e s i a   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t i   T e k n o l o g i   P ETR O N A S ,     B a n d a r   S e r i   I sk a n d a r ,   P e r a k ,   M a l a y s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct   16 2 0 2 4   R ev is ed   Mar   17 2 0 2 5   Acc ep ted   Mar   26 2 0 2 5       De v ice - to - d e v ice   (D2 D)   c o m m u n ica ti o n   a n d   re c o n fi g u ra b le  i n telli g e n t   su rfa c e   (RIS a re   we ll - k n o wn   a two   p r o m isin g   tec h n o l o g ies   fo n e x t - g e n e ra ti o n   c e ll u lar co m m u n ica ti o n   n e two r k s.   D2 D u se rs o p e ra te o n   th e   sa m e   sp e c tru m   a trad it i o n a c e ll u lar  u se rs,  p o ten ti a ll y   lea d i n g   to   in c re a se d   in terfe re n c e   a n d   re d u c e d   e fficie n c y   i n   fre q u e n c y   re s o u rc e   u s a g e .   RIS   p ro v id e a   re m e d y   fo r   c lea rin g   b lo c k e d   sig n a ls  fr o m   o b stru c ti o n b y   re flec ti n g   th e   d e sire d   sig n a ls  t o   th e   in te n d e d   re c e iv e r.   Ho we v e r,   RIS   e lem e n ts  re flec t   n o o n ly   t h e   d e si re d   sig n a ls b u a ls o   th e   i n terfe re n c e   sig n a ls.   Th is  p a p e p r o p o se a   d istan c e - b a se d   c lu ste rin g   m e th o d   a ime d   a c re a ti n g   a   g ro u p i n g   a l g o ri th m   f o n e i g h b o rin g   D 2 u se rs  u sin g   d iffere n t   c h a n n e ls,   th e re b y   re d u c i n g   c o - c h a n n e l   in te rfe re n c e .   Th e   sim u latio n   i n d ica tes   th a t   th e   p ro p o se d   c lu ste rin g   m e th o d   f o D2 u se rs'   e q u ip m e n t   (DU Es)  l e a d to   a   0 . 7 2   d in c re a se   in   sig n a l - to - i n terfe re n c e - p lu s - n o ise   ra ti o   (S INR),   e n h a n c e th ro u g h p u to   1 1 . 2 5   M b p s,  a n d   r e d u c e th e   b it   e rro r   ra te  b y   u p   t o   2 4 × 1 0 ²   c o m p a re d   to   th e   b a se li n e   sy ste m .   Th e   stu d y   fi n d in g a lso   in d ica te  th a c e ll u lar  u se rs'   e q u ip m e n (CUEs) ex p e rien c e   sa ti sfa c to ry   sig n a q u a li ty ,   e v e n   with   th e   p re se n c e   o f   DU Es   o n   th e   c e ll u lar  n e two rk .   Ou c lu ste ri n g   a lg o rit h m   is  fe a sib le  to   d e p l o y i n g   D2 d e n se l y   in   RI S - a id e d   c e ll u lar  n e tw o r k   with o u sig n ifi c a n t ly   a ffe c ti n g   CUE  p e rfo rm a n c e .   K ey w o r d s :   C lu s ter in g   D2 D - co m m u n icatio n   Do wn lin k   tr an s m is s io n   In - b an d   u n d er lay   Mu lticellu lar   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r 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 :   Misfa   Su s an to   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Facu lty   o f   E n g in ee r in g Un iv er s ity   o f   L am p u n g   B an d ar   L am p u n g ,   I n d o n esia    E m ail: m is f a@ en g . u n ila. ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N     I n   o r d er   to   m ee th in c r ea s in g   d em an d   f o r   h ig h er   d ata  r ates,  r esear ch er s ,   in d u s tr y   p r o f ess io n als,  an d   ex p er ts   ac r o s s   v ar io u s   f ield s   h av b ee n   ex p lo r in g   i n n o v ativ e   co n ce p ts   th at  co u ld   r e v o lu tio n ize  m o b ile  ce llu lar   co m m u n icatio n .   D ev ice - to - d e v ice  ( D2 D)   co m m u n icatio n   h as  b ec o m wh at  is   id en tifi ed   as  p r ef er r ed   s tr ateg y   in   th is   r eg a r d   [ 1 ] .   T h is   tech n o lo g y   en ab les  m o b i le  d ev ices  to   co n n ec d ir ec tl y   with   ea c h   o th er ,   r em o v in g   th n ee d   f o r   a   b ase  s tatio n   [ 2 ] .   Or ig in ally   in ten d ed   f o r   p u b lic  s af ety   ap p licatio n s ,   D2 co m m u n icatio n   h as  r ap id ly   b r o ad e n ed   t o   en c o m p ass   r an g o f   u s er -   a n d   n etwo r k - r elate d   s ce n ar io s ,   in clu d in g   s o cial  n etwo r k in g   a n d   d ata  o f f lo ad in g .   R ec en tly ,   th er h as b ee n   s u b s tan tial in c r ea s o f   in ter est f o r   D2 co m m u n icatio n s   in   b o t h   a ca d em ic  an d   c o m m er cial  s ec t o r s   [ 3 ] .   Dev ice - to - d ev ice   ( D2 D)   c o m m u n icatio n s   en a b le  two   n ea r b y   u s er s   to   c o m m u n icate   d ir ec t ly   with o u t   g o in g   t h r o u g h   t h b ase  s tatio n   ( B S),   m ak in g   it  as  p r o m i s in g   s o lu tio n   f o r   m a x im izin g   th u s o f   lim ited   f r eq u e n cy   s p ec tr u m .   I n   ce llu lar   n etwo r k s   th at  s u p p o r D 2 co m m u n icatio n ,   two   o p e r atio n al  m o d es  ar Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 9 ,   No .   2 ,   Au g u s 20 25 :   927 - 9 4 0   928   estab lis h ed .   D2 u s er   eq u ip m en ( DUE )   ca n   co m m u n icat with   ea ch   o th er   s im ilar ly   t o   h o ce llu lar   u s er   eq u ip m en ( C UE )   in ter ac ts   with   th b ase  s tatio n .   Ad d it io n ally ,   DUE s   ca n   co m m u n i ca te  d ir ec tly   wh ile  r em ain in g   co n tr o lled   b y   th B [ 4 ] .   T h er ef o r e,   D2 co u ld   m itig ate  tr an s m is s io n   d ela y s ,   allev iate  tr af f ic   co n g esti o n   in   ce llu la r   n etwo r k s ,   lo wer   en d - to - en d   late n cy ,   a n d   im p r o v in g   th s p ec tr al  ef f icien cy   [ 5 ] ,   [ 6 ] .   D2 co m m u n icatio n s   ca n   r eu s th f r eq u en c y   r eso u r ce s   ass ig n ed   to   C UE s ,   en ab lin g   m o r ef f icien s p ec tr al  u s ag an d   im p r o v i n g   n etwo r k   s p ec tr al  ef f icien cy   [ 6 ] .   DUE s   ca n   ac ce s s   th is   s p ec tr u m   eith er   th r o u g h   d ed icate d   a p p r o ac h   i.e . ,   o v e r lay   o r   a   s h ar ed   ap p r o ac h   i.e . ,   u n d er lay ,   with   D2 in te r ac tio n s   o cc u r r in g   with in   th s p ec tr u m   allo ca ted   to   ce llu lar   o p er ato r s .   m ajo r   ch allen g with   in - b an d   u n d er la y   is   m an ag in g   co - ch an n el  i n ter f er e n ce ,   w h ich   ar is es  f r o m   s im u ltan eo u s   tr a n s m is s io n s   in   b o th   ce llu lar   n etwo r k s   an d   D 2 D   co m m u n icatio n s .   W h e n   D2 d ev ices  o p er ate  o n   th e   s am c ellu lar   s p ec tr u m   at  th e   s am t im e,   it  ca n   lead   t o   s ig n if ican m u ltiu s er   in ter f e r e n ce ,   d estru ctiv ely   im p ac tin g   b o th   D2 a n d   ce llu lar   n etwo r k s   d u t o   in ter ce ll  in ter f er en ce   ( I C I )   [ 2 ] ,   [ 7 ] .   A d d itio n ally ,   D2 ca n   also   u s an   in - b an d   o v er la y ,   wh ich   d iv id es  th ce llu lar   s p ec tr u m   b etwe en   D2 a n d   ce llu lar   u s er s ,   r esu ltin g   in   less   ef f icien t c h an n el  u s ag [ 7 ] .   On   th o th er   h an d ,   am o n g   t h em er g in g   tech n o lo g ies  cu r r en tly   u n d er   r esear ch ,   r ec o n f ig u r ab le   in tellig en s u r f ac es  ( R I Ss )   ar b ec o m i n g   p r o m is in g   s o lu ti o n   f o r   cr ea tin g   in tellig en t   an d   ad ap tab le   wir eless   ch an n el  p r o p ag atio n   e n v ir o n m en ts .   An   R I g en er ally   co n s is t s   o f   f lat  s u r f ac co v er ed   with   m an y   p ass iv e   r ef lectin g   elem en ts ,   ea c h   o f   w h ich   ca n   i n d ep e n d en tly   m o d i f y   th am p litu d an d /o r   p h ase  o f   in co m in g   s ig n als  [ 8 ] .   T h ese  s u r f ac es  ca n   b e   p r o g r am m e d   to   cu s to m ize   th e   p r o p er ties   o f   th e   elec tr o m ag n et ic  f ield .   E ac h   R I u n it  co n s is ts   o f   r ef lectiv e   ar r a y s   th at  u tili ze   v ar ac to r   d io d es  o r   s im ilar   tech n o lo g ies  to   m an ag th e   r eso n a n t   f r eq u e n cy   [ 9 ] .   Fig u r 1   d ep ic ts   ty p ical  R I u s ca s e.   W h en   u s er   tr ies  to   r ec ei v d i r ec s ig n al  f r o m   an   ev o lv ed   N o d eB  ( E No d eB)  s er v in g   as  b ase  s tatio n   b u en co u n ter s   o b s tacle s ,   th R I ca n   o f f er   s u p p lem en tar y   s ig n als.  T h is   allo ws  th u s er   to   r ec eiv e   t wo   co n s tr u ctiv e   s ig n als:   o n e   d ir ec tly   f r o m   th e   E No d eB an d   an o th er   f r o m   t h e   s ig n al  r ef lecte d   b y   th R I S.   R I p r o v id es  s ev er al  b en e f its   co m p ar e d   to   tr ad itio n al  r elay s ,   in clu d in g   lo wer   e n er g y   co n s u m p tio n ,   r ed u ce d   co s ts ,   an d   th e   p o te n tial  f o r   h ig h er   d ata  r ates  [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] .   T h is   is   ac h ie v e d   b ec a u s p r in te d   m etam ater ials   elim in ate  th n ee d   f o r   am p lifie r s ,   r ely i n g   o n l y   o n   p o wer   d is s ip atio n   with in   th r ec o n f ig u r ab l e   h ar d war e.   Ho wev er ,   a   lim itatio n   o f   R I is   its   r estricte d   s ig n al  r a n g e   d u e   to   th lac k   o f   am p lific atio n   [ 1 2 ] .   Ad d itio n ally ,   R I is   ea s y   to   i n s tall  an d   ca n   b m ad f r o m   en v ir o n m en tally   f r ien d ly   m at er ials .   I ts   lo co s t   allo ws  it   to   b d ep lo y ed   o n   v a r io u s   s tr u ctu r es,  s u ch   as  in d o o r   walls,  r o ad s id b illb o ar d s ,   ae r ial  p latf o r m s ,   an d   h ig h way   p o les [ 1 3 ] .   B y   ap p ly in g   R I to   D2 D - c o m m u n icatio n   in   wir eless   n et wo r k ,   it  ca n   im p r o v s ig n al  q u ality   to   r ec eiv er s .   Ho wev e r ,   with   th e   ad d itio n   o f   R I a n d   DUE s   in   wh ich   ar e   d is p er s ed   ac r o s s   m u lti - ce ll  ce llu lar   n etwo r k s ,   in ter f er e n ce   b ec o m es  an   is s u an d   m o r co m p lic ated ,   esp ec ially   d u r in g   d o wn li n k   tr an s m is s io n   o f   ce llu lar   n etwo r k s   ( wh e n   E N o d eB  as  tr an s m itter   p r o v i d es  s ig n al  p o wer   to   C UE   as   th r ec eiv er ) .   T h e   E No d eB  an d   o t h er   DUE s   tr a n s m itter s   will  ca u s q u ite   s lig h in te r f er en ce s   f o r   DUE s   a n d   C U E s .   Usi n g   in - b a n d   u n d er lay   p r esen ts   a   ch allen g b ec au s o f   in ter f e r en ce s   b etw ee n   DUE s   an d   C UE s .   As  th R I elem en r ef lects  th d esire d   s ig n al  w h ile  also   p r o v id in g   in te r f er en ce   s ig n als  f r o m   o th er   tr an s m itter s ,   its   p r e s en ce   ca n   lead   t o   a   r ed u ctio n   in   s ig n al  p o wer .   T o   o v er co m e   th ese  is s u es,  an   a p p r o p r iate  clu s ter in g   tec h n iq u e   is   r eq u ir ed ,   p ar ticu lar ly   wh en   a p p lied   to   D UE s   in   o r d er   to   r ed u ce   co - ch a n n el  in ter f er e n ce s .   T h er ar s ev er al  well - k n o wn   clu s ter in g   tech n i q u es,  in clu d i n g   th e   k - m ea n s   clu s ter in g   [ 1 4 ]   an d   Po is s o n   clu s ter   p r o ce s s   [ 1 5 ]   an d ,   wh ic h   ca n   b im p r o v e d   with   ce r tain   o p ti m izatio n   m eth o d s   [ 1 6 ]   to   p r o d u ce   m o r ac cu r ate  d ata  g r o u p i n g   o u tco m es.  T h u s ,   th clu s ter in g   u s ed   in   t h is   r esear ch   ca n   b a p p lied   ef f ec tiv ely   an d   is   ap p r o p r iate  f o r   D2 D - b ased   ce llu lar   n etwo r k   s ce n ar io s .           Fig u r 1 .   T h im p lem e n tatio n   o f   R I S o n   ce llu lar   n etwo r k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2         C lu s teri n g   tech n iq u fo r   d en s D2 co mmu n ica tio n   in   R I S - a id ed   …  ( Mis fa   S u s a n to )   929   T an g   et   a l.   [ 1 5 ]   s u g g ests   th e   s ch em es  o f   p o wer   allo ca tio n   f o r   p er f o r m an ce   o p tim izatio n s   with   th Po is s o n   clu s ter ed   in   o u b an d   D2 n etwo r k   u s in g   th j o in co v er ag p r o b ab ilit y   f o r   d is tr ib u tin g   th tr a n s m it  p o wer   to   DUE s   in   b o t h   th tar g et  clu s ter   an d   th e n tire   n etwo r k .   T h s im u latio n   f in d in g s   p r o v e   th at,   as  co m p ar ed   to   tr ad itio n al   L T E   o p e n   lo o p   a n d   f ix ed   p o wer   s ch em es,  th e   s u g g ested   m eth o d   ap p r o ac h es  m ax im ized   co m b in ed   co v e r a g p r o b ab ilit y   a n d   p o wer   u s ag e.   Yan g   et  a l.   [ 1 7 ]   p r o p o s es  u s er   clu s ter in g   m eth o d   f o r   D2 u s er s   b y   ch o o s in g   clu s ter   h ea d   ( C H)   th at  m ay   f u lf ill  co n ten r eq u e s ts   ( C R )   a s   D2 D   r ec eiv er   f o r   en e r g y   ef f icien c y .   T h C s elec tio n   alg o r ith m   u s es  s o cial  m ax im u m   weig h ( SMW )   in   s elec tin g   C Hs  f r o m   th in i tial  u s er s .   T h u s er   ch o s en   as  C m u s t   f ir s b co n s id er ed   an d   h a v e   h ig h - q u ality   lin k   b etwe en   its   o wn   an d   th B S,  s o   th at  th B S c an   ef f icien tly   p r o v id th d esire d   co n te n t a n d   s er v as m an y   C R s   as  p o s s ib le  v ia  th D2 D   lin k   at  th lo west  p o s s ib le  co s t .   A s lam   et  a l.   [ 1 8 ]   ev o lv es  a   m a ch in lear n i n g   ( ML )   s tr ateg y   f o r   ca teg o r izin g   u s e r s   in to   clu s ter s   th at  co u ld   co m m u n icate   v ia  u s er   D2 c lu s ter in g   o r   r ec eiv e   s er v ices  d ir ec tly   f r o m   th E N o d eB.  C er tain   in f o r m atio n   f r o m   u s er s ,   s u ch   as  p o s itio n   o r   d is tan ce   an d   c h an n el  co n d itio n s ,   ar r e q u ir ed   t o   cr ea te  clu s ter   an d   ca n   b co ll ec ted   d u r in g   th D2 d is co v er y   p r o ce s s ,   wh ich   o cc u r s   p r io r   to   co m m u n icatio n .   T h f i n d in g s   d em o n s tr ate  t h at  in tr o d u cin g   u s er   s eg r eg ati o n   co u l d   r esu lt  in   s ig n if ican t g ain s   in   th r o u g h p u t ,   en er g y   u s ag e,   a n d   f ai r n ess .   So laim an   et  a l.   [ 1 9 ]   in itiates   th in teg r atio n   o f   D2 co m m u n icatio n s   in   m m W av e - b ased   d o wn lin k   MI MO - NOM ( m u ltip le  in p u m u ltip le  o u tp u t -   n o n - o r th o g o n al  m u ltip le  ac ce s s )   ce llu lar   n etwo r k ,   wh ich   h as  b ee n   d iv id ed   in to   th r ee   s u b p r o b le m s ,   th ese  ar e   u s er   clu s ter in g ,   b ea m f o r m in g   d esig n ,   a n d   p o wer   allo ca tio n .   C UE s   ar o r g an ized   in to   clu s ter s ,   an d   MI MO - NOM b ea m f o r m in g   s ig n als  ar tr an s m itted   to   th em .   Fu r th er m o r e ,   D2 D   p air   clu s ter s   ar ass ig n ed   to   C UE   clu s ter s ,   allo win g   D2 p air s   to   r e u s m m W av r eso u r ce   b lo ck s   p r ev io u s ly   o cc u p ied   b y   C UE s   in   p ar ticu lar   clu s te r .   T h id ea   f o r   th e   in teg r atio n   ca n   s tr en g th en   th e   n etwo r k ' s   s p ec tr al  an d   e n er g y   ef f icien c y   wh ile  also   en s u r in g   Qo f o r   b o t h   C UE s   an d   D2 p air s   an d   p r o v id i n g   i n ter f er e n ce   g u ar d i n g   in   t h e   r ad iu s   o f   co v er a g e.   L y u   et  a l.   [ 2 0 ]   ex p l o r ed   two   s ce n ar io s   in   th is   n etwo r k ,   w h ich   ar e   s in g le  D2 p air s   an d   m u ltip le  D2 D   p ai r s .   I n   th e   s in g le  D2 p air   s ce n ar io ,   o n ly   o n e   D2 p air   is   p r esen p er   ce ll,  wh ic h   r ed u ce s   th r ed u n d an r ate  in   th co d in g   s ch em e.   C o m p ar ed   to   th m u ltip le  D2 p air s   s ce n ar io ,   th e   p r o p o s ed   s ch em e   in cr ea s es  th e   n u m b er   o f   D2 p air s   p er   g r o u p   o f   clu s ter s ,   m ax im izin g   s p atial  th r o u g h p u an d   p r o v id i n g   a   h ig h e r   m ax i m u m   s p atial  th r o u g h p u t.  Fo r   b o th   s ce n ar io s ,   t h e   s ch em e   ca lcu lated   v ar io u s   o u t ag p r o b ab ilit ies   f o r   C UE   an d   DUE ,   alo n g   with   n etwo r k ' s   s p atial  th r o u g h p u t.   B u zz et  a l.   [ 2 1 ]   o f f er s   an   alg o r ith m   f o r   esti m atin g   th m o b ile  u s er - to - R I an d   R I S - to - BS   ch an n el  co m p o n en ts   in d ep en d e n tly .   T h SNR   o f   s in g le - u s er   s y s te m   is   en h an ce d   b y   ad ju s tin g   th b ase  s tat io n ' s   ( B S )   b ea m f o r m er   a n d   R I p h ase  s h if ts .   I n   a   m u lti - u s er ,   two - c ell  s y s tem ,   g r ad ie n alg o r ith m s   an d   alter n atin g   m ax im izatio n   m et h o d s   a r u s ed   to   o p tim ize  d o wn lin k   s ig n al - to - in ter f er en ce - p lu s - n o is r atio   ( SIN R )   in   co n n ec tio n   with   B tr an s m i p o wer s   an d   R I p h ase  co n f ig u r atio n s .   I n   th is   ca s e,   th R I is   lo ca ted   at  th ce ll   ed g e,   allo win g   s o m e   u s er s   to   b s er v ed   jo in tly   b y   two   B Ss ,   h en ce   im p r o v in g   p er f o r m a n ce .   T h n u m er ica l   r esu lts   in d icate   th u s o f   R I an d   th e   p r o p o s ed   o p tim iz atio n   p r o ce d u r es  s ig n if ican tl y   im p r o v s y s tem   p er f o r m an ce .   Yan g   et  a l.   [ 2 2 ]   s ea r ch es  to war d   R I S - en ab le d   u n d e r lay in g   D2 c o m m u n ic atio n   n etwo r k .   T h s tu d y   p r o p o s es  p r o b lem   to   m ax im ize  th n etwo r k ' s   s p ec tr al  ef f icien cy   f o r   DUE s   an d   C UE s .   T h is   i s   ac co m p lis h ed   b y   o p tim iz in g   th r eso u r ce   r e u s in d icat o r s ,   tr an s m it  p o wer ,   a n d   t h R I S' s   p ass iv b ea m f o r m in g   s im u ltan eo u s ly ,   wh ile  k ee p in g   th SIN R   to   DUE s   an d   C UE s   co n s tr ain ts   in   t h o u g h ts .   Nu m er ical  r esu lts   r ev ea th at   th p r o p o s e d   d esig n   o u tp er f o r m s   tr a d itio n al  s y s tem s   with o u R I in   ter m s   o f   b o th   s p ec tr al  an d   en e r g y   e f f icien cy .   Fu r th er m o r e,   t h d esig n   r esu lts   in   o n ly   m in o r   p er f o r m an ce   d eg r a d atio n   wh e n   co m p ar ed   to   th b est - ac h iev a b le  r esu lts   u n d er   i d ea u s er   p air in g .   Ku m ar   et   a l.   [ 2 3 ]   p r o p o s es  NOM A - b ased   m u lti - r ec eiv d iv e r s it y   n etwo r k   ( MRDN)   m o d el  ap p ea r s   a o u tag an d   th r o u g h p u p er f o r m an ce   o n   R ician   f ad in g   c h an n els.  T o   en s u r e   p r ac tical  ap p licab ilit y ,   t h e   im p ac o f   im p er f ec s u cc ess iv in ter f er en ce   ca n ce llatio n   ( SIC)  is   e x p lo r e d ,   as  it  p lay s   s u b s tan tial  p a r in   NOM s y s tem s .   T h m o d e in v esti g ates  b o th   th p r im ar y   n o n - lin e - of - s ig h ( NL o S)  a n d   lin e - of - s ig h t   ( L o S)  co n d itio n s   f o r   th e   p r o p o s ed   MRDN.   T o   im p r o v e   th e   u s er   e x p er ie n ce ,   th e   n etwo r k   in clu d es  m u lti p le  R I Ss .   T h n u m b er   o f   R I elem en ts   h as  a   s ig n if ican t im p ac t o n   th MRDN 's p er f o r m an ce .   As  r esu lt,  th is   p ap er   p r o p o s es  clu s ter in g   tech n iq u th at  g r o u p s   DUE s   b ased   o n   th d i s tan ce   an d   f r eq u e n cy   c h an n els   b ased   o n   t h eir   p r o x im ity ,   aim in g   to   m in i m ize  in ter f er e n ce   b etwe en   D UE s   an d   C UE s   th at   o p er ate  o n   th e   s am f r e q u en cy   ch an n el .   W ap p ly   u n d er l ay   D2 b y   co n s id er in g   th f r eq u e n cy   c h an n e l   ef f icien cy   wh ic h   is   b etter   t h a n   o v e r lay   D2 D.   R I tech n o lo g y   is   p lace d   at  th e   ed g e   o f   m icr o ce llu lar   m o d el   b ased   o n   two - r ay   m o d el  to   i n cr ea s th s ig n al   p o wer   f r o m   r ef lectin g   s ig n al  to war d s   th e   d esire d   u s er s .   T h is   p ap er   d is cu s s es  co m p ar is o n   b etwe en   t h p r o p o s ed   clu s ter in g   tech n iq u e   an d   b aselin s y s tem   to   im p r o v e   s ig n al  q u ality   b y   an aly zin g   p er f o r m an ce   p ar a m eter s   i.e . ,   SIN R ,   th r o u g h p u t,  s p ec tr al  ef f icien cy ,   n etwo r k   en er g y   a n d   b it  er r o r   r ate  ( B E R )   in   m u lticellu lar   n etwo r k   with   R I S - aid ed .   Ou r   clu s ter in g   tech n iq u is   wid en in g   th e   D2 u s in g   co - c h an n els  s u ch   th at   it  is   r ed u ci n g   th in ter f er en ce s   am o n g   D2 co m m u n icatio n s .   T h f in d i n g s   in   th is   p a p er   c o n tr ib u te  to   e x ten d   an   a p p licatio n   o f   R I S - aid ed   wi r eless   ce llu lar   n etwo r k s   with   d en s D2 co m m u n icatio n s   e n ab led .   M o r eo v er ,   th p r o p o s ed   clu s ter in g   tech n iq u f ac ilit ates  to   m itig ate  th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 9 ,   No .   2 ,   Au g u s 20 25 :   927 - 9 4 0   930   o cc u r r e n ce   o f   co m p lex   in te r f er en ce s   in   th e   co n s id er e d   R I S - aid ed   D2 wir eless   ce llu lar   n etwo r k s   in   wh ich   s u b s tan tially   ex ten d in g   t h k n o wled g in   th e   f ield s .   T h is   p ap er   is   o r g an ized   as  f o llo w.   Fo llo win g   th is   in tr o d u c tio n   s ec tio n Sectio n   2   o f   m e th o d o lo g y   d is cu s s   th p r o p o s ed   clu s ter in g   tech n i q u e,   s y s tem   m o d el ,   p er f o r m a n ce   p a r am eter s ,   a n d   a s s u m p tio n s .   Sectio n   3   p r esen ts   r esear ch   r esu lts   an d   its   an aly s is .   Sectio n   4   o f   co n c lu s io n   g iv es th r em a r k s   o f   r esear ch   f in d in g .         2.   M E T H O D   T h is   p ap er   co n s id er s   th r ee   ce l ls   o f   m icr o ce llu lar   n etwo r k .   An   R I is   d ep lo y ed   in   t h is   n etwo r k   i.e . ,   R I S - aid ed   ce llu lar   n etwo r k .   T o   ev alu ate  th e   s u g g ested   cl u s ter in g   ap p r o ac h ,   it  is   cr u ci al  to   lo o k   in to   th e   in ter f er en ce s   ca u s ed   b y   DUE   in   th is   d esig n e d   R I S - aid e d   m u lticell  m icr o ce llu lar   n et wo r k .   T h is   s ec tio n   ad d r ess es  th ca s u n d er   co n s id er atio n ,   th s u g g ested   clu s ter in g   tech n iq u e ,   m o d els ,   ass u m p tio n s   an d   p er f o r m an ce   an al y s is .     2 . 1   Sy s t e m   mo dels   f o ba s eline  s y s t em   a nd   s y s t em   wit h pro po s ed  clu s t er ing   t ec h niq ue   T h f ir s s tep   in   an aly zin g   th im p ac o f   in ter f e r en ce s   b et wee n   co n v en tio n al  c ellu lar   s y s tem   an d   D2 s y s tem   i s   to   tak a   co n s id er atio n   o f   m icr o ce llu lar   n e two r k   with   th r ee   m icr o ce lls   t h at  h av r an d o m   d ep lo y m e n t o f   DUE s   an d   C UE s   with in   ea ch   m icr o ce ll .   T h d ep lo y m e n t o f   DUE s   an d   C UE s   f o llo u n if o r m   p r o b a b ilit y   d is tr ib u tio n   f u n ct io n .   Fre q u e n cy   r eu s f ac to r   ( FR F)  f o r   th ese  m icr o ce lls   i s   o n e.   T h R I is   im p lem en ted   at  th p e r ip h er y   o f   th r ee   m icr o ce lls .   T h f r eq u en cy   ch an n el  d iv is io n   b etwe e n   DUE   an d   C UE   is   illu s tr ated   in   Fig u r 2 .   T h D UE   an d   C UE   u s th s am f r eq u en cy   c h an n el  with   to tal  b an d wid th   o f   B   Hz,   with   DUE s   u tili zin g   7 5   p er ce n o f   th o v e r all  b an d wid th .   I ts   g o al  is   to   p r o tect  s ev er al  C UE s   f r o m   in ter f er en ce s   ca u s ed   b y   th p r esen ce   o f   DUE s .   Fig u r 3   d ep icts   th s ettin g   o f   an   R I S - aid ed   m u lticellu l ar   ce llu lar   n etwo r k   co n s is tin g   o f   th r ee   m icr o ce lls   with   DUE s   an d   C UE s   d ep lo y m en in   ea c h   ar e o f   th m icr o ce ll.  Sh ar in g   f r eq u en c y   ch an n els  am o n g   DUE s   an d   C UE s   h as  th ad v a n tag o f   im p r o v in g   th s p ec tr u m   ef f icien c y   in   w h ich   th en tire   s y s tem   u s es  th to tal  o f   av ailab le   ch a n n el  b a n d wid th .   T h e   ch an n el  ass ig n m en f o r   th is   s ettin g   is   b ased   o n   th o r d er   o f   DUE   ap p ea r an ce s   ( D2 p air ) .   I s h o u ld   b n o ted   th at  u s in g   th s am ch an n el  wh ile  s h ar in g   it  with   th ese   two   d is tin ct  u s er   ty p es  r esu lt  in   co - ch an n el  in ter f er en ce s .   T h DUE s   f ac r ed u ctio n   in   s ig n al  q u ality   b ec au s o f   th p r esen ce   o f   o t h er   DUE s   ass ig n ed   to   th e   s am ch a n n el  an d   s itu ated   n ea r   th e   o b s er v ed   DUE ,   as  n o   in ter f er en ce   m a n ag em e n s tr ateg y   is   ap p lied   in   t h is   s ce n ar io .   C o n s eq u en tly ,   s o l u tio n   is   r eq u ir ed   to   m itig ate  co - ch an n el  in ter f er en ce .   T h e   n etwo r k   s ce n ar io   d ep icted   in   Fig u r 3   is   u tili ze d   f o r   th e   s im u latio n   e x p er im e n ts   in   th is   p ap er   an d   is   r ef er r ed   t o   as  th b aselin s y s tem .   I s h o u ld   b n o ted   th at  th f ir s s ce n ar io   is   aim ed   to   ex p lo r th e   in ter f er e n ce s   o cc u r r in g   in   th R I S - aid ed   ce llu lar   co m m u n icatio n   s y s tem   wh en   D2 ar p r esen t.   I n   th n etwo r k   s y s tem   u n d er   co n s id er atio n ,   clu s ter in g   tech n iq u is   em p lo y ed   to   m i n im ize  th e   in ter f er en ce   ex p er ie n ce d   b y   DUE s ,   p ar ticu lar ly   in ter f er en ce   f r o m   o th e r   DUE s .   T h is   a p p r o ac h   g r o u p s   th r ee   DUE   p air s   u s in g   d if f er en f r e q u en cy   ch an n els  an d   is   ap p lied   to   o p tim ize  th allo ca tio n   o f   DUE   c h an n els.   DUE s   ar k ep ap ar f r o m   ea c h   o th er   u s in g   th is   p r o p o s ed   te ch n iq u e   to   k ee p   ea c h   o th e r   allo ca ted   o n   t h s am e   f r eq u e n cies.  B y   ap p ly in g   th e   clu s ter in g   tec h n iq u e,   th e   d is tan ce   b etwe en   DUE s   u s in g   t h s am c h an n el   is   in cr ea s ed ,   as  s h o wn   in   Fig u r e   4 ,   wh ich   h elp s   r ed u ce   c o - ch a n n el  in ter f er e n ce   ( in ter f er en ce   ca u s ed   b y   s h ar i n g   th s am ch an n el) .   As  r es u lt,  th clu s ter in g   m eth o d   e m p h asizes  in cr ea s in g   th d is tan ce   b etwe en   th e   s ep ar ated   DUE s   to   m in im ize  co - ch an n el  in ter f er en ce .   Fig u r 5   illu s tr ates  h o th p r o p o s ed   clu s ter in g   tech n iq u is   im p lem e n ted   in   t h s im u latio n   s ce n ar io .             Fig u r 2 .   C h an n els allo ca tio n   o f   C UE s   an d   DUE s     Fig u r 3 .   C o n v en tio n al   ce llu la r   n etwo r k   s ce n a r io   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2         C lu s teri n g   tech n iq u fo r   d en s D2 co mmu n ica tio n   in   R I S - a id ed   …  ( Mis fa   S u s a n to )   931         Fig u r 4 .   T h p r o p o s ed   cl u s ter in g   m eth o d     Fig u r 5 .   T h p r o p o s ed   cl u s ter in g   m eth o d       T h clu s ter in g   p r o ce s s   s tar ts   b y   s elec tin g   r e f er en ce   DUE   p air   f r o m   th a v ailab le  DUE   p a ir s   with in   m icr o ce ll  ar ea   to   f o r m   clu s ter .   T h d is tan ce   b etwe en   th i s   r ef er en ce   p air   an d   t h s u r r o u n d in g   DUE   p air s   is   th en   ca lcu lated .   Usi n g   th ese  d is tan ce s ,   th r ef er en ce   DUE   p air   d eter m in es  its   clu s ter   m em b e r s .   T h two   n ea r est  DUE   p air s   ar s elec te d   as  clu s ter   m em b er s ,   as  th is   s tu d y   em p lo y s   f r eq u e n cy   r e u s f ac to r   ( FR F)  o f   3   f o r   D2 c o m m u n icatio n s .   C o n s eq u en tly ,   ea c h   clu s ter   co n s is ts   o f   th r ee   DUE   p air s .   On ce   clu s ter   is   f o r m ed ,   th r ef er en ce   DUE   p air   ch o o s e s   th n ex DUE   p air   to   ac as th n ew  r ef er e n ce .   T h is   n ew  r ef er en ce   is   s elec ted   f r o m   t h th ir d   clo s est  DUE   p air   to   th e   p r e v io u s   r e f er en ce .   T h clu s ter in g   p r o ce s s   th en   r e p ea ts   with   th n ew   r ef er en ce   u n til  all  DUE   p air s   with in   th m icr o ce ll  h a v b ee n   ass ig n e d   to   clu s ter s .   DUE   p air s   th at  h av b ee n   in clu d ed   in   clu s ter   ar r em o v ed   f r o m   th lis o f   p air s   elig i b le  f o r   cl u s ter in g .   Fig u r 6   p r esen ts   th f lo wch ar illu s tr atin g   th clu s ter   f o r m ati o n   p r o ce s s .       2 . 2   Cha nn el  m o dels   a nd   a s s um ptio ns   T h n etwo r k   m o d els  illu s tr ated   in   Fig u r es  1   an d   3   ar e x p ec ted   to   in clu d two   tr an s m is s io n   p ath s a   d ir ec lin o f   s ig h t   ( L OS)   p ath   an d   n o n - lin e   o f   s ig h ( NL OS)   p ath .   T h is   p a p er   ap p lies   th well - k n o wn   f r ee - s p ac p ath   lo s s   ( F SL)   ch an n el  m o d el  in   d B   f o r   th L OS  p at h ,   as  d esc r ib ed   in   ( 1 )   [ 2 4 ] .   C o n v er s ely ,   o b s tacle s   ca u s ad d itio n al   lo s s   f o r   th e   NL OS  p ath ,   wh ich   is   ac co u n ted   f o r   in   t h p ath   lo s s   ca l cu latio n   f o r   NL OS  co n d itio n s ,   as d etailed   in   ( 2 )   o f   th FS L   m o d el :     = 20  10 ( ) + 20  10 ( ) 27 . 45   ( 1 )      = +   ( 2 )     w h er   r ep r esen ts   th wo r k in g   f r eq u e n cy   in   m eg ah e r tz  ( MH z) ,   an d   d   d en o tes  th d is tan ce   b etwe en   th tr an s m itter   an d   r ec eiv er ,   in   m e ter s .     r ef e r s   to   th e   o b s tacle   lo s s ,   wh ich   v a r ies  b ased   o n   t h t y p o f   m ater ial   ca u s i n g   th ad d itio n al  lo s s ,   s u ch   as m etal,   co n cr ete,   an d   o th er s .     T h is   p ap er   u tili ze s   an d   ex am in es  th two - r ay   ch an n el  m o d e p r o p o s ed   in   [ 2 5 ]   f o r   s y s te m   with   R I S.   Fig u r 7   illu s tr ates  th two - r ay   ch an n el  m o d el .   T h r ec ei v ed   p o wer   at  th r ec eiv er   in   th is   m o d e ca n   b e   ca lcu lated   u s in g   ( 3 )   [ 2 5 ] .     = ( + 1 ) 2 ( 4  ) 2   ( 3 )             Fig u r 6 .   T h f lo wch a r t o f   cl u s ter in g   alg o r ith m       Fig u r 7 .   T wo - r ay   p r o p ag atio n   m o d el  as a   b asic  p r o p a g atio n   m o d el  f o r   R I S a s   u s ed   in   [ 25 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 9 ,   No .   2 ,   Au g u s 20 25 :   927 - 9 4 0   932   Her e,     d en o tes  th to tal  n u m b er   o f   R I elem en ts ,   wh ile    an d     r ep r esen th r ec eiv er   an d   tr an s m itter   p o wer s ,   r esp ec tiv e ly ,   m ea s u r e d   in   watts.    is   th wav elen g th   o f   th t r an s m itted   s ig n al  in   m eter s ,   an d     is   th d is tan ce   b etwe en   th tr an s m itter   an d   r ec eiv e r ,   also   in   m eter s .   I is   im p o r t an to   n o te  th at,   ac co r d in g   t o   th is   m o d el,   th e   r ec eiv ed   p o wer   at  th r ec eiv er ,   as  d escr ib ed   in   ( 3 ) ,   d e p en d s   s o lely   o n   th e   d is tan ce   b etwe en   th tr an s m itt er   an d   r ec eiv er ,   as e m p h asized   in   [ 2 5 ] .     2 . 3   Sig na l - to - inte rf er ence - p lus - no is e - ra t io   ( SI NR)   a na ly s is   T h SIN R   is   an   im p o r tan p er f o r m an ce   m etr ic  f o r   wir eless   s y s tem s .   T h is   p ap er   c o n s id er s   d o wn lin k   tr an s m is s io n s   f o r   th co n s id er ed   s y s tem   m o d els  p r ev io u s ly   d escr ib ed   in   Fig u r es  3   a n d   5 .   I n   o r d er   to   d e r iv e   th SIN R ,   let’ s   co n s id er   th n etwo r k   s h o wn   i n   Fig u r 8   wh ich   r ep r esen ts   th p r esen ce   o f   D2 in   R I S - aid ed   ce llu lar   n etwo r k .   W h en   DU E   p air   is   o b s er v ed ,   at  DUE   r e ce iv er   th er ar an   e x p ec ted   r ec eiv ed   p o wer   f r o m   its   DUE   tr an s m itter   p air   an d   it s   R I r ef lecte d   ex p ec ted   p o we r ,   an d   th er a r n u m b e r   o f   in ter f er en ce s   ca u s ed   b y   E No d eB  an d   an o th er   DU E   th at  u s es  th s am f r eq u en cy   ch an n el.   I n   ad d itio n ,   R I is   r ef lectin g   th e   in ter f er en ce s   as we ll c au s ed   b y   o th er   DUE s   an d   E No d eB.  T h er ef o r e ,   th SIN R   ca n   b e x p r ess ed   in   ( 4 )   [ 2 4 ] .           Fig u r 8 .   DUE   an al y s is   o n   c o n s id er ed   n etwo r k   s ce n ar i o       = = 1   +   = 1   +     ( 4 )     I n   th is   co n tex t,    d en o tes  th r e ce iv ed   p o wer   ( in   m W   o r   W )   at  th o b s er v ed   DUE   r ec eiv e r   f r o m   th e   in ten d ed   tr an s m itter .   T h v ar i ab les  x   an d   y   r ep r esen th to t al  n u m b er   o f   in ter f er e n ce s   f r o m   o th er   DUE s   an d   E No d eBs ,   r esp ec tiv ely .     in d icate s   th in ter f er en ce   p o we r   lev el  f r o m   t h j - th   DUE   s h ar in g   th e   s am f r eq u e n cy ,   wh ile    r ep r esen ts   th in ter f er en ce   p o we r   lev el   f r o m   th e   k - th   E No d eB.  Mo r e o v er ,     s ig n if ies  th e   n o is p o wer   at  th e   o b s er v e d   U E .       2 . 4   T hro ug hp ut  a nd   s pect r a l e f f iciency   perf o r m a nces   T h r o u g h p u t   i s   t h e   a m o u n t   o f   d a t a   r e c ei v e d   o v e r   a   g i v e n   ti m p e r i o d   o r   t h e   m a x i m u m   d a t r a t e   t h a a   c o m m u n i c a t i o n   s y s te m   c a n   t r a n s m i t .   T h e   S h a n n o n - H a r t l e y   eq u a t i o n   f o r m s   t h e   t h e o r e t i c a l   b a s is   f o r   c a l c u l a t i n g   t h r o u g h p u t   ( ) ,   a s   it   r e la t es   t h m a x i m u m   p o s s i b l e   t r a n s m is s i o n   b i t   r a te   o f   c o m m u n i c a t i o n   c h a n n e l   t o   it s   n o i s a n d   b a n d w i d t h   c h a r a c t e r is t ic s .   T h e r e f o r e ,     i n   b i t s   p e r   s e c o n d   ( b p s )   c a n   b e   d e r i v e d   u s i n g   ( 5 )   [ 2 6 ] :     = l og 2 ( 1 + )   ( 5 )     w h er   r ep r esen ts   th to tal  s y s tem   b an d wid th   in   h e r tz  ( Hz) ,   wh ile    d en o tes  th ac tu al  m ea s u r ed   SIN R   an d   h en ce     r ep r esen ts   th s y s tem   t h r o u g h p u t.  Sp ec tr al  ef f icien cy   is   r elate d   to   th th r o u g h p u in   wh ich   r ep r esen ts   th d ata  r ate  p e r   b an d wid th   u n it.  T h u s ,   th s p ec tr al  ef f icien c y ,   ,   is   an aly ze d   u s in g   ( 6 )   [ 2 7 ] .     = = l og 2 ( 1 + )   ( 6 )     2 . 5   Net w o rk   ener g y   Acc o r d in g   to   [ 2 8 ] ,   n etwo r k   e n er g y   co n s u m e d   (  )   b y   d ep lo y in g   D2 D   co m m u n icatio n s   c an   b e   ca lcu lated   as in   ( 7 ) .        = _  = 1   ( 7 )     wh er _    is   i - th   DUE   tr an s m itter   co n s u m ed   p o wer ,     is   th n et wo r k   th r o u g h p u an d     is   th n u m b er   o f   DUE s   in   th n etwo r k .   T h er ef o r e,   th av e r ag n etwo r k   en e r g y   ca n   b e   ca lcu lated   as in   ( 8 )   [ 2 8 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2         C lu s teri n g   tech n iq u fo r   d en s D2 co mmu n ica tio n   in   R I S - a id ed   …  ( Mis fa   S u s a n to )   933    _  =    ( 8 )     2 . 6   B it   er ro r   ra t perf o rm a nce   B it  er r o r   r ate  (  )   is   m etr ic  th at  ev alu ates  th p r o p o r tio n   o f   r ec eiv ed   b its   with   er r o r s   co m p ar ed   to   th to tal   n u m b er   o f   b its   tr an s m itted   to   th e   r ec eiv er .   T h    is   in f lu e n ce d   b y   th t y p a n d   lev el   o f   th e   m o d u latio n   s ch em u s ed   in   th s y s tem .   I n   th is   p ap er ,   th 16 - QAM   q u ad r at u r am p litu d m o d u latio n     ( QAM )   s ch em is   u s ed   f o r   m o d u latio n   s ch em e.   As  r esu lt ,   th    ca lcu latio n   in   th is   p ap e r   is   co n d u cte d   u s in g   ( 9 )   [ 2 9 ] ,      = 3 4 ( 4 5 / 0 )   ( 9 )     wh er ( . )   d en o tes  th Q - f u n ctio n   o f   th ar g u m e n in   b r ac k ets,  a nd  / 0   r ep r esen ts   th r atio   o f   en er g y   p er   b it  to   n o is p o wer   s p ec tr al  d e n s ity .   / 0   ac ts   as  n o r m alize d   m ea s u r o f   th SIN R   p er   b it.  T h r elatio n s h ip   b etwe en   / 0   an d   / 0   ( en e r g y   p e r   s y m b o to   n o is s p ec tr al  d en s ity )   is   d em o n s tr ated   in   ( 1 0 )   [ 2 6 ] ,   wh er e     r ep r esen ts   th n u m b er   o f   d is tin ct  m o d u latio n   s y m b o ls .     0 =   0   l og 2   ( )   ( 1 0 )     2 . 7   Cum ula t i v dis t ributio n f un ct io n   C u m u lativ d is tr ib u tio n   f u n ct io n   ( C DF)   r e p r esen ts   p r o b a b ilit y   o f   r an d o m   v ar ia b les  X   le s s   th an   o r   eq u al  to   a   co n s tan o f   x .   C DF  is   d en o ted   i n   ( 1 1 )   [ 2 9 ] .   C DF  im p lies   th p r o b ab ilit y   o f   o u ta g wh en   it  is   r elate d   to   th n etwo r k   p er f o r m an ce   m etr ics.  I n   th is   p ap er ,   th p er f o r m an ce   m etr ics  th at  ar r ep r es en ted   in   C DF  ar SIN R   an d   th r o u g h p u t.     ( ) =    ( )   ( 1 1 )       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   co m p r eh en s iv s im u latio n   ex p er im en was  co n d u cte d   an d   th r esu lts   b ased   o n   th p er f o r m a n ce   p ar am eter s   d escr ib e d   ea r lier   wer co llected   an d   an aly ze d .   T h is   p ap er   co m p ar es  t h SIN R ,   th r o u g h p u t,  B E R ,   s p ec tr al  ef f icien cy ,   an d   n etwo r k   en er g y   v alu es  with   an d   with o u th p r o p o s ed   clu s ter in g   t ec h n iq u e,   as  s h o wn   in   Fig u r es  3   an d   5 ,   r esp ec tiv e ly .   As  m en tio n ed   ea r lier ,   th s y s tem   in   Fig u r 3   is   r ef er r ed   to   as  th b asel in e   s y s tem ,   wh ile  th s y s tem   in   F ig u r 5   r ep r esen ts   th p r o p o s ed   m eth o d /s y s tem .   All  f ig u r e s   in   th is   s ec tio n   ar e   lab eled   ac co r d i n g ly ,   b ased   o n   th s y s tem s   in   Fig u r es  3   an d   5 .   Ad d itio n ally ,   C DFs   ar p r esen ted   to   illu s tr ate  th p r o b a b ilit y   d is tr ib u tio n   o f   th e   s im u latio n   r esu lts .   T h an aly s is   f o cu s es  o n   th im p ac o f   in cr ea s in g   C UE s   an d   DUE s   in   R I S - as s is ted   ce ll u lar   n etwo r k s .   I is   im p o r tan to   n o te  th at  th p r o p o s ed   m et h o d   is   ap p lied   o n l y   to   DUE s .   T ab le  1   p r o v id es  s u m m ar y   o f   t h s im u latio n   p ar am ete r s   an d   s et tin g s   u s ed   in   th e   n etwo r k   s ce n ar io s .   T h is   p ap er   an aly ze s   1 2 0   DUE   p air s   an d   C UE s   e ac h   to   ex am in th in ter f er en ce   ef f ec ts   ca u s ed   b y   an   in cr ea s in g   n u m b e r   o f   d is tr ib u ted   u s er s .   T h is   s ec tio n   also   p r esen ts   th an aly s is   r esu lts   o f   th DUE   r ec eiv er   d u r in g   d o wn lin k   tr an s m is s io n   in   th ce llu lar   n etwo r k .   Fig u r 9   s h o ws  co m p ar is o n   o f   th S I NR   v alu es  f o r   d if f er en n u m b er s   o f   DUE s   in   th e   n etwo r k   s ce n a r io .   I is   ev i d en t   th at  wh e n   th e   n u m b er   o f   DU E s   r ea ch es  1 2 0 ,   th SIN R   o f   t h b aselin s y s tem   d r o p s   f r o m   3 . 3 5   d B   to   0 . 4 7   d B ,   wh ile  th p r o p o s ed   m et h o d   d ec r ea s es f r o m   4 . 1 6   d B   to   0 . 7 2   d B .   T h er ef o r e,   th p r o p o s ed   clu s ter in g   tech n iq u ef f ec tiv ely   in cr ea s es  th s ig n al  p o wer   r ec ei v ed   b y   DUE s   co m p ar ed   to   th e   b aselin s y s tem ,   lead in g   t o   i m p r o v e d   s er v ice   q u ality .   T h e   clu s ter in g   p r o c ess ,   alo n g   with   th allo ca tio n   o f   d if f er en f r eq u e n cy   c h an n els t o   DUE s   in   s ep ar ate  clu s ter s   wo r k s   ef f ec tiv ely .   Fu r th er m o r e ,   co m p ar is o n   o f   th SIN R   v alu es  at  C UE s   s id with   an d   with o u th p r o p o s ed   tech n iq u e   is   also   s h o wn   in   Fig u r 9 .   T h r esu ltin g   g r a p h   in d icate s   d ec r ea s ed   v alu as  t h n u m b e r   o f   C UE   in cr ea s es.  I n   g e n er al,   t h p r o p o s ed   clu s ter in g   tech n iq u g e ts   lo wer   th an   th e   b aselin s y s tem .   T h b aselin e   s y s tem   o b tain s   th e   v alu e   o f   2 2 . 4   d B ,   wh ich   d ec r ea s es  to   1 6 . 9 9   d B ,   wh ile  th e   p r o p o s ed   te ch n iq u e   ac h iev es  a n   in itial  v alu o f   2 2 . 3 4   d B ,   an d   d ec r ea s es  to   1 6 . 3 5   d B .   E v en   t h o u g h   th p r o p o s ed   tech n iq u e   g ets  lo wer   SIN R   v alu e,   th C UE s   v alu d o es  n o ex p er ien ce   s ig n if ica n d eg r ad atio n   d u to   th p r esen c o f   DUE s   i n   th ce llu lar   n etwo r k .   I im p lies   th at  b y   th e   p r esen ce   o f   D2 D   co m m u n icatio n   in   R S - aid ed   ce ll u lar   co m m u n icatio n   an d   p r o p o s ed   clu s ter in g   tech n iq u e ,   th n etwo r k   d o es  n o s ac r if ice  th p er f o r m an ce   o f   C UE s   wh ich   ar lik ely   h av in g   h ig h er   p r io r ity   f o r   s e r v ices  o n   th n etwo r k .   Ou r   clu s ter in g   tech n iq u w o r k s   well  in   r ed u cin g   th e   in ter f er en ce   e f f ec ts   b y   wid e n in g   th d is tan ce s   am o n g   c o - ch a n n el  D2 p air s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 9 ,   No .   2 ,   Au g u s 20 25 :   927 - 9 4 0   934       Fig u r 9 .   T h SIN R   s im u latio n   r esu lts       T ab le  1 .   Settin g   o f   s im u latio n   p ar am eter s   N o .   P a r a me t e r   V a l u e   1   Th e   n u m b e r   o f   m i c r o c e l l s   3   2   F r e q u e n c y   r e u se   f a c t o r   o f   m i c r o c e l l s   1   3   M i c r o c e l l s ra d i u s   [ 30 ]   5 0 0   m e t e r s   4   B a se   st a t i o n ’s   t r a n smi t   p o w e r   [ 30 ]   4 0   d B m   5   Tr a n sm i t   p o w e r   o f   D U [ 3 1 ]   2 3   d B m   6   D U p a i r   d i s t a n c e   [ 32 ]   1 0   me t e r s   7   N u mb e r   o f   C U E   ( e a c h   m i c r o c e l l )   1 2 0   u sers   8   N u mb e r   o f   D U p a i r s (ea c h   m i c r o c e l l )   1 2 0   u sers   9   El e m e n t   o f   R I S   1 0 0   10   B a n d w i d t h   sy st e m,  B   1 0   M H z   11   F r e q u e n c y   1 , 9 0 0   M H z   12   S i mu l a t i o n   i t e r a t i o n s   1 0 , 0 0 0       Fig u r 1 0   p r esen ts   th e   C DF  an aly s is   o f   SIN R   r esu lts   f o r   1 2 0   DUE s   an d   1 2 0   C UE s .   Fo r   an   SIN R   v alu o f   2   d B   f o r   DUE s ,   th f ig u r s h o ws  th at   5 8 . 3 ( o r   0 . 5 8 3 )   o f   th SIN R   v alu es  f o r   t h b aselin s y s tem   ar at  o r   b elo 2   d B ,   wh ile  4 5 . 8 ( o r   0 . 4 5 8 )   o f   th SIN R   v alu es  f o r   th s y s tem   with   th e   p r o p o s ed   clu s ter in g   tech n iq u e   f all  with i n   th at  r an g e.   T h is   s u g g ests   th at  th e   p r o p o s ed   tech n iq u e   y ield s   a   b ette r   SIN R   d is tr ib u tio n   th an   th b aselin s y s tem .   Fu r th er m o r e,   t h C DF  o f   SIN R   f o r   th C UE s   s h o ws  th at  th p r o p o s ed   clu s ter in g   m eth o d   s lig h tly   o u tp e r f o r m s   th b aselin s y s tem .   Fo r   SIN R   v alu e s   o f   2 0   d B   o r   lo wer ,   th b aselin s y s tem   h as   C DF  v alu o f   6 2 %,  w h ile  th p r o p o s ed   clu s ter in g   tech n i q u ac h iev es  C DF  v alu o f   6 4 at  th s am e   SIN R   th r esh o ld .           Fig u r e   10.   T h C DF o f   SIN R   s im u latio n   r esu lts   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2         C lu s teri n g   tech n iq u fo r   d en s D2 co mmu n ica tio n   in   R I S - a id ed   …  ( Mis fa   S u s a n to )   935   Fig u r 1 1   r ep r esen ts   s im u latio n   r esu lts   o f   th r o u g h p u c o m p ar is o n   v al u es  f o r   DUE s   an d   C UE s .   T h s im u latio n   r esu lts   o b tain e d   f o r   th e   DUE s   o f   th b aselin s y s tem ,   as  th n u m b er   o f   DUE s   in cr ea s es  th e   th r o u g h p u s lig h tly   d ec r ea s es  f r o m   1 6 . 6 3   Mb p s   to   1 0 . 8   Mb p s   a n d   f o r   th p r o p o s ed   tech n iq u e   as  th n u m b er   o f   DUE s   in cr ea s es,  th th r o u g h p u d ec r ea s es  f r o m   1 8 . 5 1   d B   to   1 1 . 2 5   Mb p s .   W h en   th n u m b er   o f   DUE   p ai r s   o f   1 2 0 ,   th er e f o r e,   b y   a p p ly i n g   th p r o p o s ed   clu s ter in g   t ec h n iq u e   t o   DUE s ,   th d ata   tr an s m is s io n   r ate  ( th r o u g h p u t)   o f   th DUE s   f u r th er   in cr ea s es.  R eg ar d in g   th e   an aly s is   o f   C UE s ,   th r esu ltin g   g r a p h   s h o ws  a   s im ilar   tr en d   to   th SIN R   r esu lts   f o r   C UE s   d is cu s s ed   ea r lier .   W h en   th e r ar e   1 2 0   C UE s ,   t h s y s tem   b aselin ac h iev es  th r o u g h p u o f   5 6 . 7 5   Mb p s ,   wh er ea s   th p r o p o s ed   clu s ter in g   tech n iq u p er ce i v es  5 4 . 6 5   Mb p s .   I m ea n s   th at  b y   a p p ly in g   clu s ter in g   tech n iq u e,   C UE s   d o   n o t sig n if ican tly   ex p er ien ce   p er f o r m an ce   d eg r ad atio n .     m o r d etailed   c o m p ar is o n   o f   th r o u g h p u p e r f o r m an ce   is   s h o wn   in   Fig u r 1 2 ,   wh ich   an aly ze s   th e   C DF   v alu es  f o r   t h r o u g h p u t.  I n   g e n er al,   th s y s tem   u s in g   t h p r o p o s ed   clu s ter in g   tech n i q u o u tp er f o r m s   t h b aselin s y s tem   f o r   DUE s .   T h C DF  r esu lts   r ev ea th at  th b aselin s y s tem   ac h iev es  4 8 f o r   DUE s   with o u t   th p r o p o s ed   tech n iq u e,   wh ile   th s y s tem   with   th e   p r o p o s e d   clu s ter in g   m eth o d   r ea ch es  6 0 f o r   th r o u g h p u v alu es  o f   1 4   Mb p s   o r   less .   Fo r   C UE s ,   th C DF  v alu es  f o r   th r o u g h p u at  o r   b elo 6 0   Mb p s   ar 6 5 f o r   t h e   b aselin s y s tem   an d   6 4 f o r   th e   p r o p o s ed   tech n iq u e.   T h er ef o r e,   th e   p r o p o s ed   tech n iq u s h o ws  a   s lig h t   im p r o v em e n t in   d ata  d eliv er y   co m p ar ed   to   th b aselin s y s tem .             Fig u r 1 1 .   T h th r o u g h p u t simu latio n   r esu lts     Fig u r 1 2 .   T h C DF o f   th r o u g h p u t simu latio n   r esu lts       Fig u r 1 3   d e p icts   s p ec tr al  ef f icien cy   s im u latio n   r esu lts   to   th in cr ea s in g   n u m b er   o f   DUE s   o r   C UE s .   As  it  ca n   b n o ticed   th at  b o th   f o r   DUE s   an d   C UE s ,   th e   s p ec tr al  ef f icien cy   o f   t h b aselin s y s tem   an d   p r o p o s ed   tech n iq u e   is   s lig h tly   d if f er en t.  I c o n f ir m s   th r esu lts   o f   th r o u g h p u t,  s in ce   th s p ec tr al  ef f icien cy   is   r elate d   to   th s y s tem   th r o u g h p u t.  Fig u r 1 4   s h o ws  th s im u l atio n   r esu lts   o f   n etwo r k   en er g y   f o r   b o th   b aselin e   s y s tem   an d   th p r o p o s ed   tech n iq u e   f o r   b o th   D 2 ( DUE s )   a n d   ce llu lar   ( C UE s ) .   Fo r   DUE s ,   it  i s   ev id en th at   th p r o p o s ed   tech n i q u u s es  s ig n if ican tly   less   en er g y   co m p a r ed   to   th b aselin s y s tem .   T h is   in d icate s   th at,   in   th b aselin s y s tem ,   in ter f er e n ce   is   h ig h er   th an   in   th s y s tem   with   th p r o p o s ed   tech n iq u e.   As  r esu lt,  th e   b aselin s y s tem   ex p er ie n ce s   m o r tr a n s m is s io n   er r o r s ,   lea d in g   t o   r etr a n s m is s io n s   an d ,   c o n s eq u en tly ,   h ig h er   en er g y   c o n s u m p ti o n .   I n   co n t r ast,  at  th C UE s   s id e,   th s y s tem   with   th p r o p o s ed   tech n iq u u s es  m o r e   en er g y   th an   t h b aselin s y s tem .   T h is   ca n   b ex p lain ed   b y   th f ac t   th a th e   clu s ter in g   tech n iq u is   ap p lied   o n l y   o n   th e   DUE s   s id e,   an d   d o es  n o ac c o u n t   f o r   th i n ter f er en ce   ex p er ien ce d   at  th C UE s   s id e.   As  r esu lt,  er r o r s   ar m o r e   lik ely   to   o cc u r ,   lead in g   to   r etr an s m is s io n s   an d ,   co n s eq u en tl y ,   h i g h er   en er g y   c o n s u m p tio n .   I i s   in ter esti n g   to   also   co n s id er   th in ter f er en ce   m an ag em en t t h at  co n s id er s   b o th   DUE s   an d   C UE s   s id es.     Ad d itio n ally ,   Fig u r 1 5   p r es en ts   th B E R   co m p ar is o n   r esu lts   f o r   b o th   s y s tem s   as  th n u m b er   o f   u s er s   in   th n etwo r k   i n cr ea s es.  T h f in al  B E R   f o r   th 1 2 0 - th   DUE   in   b o th   s y s tem s   is   n ea r l y   th s am e,   at   2 4   ×   10 - 2 .   Ho we v er ,   a   clo s er   e x a m in atio n   o f   th e   en tire   g r a p h   s h o ws  th at  th e   p r o p o s ed   te ch n iq u e   co n s is ten tly   ac h iev es  lo wer   B E R   v alu es  co m p ar ed   to   t h b aselin s y s tem .   T h is   s u g g ests   th at  th e   p r o p o s ed   clu s ter in g   tec h n iq u is   m o r ef f ec tiv in   r ed u cin g   th er r o r   r ate,   with   B E R   o f   0 . 2 4 ,   m ea n i n g   2 4   er r o r s   o u o f   1 0 0   b its   tr an s m itted .   I n   c o n tr ast,  f o r   th C UE s ,   th B E R   co m p ar is o n   r ev ea ls   th at  th p r o p o s ed   tec h n iq u r esu lts   in   h ig h er   B E R   th an   t h b aselin s y s tem .   Sp ec if ically ,   th e   p r o p o s ed   clu s ter in g   tech n i q u e   lead s   to   a   b it  e r r o r   r ate   o f   1 2   e r r o r s   o u o f   1 0 , 0 0 0   b its   tr an s m itted   ( 1 . 2   ×   10 - 3 ) ,   wh ile  th b aselin s y s tem   s h o ws  b it  er r o r   r ate  o f   6   er r o r s   o u o f   1 0 , 0 0 0   b its   tr an s m itted   ( 0 . 6   ×   10 - 3 ).     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 9 ,   No .   2 ,   Au g u s 20 25 :   927 - 9 4 0   936         Fig u r 1 3 .   T h s p ec tr al  ef f icien cy   s im u latio n   r esu lts     Fig u r 1 4 .   T h n etwo r k   e n er g y   s im u latio n   r esu lts           Fig u r 1 5 .   T h B E R   s im u latio n   r esu lts       T ab le  2   co m p ar es  th wo r k s   in   th is   p ap er   to   r elate d   clu s ter in g   tech n iq u es  o f   o th er   p a p er s   th at  h av b ee n   ca r r ied   o u p r ev io u s ly   b y   o th er   r esear ch e r s .   T h is   p ap er   ex am in es  th p o wer s   r ec eiv ed   b y   DUE   an d   C UE   d u r in g   d o wn lin k   tr an s m is s io n   i n   an   R I S - aid ed   m u lticellu lar   n etwo r k   s ce n ar io .   As  r esu lt,  ap p ly in g   th e   p r o p o s ed   clu s ter in g   tech n iq u to   t h n etwo r k   s ce n ar io   ca n   b o o s th e   SIN R   v alu e   b y   a s   m u ch   as  0 . 7 2   d B   co m p ar ed   to   th b aselin s y s tem .         T ab l e   2 .   T h co m p ar is o n   to   p r ev io u s   r esear ch   r esu lts     R e f .   Te c h n i q u e / M e t h o d   R e s u l t s   [ 14 ]   U sers D 2 D   c l u st e r i n g   i n   m u l t i c a s t   c o n t e n t   s h a r i n g   sce n a r i o .   Th e   su g g e s t e d   s t r a t e g y   a c h i e v e a n   e n e r g y   e f f i c i e n c y   o f   u p   t o   7 % .   [1 5 ]   O p t i mi z i n g   t h e   p o w e r   a l l o c a t i o n   w i t h   t h e   P o i ss o n   c l u st e r e d   i n   o u t   b a n d   D 2 D   n e t w o r k   I n c r e a si n g   sp e c t r a l   e f f i c i e n c y   t o   6 0 - b i t / s/ H z   f o r   D U Es  r e a c h i n g   8 0   u s e r s wh i l e   i n c r e a s i n g   t h e   n u mb e r   o f   c l u s t e r t o   8   g r o u p s.   [ 33 ]   C l u st e r i n g   me t h o d s wi t h   R a n d o m - B a s e d   C l u st e r i n g   ( R B C )   a n d   C h a n n e l - G a i n - B a se d   C l u st e r i n g   ( C G B C )   sc h e mes ,   Th e   p r o p o s e d   me t h o d   c a n   r e d u c e   t h e   d e l a y   t o   l e ss   t h a n   2 0   mi l l i se c o n d s.   [ 34 ]   In - b a n d   c o mm u n i c a t i o n   w i t h   a   P o i ss o n   c l u st e r   a a   c o m p o n e n t   o f   a   c l u st e r - c e n t r i c   c a c h i n g   st r a t e g y .   F o r   t h e   n u m b e r   o f   r e q u e s t s,  t h e   c l u st e r - c e n t r i c   c a c h i n g   st r a t e g y   i n c r e a s e t h e   p r o b a b i l i t y   o f   a   D U c a c h e   h i t   b y   u p   t o   8 0 %.   [ 35 ]   H y b r i d   r e so u r c e   a l l o c a t i o n   f o r   D 2 D   c o mm u n i c a t i o n   D U S I N R   v a l u e s   r e a c h   8 0 f o r   S I N R   v a l u e b e l o w   4 0   d B ,   i n   s i n g l e   c e l l   n e t w o r k s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.