Published December 1, 2013 | Version v1
Publication Open

Multiple Beam Selection for Combing M2M Communication Networks and Cellular Networks with Limited Feedback

Creators

  • 1. Peking University
  • 2. Beihang University

Description

We study the scenario in which a large number of machine-type communication devices (MTCDs) communicate with each other by utilizing the help of the base station (BS) through some MTCD gateways. We consider an overlay mode of an orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) based cellular system using orthogonal beamforming to provide broadband wireless access for the MTCD gateways. In order to avoid the interference with mobile users, the beamforming vectors to the MTCD gateways have to be orthogonal to the channel vectors of mobile users, which become a beamforming constraint for the MTCD gateways. However, with limited feedback of channel state information (CSI) at a BS, the orthogonal beamforming constraints may not be achieved. In such a practical case, conventional feedback schemes are feasible but not efficient due to the orthogonality constraints. In this paper, we propose a novel multiple beam selection (MBS) approach with limited feedback for MTCD gateways by taking into account the previous orthogonality constraints. Simulation results show that the performance improvement of the proposed approach over the conventional ones is generally about 10% when a BS is equipped with an array of 6 elements.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

ندرس السيناريو الذي يتواصل فيه عدد كبير من أجهزة الاتصال من نوع الماكينة (MTCDs) مع بعضها البعض من خلال الاستفادة من مساعدة المحطة الأساسية (BS) من خلال بعض بوابات MTCD. نحن نعتبر وضع التراكب لنظام خلوي قائم على الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDMA) باستخدام التشكيل الشعاعي المتعامد لتوفير وصول لاسلكي واسع النطاق لبوابات MTCD. من أجل تجنب التداخل مع مستخدمي الهاتف المحمول، يجب أن تكون ناقلات تشكيل الحزم إلى بوابات MTCD متعامدة مع ناقلات قنوات مستخدمي الهاتف المحمول، والتي تصبح قيدًا لتشكيل الحزم لبوابات MTCD. ومع ذلك، مع ردود الفعل المحدودة لمعلومات حالة القناة (CSI) في BS، قد لا تتحقق قيود تشكيل الحزمة المتعامدة. في مثل هذه الحالة العملية، تكون مخططات التغذية الراجعة التقليدية مجدية ولكنها غير فعالة بسبب القيود المتعامدة. في هذه الورقة، نقترح نهجًا جديدًا لاختيار الحزم المتعددة (MBS) مع ملاحظات محدودة لبوابات MTCD من خلال مراعاة القيود المتعامدة السابقة. تُظهر نتائج المحاكاة أن تحسين أداء النهج المقترح على النهج التقليدي يبلغ عمومًا حوالي 10 ٪ عندما يكون BS مجهزًا بمجموعة من 6 عناصر.

Translated Description (French)

Nous étudions le scénario dans lequel un grand nombre de dispositifs de communication de type machine (MTCD) communiquent entre eux en utilisant l'aide de la station de base (BS) via certaines passerelles MTCD. Nous considérons un mode de superposition d'un système cellulaire basé sur l'accès multiple par répartition orthogonale de la fréquence (OFDMA) utilisant la formation de faisceaux orthogonaux pour fournir un accès sans fil à large bande pour les passerelles MTCD. Afin d'éviter les interférences avec les utilisateurs mobiles, les vecteurs de formation de faisceau vers les passerelles MTCD doivent être orthogonaux aux vecteurs de canal des utilisateurs mobiles, qui deviennent une contrainte de formation de faisceau pour les passerelles MTCD. Cependant, avec une rétroaction limitée des informations d'état de canal (CSI) au niveau d'une BS, les contraintes de formation de faisceau orthogonales peuvent ne pas être atteintes. Dans un tel cas pratique, les schémas de rétroaction conventionnels sont réalisables mais pas efficaces en raison des contraintes d'orthogonalité. Dans cet article, nous proposons une nouvelle approche de sélection de faisceaux multiples (MBS) avec un retour limité pour les passerelles MTCD en tenant compte des contraintes d'orthogonalité précédentes. Les résultats de simulation montrent que l'amélioration des performances de l'approche proposée par rapport aux approches conventionnelles est généralement d'environ 10% lorsqu'une BS est équipée d'un tableau de 6 éléments.

Translated Description (Spanish)

Estudiamos el escenario en el que un gran número de dispositivos de comunicación de tipo máquina (MTCD) se comunican entre sí utilizando la ayuda de la estación base (BS) a través de algunas pasarelas MTCD. Consideramos un modo de superposición de un sistema celular basado en acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDMA) que utiliza la formación de haces ortogonales para proporcionar acceso inalámbrico de banda ancha para las pasarelas MTCD. Con el fin de evitar la interferencia con los usuarios móviles, los vectores de formación de haz a las pasarelas MTCD tienen que ser ortogonales a los vectores de canal de los usuarios móviles, que se convierten en una restricción de formación de haz para las pasarelas MTCD. Sin embargo, con una retroalimentación limitada de la información de estado del canal (CSI) en una BS, es posible que no se logren las restricciones de formación de haces ortogonales. En tal caso práctico, los esquemas de retroalimentación convencionales son factibles pero no eficientes debido a las restricciones de ortogonalidad. En este documento, proponemos un nuevo enfoque de selección de haces múltiples (MBS) con retroalimentación limitada para las puertas de enlace MTCD teniendo en cuenta las restricciones de ortogonalidad anteriores. Los resultados de la simulación muestran que la mejora del rendimiento del enfoque propuesto sobre los convencionales es generalmente de alrededor del 10% cuando una BS está equipada con una matriz de 6 elementos.

Files

540849.pdf

Files (15.9 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:319ce93b9864e24383b69521c6bdbb03
15.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
اختيار شعاع متعدد للجمع بين شبكات الاتصالات M2M والشبكات الخلوية مع ردود فعل محدودة
Translated title (French)
Sélection de faisceaux multiples pour combiner les réseaux de communication M2M et les réseaux cellulaires avec un retour d'information limité
Translated title (Spanish)
Selección de haces múltiples para combinar redes de comunicación M2M y redes celulares con retroalimentación limitada

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2011248802
DOI
10.1155/2013/540849

Is supplement to
https://openalex.org/W2887741674 (Other)
https://openalex.org/W2382950503 (Other)
https://openalex.org/W2374605473 (Other)
https://openalex.org/W2374316087 (Other)
https://openalex.org/W2366644843 (Other)
https://openalex.org/W2359486762 (Other)
https://openalex.org/W2351264995 (Other)
https://openalex.org/W2206164647 (Other)
https://openalex.org/W2063145683 (Other)
https://openalex.org/W2010977033 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W2018837450
  • https://openalex.org/W2060521242
  • https://openalex.org/W2083602104
  • https://openalex.org/W2100902563
  • https://openalex.org/W2101707707
  • https://openalex.org/W2106159703
  • https://openalex.org/W2112277368
  • https://openalex.org/W2113271807
  • https://openalex.org/W2113588842
  • https://openalex.org/W2120898255
  • https://openalex.org/W2121481595
  • https://openalex.org/W2124858630
  • https://openalex.org/W2128372565
  • https://openalex.org/W2134150067
  • https://openalex.org/W2134274128
  • https://openalex.org/W2141625839
  • https://openalex.org/W2143927285
  • https://openalex.org/W2148236056
  • https://openalex.org/W2153911185
  • https://openalex.org/W2159317616
  • https://openalex.org/W2162399014
  • https://openalex.org/W2599509984
  • https://openalex.org/W4248676392
  • https://openalex.org/W4250598470