Published June 11, 2015
| Version v1
Publication
Open
Robust Time Reversal-based Transmit Optimization for Green Heterogeneous Networks
Creators
- 1. Kyung Hee University
- 2. Duy Tan University
- 3. Nanyang Technological University
Description
Time reversal (TR) beamforming, considered as one of most prominent linear precoders, has showed the feasibility in conventional communications. In this paper, we propose the TR-based transmit optimization for heterogeneous networks (HetNets) where multiple femtocells apply TR precoders over frequency selective channels, with the signal-to-inference-plus-noise ratio (SINR) and interference constraints at single-antenna femtocell user devices. In multi-femtocell network environments, we exhibit that TR outperforms the well-known zero-forcing beamforming. Particularly, we focus on the practical case of imperfect channel estimation at femtocell base stations. The robust optimization methodology is hence devised by taking into account the average effect of channel estimation error (CEE) on system performance. Under the assumption of estimation error in time-varying channels, we derive the exact closed-form expressions of the desired signal, inter-symbol interference (ISI), inter-user interference (IUI), co- and cross-layer interference terms, respectively. These derivations allow us to tackle the proposed robust algorithm by convex optimization techniques. In final, numerical results are shown to confirm the validation of our proposal.DOI: http://dx.doi.org/10.5755/j01.eee.21.3.10431
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
أظهر تشكيل شعاع الانعكاس الزمني (TR)، الذي يعتبر أحد أبرز أجهزة الترميز المسبق الخطية، الجدوى في الاتصالات التقليدية. في هذه الورقة، نقترح تحسين الإرسال القائم على TR للشبكات غير المتجانسة (HetNets) حيث تقوم خلايا فيمتو متعددة بتطبيق أجهزة الترميز المسبق TR على القنوات الانتقائية للتردد، مع نسبة الإشارة إلى الاستدلال زائد الضوضاء (SINR) وقيود التداخل في أجهزة مستخدم Femtocell أحادية الهوائي. في بيئات الشبكات متعددة الخلايا الفيمتووية، نظهر أن TR يتفوق على تشكيل الحزم الصفرية المعروفة. على وجه الخصوص، نركز على الحالة العملية لتقدير القناة غير الكامل في المحطات الأساسية لفيمتوسل. ومن ثم تم وضع منهجية التحسين القوية من خلال مراعاة متوسط تأثير خطأ تقدير القناة (CEE) على أداء النظام. في ظل افتراض خطأ التقدير في القنوات المتغيرة زمنيًا، نستمد تعبيرات الشكل المغلق الدقيقة للإشارة المرغوبة، والتداخل بين الرموز (ISI)، والتداخل بين المستخدمين (IUI)، ومصطلحات التداخل المشترك وعبر الطبقات، على التوالي. تسمح لنا هذه الاشتقاقات بمعالجة الخوارزمية القوية المقترحة من خلال تقنيات التحسين المحدبة. في النهاية، يتم عرض النتائج العددية لتأكيد التحقق من صحة اقتراحنا. DOI: http://dx.doi.org/10.5755/j01.eee.21.3.10431Translated Description (French)
La formation de faisceaux d'inversion temporelle (TR), considérée comme l'un des précodeurs linéaires les plus importants, a montré la faisabilité des communications conventionnelles. Dans cet article, nous proposons l'optimisation de la transmission basée sur TR pour les réseaux hétérogènes (HetNets) où plusieurs femtocellules appliquent des précodeurs TR sur des canaux sélectifs en fréquence, avec le rapport signal sur interférence plus bruit (SINR) et les contraintes d'interférence sur les dispositifs utilisateurs femtocellulaires à antenne unique. Dans les environnements de réseau multi-femtocellulaires, nous montrons que TR surpasse la formation de faisceaux à forçage nul bien connue. En particulier, nous nous concentrons sur le cas pratique d'une estimation de canal imparfaite au niveau des stations de base femtocellulaires. La méthodologie d'optimisation robuste est donc conçue en tenant compte de l'effet moyen de l'erreur d'estimation de canal (CEE) sur les performances du système. Sous l'hypothèse d'une erreur d'estimation dans des canaux variant dans le temps, nous dérivons les expressions exactes de forme fermée du signal souhaité, de l'interférence inter-symbole (ISI), de l'interférence inter-utilisateur (Iui), des termes d'interférence co- et inter-couche, respectivement. Ces dérivations nous permettent d'aborder l'algorithme robuste proposé par des techniques d'optimisation convexe. En fin de compte, les résultats numériques sont affichés pour confirmer la validation de notre proposition.DOI : http://dx.doi.org/10.5755/j01.eee.21.3.10431Translated Description (Spanish)
La formación de haces de inversión de tiempo (TR), considerada como uno de los precodificadores lineales más prominentes, ha demostrado la viabilidad en las comunicaciones convencionales. En este artículo, proponemos la optimización de transmisión basada en TR para redes heterogéneas (HetNets) donde múltiples femtoceldas aplican precodificadores TR sobre canales selectivos de frecuencia, con la relación señal-inferencia-más-ruido (SINR) y restricciones de interferencia en dispositivos de usuario femtocelda de una sola antena. En entornos de red multifemtocelda, mostramos que TR supera a la conocida formación de haces de fuerza cero. En particular, nos centramos en el caso práctico de la estimación de canales imperfectos en las estaciones base femtocelulares. Por lo tanto, la metodología de optimización robusta se diseña teniendo en cuenta el efecto promedio del error de estimación de canal (CEE) en el rendimiento del sistema. Bajo el supuesto de error de estimación en canales variables en el tiempo, derivamos las expresiones exactas de forma cerrada de la señal deseada, interferencia entre símbolos (ISI), interferencia entre usuarios (IUI), términos de interferencia entre capas y entre capas, respectivamente. Estas derivaciones nos permiten abordar el algoritmo robusto propuesto mediante técnicas de optimización convexa. En definitiva, se muestran resultados numéricos para confirmar la validación de nuestra propuesta.DDI: http://dx.doi.org/10.5755/j01.eee.21.3.10431Files
6872.pdf
Files
(933.1 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:4db924014038dde4fe9910cf094a2c6a
|
933.1 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحسين الإرسال القائم على عكس الوقت القوي للشبكات الخضراء غير المتجانسة
- Translated title (French)
- Optimisation robuste de la transmission basée sur l'inversion du temps pour les réseaux hétérogènes verts
- Translated title (Spanish)
- Optimización robusta de transmisión basada en la inversión de tiempo para redes heterogéneas verdes
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2125004666
- DOI
- 10.5755/j01.eee.21.3.10431
References
- https://openalex.org/W1968226644
- https://openalex.org/W1977550466
- https://openalex.org/W1988207899
- https://openalex.org/W1993984675
- https://openalex.org/W2016132771
- https://openalex.org/W2045566198
- https://openalex.org/W2048862349
- https://openalex.org/W2060167233
- https://openalex.org/W2089121898
- https://openalex.org/W2092315793
- https://openalex.org/W2113168978
- https://openalex.org/W2117154117
- https://openalex.org/W2118127532
- https://openalex.org/W2121233130
- https://openalex.org/W2128177517
- https://openalex.org/W2136394093
- https://openalex.org/W2156583957
- https://openalex.org/W2160998689
- https://openalex.org/W2161071431