اختصاص سلول توأمان با مديريت تداخل در شبكه هاي سلولي ناهمگون با استفاده از الگوريتم توزيع شده

Cell Association Combined with Interference Management in Heterogeneous Cellular Networks Using a Distributed Algorithm

: به علت رشد درخواست كاربران شبكه‌هاي سلولي لزوم افزايش ظرفيت اين شبكه‌ها همواره مطرح بوده است. شبكه‌هاي سلولي ناهمگون با به‌كارگيري ايستگاه‌هاي پايه كوچك در كنار ايستگاه‌هاي پايه ماكرو راه‌حلي كم‌هزينه و موثر براي اين منظور مي‌باشند. تفاوت ايستگاه‌هاي پايه در شبكه‌هاي ناهمگون چالش‌هاي جديدي در زمينه اختصاص سلول و مديريت تداخل نسبت به شبكه‌هاي همگون ايجاد كرده است. لذا طراحي روش‌هاي جديد و كارامد اختصاص سلول و منابع در اين شبكه‌ها از مسائل باز و در حال توسعه مي‌باشد. در اين مقاله با توجه به كارهاي موجود لزوم ارائه راه‌حلي كارامد كه با اختصاص همزمان سلول و زيرباند مناسب به پيشگيري از تداخل براي تمامي كاربران بپردازد، مطرح شده است. مدل تداخل پروتكل و روش‌هاي مدل‌سازي آن در شبكه‌هاي سلولي مورد بررسي قرار گرفته است. پس از مدل‌سازي سيستم، مسأله توأمان به صورت يك مسأله بهينه‌سازي عدد صحيح فرموله شده است. سپس با فرموله كردن مجدد مسأله و استفاده از تجزيه يك سطحي دوگان، الگوريتمي با پيچيدگي كارامد با پاسخ‌هاي نزديك به بهينه بدست آورده مي‌شود. سپس پروتكل توزيع‌شده مورد نظر ارائه شده كه در آن هر كاربر و هر ايستگاه پايه تنها نيازمند اطلاعات محلي خود بوده و به صورت محلي تصميم مي‌گيرند. نتايچ شبيه‌سازي كارامدبودن راه حل پيشنهادي را تأييد مي‌كند.

Due to the growing demand of cellular networks, the need to increase the capacity of these networks has always been a challenge. Heterogeneous cellular networks using small base stations alongside macro base stations are low cost and effective solutions for this problem. However the differences between the various BSs in heterogeneous networks have created new challenges in terms of cell association and interference management compared with the traditional cellular networks. Therefore, the design of new and efficient methods for allocating cells and resources in these networks is an open research topic. This paper addresses the need for an efficient solution to simultaneously allocating cells and subbands in order to prevent interference for all users. The protocol interference model and its modeling methods in cellular networks have been studied. After modeling the system, the problem is formulated as an integer optimization problem. Then, by reformulating the problem and using a one-level dual decomposition, an algorithm with efficient complexity with near-optimal answers is attained. Thereafter, a distributed protocol is presented in which each user and each base station would only require local information for making decisions. The simulation results confirm the effectiveness of the proposed solution.