Multicell cdma network design Vehicular Technology, ieee transactions on




Download 0.49 Mb.
Pdf ko'rish
bet4/8
Sana15.04.2022
Hajmi0.49 Mb.
#19763
1   2   3   4   5   6   7   8
Bog'liq
download
Dasturlash asoslari, 6 5A21101-Adabiyotshunoslik(o\'zbek adabiyoti) Dastur, Web, Amaliyot hisoboti, Ahmadjonov Sherbek , 1, 10, 9 jadid, 2 4м elektron тижорат raqamli imzo, obektivka-namuna-uzb, Haydash cho’kma hosil qilish, ekstraksiya xromotografiya ajratis-fayllar.org (1), 2. Bеnzin sifatiga qo`yiladigan ekspluatatsion talablar Bеnzinla-fayllar.org, avto, 8-mashg`ulot
C. Sensitivity with Respect to Base Station Location
Another way we can control the intracell and the intercell in-
terferences is by controlling the locations of the base stations.
Changing the location of a base station changes the coverage re-
gion of that cell and the coverage regions of the adjacent cells.
Thus, we wish to find the derivatives of the network capacity
with respect to base-station location and use them in an opti-
mization algorithm. They capture the effect of changing the co-
ordinates of one base station
on the capacity of the entire net-
work.
We start by finding the partial derivative of
with respect
to
(27)
if
or
, and
(28)


716
IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY, VOL. 50, NO. 3, MAY 2001
if
and
, and zero otherwise. The intercell interfer-
ence factors
for
, are a function of
. The intercell interference factors
for
and
, are a function of
. Also, the intercell in-
terference factors
for
and
are
a function of
. Thus, the derivative of the network capacity
with respect to the -coordinate of base station
is
(29)
We have a similar expression for
.
For the general case, the derivative of
with respect to
is
(30)
The above derivatives will be used in the solution to the opti-
mization problems (33) and (34).
D. Complexity
In this section, we evaluate the complexity—the number of
multiplications and additions used in the calculations of the rel-
ative average intercell interference and the sensitivity analysis.
Assume that the coverage region of a cell is approximated by
a circle. Let
be the average radius of a cell. Then for
an
-cell network, the area of the network is proportional to
. To calculate the integrals in (4) and (5), the network is
divided into grid points. The relative interference from a mobile
located at the center of that grid point to every base station is
calculated. The total relative interference is the sum of the inte-
grals from each grid point. The complexity to calculate the total
relative average intercell interference is
.
The complexity to calculate the minimum of
elements
is
[25]. Given the intercell interference factors, the
complexity to calculate the capacity of the network from (8)
is
. The complexity to calculate the
sensitivity with respect to one PCF from (17) is
. Let
be the average cardinality of the set of adjacent base sta-
tions
. Then the complexity to calculate the sensitivity with
respect to one pilot-signal power from (24) is
.
The complexity for the calculation of the sensitivity with re-
spect to one base-station location coordinate from (29) is also
.
V. M
AXIMIZATION OF
C
APACITY
Having derived the sensitivity of network capacity with re-
spect to PCFs, pilot-signal powers, and base-station locations,
we modify the optimization problem (9) to include these pa-
rameters. The first optimization problem formed has the PCFs
as the independent variables
subject to
for
(31)
The value of
,
, should be chosen so that
the required transmit power of the mobiles in cell
does not
exceed the maximum power that a mobile can transmit. Thus,
values of
are different and inversely proportional to the
radius of cell since the transmit power of the mobiles is directly
proportional to the radius of the cells. The solution for the above
optimization problem gives the total network capacity and the
optimizing values of the power compensation factors.
We form another optimization problem where the indepen-
dent variables are the transmitted pilot-signal powers. The opti-
mization problem is
subject to
for
(32)
Another possible optimization is for the case when the inde-
pendent variables are the base-station locations. The optimiza-
tion problem is
subject to
for
(33)
Finally, we maximize the network capacity by optimizing si-
multaneously the power compensation factors, the transmitted
pilot-signal powers, and the base-station locations. The com-
bined optimization problem is
subject to
for
(34)
The optimization problems (31)–(34) are mixed integer pro-
gramming (MIP) problems. The branch-and-bound method is
used to arrive at integer solutions for
,
.


AKL et al.: MULTICELL CDMA NETWORK DESIGN
717
By relaxing the integer variables
,
, to contin-
uous variables, the optimizations in (31)–(34) are solved using a
sequential quadratic programming method [27]. In this method,
a quadratic programming subproblem is solved at each itera-
tion. An estimate of the Hessian of the Lagrangian is updated
at each iteration using the Broyden–Fletcher–Goldfarb–Shanno
formula [28]. A line search is performed using a merit function
[29]. The quadratic programming subproblem is solved using
an active set strategy [30].
In Section VI, we provide results for the optimization prob-
lems in (31)–(34) (with the continuous relaxation assumption),
which give an upper bound on the optimal value. What is pre-
sented is the rounded-down version of the solution. We also
solve the MIP problems and provide the number of branches
required to arrive at the solution.
We note that unlike (9), (31)–(34) are not convex optimization
problems, and so it may be possible for the approaches described
above not to converge to a global optimal solution. To ensure
that this did not occur, we verified the results of the optimization
using simulated annealing (SA) [31], which has many attractive
features. In particular, SA can statistically guarantee finding a
global optimal solution [32]. On the other hand, it can be quite
time consuming to use SA to find an optimal solution, and it
is difficult to fine tune. We use an adaptive simulated annealing
(ASA) algorithm, which is based on an associated proof that the
parameter space can be sampled much more efficiently than by
other previous SA algorithms.
1
Our initial capacity vector used
in ASA is the solution returned by the optimization problems
(31)–(34). The generating probability density function, the ac-
ceptance probability density function, and the cooling temper-
ature schedule used were the default values provided by the al-
gorithm itself.
VI. N
UMERICAL
R
ESULTS
We assume the following for the analysis. The COST-231
propagation model with a carrier frequency of 1800 MHz, av-
erage base-station height of 30 m, and average mobile height of
1.5 m is used to determine the coverage region. The path-loss
coefficient
is four. The shadow-fading standard deviation
is 6 dB. The processing gain
is 21.1 dB. (This corresponds
to the processing gain in IS-95.) The bit energy to interference
ratio threshold
is 9.2 dB. The interference to background noise
ratio
is 10 dB. The voice activity factor
is 0.375. The
whole area is divided into small grids of size 150 by 150 m .
In what follows, we will study an example with a uniform
and nonuniform user distribution in detail and show how the
optimization techniques described in this paper, i.e., (9) and
(31)–(34), maximize the capacity profile of such a network. The
following results have been obtained for the 27-cell CDMA net-
work shown in Fig. 2. The base stations are located at the centers
of a hexagonal grid whose radius is 1732 m. Base station 1 is
located at the origin. The base stations are numbered consecu-
tively in a spiral pattern. The pilot-signal power of every base
station is 1 W.
1
The ASA code and ample documentation are publicly available at
http://www.ingber.com/
Fig. 2.
Capacity in a 27-cell CDMA network with uniform user distribution.

Download 0.49 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8




Download 0.49 Mb.
Pdf ko'rish

Bosh sahifa
Aloqalar

    Bosh sahifa



Multicell cdma network design Vehicular Technology, ieee transactions on

Download 0.49 Mb.
Pdf ko'rish