The evolving fifth generation (5G) cellular wireless networks are envisioned to overcome the fundamental challenges of existing cellular networks, for example, higher data rates, excellent end-to-end performance, and user-coverage in hot-spots and crowded areas with lower latency, energy consumption, and cost per information transfer. To address these challenges, 5G systems will adopt a multi-tier architecture consisting of macrocells, different types of licensed small cells, relays, and device-to-device (D2D) networks to serve users with different quality-of-service (QoS) requirements in a spectrum and energy-efficient manner. Starting with the visions and requirements of 5G multi-tier networks, this article outlines the challenges of interference management (e.g. power control, cell association) in these networks with shared spectrum access (i.e. when the different network tiers share the same licensed spectrum). It is argued that the existing interference management schemes will not be able to address the interference management problem in prioritized 5G multi-tier networks where users in different tiers have different priorities for channel access. In this context a survey and qualitative comparison of the existing cell association and power control schemes is provided to demonstrate their limitations for interference management in 5G networks. Open challenges are highlighted and guidelines are provided to modify the existing schemes in order to overcome these limitations and make them suitable for the emerging 5G systems

چکیده

شبکه های بی سیم سلولی نسل پنجم (5G) در حال رشد، برای غلبه بر چالش های اساسی شبکه های سلولی موجود از قبیل نرخ داده های بالاتر، عملکرد end – to – end بسیار خوب و پوشش کاربر در مناطق تحت پوشش هات اسپات و پرجمعیت با تاخیری ناچیز و در نهایت انرژی مصرفی و هزینه آن در هر بار انتقال در نظر گرفته می شوند. برای رفع این چالش ها، سیستم های 5G، دارای یک معماری چند لایه متشکل از ماکروسل ها، انواع مختلف ریز سلول های مجاز، رله ها و شبکه های قطعه به قطعه (D2D) خواهند بود تا نیازهای کاربران با کیفیت سرویس های مختلف (QoS) را در یک گستره و حالت با بهره وری انرژی رفع نمایند. با آغاز مطالب از ملاحظات و الزامات شبکه های چندلایه 5G، این مقاله یک نمای کلی از مشکلات مربوط به مدیریت تداخل امواج (نظیر کنترل توان، ارتباط سلول ها) در این شبکه های با دستیابی طیف مشترک (یعنی وقتی که لایه های شبکه های مختلف، طیف مجاز یکسان را به اشتراک می گذارد) را ارائه می دهد. ثابت می شود که طرح های مدیریت تداخل امواج موجود، در شبکه های چند لایه 5G اولویت بندی شده ای که در آن کاربران لایه های مختلف دارای مشخصات متفاوتی برای دستیابی به کانال می باشند، قادر به رفع مشکلات مربوط به این حوزه نخواهند بود. در این خصوص، برای نشان دادن محدودیت های مدیریت تداخل امواج در شبکه های 5G، یک بررسی و مقایسه کیفی بین طرح های ارتباط سلول ها و کنترل توان موجود، ارائه می شود. برای اصلاح طرح های فعلی به منظور غلبه بر این محدودیت ها و مناسب سازی آنها برای سیستم های 5G پدیدارشده، چالش های باز و راهبردهایی ارائه می شود.

1-مقدمه

 برای برآوردن تقاضای دائماً رو به افزایش ارتباطات سیار باند گسترده، در نوامبر 2010 استانداردهای IMT-Advanced (IMT-A) توسط اتحادیه بین المللی ارتباطات از راه دور به تصویب رسیده اند و به تازگی سیستم های ارتباطی بی سیم نسل چهارم (4G) در سرتاسر جهان گسترش یافته اند. استانداردسازی برای LTE Rel-12، که به عنوان LTE-B نیز شناخته می شود، نیز در حال پیشرفت است و پیش بینی می شود که در سال 2014 به طور کامل انجام شود...