I nte rna t io na l J o urna l o f   I nfo rm a t ics a nd   Co m m un ica t io n T ec hn o lo g y   ( I J - I CT )   Vo l.  1 5 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 6 ,   p p .   30 2 ~ 31 2   I SS N:  2252 - 8 7 7 6 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /iji ct . v 1 5 i 1 . pp 30 2 - 31 2           302       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ict. ia esco r e. co m   A surv ey  on fron t ha ul  sig na ling   o user - cen tric  cell - f ree  ma ss iv M IM O  net wo rks       Sy ed  T a riq A li,  Ana m ik a   Sin g h   D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c   a n d   C o mm u n i c a t i o n ,   LN C U n i v e r s i t y   B h o p a l ,   M a d h y a   P r a d e s h ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   1 5 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J u l 8 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Oct  7 ,   2 0 2 5       Th e   m a n d a te  f o h ig h   d a ta  ra tes   i n   m o b il e   c o m m u n ica ti o n   is  in c re a sin g   a n d   will   c o n ti n u e   to   d o   so   in   th e   f u t u r e .   Alth o u g h   t h e   late st n e two rk   tec h n o lo g ies   c a n   m e e th is  d e m a n d ,   th e y   re su lt   in   m o re - d e n se   n e tw o rk s.  Ne t wo rk li k e   u lt ra - d e n se   n e tw o rk a n d   m a ss iv e   m u lt ip le - in p u m u l ti p le - o u t p u p r o v i d e   v e ry   h i g h   d a ta   ra tes ,   b u t   th e y   c a n n o t   m e e th e   fu tu re   d e m a n d .   T h e   m a in   issu e   with   e x isti n g   n e two r k is  in ter - c e ll   in terfe re n c e   a n d   v a riati o n i n   q u a li t y   o f   se rv ice   e sp .   a t h e   c e ll   e d g e s,  lea d in g   t o   re se a rc h   o n   n e n e two r k   a rc h it e c tu re th a o ffe in telli g e n t   c o o rd i n a ti o n   a n d   c o ll a b o ra ti o n   c a p a b il it ies   a re   b e in g   re se a rc h e d ,   li k e   u se r - c e n tri c   c e ll - fre e   (UC - CF m a ss iv e - m u lt ip le - in p u t - m u lt i p le - o u t p u t   (m M IM O ) .   Th is   n e two r k   c o m b i n e th e   b e st   o f   u lt ra - d e n se   n e two r k a n d   m M IM a n d   e li m in a tes   c e ll   e d g e   p ro b lem s.  It   is  se rv e d   b y   a c c e ss   p o i n ts  th a c o o p e ra te  a n d   c o o rd in a te  wit h   e a c h   o t h e r.   T h is  p a p e r   re v iew th e   c h a ll e n g e a n d   o p p o rt u n it ies   in   p h y sic a la y e p a ra m e ter -   fro n t h a u si g n a li n g   f o UC - CF   m M IM O.  We  d isc u ss   t h e   b a sic o th e   n e two rk ,   t h e   imp o rta n c e   o fro n t h a u sig n a li n g ,   a n d   p ro p o s e   v a rio u s   a p p ro a c h e in   t h e   li tera tu re   t o   a d d re ss   c h a ll e n g e a n d   i d e n ti f y   re se a rc h   g a p a n d   p ro v i d e   fu tu re   d irec ti o n s.   Ou r   a ims   to   p ro v id e   a   c o m p re h e n siv e   o v e rv iew   o t h e   c u rre n sta te  o f   fro n t h a u sig n a li n g   a n d   h ig h li g h th e   k e y   issu e s th a n e e d   to   b e   a d d re ss e d   t o   re a li z e   it s fu ll   p o ten ti a l.   K ey w o r d s :   5 G/6 n etwo r k   C o MP - JT   Fro n th au l sig n allin g   m MI MO   So f twar d ef in ed   n etwo r k s   Ultr a - d en s n etwo r k   User - ce n tr ic  ce ll - f r ee   n etwo r k   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Sy ed   T ar iq   Ali   Dep ar tm en t o f   E lectr o n ic  a n d   C o m m u n icatio n ,   L NC T   Un iv e r s ity   B h o p al   Ma d h y Pra d esh ,   I n d ia   E m ail: ta r iq . ali1 9 9 0 @ g m ail. c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h ev o lu tio n   o f   wir eless   co m m u n icatio n   n etwo r k s   h a s   s ee n   s h if to war d s   u s er - ce n tr ic   ar ch itectu r es  to   a d d r ess   th li m itatio n s   in h er en i n   tr ad itio n al  ce llu lar   n etwo r k s .   On e   s u ch   p ar a d ig m   is   th e   u s er - ce n tr ic  ce ll - f r ee   ( UC - C F)  n etwo r k ,   c h ar ac ter ized   b y   th clu s ter in g   o f   d is tr ib u t ed   ac ce s s   p o in ts   o r   an ten n as  ar o u n d   ea ch   u s er .   B y   r em o v in g   f ix e d   ce ll  b o u n d ar ies,  th is   ar ch itectu r en ab les  u n in ter r u p te d   co n n ec tiv ity   f o r   u s er s   th r o u g h o u th co v e r ag ar e [ 1 ] ,   [ 2 ] .   I n   th p u r s u it  o f   p r ac tical  CF   co m m u n icatio n ,   UC - C n etwo r k s   h av em er g ed   as  p r o m is in g   s o l u tio n ,   p ar ticu lar ly   in   m itig atin g   in te r - ce ll  in ter f er en ce ,   s ig n if ican t d r awb ac k   o f   tr a d itio n al  ce llu lar   ar c h itectu r es.   T h in teg r atio n   o f   UC - C F   n etwo r k s   with   ad v an ce d   m u ltip le - in p u t - m u ltip le - o u tp u t   ( MI MO )   co n ce p ts ,   p ar ticu lar ly   m ass iv e - MI MO   ( m MI MO ) ,   f u r th er   en h an ce s   th eir   ca p a b ilit ies  an d   d ep lo y m e n f ea s ib ilit y   [ 3 ] - [ 8 ] .   MI MO   tech n o lo g y ,   wh ich   en a b les  th s im u ltan eo u s   tr an s m is s io n   o f   m u ltip le  s ig n als  th r o u g h   b ea m f o r m in g ,   r ev o l u tio n izes  wir eless   co m m u n icatio n   b y   o p tim izin g   s ig n al  t r an s m is s io n   ac r o s s   d iv er s ch an n els  [ 9 ] .   MM I M en h an ce s   tr ad itio n al  MI MO   s y s tem s   b y   u tili zin g   s ig n if ican tly   lar g er   an te n n a   ar r ay   at  th tr a n s m itter ,   wh ich   lead s   to   im p r o v ed   s p e ctr al  ef f icien cy   an d   h ig h e r   d ata  th r o u g h p u t [ 1 0 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6       A   s u r ve o n   fr o n th a u l sig n a lin g   o f u s er - ce n tr ic  ce ll - fr ee   ma s s ive  MIMO  n etw o r ks   ( S ye d   Ta r iq   A li )   303   I n   co n v en tio n al  ce llu lar   n etwo r k s   u tili zin g   m MI MO ,   u s er s   at  ce ll  ed g es  o f ten   ex p er ien ce   s u b o p tim al   p er f o r m an ce   d u to   u n e v en   co v er ag e.   T o   o v e r co m th es lim itatio n s ,   CF   m MI MO   d is tr ib u tes  n u m er o u s   an ten n as  o v er   wid ar ea ,   p r o v id in g   u n if o r m   co v er ag a n d   en h an cin g   s p ec tr al  ef f icien cy   [ 1 1 ] ,   [ 1 2 ] .   I n   th co n tex o f   UC - C n etwo r k s ,   ea ch   u s er   d y n am ically   estab lis h es  s er v in g   clu s ter   o f   an ten n a s   b ased   o n   v a r io u s   cr iter ia,   th er eb y   o p tim izin g   n e two r k   p er f o r m a n ce   [ 1 3 ] - [ 1 5 ] .     T h em er g en ce   o f   UC - C m MI MO   n etwo r k s   r ep r esen ts   s ig n if ican ad v an ce m en t   in   m o b ile   co m m u n icatio n   tech n o lo g y ,   with   im p licatio n s   f o r   f u tu r g en er atio n s   o f   wir eless   n etwo r k s .   T h e   CF   s y s tem   h as  lo in   co m m o n   with   alr ea d y   ex is tin g   tech n o lo g ies  s u ch   as  n etwo r k - MI MO   [ 1 6 ] ,   co o r d in ate d   m u lti - p o in with   jo in t r an s m is s io n   ( C o MP - J T )   [ 1 7 ] ,   clo u d   r ad i o   ac ce s s   n etwo r k   ( C R AN)   [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ] ,   m u lti - ce ll   MI MO   co o p er ativ e   n etwo r k   [ 2 0 ] ,   s m all - ce ll  n etwo r k s ,   r e m o te  r ad io   h ea d s   ( R R Hs)  in   d is tr ib u ted   an te n n a   s y s tem s ,   an d   C - R AN  [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ] ”,   with   s lig h c h an g es  t h at  aim   to   elim in ate  th e   ce ll - ed g p r o b lem s   an d   m in im ize  f r o n th a u o v er h ea d .   Fo r   in s tan ce ,   in   n etwo r k - MI MO   s y s tem s   [ 1 6 ] ,   m u ltip le  ac ce s s   p o in ts   co o r d in ate   b y   s h a r in g   u s er   d a ta  an d   ch a n n el  s tate  in f o r m at io n   ( C SI)   to   p er f o r m   jo in t   s ig n al  p r o ce s s in g .   I n   co n tr ast,  in   a   C F   m MI MO   s y s tem ,   th tr an s m itter   ac q u ir es   an d   p r o ce s s es  C SI  lo ca lly ,   r esu ltin g   in   g r ea ter   s ca lab ilit y   th an   n etwo r k   MI M O,   o win g   to   C SI s   lo wer   d ata  ex ch an g r ate.   Similar ly ,   C R AN  s h ar es  th s am n etwo r k   a r ch itectu r e   as  th CF   m MI MO   s y s tem   b u t   d if f e r s   in   th e   clu s ter in g   o f   u s er s .   T h p r im ar y   lim itat io n   o f   C R A N   li e s   i n   i ts   f u l l y   c e n t r al i z e d   b a s e b a n d   p r o c e s s i n g ,   w h ic h   d e m a n d s   s u b s t a n t i al   f r o n t h au l   b a n d w i d t h   [ 1 8 ] .   I n   CF   m MI MO   n etwo r k ,   s i n g le  o r   m u ltip le  co n tr o u n its   ( C Us)  ca n   co n tr o an   ac ce s s   p o in o r   a n t e n n a   w it h   e a c h   C U   p o t e n ti al l y   d i f f e r i n g   i n   t e r m s   o f   c e n t r a li z a t i o n ,   p r o c es s i n g   c a p a c it y ,   an d   o p e r a t i o n a l   l o a d .   Fig u r e   1   i ll u s t r at e s   n e t w o r k   a r ch i t e c t u r e   o f   b o t h   a   c el l - c e n t r i c   i n   F i g u r e   1 ( a )   a n d   a   UC   s c h e m e   i n   F i g u r e   1 ( b )   f o r   m MI MO   s y s tem .   As  s tate d   ea r lier ,   th e   ce ll - ce n tr ic   ap p r o ac h   h as  a   h ig h   d el ay   in   s ig n al  s p r ea d   wh en   co m p ar ed   to   UC   s y s tem   [ 1 3 ] ,   d o es  n o p r o v id co n s id er ab le  g ain ,   an d   ar u n ab le  to   ef f e ctiv ely   s er v u s er s   lo ca ted   n ea r   ce ll  b o u n d ar ies,  wh er s ig n al  s tr en g th   te n d s   to   b lo [ 2 1 ] .         ( a)   ( b )     Fig u r 1 .   Netwo r k   a r ch itectu r o f   ( a)   ce ll - ce n tr ic  an d   ( b )   UC   n etwo r k       T h is   s u r v ey   p ap er   will  s er v e   as  r ef er en ce   f o r   th v ar io u s   f r o n th au lo a d   o r   ca p ac ity   m eth o d s ,   ch allen g es,  an d   s o lu tio n s ,   esp ec ially   in   th UC - CF - m MI MO   s y s tem .   W in v esti g ate  s o m o f   th e   m ajo r   is s u es  co n f r o n tin g   th p h y s ical  lay er   p ar am eter s .   W also   ex p lo r s o m is s u es  r eg ar d in g   th f u tu r o f   r esear ch   an d   an ticip ate  s o m o f   th ch allen g es  th at  r ea l - tim d e p lo y m e n m ay   p o s e.   W also   in v esti g ate  h o th UC - C F   m MI MO   n etwo r k   a r ch itectu r e   ca n   b en e f it sp ec if i ca lly   f r o m   t h s tan d p o in o f   f r o n t h au l lo a d .   Un lik ex is tin g   s tu d ies  f o cu s in g   o n   n etwo r k   ar c h itectu r es,  th is   p ap er   d elv es  in t o   th UC   m eth o d o l o g y ,   o f f e r in g   i n s ig h ts   in to   its   u n iq u ch a r ac ter i s tics   an d   p o ten tial  b en ef its .   T h m o s clo s ely   co n n ec ted   t o   th is   an aly s is   ar th o s f o c u s in g   o n   co m b i n ed   p h y s ical  lay er   p a r am ete r s   o f   co o r d in ated   d is tr ib u ted   s etu p s   an d   clu s t er in g   s tr ateg ies.  Sid d iq u e a l.  [ 2 2 ]   p r o v id r e v ie o f   th r ev iews  h eter o g en e o u s   wir ed   a n d   wir e less   b ac k h au l a r ch itectu r es in   C R A N,   b u t d o es n o t a d d r ess   UC - CF   s y s tem s .     T h is   s u r v ey   p ap er   f o cu s es  p ar ticu lar   o n   f r o n th a u s ig n alin g   in   CF - UC   s y s tem .   I n   s ec tio n   2 p r o v id es  a n   o v e r v iew  o f   UC - C m MI MO   n etwo r k   ar ch itec tu r an d   t h s ig n if ican ce   o f   f r o n th au in   s y s tem s   with   ty p ical  tr a n s m is s io n   m o d es.  I n   s ec tio n   3 ,   in v esti g ate  h o f r o n th a u lo a d   in f lu en ce s   th d ep lo y m en o f   UC - CF   n etwo r k s .   I also   ex p lo r es  p o ten tial  s tr ateg ies  an d   h ig h lig h ts   em er g in g   tech n o lo g ies  aim ed   at   o v er co m i n g   th is   lim itatio n .   Sectio n   4   p r esen ts   th r esu lts   an d   d is cu s s io n ,   s u m m ar izi n g   s e v er al  o p en - r esear ch   p r o b lem s   id en tifie d   th r o u g h o u th in v esti g atio n .   T h f in al   s ec tio n   5   co n clu d es  th p ap e r ,   s u m m ar izin g   th e   m ain   f in d in g s ,   ess en tial c o m p o n en ts ,   an d   d is cu s s in g   p o s s ib le  r esear ch   p r o s p ec ts .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l Vo l.  1 5 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 6 :   30 2 - 31 2   304   2.   T H E O RY:   N E T WO RK   A R CH I T E CT URE   I n   Fig u r e   2 ,   w p r esen two   co m m o n   ty p es  o f   ar ch itectu r es  f o r   th UC - CF   m MI MO   n et wo r k ,   i.e . ,   with   s in g le  c o n tr o l   u n it  ( C U)   in   Fig u r 2 ( a)   an d   with   m u ltip le  C Us  in   Fig u r 2 ( b ) .   T h s elec tio n   o f   s er v in g   clu s ter   ac ce s s   p o in ts   f o r   ea ch   u s er   is   cr itical  in   b o th   s y s tem s   b ec au s it  d ef in es  th lo ad   a n d   s ig n alin g   at  ea ch   u s er .   T h is   s er v in g   clu s ter   ca n   b f o r m ed   in   m an y   way s ,   as  s im p le  as  d is tan ce   b ased   o r   p o wer - lev el - b ased   a n d   as  co m p lex   as  m u ltis tag ap p r o ac h es.  I n   ter m s   o f   s ca lab ilit y ,   n etwo r k   with   m u ltip le  C Us   is   b o th   m o r s ca lab le  an d   p r ac tical  th a n   o n with   a   s in g le   C [ 2 3 ] .   I is   p r im ar ily   d u e   to   th h ier ar ch ical  d esig n   o f   th e   ar ch itectu r o f   m u ltip le  C Us;   it p r o v id es r elativ ely   lo f r o n t h au l tr af f ic  f lo as we ll a s   lo wer   d elay .         ( a)   ( b )     Fig u r 2 .   U C - C F m MI MO   n etwo r k   o f   ( a)   with   s in g le  C ( b )   with   m u ltip le  C U       I n   s in g le - C ar ch itectu r e,   f r o n th au ca p ac ity   is   s ev er ely   lim ited   u n less   s ig n als  ar p r o ce s s ed   at  th ac ce s s   p o in t.  s er ial  f r o n th au lin k   b etwe en   th ac ce s s   p o in ts   is   em p lo y e d   to   p r ac tic ally   o v er c o m th is   p r o b lem ,   s im ilar   to   th m o s t r ec en t r ad io   s tr ip es sy s tem   tech n o lo g y   [ 2 4 ] ,   in   w h ich   n u m er o u s   ac ce s s   p o in ts   ar co m b in ed   in to   s in g le ,   r ea d ily   d ep lo y a b le  ad h esiv tap e .   Desp ite  r esear ch   o n   s in g le - C n etwo r k s   [ 1 ] ,   m u ltip le  C Us  ar s till   r eq u ir ed   f o r   im p lem en tatio n   i n   th e   ac tu al  wo r ld .   T h e   m u ltip le - C ar ch itectu r is   co m p atib le  with   th alr ea d y   e x is tin g   ce llu lar   s tr u ctu r b ec a u s at  th b ac k h au o f   C Us,  ce lls   alr ea d y   ex is t.   T h is   n etwo r k   s y s tem   is   g en er ally   im p lem en ted   u s in g   tech n o lo g ies  lik d is tr ib u ted   SDN  [ 2 5 ]   to   e n ab le  b etter   co o r d in atio n   an d   d y n am ic   AP - to - C m ap p in g .   T h is   s etu p   a ls o   en h an ce s   lo a d   d is tr ib u tio n   an d   m itig ates  th r is k   o f   s in g le  p o in ts   o f   f ailu r [ 2 6 ] .   As p r e v io u s ly   s tated ,   ce l l stru ctu r ex is ts   o n   th C b ac k h au l,  r esu ltin g   i n   f ew er   co n n ec tio n s   in   UC   ap p r o ac h   b ec au s ea ch   u s er s   d a ta  m u s t b f o u n d   i n   its   n eig h b o r in g   C Us.   As  s ee n   in   Fig u r e   2 ,   f r o n th a u r ep r esen ts   th c o n n ec tio n   b et wee n   C an d   a n   AP.  T h e   q u an tity   o f   s ig n alin g   d ata  th at  th APs   c o m m u n icate   with   th C d ep en d s   o n   h o m u c h   co o p e r atio n   o r   co o r d in atio n   th er is   in   th s y s tem .   Sh ar in g   d ata  o f ten   co n s is ts   o f   ch an n el  s tatu s   in f o r m atio n   ( C SI) ,   p o wer   co ef f icien ts ,   b ea m f o r m in g   v ec to r s ,   s ch ed u lin g   d ata,   m o b ilit y   m an a g em en f u n ctio n s ,   an d   a n y   o th er   in f o r m atio n   th at  is   u s ef u l o r   r eq u ir ed   to   r u n   th n etwo r k .   Alth o u g h   lo t o f   in f o r m atio n   tr av els f r o m   C to   AP,  it d o es n o t f o llo w   th at  in f o r m atio n   tr a v ellin g   in   o th er   d ir ec tio n s   is   ir r elev an t .   Actu ally ,   C also   r eq u ir es  co m m u n icatin g   th e   u s er s   d ata  to   an d   f r o m   th APs   co n tin u o u s ly .   T h in s u f f icien ca p ac ity   o f   th f r o n th a u p o s es  s ig n if ican ch allen g es  in   th s y s tem s   ac tu al  im p lem en tatio n it  is   p r im ar ily   d eter m in ed   b y   th tr a n s m is s io n   m o d an d   th lev el  o f   co o r d in atio n   an d   co o p er atio n   am o n g   t h APs .   T h is   p r o b lem   is   o b v io u s   i n   th s y s tem   h av i n g   wir eless   f r o n th au [ 2 7 ] .   On   th o th er   h an d ,   th UC - C n etwo r k   lev ies  m u c h   lo wer   weig h o n   t h f r o n th a u l   co m p ar ed   to   o th e r s ,   m ain ly   d u to   lim ited   an d   o p tim ized   s er v in g   clu s ter s .   T h tr an s m is s io n   m o d i n   Fig u r 3   o f   a   UC - C m MI MO   n etwo r k   is   ty p ically   d ef i n ed   b y   t h C o MP  s tan d ar d   [ 1 7 ] .   W ith in   jo in p r o ce s s in g   ( J P),   th s y s tem   o p er ates  in   eith er   jo in tr a n s m is s io n   ( J T )   o r   d y n am ic   p o in s elec tio n   ( DPS)  m o d e,   with   co o r d in ate d   s ch ed u lin g   a n d   b ea m f o r m i n g   ( C S/C B )   als o   b ein g   ap p lied .   I n   J T ,   u s er   d ata  is   s im u ltan eo u s l y   av ailab le  ac r o s s   s ev er al  co o p er atin g   APs   f o r   co n c u r r e n tr an s m is s io n .   I n   DPS,  alth o u g h   m u ltip le   APs   with in   th clu s ter   h av e   ac ce s s   to   th u s er s   d ata,   o n ly   o n e r ef er r ed   t o   as  th e   tr an s m is s io n   p o in ( T P) ac ti v ely   tr an s m its   at  an y   g iv e n   ti m e.   As  in s tan tan eo u s   ch a n n el   co n d itio n s   ch an g e ,   th T P a ls o   ch an g es f r o m   o n s u b - f r am to   an o t h er   [ 1 7 ] .   B o th   o f   th ese  m o d es a r co m b in e d   to   s elec t m u ltip le  APs   f r o m   s er v in g   clu s ter s   f o r   d ata  t r an s m is s io n .   I n   C S/C B   co n f ig u r atio n s ,   a   s in g le  AP  h an d les  d ata   tr an s m is s io n ,   wh ile  co o r d in ati o n   f o r   s ch ed u lin g   an d   b ea m f o r m in g   in v o lv es  all  APs   with in   th u s er s   clu s ter .   T h is   ap p r o ac h   r eq u ir es  th u s er s   d ata  to   b e   p r esen at  ju s o n tr an s m itti n g   AP,  th e r eb y   l o wer in g   th e   lo ad   o n   f r o n th a u l r eso u r ce s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6       A   s u r ve o n   fr o n th a u l sig n a lin g   o f u s er - ce n tr ic  ce ll - fr ee   ma s s ive  MIMO  n etw o r ks   ( S ye d   Ta r iq   A li )   305       Fig u r 3 .   Flo ch a r t o f   tr a n s m is s io n   m o d e       I n   J T   m o d e ,   th e r ar e   two   tr an s m is s io n   m o d es,  n a m ely   c o h e r en an d   n o n - co h e r en tr a n s m is s io n ,   th at   d eliv er   d if f e r en ac h iev a b le  d ata  r ates  f o r   th u s er .   I n   co h er en tr a n s m is s io n   m o d e,   ea ch   s er v in g   AP  co h er en tly   p r e - co d es  d ata  an d   s en d s   it  f o r   ea ch   u s er ,   an d   t h is   m eth o d   r eq u ir es  s tr ict  p h ase - s y n ch r o n izatio n   am o n g   APs ,   wh ich   is   cr itical,   esp ec ially   in   m u lti - C s y s tem s   wh er th APs   ass o ciate d   with   u s er   ar e   m an ag ed   b y   m u ltip le  C Us.  E ac h   u s er   o f   th UC - C s y s tem   is   tech n ically   at  th ce n tr o f   th s er v in g   clu s ter   in   th is   m o d e,   r esu ltin g   in   s m aller   s er v in g   d is tan ce   th an   ce ll - ed g u s er   in   a n   ex is tin g   ce ll - ce n tr ic  s y s tem   an d ,   co n s eq u e n tly ,   m u ch   s m aller   s p r ea d   o f   s ig n al   d ela y   [ 1 3 ] .   T h is   g iv es  th e   UC - C s y s tem   n o tab le   ad v an tag o v er   th c ell - ce n tr ic  s y s tem .   I n   co n tr ast,  n o n - c o h er en tr a n s m is s io n   in v o lv e s   ea ch   AP  s en d in g   d is tin ct  d ata  s tr ea m s   to   th u s er ,   ea ch   u s in g   its   o wn   p r ec o d in g ,   wh ich   co n tr ib u tes  to   p o w er   ac cu m u latio n   at   th r ec eiv er   [ 2 8 ] .   T h o v er all  th r o u g h p u is   th ag g r eg ate   o f   in d i v id u al  AP  r ates,  alth o u g h   it  ty p ically   f alls   s h o r o f   th p e r f o r m an ce   ac h iev ed   with   co h er en t r an s m is s io n   [ 1 4 ] ,   m ain l y   d u to   s u c ce s s iv in ter f er en ce   ca n ce llatio n   ( SIC),   wh ich   r e q u ir es  th u s er   to   d ec o d d ata.   I n   th is   m o d e,   s ev er p h ase - s y n ch r o n izatio n   r eq u ir em e n ts   ar n o r eq u ir ed ,   m ak in g   th tr an s m itter   en d   ea s ier   b u th r ec eiv er   en d   m o r co m p lex   d u to   SIC.  B u in   UC   s y s tem ,   d u to   th e   s m aller   clu s ter   s ize,   th c o m p lex ity   o f   SIC  ca n   b e   af f o r d ab le.   Fu r th er m o r e ,   ea ch   o f   th ese  m o d es n ec ess itated   d if f er en t f r o n th au l c ap ac ity   a n d   m o d el.       3.   M E T H O D:   F RO NT H AU L   I SS UE S   T h er ar m an y   a d v an ce d   alg o r ith m s   an d   s ch em es  th at  h av b ee n   p r o p o s ed   f o r   CF   m MI MO   s y s tem s m an y   o f   wh ich   ar e   also   ap p licab le   to   UC - C m MI MO   f r am ewo r k s .   All  th ese  ar b ased   o n   th e   s im p le  ass u m p tio n   o f   an   er r o r - less   f r o n th au lin k s   an d   p e r f ec h ar d war e.   I n   p r ac tical  d ep lo y m en t,  all  th ese   ass u m p tio n s   ar u n lik ely   to   h o ld th er ef o r e ,   we  ad d r ess   th p r ac tical  ch allen g es  f ac ed   b y   UC - C s y s tem   h as   to   en co u n ter   in   im p lem e n tatio n   an d   th en   r ev iew  ex is tin g   s o lu tio n s   d esig n ed   to   tack le  t h e m .   T h i n ad eq u ate   ca p ac ity   o f   f r o n th a u co n n ec t io n s   b etwe en   ac ce s s   p o in ts   an d   co n tr o u n its   is   th m ain   is s u f o r   UC - CF   s y s tem   [ 2 9 ] .   W h en   o p tical  f ib er   ca b le  is   u s ed   as  f r o n t h au lin k   [ 3 0 ] ,   it  ca u s es  h u g p o wer   lo s s   ( e. g . ,   0 . 2 5   W /Gb p s ) ,   an d   s in ce   ea ch   AP  h o s ts   m an y   a n ten n as,  t h is   r e s u lts   in   h i g h   v o lu m e   o f   s ig n al  tr an s m is s io n s .   W h en   s ig n al  is   co n v er ted   to   d ig ital  f o r m ,   f r o n th au lin k s   ca p ac ity   n ee d s   to   b m u ltip lied   to   m atch   u s er   d ata  r ates,  esp ec ially   in   th u p lin k ,   to   en s u r th at  th s ig n al  is   tr an s m it ted   ac cu r ately .   R ed u cin g   f r o n t h au l   s ig n alin g   r em ain s   m ajo r   h u r d le  in   th p r ac tical  d ep lo y m en o f   UC - C m MI MO   n etwo r k s   [ 2 9 ] ,   [ 3 1 ] .   Sev er al  s tr ateg ies ca n   b em p l o y ed   to   m itig ate  th lim itatio n s   p o s ed   b y   c o n s tr ain ed   f r o n t h a u l c ap ac ity .     3 . 1 .     So f t wa re   def ined net wo rk s   I n   th is   d ir ec tio n ,   t o   allev iate   f r o n th au l o ad ,   d is tr ib u te d   s o f t war d ef in ed   n etwo r k s   ( SDN )   [ 2 5 ]   ca n   also   b u s ed   in   th m a n ag e m en o f   th C Us.  T y p ically ,   SDN  ar ch itectu r in clu d es  3 - lay er s ap p licatio n ,   co n tr o l,  an d   in f r astru ctu r ( o r   d ata) .   I t is su ited   f o r   h an d lin g   co m p lex   n etwo r k   s c en ar io s .   On co m m o n ly   u s ed   p r o to co is   Op en Flo [ 3 2 ] ,   wh ich   f ac ilit ates  r em o te  co n tr o l,  is   o n o f   n u m b er   o f   p r e s et  p r o to co ls   th at  it   u s es  to   ca r r y   o u its   r o le.   As  illu s tr ated   in   Fig u r e   4 ,   th e   s o u th b o u n d   in te r f ac co n n e cts  th co n tr o an d   in f r astru ctu r la y er s   f o r   co o r d in atio n   an d   m an a g em en t.   T h e   n o r th b o u n d   i n ter f ac o f f er s   API s   an d   f u n ctio n s   f o r   m o n ito r in g   an d   ap p licatio n - lev el  co m m u n icatio n .   SDN  co n tr o ller s   also   is s u d ir ec ti v es  to   th n etwo r k   elem en ts   th ey   m an ag e.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l Vo l.  1 5 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 6 :   30 2 - 31 2   306   I n   d is tr ib u ted   SDN,   we  ca n   av o id   p o te n tial  s in g le - p o in t   f ailu r es  b y   lo g ically   ce n tr a lizin g   th e   s y s tem s   p h y s ically   d is tr ib u te d   co n tr o ller s .   I f   a   co n t r o ller   b ec o m es  n o n - o p er atio n al ,   o t h er s   ca n   s ea m less ly   ass u m its   r esp o n s ib ilit ies.  Dep lo y in g   SDN  co n tr o ller s s u ch   as  th e   Flo o d lig h t   co n tr o ller   [ 33]   at   th C Us,  SDN  ca n   in teg r ate  in to   th e   U C - C m MI MO   s y s tem .   As  in d icate d   ea r lier ,   it  will  e n ab le   APs   to   o p er ate   th SDN  s o u th b o u n d   in ter f ac e.   SDN  will e n ab le  d y n am ic  ass ig n m en t o f   C Us an d   APs   in   U C - C s y s tem ,   wh ich   will  r esu lt  in   au to m atic  m ig r at io n   o f   AP  f r o m   o v e r lo ad ed   C Us  to   u n d er lo ad e d   o n es.  T h is   au to m atic  m ig r atio n   will  h an d le  C f ailu r cir c u m s tan ce s   an d   r e d u ce   s ig n al in g   o n   s o m o v er lo ad e d   f r o n th au ls   [ 2 6 ] .   T h is   d is tr ib u ted   SDN  is   g en er ally   u s ed   in   th co m p u ter   n etwo r k   b u t c an   also   b a p p lied   to   UC   s y s tem s .           Fig u r 4 .   3 - lay er   a r ch itectu r o f   SDN  [ 2 5 ]       3 . 2 .     Q ua ntiz ing   Min im izin g   f r o n th a u s ig n al in g   ca n   b e   ac h iev e d   t h r o u g h   s o u r ce   c o d in g   an d   f r o n th au d at a   co m p r ess io n   [ 3 4 ] .   T h d ata  c o m p r ess io n   is   ac h iev e d   b y   q u an tizin g   th e   d ata  to   r ed u ce   th f r o n th au lo a d .     T h lo ad   o n   th f r o n th au o f   c en tr alize d   C Us  is   also   d ep en d en o n   d if f e r en ty p es  o f   q u a n t izatio n   [ 3 5 ] .   I n   t h e   f ir s ca s e,   q u an tized   C SI   an d   d ata  s ig n als  ar f o r war d ed ,   w h ile  in   th s ec o n d ,   o n ly   th q u an tized   v er s io n s   o f   th weig h ted   s ig n als ar f o r wa r d ed .   B ash ar   et  a l.  [ 3 5 ]   co m p a r es th ese  s ch em es u s in g   th u s e - an d - t h en - f o r g et  ( UatF)   b o u n d in g   tech n iq u e ,   wh ich   co n cl u d in g   th at  th e   f ir s s ch em y ield s   s lig h tly   b etter   u p lin k   th r o u g h p u t.   T h is   ad v an tag e   d ep e n d s   o n   t h u s er   co u n a n d   th e   n u m b e r   o f   a n ten n as  p er   AP,  b u th p er f o r m an ce   g ap   n ar r o ws  as  an ten n co u n g r o ws.  T h f in d in g s   also   in d icate   th at  p er f o r m an ce   b ec o m e s   clo s to   p er f ec if   q u an tizatio n   b its   ex ce ed   s ev en .   Ma r y o p i   et   a l.  [ 3 6 ] ,   B ash ar   et  a l.   [ 3 7 ]   s tu d y   B u s s g an g   d ec o m p o s itio n   t o   m o d el  th ef f ec o f   q u an tizati o n   wh er m id - r is u n if o r m   q u an tizer   f u n ctio n   is   u s ed   a n d   B ash ar   et  a l.   [ 3 8 ]   in v esti g ates  th u p lin k   f o r   d if f er en s ce n ar io s   o f   c h an n el  es tim atio n   an d   in f o r m atio n   s en b ac k   to   C with   o p tim al  u n if o r m   q u an tizatio n .   Als o ,   co o p e r ativ ac ce s s   n etwo r k s   is   u s ed   f o r   o p tim u m   f r o n th au q u an tizatio n   [ 3 9 ]   in   d is tr ib u ted   m MI MO   n e two r k .   T h l o w - r es o l u ti o n   A DC s   [ 4 0 ]   c a n   b e m p lo y e d   at   APs   f o r   p r ac tic al  s o l u t io n   t o wa r d s   m i n im izi n g   lo a d ,   an d   b ase d   o n   th l o ca t io n   o f   c h an n el  esti m a ti o n   a n d   t h t r a n s m is s i o n   o f   i n f o r m ati o n   t o   t h C Us   as  s h o w n   in   Fi g u r 5 ,   t h e y   c an   b e   f u r t h e r   cl ass i f ie d   as:     C o m p r ess - f o r war d - esti m ate  ( C FE)   [ 7 ] i n   th is   s ce n ar io   as  s h o wn   in   Fig u r 5 ( a ) ,   ea ch   AP  co m p r ess es  b o th   th r ec eiv ed   p ilo an d   d ata  s ig n als  th r o u g h   q u an tizin g   an d   th en   f o r war d s   it  to   C U s   th r o u g h   th f r o n th au l   lin k .   T h C Us  th en   ca r r y   o u ch an n el  esti m atio n ,   d eter m in e   th co m b in in g   weig h ts ,   an d   d ec o d th d ata.   I n   th is   p r o ce s s ,   ce n tr alize d   c o m b in in g   is   p er f o r m ed   ev en   with   lim ited   f r o n th au l   ca p ac ity   l in k ,   b y   s h if tin g   th q u an tizatio n   p r o c ess   to   th APs .     E s tim ate - co m p r ess - f o r war d   ( E C F)  [ 7 ] i n   th is   m eth o d   as  s h o wn   i n   Fig u r 5 ( b ) ,   b e g in s   with   th ch a n n el   esti m atio n   p er f o r m ed   lo ca lly   at  ea ch   APs ,   af ter   wh ich   ea ch   AP  in d iv id u ally   q u an tized   esti m ated   ch an n els   an d   d ata  s ig n als  a n d   s en t   th is   co m p r ess ed   d ata  in   th e   d ir ec ti o n   o f   t h C U.   T h C r ec o v e r s   th C SI  af te r   r ec eiv in g   it  a n d   u s es  ce n tr alize d   co m b in in g   to   ac co m p lis h   d ata  d etec tio n .   T h is   m eth o d   r ed u ce s   f r o n th au l   s ig n alin g   in   d is tr ib u te d   m an n er   b y   p er f o r m in g   q u an tizatio n   at  th APs .     E s tim ate - m u ltip ly - co m p r ess - f o r war d   ( E MCF )   [ 4 1 ] i n   th i s   s ch em as   s h o wn   in   Fig u r 5 ( c) ,   th AP   in itially   esti m ate s   th ch an n els,  f o llo wed   b y   m u ltip ly in g   th d ata  r ec eiv ed   f r o m   u s er   eq u ip m en with   th lo ca v ec to r   co m p u te d   f r o m   l o ca ch an n el  esti m atio n   at  ea ch   AP.  Af ter   m u ltip ly ,   d ata  co m p r ess io n   is   p er f o r m ed   b y   q u a n ti zin g   th r esu lts   an d   f o r war d in g   th em   to   C U,   f o llo wed   b y   d ata  d etec tio n   at  C U.   I n   th is   s ch em e,   co m b in i n g   v ec t o r s   is   d esig n ,   as we ll a s   co m p r ess io n   is   p er f o r m ed   at  APs .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6       A   s u r ve o n   fr o n th a u l sig n a lin g   o f u s er - ce n tr ic  ce ll - fr ee   ma s s ive  MIMO  n etw o r ks   ( S ye d   Ta r iq   A li )   307     E s tim ate m u ltip ly - co m p r ess - f o r war d - weig h ( E MCF W )   [ 4 1 ] t h is   s ch em as  s h o wn   in   Fig u r 5( d ) ,   is   s im ilar   to   th ab o v e - m en tio n e d   E MCF   s ch em ex ce p f ilt er   is   u s ed   at  C to   b o o s th o v er all  d etec tio n   p er f o r m an ce .   T h s ig n al  is   m u ltip lied   b y   r ec eiv er   f ilter   co e f f icien ts   at  th C U,   an d   all  o th er   s tep s   s im ila r   to   E MCF ,   s u ch   as c o m b in in g   v ec to r   an d   co m p r ess io n ,   ar p er f o r m e d   at  APs   in   d is tr ib u t ed   m an n e r .           ( a)     ( b )         ( c)   ( d )     Fig u r 5 .   Sig n al  c o m p r ess io n   o n   f r o n th au l   in   v ar i o u s   q u a n tizin g   m eth o d   f o r   u p lin k   tr an s m is s io n   ( a)   C FE , ( b )   E C F , ( c)   E MCF ,   an d   ( d )   E MCF W       I n   d o w n l in k   tr an s m is s io n ,   two - ap p r o ac h es a r co n s id er ed :     C o m p r ess - af ter - p r ec o d in g   ( C AP)   [ 4 2 ] t h is   s ch em is   e s p ec ially   s u itab le  f o r   th d o wn lin k   tr an s m is s io n   o f   d ata  in   ce n tr alize d   p r ec o d in g .   I n   th is   s ch em e,   th C f ir s ap p lies   th p r ec o d in g   to   th d ata  s ig n al  an d   s u b s eq u en tly   co m p r ess es it b ef o r f o r war d in g   th s ig n al  t o   t h APs   f o r   tr an s m is s io n .     Pre co d in g - a f ter - co m p r ess   ( PAC )   [ 4 3 ] u n lik th C AP   th is   s ch em is   s u itab le  f o r   th d is tr ib u ted   p r ec o d in g .   T h is   m eth o d   q u an tizes  th s ig n al  at  th C le v el  f o r   ea c h   UE   in d i v id u ally   to   co m p r ess   it.  Af ter   th at,   ea ch   APs   th en   r ec eiv es   th ese  co m p r ess ed   s y m b o ls   an d   in d ep en d en tl y   g en er ate  th co r r esp o n d in g   p r ec o d in g   v ec t o r s   f o r   ea c h   u s er   o n   th eir   o wn .   As  it  i s   clea r ,   co m p r ess io n   th r o u g h   q u an tizatio n   is   d ir e ct  an d   ef f icien m eth o d   to   m i n im ize  th f r o n th a u lo ad .   Ho wev er ,   th is   q u an tizatio n   ( esp ec ially   u n if o r m )   ca u s es  th q u an tizatio n   er r o r   to   b e   im m u n ized   a n d   ca u s es  co n s id er ab le  p er f o r m a n ce   lo s s .   As  r esu lt,  d if f er e n ty p es  o f   tr a n s m is s io n   s ch em es   h av d if f e r en p er f o r m a n ce   b ec au s th ey   r eq u ir d if f er en f r o n th a u r ate  allo ca tio n   f o r   d if f er en p ar am ete r s .   T h er ef o r e,   to   c o m p ar t h ese  s ix   u p lin k   a n d   d o wn lin k   t r an s m is s io n   s ch em es  o n   th e   b asis   o f   r eq u ir e d   p r o ce s s in g   at  AP a n d   C U,   s ee   T ab le   1 .       T ab le  1 .   C o m p a r is o n   o f   v ar io u s   q u an tiz atio n   s ch em es   S c h e me   P r o c e ss i n g   a t   O v e r a l l   d e si g n   a n d   c o m p r e ss i o n   A P s   CU   C F E   B o t h   C S I   a n d   d a t a   q u a n t i z a t i o n   C h a n n e l   e st i ma t i o n   a n d   d e si g n   c o m b i n i n g   C e n t r a l i z e d - d i st r i b u t e d   EC F   C h a n n e l   e st i ma t i o n ,   b o t h   C S I   a n d   d a t a   q u a n t i z a t i o n   D e si g n   c o mb i n i n g   C e n t r a l i z e d - d i st r i b u t e d   EM C F   C h a n n e l   e st i ma t i o n ,   d e s i g n   c o mb i n i n g   -   D i st r i b u t e d - d i st r i b u t e d   EM - C F W   C h a n n e l   e st i ma t i o n ,   d e s i g n   c o mb i n i n g   R e c e i v e r   f i l t e r   d e s i g n   D i st r i b u t e d - d i st r i b u t e d   C A P   Pre - c o d i n g   d e si g n   q u a n t i z a t i o n   -   C e n t r a l i z e d - c e n t r a l i z e d   P A C   Q u a n t i z a t i o n   Pre - c o d i n g   d e si g n   D i st r i b u t e d - d i st r i b u t e d       3 . 3 .     Co m pu t a nd   f o rwa rd   An o th er   m eth o d   f o r   r ed u cin g   f r o n th a u b u r d en   is   th co m p u te - an d - f o r war d   ( C & F)  s ch em [ 4 4 ] ,     in   wh ich   th ca r d in ality   o f   th tr an s m itted   s y m b o is   r ed u c ed .   T h is   s y s tem   co m b in es  th s ig n als  f r o m   UE s   with   th s am e   ca r d in ality   in to   s in g le  in teg e r   th at   is   f o r war d ed   b y   ea c h   AP.  T h c o m p u tati o n   r ate   d eter m in es  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l Vo l.  1 5 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 6 :   30 2 - 31 2   308   h o q u ick ly   UE s   ca n   b id en tifie d   b y   ch o o s in g   co ef f icien v ec to r .   T h eo r etica lly ,   th is   t ec h n iq u f u l f ils   th f r o n th a u r e q u ir em en t   f o r   C m MI MO   s y s tem   u n d er   l o s s les s   tr an s m is s io n ,   h o wev er   it  is   o n ly   ef f ec tiv e   wh en   th UE s   tr a n s m it  with   id en tical  p o wer .   I n   p r ac tical  s c en ar io s ,   ea ch   UE   tr an s m its   v a r y in g   p o wer   le v els  to   co u n ter a ct  p ath lo s s   ef f ec ts .   T o   ad d r ess   th is ,   th ex p an d ed   co m p u te - a n d - f o r war d   ( E - C & F)  s ch em e   [ 4 5 ]   was   in tr o d u ce d .   I ac co u n ts   f o r   t h e   u n eq u al  p o we r   d is tr ib u tio n   o f   UE s   an d   also   to ler ates  d i f f er e n ty p es  o f   n o is at   th AP  to   en s u r m i n im u m   l o s s   in   co m p u tatio n ,   u ltima tely   r esu ltin g   in   an   o v er all  p er f o r m an ce   g ain   o v er   th s tan d ar d   C & F sch em e.     3 . 4 .     B ea m f o r m ing   T h b ea m f o r m in g   ca n   also   b u s ed   to   m in im i z th e   f r o n t h au lo ad ,   esp ec ially   u n d er   th p r eset   f r o n th a u ca p ac ity   [ 4 6 ]   co n d it io n .   I n   th is   s ch em e,   t h to tal  tr an s m is s io n   p o wer   o f   th AP s   is   m in im ized   o f ten   v ia  o p tical   f i b er   lin k s wh ile  m ain tain in g   q u ality - of - s er v ice  ( Qo S)   an d   f r o n th au l   lim itatio n s .   Similar ly ,   f o r   C F - m MI MO   n etwo r k s   wi th   co n s tr ain ts ,   b ea m f o r m in g   with   g r o u p   s p ar s s tr u ctu r is   u s ed .   T h is   g r o u p s p ar s s tr u ctu r o u t p er f o r m ed   th ze r o - f o r ci n g   ( Z F)  p r ec o d i n g   s ch em es  wh ich   is   s o m b e n ch m ar k   s o lu tio n s   its elf .   Usi n g   th in s tan tan eo u s   o r   s tatis tical  C SI  in s tead   o f   s h ar in g   ac tu al  C SI  b etwe en   APs   an d   C Us  ca n   r ed u ce   tr a f f ic  o n   th f r o n th au l .   I n ter d o n ato   et  a l.  [ 4 7 ] ,   two   d is tr ib u ted   b ea m f o r m in g   s tr ateg ies  ar in tr o d u ce d   th at  av o id   r ea l - tim C SI  ex c h an g e,   wh ile   p o wer   co n tr o r e m ain s   ce n tr alize d   a n d   is   o p tim ized   b ased   o n   lo n g - ter m   ch an n el  s tatis tics .     3 . 5 .     L ev el  o f   co o pera t io n o co o rdina t io n   T h d e g r ee   o f   co o r d in atio n   a m o n g   th APs   an d   th eir   r esp e ctiv C Us  also   d ef in ed   th f r o n th au lo a d .   T h ef f ec t   o f   d if f e r en le v els  o f   co o p er atio n   in   a   C m MI M n etwo r k   is   p r esen ted   in   [ 1 ] .   W will  in v esti g ate   th is   f r o m   th UC   p er s p ec tiv e.   I is   o b v io u s   th at  as  th lev el  o f   co o p er ati o n   d ec r ea s es  an d   it  lead   to   lo wer   f r o n th a u l   s ig n alin g .   As a  r esu lt,  APs   ar r eq u ir ed   to   in clu d as m an y   b aseb a n d   f u n ctio n s   as p o s s ib le,   r esu ltin g   in   less   co s t - ef f ec tiv s y s tem .   B jo r n s o n   a n d   San g u in etti  [1 ] ,   B u zz et  a l .   [ 2 ]   ca teg o r ize  th ese  co o p e r atio n   s tr ateg ies  in to   f o u r   d is tin ct  l ev els,  ass u m in g   o n C p er   n etwo r k i )   f u lly   ce n tr alize d all  est im atio n   is   p er f o r m ed   at  C U.   ii )   T wo - s tag e,   p ar tially   ce n tr alize d ,   with   C SI  esti m ated   lo ca lly   at  ea ch   A P.  iii )   T h s am as   th s ec o n d ,   ex ce p th at  C p er f o r m s   d etec tio n .   iv )   f u ll y   d is tr ib u ted   s m all  ce ll  n etwo r k .   T h ese  s ch em es  p r o v id e d   th h ig h est  to   lo west  f r o n th au u s ag e,   r esp ec tiv e ly .   I n   ter m s   o f   s p ec tr al  ef f icien cy ,   th h ig h est   p er f o r m an ce   is   ty p ically   ac h i ev ed   u n d er   th f ir s co o p er ati o n   lev el,   wh ile  th lo west  is   s ee n   in   th f o u r t h .   Ho wev er ,   ex ce p tio n s   ex is t;  f o r   in s tan ce ,   u n d er   h ig h   AP  d en s ity   co n d itio n s ,   th f o u r th   s c h em m ay   s u r p ass   th th ir d   in   p er f o r m an ce .     3 . 6 .     Usi ng   deep  co nv o lutio neura l net w o rk   T h s tu d y   o f   th ef f ec o n   f r o n th au lo ad   u s in g   d if f er en p o wer   co n tr o s tr ateg ies  in   wh ich   d ee p   co n v o l u tio n al  n e u r al  n etwo r k   ( DC NN)   is   em p lo y ed   [ 4 8 ]   a s   s h o wn   in   F ig u r 6 .   Usi n g   DC NN,   lar g e - s ca le  f ad in g   ( L SF )   is   m ap p ed   t o   th e   ass ig n ed   p o wer   co ef f icie n ts   in   th is   s tu d y .   At  APs ,   th co m b in e - q u a n tize - an d - f o r war d   tec h n iq u is   em p lo y ed   to   d eliv e r   q u an tized   v er s io n s   o f   c o m b in e d   s ig n al  d ata   m u ltip lied   b y   th e   ch an n el  co n ju g a te  to   th C U.   I n   o th er   tec h n iq u es,  s u c h   q u an t ize - an d - f o r war d ,   APs   ca n   s en d   q u a n tized   d ata  to   th ce n tr al  u n it,  wh ich   will  th en   esti m ate  r ec eiv d ata  a n d   ch an n el   Similar ly ,   ZF   d etec tio n   is   ca r r ied     o u at  th e   C PU,  an d   to   m an ag th ass o ciate d   co m p lex ity ,   a   h eu r is tic  s u b - o p tim al   m eth o d   i s   p r o p o s ed   in   [ 4 9 ] .     T h is   m eth o d   lev er ag es  DC NN  to   co n v er th e   p r o b le m   in to   a   g eo m etr ic  p r o g r a m m in g   f r am ewo r k .     T h is   r ed u ce s   th f r o n th a u l lo a d   wh ile  in cr ea s in g   th e   co m p le x ity   o f   th e   s y s tem .           Fig u r 6 .   T h DL - b ased   p o we r   s ch em f o r   CF   m MI MO   s y s t em   u s in g   DC NN   [ 4 8 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6       A   s u r ve o n   fr o n th a u l sig n a lin g   o f u s er - ce n tr ic  ce ll - fr ee   ma s s ive  MIMO  n etw o r ks   ( S ye d   Ta r iq   A li )   309   3 . 7 .     Wired  a nd   wire less   f ro ntha ul   On m o r e   tech n iq u e   to   allev i ate  th lo a d   o n   t h f r o n th a u is   b y   im p lem en tin g   s er ial  f r o n th au l   in   th n etwo r k .   I n   th is   m eth o d ,   APs   ar al lo wed   to   r elay   d ata  b etwe en   o th er   APs ,   esp ec ia lly   in   th n etwo r k   wh er s o m APs   f u n ctio n   as   p r o x y   f o r   C Us.  Ho wev er ,   u n til  r o b u s an d   s ca lab le   wir ed   co n n ec ti o n   s o lu tio n   is   im p lem en ted   in   th s y s tem ,   th is   is   n o s ca lab le  s o lu tio n   f o r   ac tu al  d ep lo y m en t.  T h ese  wir ed   b u s   n etwo r k   co n n ec tio n s   am o n g   APs   ar s u ch   th at  AP s   d o   n o in ter v en in   r elay i n g   s ig n als  to   o th er   APs .     T h r ad io - s tr ip s y s tem   [ 2 4 ]   p r o v id es  th s o lu tio n   to   ac tu ally   f u lf il  all  th ese  co n d itio n s .   I n   th is   s y s tem ,   r ad io   f r eq u e n cy   elem e n ts   ar em b ed d ed   alo n g   th e   t r an s m is s io n   m e d iu m ,   wh ile  s ig n al  p r o ce s s in g   task s   ar ex ec u ted   d ir ec tly   with in   th c ab le  in f r astru ctu r e.   On e   o f   th e   m o s im p o r tan t   ad v a n tag es  o f   th is   is   th at  it   ca n   b e   d ep lo y e d   ea s ily   with   n o   im p ac o n   th s u r r o u n d in g s   o r   an   e x is tin g   s tr u ctu r e.   T h wir eles s   f r o n th au p r o v id es   m o r f lex ib ilit y   in   d e p lo y in g   t h APs its   lo ca tio n   also   p lay s   s ig n if ica n tly   in f lu en ce s   in   m ax im izin g   t h d ata  r ate  [ 2 7 ] .   On e   m o r m eth o d   e x is ts   f o r   wir eless   b ac k h a u l:  “i n teg r ated   ac ce s s   an d   b ac k h au l   ( I AB )   tech n o lo g y ”.   I t a llo ws u s in g   wir eless   s p ec tr u m   f o r   b ac k h au l o r   f r o n th au l.   T h o v e r all  p er f o r m a n ce   o f   t h u p lin k   f o r   C F - m MI MO   as   well  as  C m MI MO   is   in v esti g ated   in   [ 5 0 ] ,   wh er e   two - le v el  d esig n   f o r   th e   f r o n th au l   is   u s ed   u n d er   d if f er en t   co n d itio n s .   Du e   to   lo in ter f er en ce ,   th r esu l ts   d em o n s tr ate  th at  th UC   m eth o d   p er f o r m s   s ig n i f ican tly   b etter   th an   t h CF   s c h em e,   esp ec ially   in   s u m   SE.       4.   RE SU L T   AND  DI SCUS SI O   Ou r   in v esti g atio n   r ev ea led   th a v ar io u s   a p p r o ac h es,  in clu d in g   SDN - b ased   d y n am ic  C m a n ag em en t   an d   q u a n tizatio n - b ased   f r o n th au lo ad   r ed u ctio n ,   o f f er   v ia b le  s o lu tio n s   to   m itig ate  f r o n t h au lim itatio n s   in   UC - C F   m MI MO   s y s tem s .   B y   d y n am ically   ass ig n in g   C Us  an d   o p tim izin g   AP - C co m m u n icatio n ,   SDN   ar ch itectu r es  en h an ce   s y s tem   s ca lab ilit y   an d   r esil ien ce   to   f ailu r es  [ 2 5 ] [ 3 3 ] .   Qu an tizatio n   t ec h n iq u es,  s u ch   as   C FE  an d   E MCF ,   d em o n s tr ate  p r o m is in g   f r o n th au l   lo a d   r ed u ctio n   ca p ab ilit ies,  alb eit  with   d if f e r en t   p er f o r m an ce   tr a d e - o f f s   [ 3 5 ] .   Mo r eo v er ,   C & s ch em es  a n d   ad v an ce d   b ea m f o r m in g   tech n iq u es  p r o v id ef f icien t   m ea n s   to   m in im ize  f r o n th au lo ad   wh i le  p r eser v in g   Qo f ac t o r s   a n d   s y s tem   p er f o r m an ce   [ 4 5 ] [ 4 6 ] .   L ev er a g in g   DC NN s   f o r   p o wer   co n t r o en ab les  s o p h is ticat ed   f r o n th au o p tim izatio n   s tr ateg ies,  en h an cin g   s y s tem   ef f icien cy   an d   r e d u cin g   co m p lex ity   [ 4 8 ] .   Ad d itio n ally ,   in co r p o r atin g   b o th   wir ed   an d   wir eless   f r o n th au s o lu tio n s ,   s u ch   as   s er ial  f r o n th au n etwo r k s   lik e   r ad i o   s tr ip es  an d   I AB   tech n o l o g ies,  p r esen ts   s ca lab le   alter n ativ es  f o r   m itig atin g   f r o n th au co n g esti o n   [ 2 4 ] .   T ab le   2   lis t   o u ad v an tag es  an d   d r a wb ac k s   o f   v ar io u s   s o lu tio n   s elec ted   in   o u r   s u r v e y   p ap er   to   tack le  is s u o f   f r o n th au l in   UC - C F m MI MO   s y s te m .       T ab le  2 .   Ad v an tag es a n d   d r aw b ac k s   o f   v a r io u s   s o lu t io n   f o r   lo wer in g   f r o n th a u l lo ad   S c h e me   A d v a n t a g e s   D r a w b a c k s   S DN     D y n a mi c   C U   ma n a g e m e n t .     En h a n c e d   sy s t e m   sca l a b i l i t y   a n d   r e s i l i e n c e .     O p t i mi z e d   A P - C U   c o m mu n i c a t i o n .     I mp l e me n t a t i o n   c o m p l e x i t y .   Q u a n t i z a t i o n     F r o n t h a u l   l o a d   r e d u c t i o n   t h r o u g h   s o u r c e   c o d i n g   a n d   c o m p r e ss i o n .     M i n i m i z e d   f r o n t h a u l   si g n a l i n g .     P e r f o r ma n c e   t r a d e - o f f b e t w e e n   d i f f e r e n t   q u a n t i z a t i o n   sc h e m e s .   C &F     R e d u c e d   f r o n t h a u l   l o a d   b y   c o m b i n i n g   si g n a l s fr o mu l t i p l e   U Es .     Ex p a n d e d   C &F   sc h e m e   a c c o mm o d a t e s u n e q u a l   p o w e r   d i st r i b u t i o n s   a n d   n o i se .     Ef f e c t i v e n e ss  d e p e n d e n t   o n   p o w e r   e q u a l i t y   a mo n g   U Es .   B e a mf o r mi n g     M i n i m i z e d   f r o n t h a u l   l o a d   w h i l e   p r e s e r v i n g   Q o S   f a c t o r s .     G r o u p   s p a r se   b e a mf o r mi n g   st r u c t u r e o u t p e r f o r b e n c h mar k   p r e c o d i n g   sc h e mes .     S y st e m c o m p l e x i t y .   Le v e l   o f   c o o p e r a t i o n     F l e x i b l e   a d a p t a t i o n   t o   f r o n t h a u l   l i mi t a t i o n s   b y   v a r y i n g   c o o p e r a t i o n   l e v e l s .     O p t i mi z e d   f r o n t h a u l   u sa g e   p a t t e r n s .     C o s t - e f f e c t i v e n e s s t r a d e - o f f s .   D C N N     A d v a n c e d   f r o n t h a u l   o p t i m i z a t i o n   s t r a t e g i e u s i n g   D C N N s .     En h a n c e d   sy s t e m   e f f i c i e n c y .     I n c r e a se d   s y st e m c o m p l e x i t y .     P e r f o r ma n c e   t r a d e - o f f b e t w e e n   d i f f e r e n t   p o w e r   c o n t r o l   s c h e mes .   W i r e l e ss   f r o n t h a u l     S c a l a b l e   so l u t i o n s fo r   mi t i g a t i n g   f r o n t h a u l   c o n g e st i o n .     En h a n c e d   sy s t e m   r e si l i e n c e .     F l e x i b i l i t y   i n   d e p l o y me n t .     D e p l o y me n t   c h a l l e n g e s   i n   p r a c t i c a l   s c e n a r i o s .     Li mi t e d   s c a l a b i l i t y .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l Vo l.  1 5 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 6 :   30 2 - 31 2   310   E ac h   o f   a b o v e   s o lu tio n   p r esen ts   u n iq u a d v an tag es  a n d   ch allen g es  f o r   r e d u cin g   f r o n th a u lo ad   i n   UC - CF - m MI MO   s y s tem s .   T h ch o ice  o f   s o lu tio n   d ep e n d s   o n   v ar io u s   f ac to r s ,   in clu d i n g   s y s tem   r eq u ir em en ts ,   d ep lo y m e n c o n s tr ain ts ,   an d   co s co n s id er atio n s .   Fu r th e r   r esear ch   an d   d ev elo p m en e f f o r ts   ar e   n ee d e d   to   ad d r ess   th ch allen g es  an d   o p tim ize  th im p lem en tatio n   o f   th ese  s o lu tio n s   in   r ea l - wo r ld   s ce n ar io s .   Ov er all,   o u r   f i n d in g s   u n d e r s co r th e   c r itical  r o le  o f   f r o n th au o p tim izatio n   in   r ea liz in g   th f u ll  p o ten tial  o f   UC - CF - m MI MO   s y s tem s ,   o f f er in g   in s ig h ts   in to   f u tu r r esear ch   d ir ec tio n s   an d   p r ac tical  d ep lo y m en co n s id er atio n s   s tr ateg ies an d   ad d r ess   s y s tem   s ca lab ilit y   ch allen g es.       5.   CO NCLU SI O AND   F U T U RE   SCO P E   I n   co n cl u s io n ,   o u r   s u r v e y   elu cid ate s   th p r ac tical  ch allen g es  ass o ciate d   with   f r o n th au l im itatio n s     in   UC - CF - m MI MO   s y s tem s   an d   p r esen ts   s tate - of - th e - ar m eth o d o l o g ies  to   m itig ate   th ese  ch allen g es.     B y   lev er ag in g   d y n am ic  C m an ag em en t,  q u an tizatio n   tec h n iq u es,  co m p u te  an d   f o r war d   s ch em es,  a d v an ce d   b ea m f o r m in g   s tr ateg ies,  a n d   DC NN s ,   f r o n th a u co n g esti o n   ca n   b e f f ec tiv ely   allev iate d   wh ile  o p tim izin g   s y s tem   p er f o r m a n ce .   Fu r th er m o r e ,   in co r p o r atin g   w ir ed   an d   wir eless   f r o n th au s o lu tio n s   o f f er s   s ca lab le  alter n ativ es  f o r   m itig atin g   f r o n th au l   lim it atio n s   an d   e n h an ci n g   s y s tem   r es ilien ce .   Ho wev er ,   f u tu r r ese ar ch   en d ea v o r s   ar e   n ec ess ar y   to   ad d r ess   s ca lab ilit y   ch allen g es  an d   d ev elo p   p r ac tical  d ep lo y m en s tr ateg ies  f o r   UC - CF - m MI MO   s y s tem s .   I n   s u m m ar y ,   o u r   s u r v ey   u n d er s co r es  th im p o r ta n ce   o f   f r o n th au l   o p tim izatio n   i n   r ea lizin g   th e   f u ll  p o ten tial o f   UC - C F m MI MO   s y s tem s ,   o f f er in g   v alu ab le  i n s ig h ts   f o r   r esear c h er s   an d   p r ac ti tio n er s   in   th f ield .   I n   ad d itio n   to   th is ,   we  o u tlin s o m o f   th k ey   is s u es a n d   d if f icu lties   in   o r d er   to   r eso lv th f r o n th au l   lin k   ca p ac ity   is s u in   th e   f u tu r e.   Fu tu r wo r k s   ca n   lo o k   in t o   h o n o n - u n if o r m   q u a n tizer s   ca n   b u s ed   to   s o lv e   th lim ited   f r o n th au l   p r o b lem .   I n   g e n er al,   UC - CF - m MI MO   s y s tem s   ca n   b u s ed   to   f o r m u l ate  is s u s tatem en ts   f o r   lim ited   ca p ac ity   f r o n th au l,  an d   m illi m eter   w av is   s t ill  an   u n ch ar ted   ter r ito r y   th at  r esear ch er s   ca n   in v esti g ate  in   th e   f u tu r e.   Fin al ly ,   th im p ac o f   th is   m u ltip le - C ar ch itectu r f o r   UC   n etwo r k s   o n   f r o n th au l   is   cr u cial;  h en ce ,   m o r r esear ch   i s   r eq u ir ed .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   Au th o r s   s tate  n o   f u n d i ng   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al   u s es  th C o n t r ib u to r   R o les  T a x o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize   in d iv i d u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Sy ed   T ar iq   Ali                                Dr .   An am ik Sin g h                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   Data   av ailab ilit y   is   n o a p p li ca b le  to   th is   p ap er   as  n o   n e d ata  wer c r ea ted   o r   an al y ze d   in   t h is   s tu d y .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   E.   B j o r n s o n   a n d   L.   S a n g u i n e t t i ,   M a k i n g   c e l l - f r e e   m a ssi v e   M I M O   c o mp e t i t i v e   w i t h   M M S E   p r o c e ssi n g   a n d   c e n t r a l i z e d   i mp l e m e n t a t i o n ,   I EEE   T r a n s a c t i o n o n   Wi r e l e ss  C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   1 9 ,   n o .   1 ,   p p .   7 7 9 0 ,   J a n .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TW C . 2 0 1 9 . 2 9 4 1 4 7 8 .   [ 2 ]   S .   B u z z i ,   C .   D A n d r e a ,   A .   Z a p p o n e ,   a n d   C .   D El i a ,   U s e r - c e n t r i c   5 G   c e l l u l a r   n e t w o r k s:   r e s o u r c e   a l l o c a t i o n   a n d   c o m p a r i so n   w i t h   t h e   c e l l - f r e e   m a ssi v e   M I M O   a p p r o a c h ,   I EEE   T ra n s a c t i o n o n   W i rel e ss  C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   1 9 ,   n o .   2 ,   p p .   1 2 5 0 1 2 6 4 ,   F e b .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TW C . 2 0 1 9 . 2 9 5 2 1 1 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6       A   s u r ve o n   fr o n th a u l sig n a lin g   o f u s er - ce n tr ic  ce ll - fr ee   ma s s ive  MIMO  n etw o r ks   ( S ye d   Ta r iq   A li )   311   [ 3 ]   H .   H e ,   X .   Y u ,   J .   Z h a n g ,   S .   S o n g ,   a n d   K .   B .   Le t a i e f ,   C e l l - f r e e   m a ssi v e   M I M O   f o r   6 G   w i r e l e ss  c o m mu n i c a t i o n   n e t w o r k s ,     J o u rn a l   o f   C o m m u n i c a t i o n a n d   I n f o r m a t i o n   N e t w o rks ,   v o l .   6 ,   n o .   4 ,   p p .   3 2 1 3 3 5 ,   D e c .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 2 3 9 1 9 / j c i n . 2 0 2 1 . 9 6 6 3 1 0 0 .   [ 4 ]   C .   D A n d r e a   a n d   E .   G .   L a r sso n ,   U ser  a sso c i a t i o n   i n   sc a l a b l e   c e l l - f r e e   mass i v e   M I M O   sy s t e ms,”   i n   2 0 2 0   5 4 t h   As i l o m a r   C o n f e re n c e   o n   S i g n a l s,   S y s t e m s,  a n d   C o m p u t e rs ,   N o v .   2 0 2 0 ,   v o l .   2 0 2 0 - N o v e m,   p p .   8 2 6 8 3 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I EEEC O N F 5 1 3 9 4 . 2 0 2 0 . 9 4 4 3 5 3 6 .   [ 5 ]   H .   D .   T u a n ,   A .   A .   N a si r ,   H .   Q .   N g o ,   E.   D u t k i e w i c z ,   a n d   H .   V .   P o o r ,   S c a l a b l e   u ser  r a t e   a n d   e n e r g y - e f f i c i e n c y   o p t i m i z a t i o n   i n   c e l l - f r e e   mass i v e   M I M O ,   I EE T ra n s a c t i o n o n   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   7 0 ,   n o .   9 ,   p p .   6 0 5 0 6 0 6 5 ,   S e p .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T C O M M . 2 0 2 2 . 3 1 9 4 0 4 6 .   [ 6 ]   H .   Q .   N g o ,   A .   A sh i k h m i n ,   H .   Y a n g ,   E.   G .   La r ss o n ,   a n d   T .   L .   M a r z e t t a ,   C e l l - fre e   m a ssi v e   M I M O   v e r su s   sm a l l   c e l l s,   I E EE   T ra n s a c t i o n o n   W i re l e ss  C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   1 6 ,   n o .   3 ,   p p .   1 8 3 4 1 8 5 0 ,   M a r .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TWC . 2 0 1 7 . 2 6 5 5 5 1 5 .   [ 7 ]   H .   M a s o u mi   a n d   M .   J .   Em a d i ,   P e r f o r ma n c e   a n a l y s i o f   c e l l - f r e e   mass i v e   M I M O   sy s t e m   w i t h   l i m i t e d   f r o n t h a u l   c a p a c i t y   a n d   h a r d w a r e   i mp a i r me n t s,”   I E EE  T r a n sa c t i o n o n   W i re l e ss  C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   1 9 ,   n o .   2 ,   p p .   1 0 3 8 1 0 5 3 ,   F e b .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TW C . 2 0 1 9 . 2 9 5 0 3 1 6 .   [ 8 ]   J.  Z h a n g ,   E .   B j o r n s o n ,   M .   M a t t h a i o u ,   D .   W .   K .   N g ,   H .   Y a n g ,   a n d   D .   J.  Lo v e ,   P r o s p e c t i v e   m u l t i p l e   a n t e n n a   t e c h n o l o g i e f o r   b e y o n d   5 G ,   I EE J o u rn a l   o n   S e l e c t e d   Are a i n   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   3 8 ,   n o .   8 ,   p p .   1 6 3 7 1 6 6 0 ,   A u g .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JS A C . 2 0 2 0 . 3 0 0 0 8 2 6 .   [ 9 ]   R .   W .   H e a t h   a n d   A .   L o z a n o ,   Fo u n d a t i o n s   o f   MIMO   c o m m u n i c a t i o n .   C a mb r i d g e   U n i v e r si t y   P r e ss,   2 0 1 8 .   [ 1 0 ]   L.   Lu ,   G .   Y .   L i ,   A .   L.   S w i n d l e h u r st ,   A .   A sh i k h m i n ,   a n d   R .   Z h a n g ,   A n   o v e r v i e w   o f   m a ssi v e   M I M O :   b e n e f i t s   a n d   c h a l l e n g e s,   I EEE  J o u rn a l   o n   S e l e c t e d   T o p i c i n   S i g n a l   Pr o c e ssi n g ,   v o l .   8 ,   n o .   5 ,   p p .   7 4 2 7 5 8 ,   O c t .   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JS TSP . 2 0 1 4 . 2 3 1 7 6 7 1 .   [ 1 1 ]   E.   B j ö r n s o n ,   M .   M a t t h a i o u ,   a n d   M .   D e b b a h ,   M a ss i v e   M I M O   w i t h   n o n - i d e a l   a r b i t r a r y   a r r a y s :   h a r d w a r e   sca l i n g   l a w a n d   c i r c u i t - a w a r e   d e s i g n ,   I E EE  T r a n sa c t i o n s   o n   Wi r e l e ss  C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   1 4 ,   n o .   8 ,   p p .   4 3 5 3 4 3 6 8 ,   A u g .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TW C . 2 0 1 5 . 2 4 2 0 0 9 5 .   [ 1 2 ]   E.   G .   L a r sso n ,   O .   E d f o r s ,   F .   T u f v e sso n ,   a n d   T.   L .   M a r z e t t a ,   M a ss i v e   M I M O   f o r   n e x t   g e n e r a t i o n   w i r e l e s sy st e ms,”   I EE E   C o m m u n i c a t i o n M a g a zi n e ,   v o l .   5 2 ,   n o .   2 ,   p p .   1 8 6 1 9 5 ,   F e b .   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M C O M . 2 0 1 4 . 6 7 3 6 7 6 1 .   [ 1 3 ]   H .   A .   A mm a r   a n d   R .   A d v e ,   P o w e r   d e l a y   p r o f i l e   i n   c o o r d i n a t e d   d i s t r i b u t e d   n e t w o r k s :   u s e r - c e n t r i c   v / s   d i s j o i n t   c l u st e r i n g ,   i n   2 0 1 9   I EEE  G l o b a l   C o n f e r e n c e   o n   S i g n a l   a n d   I n f o rm a t i o n   Pr o c e ss i n g   ( G l o b a l S I P) ,   N o v .   2 0 1 9 ,   p p .   1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / G l o b a l S I P 4 5 3 5 7 . 2 0 1 9 . 8 9 6 9 3 8 4 .   [ 1 4 ]   H .   A .   A mm a r ,   R .   A d v e ,   S .   S h a h b a z p a n a h i ,   G .   B o u d r e a u ,   a n d   K .   V .   S r i n i v a s,  D o w n l i n k   r e s o u r c e   a l l o c a t i o n   i n   m u l t i u ser  c e l l - f r e e   M I M O   n e t w o r k s   w i t h   u s e r - c e n t r i c   c l u st e r i n g ,   I EEE   T r a n sa c t i o n s   o n   W i r e l e ss   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   2 1 ,   n o .   3 ,   p p .   1 4 8 2 1 4 9 7 ,   M a r .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TWC . 2 0 2 1 . 3 1 0 4 4 5 6 .   [ 1 5 ]   J.  Zh a n g ,   S .   C h e n ,   Y .   L i n ,   J.   Zh e n g ,   B .   A i ,   a n d   L.   H a n z o ,   C e l l - f r e e   massi v e   M I M O :   a   n e w   n e x t - g e n e r a t i o n   p a r a d i g m,     I EEE  A c c e ss ,   v o l .   7 ,   p p .   9 9 8 7 8 9 9 8 8 8 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 1 9 . 2 9 3 0 2 0 8 .   [ 1 6 ]   H .   H u h ,   A .   M .   T u l i n o ,   a n d   G .   C a i r e ,   N e t w o r k   M I M O   w i t h   l i n e a r   z e r o - f o r c i n g   b e a mf o r mi n g :   l a r g e   sy s t e a n a l y si s,  i m p a c t   o f   c h a n n e l   e st i ma t i o n ,   a n d   r e d u c e d - c o mp l e x i t y   s c h e d u l i n g ,   I EEE   T r a n sa c t i o n s   o n   I n f o rm a t i o n   T h e o ry ,   v o l .   5 8 ,   n o .   5 ,     p p .   2 9 1 1 2 9 3 4 ,   M a y   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI T. 2 0 1 1 . 2 1 7 8 2 3 0 .   [ 1 7 ]   3 G P P ,   C o o r d i n a t e d   m u l t i - p o i n t   o p e r a t i o n   f o r   LTE   p h y si c a l   l a y e r   a s p e c t s ,   2 0 1 3 .   [ 1 8 ]   A .   C h e c k o   e t   a l . ,   C l o u d   R A N   f o r   mo b i l e   n e t w o r k -   a   t e c h n o l o g y   o v e r v i e w ,   I E EE  C o m m u n i c a t i o n S u r v e y a n d   T u t o r i a l s   v o l .   1 7 ,   n o .   1 ,   p p .   4 0 5 4 2 6 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C O M S T . 2 0 1 4 . 2 3 5 5 2 5 5 .   [ 1 9 ]   D .   Li u ,   S .   H a n ,   C .   Y a n g ,   a n d   Q .   Z h a n g ,   S e mi - d y n a mi c   u ser - sp e c i f i c   c l u s t e r i n g   f o r   d o w n l i n k   c l o u d   r a d i o   a c c e ss   n e t w o r k ,     I EEE  T r a n s a c t i o n o n   Ve h i c u l a r Te c h n o l o g y ,   v o l .   6 5 ,   n o .   4 ,   p p .   2 0 6 3 2 0 7 7 ,   A p r .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TV T . 2 0 1 5 . 2 4 3 1 9 1 7 .   [ 2 0 ]   D .   G e s b e r t ,   S .   H a n l y ,   H .   H u a n g ,   S .   S h a m a i   S h i t z ,   O .   S i me o n e ,   a n d   W .   Y u ,   M u l t i - c e l l   M I M O   c o o p e r a t i v e   n e t w o r k s :   a   n e w   l o o k   a t   i n t e r f e r e n c e ,   I EEE   J o u r n a l   o n   S e l e c t e d   Are a i n   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   2 8 ,   n o .   9 ,   p p .   1 3 80 1 4 0 8 ,   D e c .   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JS A C . 2 0 1 0 . 1 0 1 2 0 2 .   [ 2 1 ]   C .   Zh u   a n d   W .   Y u ,   S t o c h a st i c   m o d e l i n g   a n d   a n a l y si s   o f   u ser - c e n t r i c   n e t w o r k   M I M O   s y st e ms,   I E EE   T ra n s a c t i o n o n   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   6 6 ,   n o .   1 2 ,   p p .   6 1 7 6 6 1 8 9 ,   D e c .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TC O M M . 2 0 1 8 . 2 8 6 7 4 5 8 .   [ 2 2 ]   U .   S i d d i q u e ,   H .   T a b a ssu m,  E.   H o s sai n ,   a n d   D .   I .   K i m,   W i r e l e ss  b a c k h a u l i n g   o f   5 G   sma l l   c e l l s:   c h a l l e n g e s   a n d   so l u t i o n   a p p r o a c h e s,   I E EE  Wi r e l e ss C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   2 2 ,   n o .   5 ,   p p .   2 2 3 1 ,   O c t .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M W C . 2 0 1 5 . 7 3 0 6 5 3 4 .   [ 2 3 ]   E.   B j o r n s o n   a n d   L.   S a n g u i n e t t i ,   S c a l a b l e   c e l l - f r e e   mass i v e   M I M O   sy s t e ms,”   I EE T r a n s a c t i o n o n   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   6 8 ,     n o .   7 ,   p p .   4 2 4 7 4 2 6 1 ,   J u l .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T C O M M . 2 0 2 0 . 2 9 8 7 3 1 1 .   [ 2 4 ]   Z.   H .   S h a i k ,   E.   B j o r n so n ,   a n d   E.   G .   L a r sso n ,   M M S E - o p t i ma l   s e q u e n t i a l   p r o c e ssi n g   f o r   c e l l - f r e e   massi v e   M I M O     w i t h   r a d i o   s t r i p e s,   I E EE   T ra n s a c t i o n s   o n   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   6 9 ,   n o .   1 1 ,   p p .   7 7 7 5 7 7 8 9 ,   N o v .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T C O M M . 2 0 2 1 . 3 1 0 0 6 1 9 .   [ 2 5 ]   F .   B a n n o u r ,   S .   S o u i h i ,   a n d   A .   M e l l o u k ,   D i st r i b u t e d   S D N   c o n t r o l :   s u r v e y ,   t a x o n o m y ,   a n d   c h a l l e n g e s ,   I EEE   C o m m u n i c a t i o n s   S u r v e y a n d   T u t o r i a l s ,   v o l .   2 0 ,   n o .   1 ,   p p .   3 3 3 3 5 4 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C O M S T. 2 0 1 7 . 2 7 8 2 4 8 2 .   [ 2 6 ]   H .   A .   A mm a r ,   Y .   N a ss e r ,   a n d   A .   K a y ssi ,   D y n a mi c   S D N   c o n t r o l l e r s - sw i t c h e ma p p i n g   f o r   l o a d   b a l a n c i n g   a n d   c o n t r o l l e r   f a i l u r e   h a n d l i n g ,   i n   2 0 1 7   I n t e rn a t i o n a l   S y m p o s i u m   o n   Wi r e l e s C o m m u n i c a t i o n   S y st e m ( I S WC S ) ,   A u g .   2 0 1 7 ,   v o l .   2 0 1 7 - A u g u s,     p p .   2 1 6 2 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I S W C S . 2 0 1 7 . 8 1 0 8 1 1 3 .   [ 2 7 ]   H .   A .   A mm a r ,   R .   A d v e ,   S .   S h a h b a z p a n a h i ,   a n d   G .   B o u d r e a u ,   A n a l y s i s a n d   d e si g n   o f   d i st r i b u t e d   M I M O   n e t w o r k w i t h   a   w i r e l e ss   f r o n t h a u l ,   I EEE   T ra n s a c t i o n s   o n   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   7 0 ,   n o .   2 ,   p p .   9 8 0 9 9 8 ,   F e b .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T C O M M . 2 0 2 1 . 3 1 2 8 5 3 8 .   [ 2 8 ]   3 G P P   T R   2 1 . 9 1 5 ,   R e l e a se   1 5   D e scri p t i o n ,   Te c h n i c a l   S p e c i f i c a t i o n   G r o u p   S e r v i c e a n d   S y s t e m   A sp e c t s ,   2 0 1 9 .   [ 2 9 ]   E.   B j ö r n s o n   a n d   L.   S a n g u i n e t t i ,   C e l l - f r e e   v e r s u c e l l u l a r   m a ssi v e   M I M O :   w h a t   p r o c e ssi n g   i n e e d e d   f o r   c e l l - f r e e   t o   w i n ? ,   i n   2 0 1 9   I E EE   2 0 t h   I n t e r n a t i o n a l   W o rk sh o p   o n   S i g n a l   Pro c e ss i n g   A d v a n c e i n   W i re l e ss   C o m m u n i c a t i o n s   ( S P A WC ) ,   J u l .   2 0 1 9 ,     v o l .   2 0 1 9 - J u l y ,   p p .   1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / S P A W C . 2 0 1 9 . 8 8 1 5 4 8 8 .   [ 3 0 ]   H .   Q .   N g o ,   L . - N .   Tr a n ,   T.   Q .   D u o n g ,   M .   M a t t h a i o u ,   a n d   E .   G .   L a r sso n ,   O n   t h e   t o t a l   e n e r g y   e f f i c i e n c y   o f   c e l l - f r e e   mass i v e   M I M O ,   I EEE   T ra n s a c t i o n s   o n   G ree n   C o m m u n i c a t i o n s   a n d   N e t w o r k i n g ,   v o l .   2 ,   n o .   1 ,   p p .   2 5 3 9 ,   M a r .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TG C N . 2 0 1 7 . 2 7 7 0 2 1 5 .   [ 3 1 ]   M .   B a sh a r ,   K .   C u ma n a n ,   A .   G .   B u r r ,   M .   D e b b a h ,   a n d   H .   Q .   N g o ,   E n h a n c e d   ma x - mi n   S I N R   f o r   u p l i n k   c e l l - f r e e   mass i v e   M I M O   sy st e ms,   i n   I EEE   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o m m u n i c a t i o n s ,   M a y   2 0 1 8 ,   v o l .   2 0 1 8 - M a y ,   p p .   1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C . 2 0 1 8 . 8 4 2 2 5 7 7 .   [ 3 2 ]   N .   M c K e o w n   e t   a l . ,   O p e n f l o w :   e n a b l i n g   i n n o v a t i o n   i n   c a m p u n e t w o r k s ,   AC S I G C O MM   C o m p u t e C o m m u n i c a t i o n   Re v i e w v o l .   3 8 ,   n o .   2 ,   p p .   6 9 7 4 ,   M a r .   2 0 0 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 5 / 1 3 5 5 7 3 4 . 1 3 5 5 7 4 6 .   [ 3 3 ]   P r o j e c t   F l o o d l i g h t ,   F l o o d l i g h t   C o n t r o l l e r ,   2 0 2 1 .   [ 3 4 ]   S .   D a s   a n d   M .   R u f f i n i ,   A   v a r i a b l e   r a t e   f r o n t h a u l   s c h e me   f o r   c l o u d   r a d i o   a c c e ss   n e t w o r k s,”   J o u rn a l   o f   L i g h t w a v e   T e c h n o l o g y   v o l .   3 7 ,   n o .   1 3 ,   p p .   3 1 5 3 3 1 6 5 ,   J u l .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JL T. 2 0 1 9 . 2 9 1 2 1 2 7 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.