[論文レビュー] Block Error Rate and UE Throughput Performance Evaluation using LLS and SLS in 3GPP LTE Downlink

Ishtiaq Ahmad, Zeeshan Kaleem+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 2, 2018

Advanced Wireless Network Optimization参考文献 7被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、3GPP LTEのダウンリンクにおいて、リンクレベルシミュレーション（LLS）とシステムレベルシミュレーション（SLS）を用いて、ブロック誤り率（BLER）およびユーザ機器（UE）スループットを評価する。SISO AWGN環境下でのLLSによるBLER曲線からSNR-2CQIマッピングを確立し、それをSLSに適用してPF、RR、および最高CQIスケジューラーを比較し、PFが最良の公平性と平均スループットを達成する一方、最高CQIは高SINR条件下で優れた性能を示すことを示している。

ABSTRACT

This paper provides a link and system level study of the downlink using OFDMA techniques based on LTE systems. At the link level, the Block Error Rate (BLER) performance curves are generated and 10 % points of BLER curves, calculated under SISO AWGN channel, are considered as reference to generate the SNR-to-CQI mapping. These mapping results are used in system level simulator (SLS) via MIESM link to system interface. Then the UE throughput is evaluated by considering proportional fair (PF), round robin (RR), and best CQI schedulers at different values of UE throughput CDF. In this paper we analyze that the PF scheduler outperforms other schedulers in fairness and average throughput, while the best CQI scheduler performs good under high SINR region. The RR is the best choice when resource allocation is to be done without considering any kind of channel condition.

研究の動機と目的

• 異なるチャネル状態下におけるLTEダウンリンクにおけるスケジューリングアルゴリズムの性能を分析すること。
• SISO AWGN環境下でのLLSによるBLER性能に基づき、信頼性の高いSNR-2CQIマッピングを確立すること。
• MIESMインタフェースを用いたシステムレベルシミュレーション（SLS）によりUEスループットを評価し、公平性とスペクトル効率の指標に基づいてスケジューラーの性能を比較すること。
• スループットと公平性のトレードオフに基づき、異なる展開シナリオにおける最適なスケジューラーを特定すること。

提案手法

• SISO AWGNフェージングチャネル下で、LLSを実行し、BLER性能曲線を生成する。
• LLS曲線の10％BLER点を用いて、チャネル品質インジケータのためのSNR-2CQIマッピングを導出する。
• SNR-2CQIマッピングをMIESMリンク-システムインタフェースを介してSLSに統合する。
• 異なるCDF値を想定し、3つのスケジューラー（比例公平（PF）、ラウンドロビン（RR）、最高CQI）を用いてUEスループットをシミュレートする。
• さまざまなSINR領域における平均スループットと公平性指標に基づき、性能を評価する。
• さまざまなUEスループット累積分布関数（CDF）値におけるスケジューラー性能を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LLSのBLER曲線から導出されたSNR-2CQIマッピングは、システムレベルスループット評価にどのように影響を与えるか？
• RQ2 比例公平（PF）、ラウンドロビン（RR）、最高CQIのうち、どのスケジューラーがLTEダウンリンクで公平性と平均スループットの両方を最適化するか？
• RQ3 特にUEスループットの観点から、高SINR条件下ではスケジューラーの性能がどのように変化するか？
• RQ4 SLSにおいて、異なるスケジューリングアルゴリズムを用いる場合、公平性とスペクトル効率のトレードオフはどのように変化するか？

主な発見

• 比例公平（PF）スケジューラーは、すべてのテストシナリオにおいて、公平性と平均ユーザースループットの最良のバランスを達成する。
• 最高CQIスケジューラーは、高SINR領域で優れた性能を示し、強いチャネル状態にあるユーザーのスループットを最大化する。
• チャネル状態情報が考慮されない場合、ラウンドロビン（RR）スケジューリングが最も優れた性能を示し、チャネル品質にかかわらず等比率のリソース割り当てを保証する。
• LLSにおける10％BLER点から導出されたSNR-2CQIマッピングは、システムレベルシミュレーションの信頼性の高い基盤を提供する。
• システムレベルシミュレーションにより、スケジューラー選択がスループット分布と公平性に顕著な影響を与えることが確認され、特に低～中程度のSINRレベルで顕著である。