[論文レビュー] Enhancing LTE-Advanced Relay Deployments via Relay Cell Extension

Ömer Bulakçı, Abdallah Bou Saleh+3 more|arXiv (Cornell University)|Nov 24, 2011

Cooperative Communication and Network Coding参考文献 3被引用数 12

ひとこと要約

本稿では、eNB送信電力の低減に加え、セル選択および handover バイアスの導入により、LTE-Advancedリレーネットワークの負荷バランスを改善し、上行リンクおよび下行リンクにおいて顕著なユーザースループット向上を達成するリレーセル拡張技術を提案している。この手法は包括的なシステムレベルのシミュレーションによって検証されている。

ABSTRACT

Relaying is a promising enhancement to current radio access networks. Relay enhanced LTE-Advanced networks are expected to fulfill the demanding coverage and capacity requirements in a cost-efficient way. However, due to low transmit power, the coverage areas of the relay nodes will be small. Therefore, the performance of relay deployments may be limited by load imbalances. In this study, we present a practical solution for this problem by introducing a bias to cell selection and handover decisions along with a reduction in eNB transmit power. This method results in an extension of the relay cells and an appropriate load balance can then be achieved. Moreover, it is shown that a proper power control setting is necessary in the uplink and that power control optimization can further enhance the system performance. Comprehensive system level simulations confirm that the proposed solution yields significant user throughput gains both in the uplink and the downlink.

研究の動機と目的

• 低出力のリレーノードによる制限されたカバレッジが原因で生じるLTE-Advancedリレーネットワークにおける負荷不均衡問題を解消すること。
• 追加のインfra構築を要せず、リレーセルのカバレッジを拡張することでシステム性能を向上させること。
• リレーセルとマクロセル間でのユーザー分布を均衡化させ、スペクトル効率およびユーザー体験を向上させること。
• 上行リンクの電力制御を最適化することで、リレーサポート付きネットワークにおけるシステム性能をさらに向上させること。
• 実際のシステムレベルのシミュレーションを通じて、提案手法の有効性を検証すること。

提案手法

• リレーノードへのユーザー関連付けを促進するために、セル選択および handover 決定にバイアスを導入する。
• eNBの送信電力を低減することで、ユーザーの分布をシフトさせ、リレーノードの有効カバレッジ領域を拡張する。
• リンク品質を維持し、上行リンク性能を向上させるために、上行リンク電力制御の最適化を実施する。
• バイアスおよび電力制御のスループットおよび負荷バランスへの影響を評価するために、システムレベルのシミュレーションを用いる。
• 実世界のLTE-Advanced展開に実用的かつ導入可能なソリューションとして、バイアスおよび電力制御設定を統合する。
• 現実のネットワーク環境およびトラフィック負荷下で、下行リンクおよび上行リンクにおける性能向上を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 リレーセルの送信電力を増加させずに、LTE-Advancedネットワークにおけるリレーセルカバレッジをどのように効果的に拡張できるか。
• RQ2 セル選択バイアスを導入することで、マクロセルとリレーセル間の負荷バランスにどのような影響が生じるか。
• RQ3 eNB送信電力の低減が、リレーセル拡張および全体のシステム性能に与える影響は何か。
• RQ4 上行リンク電力制御は、リレーサポート付きLTE-Advanced展開におけるシステムスループット向上にどのような役割を果たすか。
• RQ5 提案手法は、上行リンクおよび下行リンクの両方向において、ユーザースループットをどの程度向上できるか。

主な発見

• 提案されたリレーセル拡張技術により、上行リンクおよび下行リンクの両方でユーザースループットが顕著に向上した。
• セル選択および handover バイアスによって、マクロセルの混雑が軽減され、効果的な負荷バランスが達成された。
• eNB送信電力の低減により、リレーノードの有効カバレッジが拡張され、より良いユーザー関連付けが可能になった。
• 最適化された上行リンク電力制御により、特に高負荷環境下でシステム性能がさらに向上した。
• 包括的なシステムレベルのシミュレーションにより、提案手法の頑健性およびスケーラビリティが確認された。
• 本手法は、コスト効率が高く、高容量なLTE-Advancedネットワークへのリレーノード展開に実用的で、低複雑度なソリューションを提供する。