[논문 리뷰] Block Error Rate and UE Throughput Performance Evaluation using LLS and SLS in 3GPP LTE Downlink

Ishtiaq Ahmad, Zeeshan Kaleem외 1명|arXiv (Cornell University)|2018. 10. 02.

Advanced Wireless Network Optimization참고 문헌 7인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 3GPP LTE 다운링크에서 링크 레벨 시뮬레이션(LLS)과 시스템 레벨 시뮬레이션(SLS)을 사용하여 블록 에러 비율(BLER)과 사용자 단말기(UE) Throughput를 평가한다. SISO AWGN 조건 하에서 LLS BLER 곡선을 기반으로 SNR-to-CQI 매핑을 수립한 후, 이를 SLS에 적용하여 PF, RR, 최고 CQI 스케줄러를 비교한다. 그 결과 PF는 공정성과 평균 Throughput 측면에서 최적의 성능을 보이며, 최고 CQI 스케줄러는 고SINR 조건에서 뛰어난 성능을 발휘한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 다양한 채널 조건 하에서 LTE 다운링크의 다양한 스케줄링 알고리즘 성능을 분석하는 것.
• SISO AWGN 조건 하에서 BLER 성능에 기반한 링크 레벨 시뮬레이션(LLS)을 활용해 신뢰할 수 있는 SNR-to-CQI 매핑을 수립하는 것.
• MIESM 인터페이스를 사용하여 시스템 레벨 시뮬레이션(SLS)을 통해 UE Throughput를 평가하고, 공정성 및 스펙트럼 효율성 지표 기반으로 스케줄러 성능을 비교하는 것.
• Throughput와 공정성 간의 트레이드오프를 기반으로 다양한 배포 환경에 최적의 스케줄러를 결정하는 것.

제안 방법

• SISO AWGN fading 채널 조건 하에서 BLER 성능 곡선을 생성하기 위해 링크 레벨 시뮬레이션(LLS)을 수행한다.
• LLS 곡선의 10% BLER 지점에서 유도한 SNR-to-CQI 매핑을 채널 품질 지시자로 활용한다.
• MIESM 링크-시스템 인터페이스를 통해 SNR-to-CQI 매핑을 시스템 레벨 시뮬레이션(SLS)에 통합한다.
• 세 가지 스케줄러인 비례 공정(PF), 라운드 로빈(RR), 최고 CQI를 사용하여 다양한 CDF 값 조건 하에서 UE Throughput를 시뮬레이션한다.
• 다양한 SINR 영역에서 평균 Throughput와 공정성 지표를 기반으로 성능을 평가한다.
• 다양한 UE Throughput 누적분포함수(CDF) 값 조건 하에서 스케줄러 성능을 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 LLS BLER 곡선에서 유도한 SNR-to-CQI 매핑이 시스템 레벨 Throughput 평가에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 PF, RR, 최고 CQI 중 어느 스케줄러가 LTE 다운링크에서 공정성과 평균 Throughput를 최적화하는가?
• RQ3 고SINR 조건에서 스케줄러 성능은 UE Throughput 측면에서 어떻게 변화하는가?
• RQ4 SLS에서 다양한 스케줄링 알고리즘을 사용할 경우 공정성과 스펙트럼 효율성 간의 트레이드오프는 어떻게 나타나는가?

주요 결과

• 비례 공정(PF) 스케줄러는 모든 테스트 환경에서 공정성과 평균 사용자 Throughput 사이의 최적의 균형을 달성한다.
• 최고 CQI 스케줄러는 고SINR 영역에서 뛰어난 성능을 보이며, 강한 채널 조건을 가진 사용자의 Throughput를 최대화한다.
• 채널 상태 정보를 고려하지 않을 경우, 라운드 로빈(RR) 스케줄링이 가장 우수한 성능을 보이며, 채널 품질에 관계없이 동일한 자원 할당을 보장한다.
• LLS에서 10% BLER 지점에서 유도한 SNR-to-CQI 매핑은 시스템 레벨 시뮬레이션에 신뢰할 수 있는 기초를 제공한다.
• 시스템 레벨 시뮬레이션 결과, 스케줄러 선택이 Throughput 분포와 공정성에 상당한 영향을 미치며, 특히 저~중간 SINR 수준에서 두드러진다.