[論文レビュー] Femto-Macro Cellular Interference Control with Subband Scheduling and Interference Cancelation

Sundeep Rangan|arXiv (Cornell University)|Jul 3, 2010

Advanced MIMO Systems Optimization参考文献 25被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、セルラー網におけるフェムトセル・マクロセル間の干渉を軽減するため、サブバンドスケジューリングおよびロード・スパillgeパワー制御方式を提案する。これにより、明示的なクロスティア干渉調整を要せず、効率的なスケジューリング再利用が可能となる。シミュレーションにより、直交化や基本的なパワー制御に比べ、マクロネットワークのレート分布およびスループットが向上することが示され、干渉キャンセレーションを組み合わせることでさらなる利得が得られる可能性がある。

ABSTRACT

A significant technical challenge in deploying femtocells is controlling the interference from the underlay of femtos onto the overlay of macros. This paper presents a novel interference control method where the macrocell bandwidth is partitioned into subbands, and the short-range femtocell links adaptively allocate their power across the subbands based on a load-spillage power control method. The scheme can improve rate distribution in the macro network while also providing opportunities for short-range communication as well. Moreover, the proposed scheme requires minimal interference coordination communication between the femtos and macros, which is one of the main challenges in femtocell systems. Also, simulations show certain advantages over simpler orthogonalization schemes or power control schemes without subband partitioning. Further modest gains may also be possible with interference cancelation.

研究の動機と目的

• 密な自己組織化展開におけるフェムトセルとマクロセル間のクロスティア干渉の課題に対処すること。
• 広帯域干渉制御シグナリングを要しない、フェムトセルとマクロセル層間の効率的なスペクトル再利用を可能とすること。
• 適応的サブバンドパワー割り当てを通じて、マクロネットワークのレート分布および全体スループットを向上させること。
• 上行リンクにおける干渉キャンセレーションの可能性を検討し、性能をさらに向上させること。

提案手法

• マクロセル帯域をサブバンドに分割し、分数周波数再利用（FFR）の原則に従い、マクロセルの送信パワーをサブバンドごとに変化させる。
• フェムトセル送信機は、マクロ基地局からブロードキャストされるロード要因のみを用いて、ロード・スパillgeパワー制御メカニズムに従い、サブバンドごとにパワーを適応的に割り当てる。
• ロード・スパillge法により、フェムトセルがマクロセルの報告するノイズ上昇とロード要因から干渉レベルを推定することで、明示的なクロスティアシグナリングを回避する。
• 本手法は、サブバンド分割が干渉ゼロサブバンドを生成するという事実を活用しており、フェムトセルがマクロセルへの影響を最小限に抑えて送信できる。
• 干渉キャンセレーションは、フェムト受信機での連合検出としてモデル化され、目的信号および干渉するマクロセル信号の両方の受信を可能にする。
• ラグランジュ最適化フレームワークを用いて、干渉制約下でのユーティリティ最大化を保証するパラメータの必要条件を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 マクロセルにおけるサブバンド分割が、フェムトセルがマクロセルに最小限の影響を与えて送信できる干渉ゼロサブバンドを生成できるか？
• RQ2 ロード・スパillgeパワー制御は、フェムトセル・マクロセルネットワークにおける明示的クロスティア協調の必要性をどの程度低減できるか？
• RQ3 直交化や単純なリユース-1方式と比較して、サブバンドスケジューリングはマクロネットワークスループットおよび公平性においてどの程度優れているか？
• RQ4 サブバンドスケジューリングと組み合わせた上行リンクにおける干渉キャンセレーションにより、どの程度のスループット向上が達成できるか？
• RQ5 与えられた干渉およびユーティリティ制約下で、提案されたパワー割り当て方式はパレート最適であるか？

主な発見

• サブバンド分割とフェムトセルの適応的パワー割り当てを組み合わせることで、直交化や基本的パワー制御に比べ、マクロネットワークのレート分布が顕著に向上する。
• 提案手法は、サブバンドスケジューリングなしの単純なリユース-1に比べ、上行リンクスループットが高く、サブバンドレベルのリソース適応の利点を示している。
• シミュレーションにより、ロード・スパillgeパワー制御メカニズムがフェムトセルが低干渉サブバンドで動作可能にし、最小限の協調で実現できることを確認した。
• 干渉キャンセレーションは、特に高負荷状況において、わずかだが測定可能な上行リンクスループットの向上をもたらす。
• 理論的分析により、提案されたパワー割り当てがパレート最適であることが証明された。これは、あるユーザーのユーティリティを向上させると、他のユーザーへの干渉が必然的に増加することを意味する。
• 本手法は自己設定可能かつ適応的であり、バックホールおよびシグナリング能力が限られたアドホックなフェムトセル展開に適している。