[论文解读] 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 12

一句话总结

本文提出了一种中继小区扩展技术，通过引入小区选择和切换偏差以及eNB发射功率降低，在不增加额外基础设施的前提下，提升了长期演进-高级（LTE-Advanced）中继部署的性能，实现了更优的负载均衡和上下行用户吞吐量显著提升，其有效性通过全面的系统级仿真得到验证。

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.

研究动机与目标

• 解决由于中继节点发射功率较低导致覆盖范围有限而引发的长期演进-高级中继网络中的负载不均衡问题。
• 通过扩展中继小区覆盖范围，在不增加额外基础设施的前提下提升系统性能。
• 实现中继与宏小区之间的用户分布均衡，以提升频谱效率和用户体验。
• 优化上行链路功率控制，进一步提升中继增强型网络的系统性能。
• 通过真实环境下的系统级仿真验证所提方案的有效性。

提出的方法

• 在小区选择和切换决策中引入偏差，以鼓励用户关联至中继节点。
• 降低eNB发射功率，通过调整用户分布来扩展中继节点的有效覆盖范围。
• 应用上行链路功率控制优化，以维持链路质量并提升上行链路性能。
• 利用系统级仿真评估偏差和功率控制对吞吐量与负载均衡的影响。
• 将偏差与功率控制设置整合为一种实际可行、可部署的解决方案，适用于真实世界的长期演进-高级网络部署。
• 在真实网络条件与业务负载下，评估下行链路与上行链路的性能增益。

实验结果

研究问题

• RQ1 在不增加中继发射功率的前提下，如何有效扩展长期演进-高级网络中的中继小区覆盖范围？
• RQ2 引入小区选择偏差对宏小区与中继小区之间负载均衡的影响如何？
• RQ3 eNB发射功率降低对中继小区扩展及整体系统性能的影响是什么？
• RQ4 上行链路功率控制在提升中继增强型长期演进-高级网络系统吞吐量方面发挥何种作用？
• RQ5 所提方法在上下行链路方向上能将用户吞吐量提升到何种程度？

主要发现

• 所提出的中继小区扩展技术显著提升了上下行链路的用户吞吐量。
• 通过小区选择与切换偏差实现了有效的负载均衡，降低了宏小区的拥塞程度。
• 降低eNB发射功率可扩展中继节点的有效覆盖范围，从而实现更优的用户关联。
• 经过优化的上行链路功率控制进一步提升了系统性能，尤其在高负载场景下表现更优。
• 全面的系统级仿真验证了所提方案的鲁棒性与可扩展性。
• 该方法为在成本效益高、容量大的长期演进-高级网络中部署中继节点提供了一种实用且低复杂度的解决方案。