LTE-Advanced HetNet Investigations Under Realistic Conditions

Abstract

[ANGLÈS] With the exponential growth in traffic demands during past years, Heterogeneous Networks (HetNets) are envisioned as the major capacity and performance enhancement enablers by means of increasing the spectral efficiency per unit area. Several multi-cell cooperation techniques have been developed in order to improve the performance of HetNets, such as Range Extension (RE) and enhanced Inter-Cell Interference Coordination (eICIC) for co-channel deployments and inter-site carrier aggregation (CA) for dedicated deployments. The main objective of this study is to analyze the performance of different multi-cell cooperation techniques in a site-specific scenario (central London area) as compared to the case without multi-cell cooperation. The performance of these multi-cell cooperation techniques has been well studied in 3GPP scenarios. But in the site-specific scenario, both the traffic distribution and network layout are far more irregular than in 3GPP scenarios, which calls for a deeper study considering local characteristics. For co-channel deployment, dynamic algorithms used for cell selection and interference management are proposed in order to adaptively adjust the configurations (RE + eICIC) according to the local characteristics (such as the load and interference conditions). The results show that the performance with dynamic algorithms is much better than with static algorithms, achieving an overall user throughput gain up to 120% and 47% over the static configuration for the 5th and 50th percentile respectively. For dedicated carrier deployment, inter-site CA proves to have good performance in the site-specific scenario, providing an overall user throughput gain up to 100% and 28% for the 5th and 50th percentile respectively, compared to the case without CA. The gain of inter-site CA depends on the UE’s channel quality to both layers (macro layer and small cell layer) and the density of the eNBs of the site-specific scenario.

[CASTELLÀ] Debido al incremento exponencial del tráfico durante los últimos años, se estima que las redes heterogéneas (HetNets) serán uno de los principales elementos para proporcionar mayor capacidad y rendimiento por medio del incremento de la eficiencia espectral por unidad de área. Varias técnicas de cooperación entre celdas han sido desarrolladas con el fin de mejorar el rendimiento de HetNets, por ejemplo: Range Extension (RE) y enhanced Inter-Cell Interference Coordination (eICIC) para el despliegue de HetNets en la misma banda e inter-site carrier aggregation (CA) para el despliegue de HetNets con distintas portadoras. El objetivo principal de este estudio es analizar el rendimiento de distintas técnicas de cooperación entre celdas en un escenario correspondiente a un caso real. El rendimiento de estas técnicas se ha estudiado exhaustivamente en escenarios de la 3GPP, pero en la red bajo estudio, tanto la distribución de trafico como la distribución de las celdas es mucho más irregular, lo que obliga a un estudio más profundo tomando en cuenta las características por zonas. Para despliegue de HetNets en la misma banda, algoritmos dinámicos para selección de celdas y manejo de interferencia son propuestos con el fin de adaptar la configuración de RE y eICIC según las características locales. Los resultados muestran que el rendimiento con algoritmos dinámicos es mucho mejor que con algoritmos estáticos; de hecho, se logra una ganancia de hasta 120% y 47% en el 5%- y 50%-percentil del user-throughput global. Para despliegue de HetNets con distintas portadoras, la técnica de inter-site CA muestra buen rendimiento en el escenario estudiado y permite obtener hasta 120% y 47% en el 5%- y 50%-percentil del user-throughput global, comparado con el caso sin inter-site CA. La ganancia de inter-site CA depende principalmente en la calidad de canal del User Equipment (UE) a las dos capas (macro y pico) y la densidad de celdas en cada área.

[CATALÀ] A causa de l'increment exponencial del trànsit durant els darrers anys, s'estima que les xarxes heterogènies (HetNets) seran un dels principals elements per proporcionar major capacitat i rendiment per mitjà de l'increment de l'eficiència espectral per unitat d'àrea. Diverses tècniques de cooperació entre cel · les han estat desenvolupades amb la finalitat de millorar el rendiment de HetNets, per exemple: Range Extension (RE) i enhanced Inter-Cell Interference Coordination (eICIC) per al desplegament de HetNets a la mateixa banda i inter-site carrier aggregation (CA) per al desplegament de HetNets amb diferents portadores. L'objectiu principal d'aquest estudi és analitzar el rendiment de diferents tècniques de cooperació entre cel · les en un escenari corresponent a un cas real. El rendiment d'aquestes tècniques s'ha estudiat exhaustivament en escenaris de la 3GPP, però a la xarxa sota estudi, tant la distribució de trànsit com la distribució de les cel · les és molt més irregular, la qual cosa obliga a un estudi més profund tenint en compte les característiques per zones. Per desplegament de HetNets a la mateixa banda, algorismes dinàmics per a selecció de cel · les i maneig d'interferència són proposats per tal d'adaptar la configuració de RE i eICIC segons les característiques locals. Els resultats mostren que el rendiment amb algorismes dinàmics és molt millor que amb algorismes estàtics; de fet, s'aconsegueix un guany de fins a 120% i 47% en el 5% - i 50%-percentil del user-throughput global. Per desplegament de HetNets amb diferents portadores, la tècnica d'intervenció site CA mostra bon rendiment en l'escenari estudiat i permet obtenir fins a 120% i 47% en el 5% - i 50%-percentil del user-throughput global, comparat amb el cas sense inter-site CA. El guany d'intercanvi site CA depèn principalment en la qualitat de canal del User Equipment (UE) a les dues capes (macro i escaig) i la densitat de cel les en cada àrea.