Inter Cell Interference Coordination techniques in HETNETS

Abstract

[ANGLÈS] The increasing popularity of connected devices and the augmentation of users’ number are boosting the mobile broadband traffic, which has grown exponentially during the last years. Also costumers' expectations are on the rise, users have come to expect a consistent, high-quality and seamless mobile broadband experience everywhere. To meet these expectations, the capacity and the coverage of the current networks need to be improved to deliver high data throughput with very low latency. Since spectrum has become a scarce resource nowadays, new ways have to be found to improve the network performance. The key options to achieve this target include improving and densifying the existing macro layer and complementing the macro layer with low power nodes; that is to say, deploying heterogeneous networks. The concept of heterogeneous networks has recently attracted considerable interest as a way to optimize the performance of the network, particularly for unequal user or traffic distribution situations. A heterogeneous network is composed of multiple radio access technologies, architectures, transmission solutions, and base stations of varying transmission power that can interoperate, thus creating a multilayer structure. Due to the different operating modes of the nodes, some of them work in open access mode but others work in closed access mode, and the unbalanced transmission power of the different base stations of the network, select the appropriate server station can be challenging for the users' equipments. A wrong cell selection process can lead to the under-utilization of low power nodes; so that, range extension technique is proposed to allow more users to be attached to low power nodes. Manage the interferences caused by the macro station to the low power nodes and vice versa is one of the biggest challenges in the deployment of heterogeneous networks. Enhanced Inter Cell Interference Coordination (eICIC) schemes have been proposed to deal with this problem. These approaches can be divided into time domain techniques, such as Almost Blank Sub-frames (ABS), and frequency domain techniques. Their implementation relays in the use of some basic characteristics of the radio access technology used in the network. This project is structured as follows: in Section 1 the concept of heterogeneous networks is defined, deepening in to the factors that have led to their apparition. Different techniques to address the major technical challenges of heterogeneous deployments are described in Section 2. In Section 3, the main techniques to deal with intra-frequency interference are introduced. Finally, one of the methods described in the previous section, the time domain technique, is explained in detail in Section 4.

[CASTELLÀ] La creciente popularidad de los dispositivos conectados y el aumento del número de usuarios están impulsando el tráfico de banda ancha móvil, que ha crecido de manera exponencial en los últimos años. Las expectativas de los usuarios también van en aumento, los consumidores han llegado a esperar una experiencia de banda ancha móvil consistente, de alta calidad y sin problemas en todas partes. Para cumplir con estas expectativas, la capacidad y la cobertura de las redes actuales deben mejorarse para ofrecer un alto rendimiento de datos con una latencia muy baja. Ya que el espectro se ha convertido en un recurso escaso hoy en día, nuevas formas para mejorar el rendimiento de la red tienen que ser encontradas. Las opciones principales para lograr este objetivo incluyen la mejora y la densificación de la capa macro existente y complementar la capa macro con nodos de baja potencia, es decir, el despliegue de redes heterogéneas. Recientemente, el concepto de redes heterogéneas ha atraído un interés considerable como una manera de optimizar el rendimiento de la red, en particular para situaciones con distribución de usuarios o tráfico desigual. Una red heterogénea se compone de múltiples tecnologías de radio acceso, arquitecturas, soluciones de transmisión y estaciones base de diferente potencia de transmisión que pueden interoperar, creando así una estructura de múltiples capas. Debido a los diferentes modos de funcionamiento de los nodos, algunos de ellos trabajan en modo de acceso abierto, pero otros trabajan en modo de acceso cerrado, y del desequilibrio en la potencia de transmisión de las diferentes estaciones base de la red, seleccionar la estación servidora adecuada puede ser un reto para los equipos de usuarios. Un proceso de selección de la celda erroneo puede dar lugar a la infrautilización de los nodos de baja potencia, por este motivo se propone técnica de extensión de rango para permitir que más usuarios se conecten a los nodos de baja potencia. Gestionar las interferencias causadas por la estación macro a los nodos de baja potencia y viceversa es uno de los mayores retos en el despliegue de redes heterogéneas. Se han propuesto esquemas de Enhanced Inter Cell Interference Coordination (eICIC) para hacer frente a este problema. Estos enfoques se pueden dividir en técnicas de dominio del tiempo, como Almost Blank Sub-frames (ABS), y técnicas de dominio de la frecuencia. La implementación de estas técnica requiere el uso de algunas de las características básicas de la tecnología de acceso de radio utilizada en la red. Este proyecto está estructurado de la siguiente manera: en la Sección 1 se define el concepto de redes heterogéneas, profundizando en los factores que han llevado a su aparición. Diferentes técnicas para abordar los principales desafíos técnicos de las implementaciones heterogéneas se describen en la Sección 2. En la Sección 3 se presentan las principales técnicas para hacer frente a la interferencia intra-frecuencia. Por último, uno de los métodos descritos en la sección anterior, la técnica de dominio temporal, se explica en detalle en la Sección 4.

[CATALÀ] La creixent popularitat dels dispositius connectats i l'augment del nombre d'usuaris estan impulsant el tràfic de banda ampla mòbil, el qual ha crescut de manera exponencial en els últims anys. Les expectatives dels usuaris també estan augmentant, els consumidors han arribat a esperar una experiència de banda ampla mòbil consistent, d'alta qualitat i sense problemes a tot arreu. Per complir amb aquestes expectatives, la capacitat i la cobertura de les xarxes actuals s'han de millorar per oferir un alt rendiment de dades amb una latència molt baixa. Ja que l'espectre s'ha convertit en un recurs escàs avui en dia, s'han de trobar noves maneres per millorar el rendiment de la xarxa. Les opcions principals per aconseguir aquest objectiu inclouen la millora i la densificació de la capa macro existent i complementar la capa macro amb nodes de baixa potència, és a dir, el desplegament de xarxes heterogènies. Recentment, el concepte de xarxes heterogènies ha atret un interès considerable com una manera d'optimitzar el rendiment de la xarxa, en particular per a situacions on la distribució del tràfic o dels usuaris és desigual. Una xarxa heterogènia es compon de múltiples tecnologies d'accés ràdio, arquitectures, solucions de transmissió i estacions base de diferent potència de transmissió que poden interoperar, creant així una estructura de múltiples capes. A causa dels diferents modes de funcionament dels nodes, alguns d'ells treballen en mode d'accés obert, però altres treballen en mode d'accés tancat, i del desequilibri en la potència de transmissió de les diferents estacions base de la xarxa, seleccionar l'estació servidora adequada pot ser un repte per al equips d'usuaris. Un procés de selecció de cel·lula erroni pot donar lloc a la infrautilització dels nodes de baixa potència, per aquest motiu es proposa la tècnica d'extensió de rang per permetre que més usuaris s'uneixen als nodes de baixa potència. Gestionar les interferències causades per l'estació macro als nodes de baixa potència i viceversa és un dels majors reptes en el desplegament de xarxes heterogènies. S'han proposat esquemes de Enhanced Inter Cell Interference Coordination (eICIC) per fer front a aquest problema. Aquests enfocaments es poden dividir en tècniques de domini del temps, com Almost Blank Sub-frames (ABS), i tècniques de domini de la freqüència. La implementació d'aquestes tècniques requereix l'utilització d'algunes de les característiques bàsiques de la tecnologia d'accés ràdio utilitzada a la xarxa. Aquest projecte està estructurat de la següent manera: en la Secció 1 es defineix el concepte de xarxes heterogènies, aprofundint en els factors que han portat a la seva aparició. Diferents tècniques per abordar els principals reptes tècnics de les implementacions heterogènies es descriuen en la Secció 2. A la Secció 3 es presenten les principals tècniques per fer front a la interferència intra-freqüència. Finalment, un dels mètodes descrits en la secció anterior, la tècnica de domini temporal, s'explica en detall en la Secció 4.