Power Management over Co-channel Femtocells in LTE-A Systems

ABSTRACT

The use of femtocells has been an attractive solution since it achieves better coverage and capacity and low cost for deployment and maintenance. However, their performance can be compromised by the cross-tier interference with existing macrocell infrastructure or between adjacent femtocells, especially in the case of co-channel deployment. One way to address this, is adjusting the transmit power of every femto base station
with respect for overall performance. To this direction, we have implemented a framework that simulates femtocell overlays over LTE-Advanced (LTE-A) macrocellular systems. The framework allows power management over user-defined femtocell deployment, deciding their power levels according to three different
power schemes. The resulting throughput is presented for every point of the macrocell in a user-friendly GUI. In this paper, we present the design of this framework and discuss the results.

INTRODUCTION

Femtocells, also referred to as femto or Femto Base Stations (FBSs) or Home Node-Bs (HNBs), are short- range, userdeployed base stations that improve locally the capacity and coverage of the mobile network, while leading to high spectral efficiency. Achieving the latter, though, without creating significant interference to the existing macrocell or adjacent femtocell services is a main challenge of femto technology, especially for co-channel Closed Subscriber Group (CSG) femtocell deployment, the most attractive deployment regarding spectral efficiency. One way to address this, is adjusting the power transmission levels of FBSs, in order to minimize intra-cell and inter-cell interference. A major portion of the existing literature has investigated the interference and power management issues of femtocell deployment. Simulation results of interference impact on downlink and uplink throughputs are presented in and , for co-channel femtocells. A power control method is also introduced in , that ensures a constant femtocell radius. FBS pilot power is adjusted in , based on the number of handover events and the indoor users, while a distributed power management algorithm in uses soft constraints on target Signal to Interference plus Noise Ratio (SINR) values. Regarding simulation tools, open source frameworks in and the Vienna simulators provide solid system level simulations for LTE networks while the work in focus on femtocells.

چکیده

استفاده از femtocells یک راه حل جذاب بوده است، زیرا پوشش و ظرفیت و هزینه های کمتری برای استقرار و تعمیر و نگهداری فراهم شده است. با این حال، عملکرد آنها می تواند توسط تداخل سطح مقطع با زیر ساخت کلانکل موجود و یا بین femtocells مجاور، به خصوص در مورد استقرار کانال کانال، به خطر بیافتد. یک راه برای حل این، تنظیم قدرت انتقال هر ایستگاه پایه femto با توجه به عملکرد کلی است. در این راستا، چارچوبی را ایجاد کرده ایم که شباهت های femtocell را بر روی سیستم های کلان سلولی LTE-Advanced (LTE-A) شبیه سازی می کند. این چارچوب اجازه می دهد تا مدیریت قدرت از طریق استفاده از femtocell تعریف شده، تصمیم گیری قدرت خود را با توجه به سه طرح قدرت های مختلف. بهره وری حاصل برای هر نقطه از macrocell در GUI کاربر پسند ارائه شده است. در این مقاله، طراحی این چارچوب را ارائه می کنیم و نتایج را مورد بحث قرار می دهیم.

مقدمه

Femtocells، همچنین به عنوان ایستگاه پایه femto یا femto (FBS) یا Home Node-Bs (HNBs) نامیده می شود، ایستگاه های پایه ای هستند که به طور مستقیمی استفاده می شوند و ظرفیت و پوشش شبکه تلفن همراه را بهبود می بخشد، در حالی که منجر به بازده طیفی بالا می شود. با این حال، دستیابی به دومی بدون ایجاد دخالت قابل ملاحظه در سرویس های کلانکل یا مجاور Femtocell، یک چالش اصلی از فن آوری فموتی است، به خصوص برای استفاده از femtocell گروه مشترک اشتراکی (CSG)، جذاب ترین کاربرد در زمینه بهره وری طیفی است. یک راه برای حل این مسئله، تنظیم سطح انتقال قدرت FBS ها است تا به حداقل رساندن دخالت داخل سلولی و بین سلولی. بخش عمده ای از ادبیات موجود، مسائل مربوط به مداخلات و مدیریت قدرت فموتوسل را بررسی کرده است. نتایج شبیه سازی تأثیرات تداخل در بارهای downlink و uplink در femtocells co-channel ارائه شده است. یک روش کنترل قدرت نیز معرفی شده است، که یک شعاع ثابت فموتچل را تضمین می کند. قدرت خلبان FBS، بر اساس تعداد حوادث انتقال و کاربران داخلی، در حالی که یک الگوریتم مدیریت قدرت توزیع در استفاده از محدودیت های نرمال در مقادیر سیگنال به دخالت هدف و نسبت صوتی (SINR) هدف. با توجه به ابزارهای شبیه سازی، چارچوب های منبع باز و شبیه سازان وین، شبیه سازی سطح سیستم جامع برای شبکه های LTE را در حالی که کار بر روی femtocells تمرکز می کنند، ارائه می دهد.

Year: 2012

Publisher : IEEE

By : Christos Bouras y, Georgios Dilesy, Vasileios Kokkinos y, Andreas Papazois