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Opportunities and Challenges in OFDMA-Based Cellular Relay Networks: A Radio Resource Management Perspective
The opportunities and flexibility in relay networks and orthogonal frequency-division multiple access (OFDMA) make the combination a suitable candidate network and air-interface technology for providing reliable and ubiquitous high-data-r
Técnicas de pré-codificação para sistemas multicelulares coordenados
Doutoramento em TelecomunicaçÔesCoordenação Multicélula é um tópico de investigação em råpido
crescimento e uma solução promissora para controlar a interferĂȘncia entre
células em sistemas celulares, melhorando a equidade do sistema e
aumentando a sua capacidade. Esta tecnologia jĂĄ estĂĄ em estudo no LTEAdvanced
sob o conceito de coordenação multiponto (COMP). Existem
vårias abordagens sobre coordenação multicélula, dependendo da
quantidade e do tipo de informação partilhada pelas estaçÔes base, através
da rede de suporte (backhaul network), e do local onde essa informação é
processada, i.e., numa unidade de processamento central ou de uma forma
distribuĂda em cada estação base.
Nesta tese, são propostas técnicas de pré-codificação e alocação de
potĂȘncia considerando vĂĄrias estratĂ©gias: centralizada, todo o
processamento Ă© feito na unidade de processamento central; semidistribuĂda,
neste caso apenas parte do processamento Ă© executado na
unidade de processamento central, nomeadamente a potĂȘncia alocada a
cada utilizador servido por cada estação base; e distribuĂda em que o
processamento é feito localmente em cada estação base. Os esquemas
propostos são projectados em duas fases: primeiro são propostas soluçÔes
de prĂ©-codificação para mitigar ou eliminar a interferĂȘncia entre cĂ©lulas,
de seguida o sistema é melhorado através do desenvolvimento de vårios
esquemas de alocação de potĂȘncia. SĂŁo propostas trĂȘs esquemas de
alocação de potĂȘncia centralizada condicionada a cada estação base e com
diferentes relaçÔes entre desempenho e complexidade. São também
derivados esquemas de alocação distribuĂdos, assumindo que um sistema
multicelular pode ser visto como a sobreposição de vårios sistemas com
uma Ășnica cĂ©lula. Com base neste conceito foi definido uma taxa de erro
mĂ©dia virtual para cada um desses sistemas de cĂ©lula Ășnica que compĂ”em
o sistema multicelular, permitindo assim projectar esquemas de alocação
de potĂȘncia completamente distribuĂdos.
Todos os esquemas propostos foram avaliados em cenĂĄrios realistas,
bastante prĂłximos dos considerados no LTE. Os resultados mostram que
os esquemas propostos sĂŁo eficientes a remover a interferĂȘncia entre
cĂ©lulas e que o desempenho das tĂ©cnicas de alocação de potĂȘncia
propostas Ă© claramente superior ao caso de nĂŁo alocação de potĂȘncia. O
desempenho dos sistemas completamente distribuĂdos Ă© inferior aos
baseados num processamento centralizado, mas em contrapartida podem
ser usados em sistemas em que a rede de suporte nĂŁo permita a troca de
grandes quantidades de informação.Multicell coordination is a promising solution for cellular wireless systems
to mitigate inter-cell interference, improving system fairness and
increasing capacity and thus is already under study in LTE-A under the
coordinated multipoint (CoMP) concept. There are several coordinated
transmission approaches depending on the amount of information shared
by the transmitters through the backhaul network and where the
processing takes place i.e. in a central processing unit or in a distributed
way on each base station.
In this thesis, we propose joint precoding and power allocation techniques
considering different strategies: Full-centralized, where all the processing
takes place at the central unit; Semi-distributed, in this case only some
process related with power allocation is done at the central unit; and Fulldistributed,
where all the processing is done locally at each base station.
The methods are designed in two phases: first the inter-cell interference is
removed by applying a set of centralized or distributed precoding vectors;
then the system is further optimized by centralized or distributed power
allocation schemes. Three centralized power allocation algorithms with
per-BS power constraint and different complexity tradeoffs are proposed.
Also distributed power allocation schemes are proposed by considering
the multicell system as superposition of single cell systems, where we
define the average virtual bit error rate (BER) of interference-free single
cell system, allowing us to compute the power allocation coefficients in a
distributed manner at each BS.
All proposed schemes are evaluated in realistic scenarios considering LTE
specifications. The numerical evaluations show that the proposed schemes
are efficient in removing inter-cell interference and improve system
performance comparing to equal power allocation. Furthermore, fulldistributed
schemes can be used when the amounts of information to be
exchanged over the backhaul is restricted, although system performance is
slightly degraded from semi-distributed and full-centralized schemes, but
the complexity is considerably lower. Besides that for high degrees of
freedom distributed schemes show similar behaviour to centralized ones
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