A self-organized resource allocation scheme for heterogeneous macro-femto networks

This paper investigates the radio resource management (RRM) issues in a heterogeneous macro-femto network. The objective of femto deployment is to improve coverage, capacity, and experienced quality of service of indoor users. The location and density of user-deployed femtos is not known a-priori. This makes interference management crucial. In particular, with co-channel allocation (to improve resource utilization efficiency), RRM becomes involved because of both cross-layer and co-layer interference. In this paper, we review the resource allocation strategies available in the literature for heterogeneous macro-femto network. Then, we propose a self-organized resource allocation (SO-RA) scheme for an orthogonal frequency division multiple access based macro-femto network to mitigate co-layer interference in the downlink transmission. We compare its performance with the existing schemes like Reuse-1, adaptive frequency reuse (AFR), and AFR with power control (one of our proposed modification to AFR approach) in terms of 10 percentile user throughput and fairness to femto users. The performance of AFR with power control scheme matches closely with Reuse-1, while the SO-RA scheme achieves improved throughput and fairness performance. SO-RA scheme ensures minimum throughput guarantee to all femto users and exhibits better performance than the existing state-of-the-art resource allocation schemes

Minimizing Interference in Ultra-Dense Femtocell Networks Using Graph-Based Frequency Reuse Technique

This paper investigates the performance of graph colouring schemes for frequency assignment in Long-Term Evolution (LTE) networks with ultra-dense femtocells. The aim of the study is to minimize interference in such networks while ensuring efficient spectrum use for these femtocells. The three schemes investigated are the conventional greedy graph colouring algorithm, the saturation degree algorithm and our proposed graph-based theory (GBT) algorithm. The process of frequency assignment is similar in the last two except that the proposed GBT partitions the femtocells into independent sets for an efficient frequency re-use. The performance of these three schemes was analyzed through extensive simulations to determine the SINR and network capacity that can be obtained with the deployment of these schemes using the ITU-R P1238-7 path loss model. The outcome of this study showed that with the absence of a dynamic frequency assignment scheme, interference level is increased as the number of femtocell users within a particular coverage is increased, leading to a reduction in the capacity of such networks. Simulation results showed that all three algorithms considered have the ability to allocate frequencies to femtocells and minimize interference in a densely deployed environment, thereby increasing network capacity. The proposed GBT assigned the least sub-band thereby ensuring spectral efficiency while minimizing harmful interference. Results show that the greedy algorithm has a disadvantage of inefficiently assigning sub-bands randomly, while the saturation degree assigns more sub-bands when compared with the GBT scheme.Keywords — Femtocell, graph colouring, frequency assignment, LTE

Efficient resource allocation algorithm for dense femtocell networks

La couverture d'intérieur pauvre et la basse capacité d'utilisateur représentent deux défis importants pour les opérateurs cellulaires. Plusieurs solutions (telles que les antennes distribuées) ont été proposées pour résoudre ces problèmes. Cependant, aucune de ces solutions ne fournit le niveau désiré de l'évolutivité et elles manquent l'aspect pratique. Pour ces raisons, une solution attrayante caractérisée par sa faible puissance et son prix faible connue sous le nom de femto-cellule a été introduite pour offrir une meilleure capacité et couverture d'utilisateur. Malgré tous les avantages provoqués par l'intégration de cette nouvelle technologie femto-cellule, plusieurs nouveaux défis ont émergé. Ces défis sont principalement présentés dans deux genres d'interférences ; connu comme interférence cross-tier et interférence co-tier. Tandis que l'impact d'interférence cross-tier (provoqué en partageant le spectre de fréquence) peut être réduit en mettant en application des algorithmes efficaces de réutilisation de fréquence, l'interférence co-tier continue à présenter un défi difficile pour les opérateurs et les chercheurs dans le domaine de réseaux cellulaires. Le déploiement non planifié et mal organisé des stations de base femto-cellule a comme conséquence une réduction radicale de la capacité d'utilisateur qui peut mener à une déconnexion des utilisateurs. L'impact de l'interférence co-tier devient plus provocant dans un déploiement dense des femto-cellule où les utilisateurs demandent des services en temps réel (par exemple, taux de données constant). Afin de réduire l'interférence co-tier, plusieurs solutions ont été proposées dans la littérature comprenant des algorithmes de contrôle de puissance, des techniques de détection avancées et des schémas d'allocation de ressources intelligentes. Dans ce projet, nous proposons une stratégie intelligente d'attribution des fréquences avec une stratégie avancée d'association de station de base femto-cellule pour les réseaux femto-cellule basés sur LTE. L'objectif des deux stratégies proposées est d'atténuer l'interférence co-tier et de réduire la probabilité de panne des utilisateurs en augmentant le nombre d'utilisateurs actifs par station de base femto-cellule. Nous montrons par simulations l'efficacité de notre solution proposée.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : femtocell base station, interference management, resource block assignment, base station assignment, outage probability