Final report on the evaluation of RRM/CRRM algorithms

Deliverable public del projecte EVERESTThis deliverable provides a definition and a complete evaluation of the RRM/CRRM algorithms selected in D11 and D15, and evolved and refined on an iterative process. The evaluation will be carried out by means of simulations using the simulators provided at D07, and D14.Preprin

Soft handover issues in radio resource management for 3G WCDMA networks

PhDMobile terminals allow users to access services while on the move. This unique feature has driven the rapid growth in the mobile network industry, changing it from a new technology into a massive industry within less than two decades. Handover is the essential functionality for dealing with the mobility of the mobile users. Compared with the conventional hard handover employed in the GSM mobile networks, the soft handover used in IS-95 and being proposed for 3G has better performance on both link and system level. Previous work on soft handover has led to several algorithms being proposed and extensive research has been conducted on the performance analysis and parameters optimisation of these algorithms. Most of the previous analysis focused on the uplink direction. However, in future mobile networks, the downlink is more likely to be the bottleneck of the system capacity because of the asymmetric nature of new services, such as Internet traffic. In this thesis, an in-depth study of the soft handover effects on the downlink direction of WCDMA networks is carried out, leading to a new method of optimising soft handover for maximising the downlink capacity and a new power control approach

Power control in multimedia CDMA cellular networks.

Thesis (M.Sc.Eng.)-University of Natal, Durban, 2000.Wireless mobile communication is witnessing a rapid growth in, and demand for, improved technology and range of information types and services. Further, third generation cellular networks are expected to provide mobile users with ubiquitous wireless access to a global backbone architecture that carries a wide variety of electronic services. We examine the topic of power control and models that arc suitable for modem third generation wireless networks. CDMA technology is proving to be a promising and attractive approach for spectrally efficient, economical and high quality digital communications wireless networks. This thesis addresses the challenge of integrating heterogeneous transmitting sources with a broad range of Quality of Service characteristics in the cellular COMA networks. Provided the right power control can be devised, COMA offers the potential of extracting gain from the statistical multiplexing of such sources. A distributed power control algorithm is proposed which is required to update the transmitted power of the mobiles in each of the service classes locally. and enhance the performance of the system significantly. Algorithms for pragmatic issues like power level quantization and truncation of power are derived and incorporated into the proposed distributed power control algorithm

Adaptive Communications for Next Generation Broadband Wireless Access Systems

Un dels aspectes claus en el disseny i gestió de les xarxes sense fils d'accés de banda ampla és l'ús eficient dels recursos radio. Des del punt de vista de l'operador, l'ample de banda és un bé escàs i preuat que s´ha d'explotar i gestionar de la forma més eficient possible tot garantint la qualitat del servei que es vol proporcionar. Per altra banda, des del punt de vista del usuari, la qualitat del servei ofert ha de ser comparable al de les xarxes fixes, requerint així un baix retard i una baixa pèrdua de paquets per cadascun dels fluxos de dades entre la xarxa i l'usuari. Durant els darrers anys s´han desenvolupat nombroses tècniques i algoritmes amb l'objectiu d'incrementar l'eficiència espectral. Entre aquestes tècniques destaca l'ús de múltiples antenes al transmissor i al receptor amb l'objectiu de transmetre diferents fluxos de dades simultaneament sense necessitat d'augmentar l'ample de banda. Per altra banda, la optimizació conjunta de la capa d'accés al medi i la capa física (fent ús de l'estat del canal per tal de gestionar de manera optima els recursos) també permet incrementar sensiblement l'eficiència espectral del sistema.L'objectiu d'aquesta tesi és l'estudi i desenvolupament de noves tècniques d'adaptació de l'enllaç i gestió dels recursos ràdio aplicades sobre sistemes d'accés ràdio de propera generació (Beyond 3G). Els estudis realitzats parteixen de la premissa que el transmisor coneix (parcialment) l'estat del canal i que la transmissió es realitza fent servir un esquema multiportadora amb múltiples antenes al transmisor i al receptor. En aquesta tesi es presenten dues línies d'investigació, la primera per casos d'una sola antenna a cada banda de l'enllaç, i la segona en cas de múltiples antenes. En el cas d'una sola antena al transmissor i al receptor, un nou esquema d'assignació de recursos ràdio i priorització dels paquets (scheduling) és proposat i analitzat integrant totes dues funcions sobre una mateixa entitat (cross-layer). L'esquema proposat té com a principal característica la seva baixa complexitat i que permet operar amb transmissions multimedia. Alhora, posteriors millores realitzades per l'autor sobre l'esquema proposat han permès també reduir els requeriments de senyalització i combinar de forma óptima usuaris d'alta i baixa mobilitat sobre el mateix accés ràdio, millorant encara més l'eficiència espectral del sistema. En cas d'enllaços amb múltiples antenes es proposa un nou esquema que combina la selecció del conjunt optim d'antenes transmissores amb la selecció de la codificació espai- (frequència-) temps. Finalment es donen una sèrie de recomanacions per tal de combinar totes dues línies d'investigació, així con un estat de l'art de les tècniques proposades per altres autors que combinen en part la gestió dels recursos ràdio i els esquemes de transmissió amb múltiples antenes.Uno de los aspectos claves en el diseño y gestión de las redes inalámbricas de banda ancha es el uso eficiente de los recursos radio. Desde el punto de vista del operador, el ancho de banda es un bien escaso y valioso que se debe explotar y gestionar de la forma más eficiente posible sin afectar a la calidad del servicio ofrecido. Por otro lado, desde el punto de vista del usuario, la calidad del servicio ha de ser comparable al ofrecido por las redes fijas, requiriendo así un bajo retardo y una baja tasa de perdida de paquetes para cada uno de los flujos de datos entre la red y el usuario. Durante los últimos años el número de técnicas y algoritmos que tratan de incrementar la eficiencia espectral en dichas redes es bastante amplio. Entre estas técnicas destaca el uso de múltiples antenas en el transmisor y en el receptor con el objetivo de poder transmitir simultáneamente diferentes flujos de datos sin necesidad de incrementar el ancho de banda. Por otro lado, la optimización conjunta de la capa de acceso al medio y la capa física (utilizando información de estado del canal para gestionar de manera óptima los recursos) también permite incrementar sensiblemente la eficiencia espectral del sistema.El objetivo de esta tesis es el estudio y desarrollo de nuevas técnicas de adaptación del enlace y la gestión de los recursos radio, y su posterior aplicación sobre los sistemas de acceso radio de próxima generación (Beyond 3G). Los estudios realizados parten de la premisa de que el transmisor conoce (parcialmente) el estado del canal a la vez que se considera que la transmisión se realiza sobre un sistema de transmisión multiportadora con múltiple antenas en el transmisor y el receptor. La tesis se centra sobre dos líneas de investigación, la primera para casos de una única antena en cada lado del enlace, y la segunda en caso de múltiples antenas en cada lado. Para el caso de una única antena en el transmisor y en el receptor, se ha desarrollado un nuevo esquema de asignación de los recursos radio así como de priorización de los paquetes de datos (scheduling) integrando ambas funciones sobre una misma entidad (cross-layer). El esquema propuesto tiene como principal característica su bajo coste computacional a la vez que se puede aplicar en caso de transmisiones multimedia. Posteriores mejoras realizadas por el autor sobre el esquema propuesto han permitido también reducir los requisitos de señalización así como combinar de forma óptima usuarios de alta y baja movilidad. Por otro lado, en caso de enlaces con múltiples antenas en transmisión y recepción, se presenta un nuevo esquema de adaptación en el cual se combina la selección de la(s) antena(s) transmisora(s) con la selección del esquema de codificación espacio-(frecuencia-) tiempo. Para finalizar, se dan una serie de recomendaciones con el objetivo de combinar ambas líneas de investigación, así como un estado del arte de las técnicas propuestas por otros autores que combinan en parte la gestión de los recursos radio y los esquemas de transmisión con múltiples antenas.In Broadband Wireless Access systems the efficient use of the resources is crucial from many points of views. From the operator point of view, the bandwidth is a scarce, valuable, and expensive resource which must be exploited in an efficient manner while the Quality of Service (QoS) provided to the users is guaranteed. On the other hand, a tight delay and link quality constraints are imposed on each data flow hence the user experiences the same quality as in fixed networks. During the last few years many techniques have been developed in order to increase the spectral efficiency and the throughput. Among them, the use of multiple antennas at the transmitter and the receiver (exploiting spatial multiplexing) with the joint optimization of the medium access control layer and the physical layer parameters.In this Ph.D. thesis, different adaptive techniques for B3G multicarrier wireless systems are developed and proposed focusing on the SS-MC-MA and the OFDM(A) (IEEE 802.16a/e/m standards) communication schemes. The research lines emphasize into the adaptation of the transmission having (Partial) knowledge of the Channel State Information for both; single antenna and multiple antenna links. For single antenna links, the implementation of a joint resource allocation and scheduling strategy by including adaptive modulation and coding is investigated. A low complexity resource allocation and scheduling algorithm is proposed with the objective to cope with real- and/or non-real- time requirements and constraints. A special attention is also devoted in reducing the required signalling. However, for multiple antenna links, the performance of a proposed adaptive transmit antenna selection scheme jointly with space-time block coding selection is investigated and compared with conventional structures. In this research line, mainly two optimizations criteria are proposed for spatial link adaptation, one based on the minimum error rate for fixed throughput, and the second focused on the maximisation of the rate for fixed error rate. Finally, some indications are given on how to include the spatial adaptation into the investigated and proposed resource allocation and scheduling process developed for single antenna transmission

TD-SCDMA Relay Networks

PhDWhen this research was started, TD-SCDMA (Time Division Synchronous Code Division Multiple Access) was still in the research/ development phase, but now, at the time of writing this thesis, it is in commercial use in 10 large cities in China including Beijing and Shang Hai. In all of these cities HSDPA is enabled. The roll-out of the commercial deployment is progressing fast with installations in another 28 cities being underway now. However, during the pre-commercial TD-SCDM trail in China, which started from year 2006, some interference problems have been noticed especially in the network planning and initialization phases. Interference is always an issue in any network and the goal of the work reported in this thesis is to improve network coverage and capacity in the presence of interference. Based on an analysis of TD-SCDMA issues and how network interference arises, this thesis proposes two enhancements to the network in addition to the standard N-frequency technique. These are (i) the introduction of the concentric circle cell concept and (ii) the addition of a relay network that makes use of other users at the cell boundary. This overall approach not only optimizes the resilience to interference but increases the network coverage without adding more Node Bs. Based on the cell planning parameters from the research, TD-SCDMA HSDPA services in dense urban area and non-HSDPA services in rural areas were simulated to investigate the network performance impact after introducing the relay network into a TD-SCDMA network. The results for HSDPA applications show significant improvement in the TDSCDMA relay network both for network capacity and network interference aspects compared to standard TD-SCDMA networks. The results for non- HSDPA service show that although the network capacity has not changed after adding in the relay network (due to the code limitation in TD-SCDMA), the TD-SCDMA relay network has better interference performance and greater coverage