Scheduling Policies for the LTE Downlink Channel: A Performance Comparison
LTE系统中的分组调度器的一个关键特征是它可以在时域和频域中分配资源。此外，调度器了解由用户设备周期性地报告的信道状态信息，该信道状态信息或者以整个下行链路信道的聚合形式报告，或者针对每个可用子信道区分。这种机制允许在资源分配中有广泛的自由裁量权，从而促进了具有不同目的的几种调度算法的繁荣。因此，这是非常感兴趣的，在不同的情况下，这样的算法的性能进行比较。可以用于此目的的非常常见的仿真工具是ns-3，其已经支持用于LTE下行链路的一组众所周知的调度算法，尽管其仍然缺乏提供吞吐量保证的调度器。在这项工作中，我们有助于填补这一空白，通过实施一个调度算法，提供长期的吞吐量保证不同的用户，同时机会主义地利用瞬时信道波动，以增加小区容量。然后，我们进行了彻底的性能分析，通过广泛的NS-3模拟，无论是饱和的UDP和TCP流量源的不同的调度算法。该分析使得有可能欣赏调度算法之间的差异，并评估性能增益，无论是在小区容量和分组服务时间方面，通过允许调度器在频域上工作而获得。
2014-09-30 cs.NI
Downlink Transmit Power Setting in LTE HetNets with Carrier Aggregation
允许用户聚合若干分量载波以获得高达100MHz的带宽的载波聚合是为下一代蜂窝网络设想的中心特征之一。虽然该特征将使得能够支持更高的数据率并提高服务质量，但是它也可以被用作有效的干扰减轻技术，特别是在多层异构网络中。考虑到聚合的分量载波可以属于不同的频带，并且因此具有不同的传播简档，我们认为在所有载波处在所有时间以最大功率进行传输是没有必要的，甚至是有害的。相反，通过使用博弈论，我们设计了一种分布式算法，让eNodeB和微基站动态调整不同分量载波的下行链路发射功率。我们比较我们的计划，以不同的功率策略结合流行的干扰缓解技术，在一个典型的大规模的情况下，并表明我们的解决方案显着优于其他策略的全球网络效用，功耗和用户吞吐量。
2016-04-19 cs.NI
Adaptive DRX Scheme to Improve Energy Efficiency in LTE Networks with Bounded Delay
在当前LTE网络中通常采用不连续接收（DRX）机制来提高用户设备（UE）的能量效率。DRX允许UE在不存在用于它们的下行链路业务时不连续地监视物理下行链路控制信道（PDCCH），从而减少它们的能量消耗。然而，DRX功率节省是以分组延迟的一些增加为代价来实现的，因为下行链路业务传输必须被推迟直到UE恢复监听PDCCH。在本文中，我们提出了一个有前途的机制，减少使用DRX的UE的能量消耗，同时保持平均分组延迟周围的期望的目标。此外，我们的建议是能够实现显着的功率节省，既不增加信令开销，也不需要任何改变部署的无线协议。
2015-09-18 cs.NI
LTE PHY Layer Vulnerability Analysis and Testing Using Open-Source SDR Tools
本文提供了一种方法来研究物理层脆弱性的无线协议在恶劣的无线电环境。我们的方法是基于通过分析各个子系统来测试系统的漏洞。通过一次瞄准单个子系统或子系统的组合，我们可以推断出最薄弱的部分并对其进行修改，以提高整体系统性能。我们将我们的方法应用于4G LTE下行链路，将每个控制信道视为一个子系统。我们还开发开源软件，使研究和教育使用软件定义的无线电。我们目前的实验结果与开源LTE系统，并显示不同的子系统下有针对性的干扰行为。对LTE下行链路的分析表明，同步信号（PSS/SSS）对干扰非常有弹性，而下行链路导频或小区特定参考信号（CRS）对同步的协议感知干扰最敏感。我们还分析了不同的LTE配置的控制信道攻击的严重性。我们的方法和工具允许在恶劣的信令环境中快速评估PHY层的可靠性，这是改进当前标准和开发新的强大无线协议的资产。
2017-09-10 cs.NI
Energy and Spectral Efficiency Balancing Algorithm for Energy Saving in LTE Downlinks
在无线网络通信环境中，频谱效率（SE）和能量效率（EE）是用于评估网络性能的主要指标之一。然而，考虑到对数据率服务的高需求和能量消耗的指数增长，SE和EE继续引起学术界和工业界越来越多的关注。因此，必须研究这些指标之间的权衡。与现有的作品相比，本研究提出了一种有效的SE和EE权衡算法，以节省能量在下行链路长期演进（LTE）网络，同时优化SE和EE，同时考虑在基站（BS）的电池寿命。该计划被制定为一个多目标优化问题（MOP），并检查其帕累托最优解。与其他算法通过考虑基站的空闲状态来延长电池寿命，从而增加平均延迟和能量消耗相比，所提出的算法通过调整基站的初始和最终状态来最小化平均延迟和能量消耗来延长电池寿命。类似地，使用全向天线在所有方向上将无线电信号扩展到用户设备引起高干扰和低空间重用。我们建议使用一个定向天线，而不是一个全向天线，通过在一个方向上发送信号，这导致在没有或低干扰和高空间重用。通过仿真对所提出的方案进行了广泛的评估，仿真结果表明，所提出的方案能够有效地减少平均响应延迟，提高SE，并最大限度地减少能量消耗。
2021-02-14 cs.NI
LWIP and Wi-Fi Boost Link Management
3GPP LTE Release 13技术及其标准前版本Wi-Fi Boost最近已经成为IP层的高效LTE和Wi-Fi集成，允许LTE上的上行链路和Wi-Fi上的下行链路。这解决了Wi-Fi的所有竞争问题，并允许最佳地使用未授权频带用于下行链路。在本文中，我们提出了Wi-Fi Boost的一个新功能，它的无线电链路管理，它允许以智能方式在拥塞检测时引导LTE和Wi-Fi之间的下行链路流量。这种定制的拥塞检测算法基于IP探测，可以与任何Wi-Fi接入点一起工作。在典型企业场景中的仿真结果表明，LTR 13和Wi-Fi Boost可以将网络性能分别提高到仅LTE网络的5倍和6倍，以及仅Wi-Fi网络的4倍和5倍，并且所提出的无线电链路管理可以将Wi-Fi Boost性能进一步提高到LTR 13的19%。基于有希望的结果，本文建议在未来的LTE版本中增强LRR 13用户反馈。
2016-07-27 cs.NI
Machine Learning Based Uplink Transmission Power Prediction for LTE and Upcoming 5G Networks using Passive Downlink Indicators
能量感知系统设计是基于静态和移动物联网（IoT）的传感器节点的重要优化任务，特别是对于高度资源受限的车辆，例如移动机器人系统。对于基于4G/5G的蜂窝通信系统，上行链路数据传输的有效传输功率对于整个系统功耗至关重要。不幸的是，这些信息通常隐藏在现成的调制解调器和移动手机中，因此无法用于实现绿色通信。此外，移动终端的动态传输功率控制行为在大多数已建立的仿真框架中甚至没有明确建模。在本文中，我们提出了一种新的机器学习为基础的方法，用于预测所产生的上行链路传输功率用于数据传输的基础上，可用的被动网络质量指标和应用级信息。该模型是从在公共蜂窝网络中执行的路测的综合现场测量导出的，并且可以被参数化以用于将给定目标平台能够提供的所有测量集成到预测过程中。在三种不同的机器学习方法的比较中，随机森林模型表现最好，平均误差为3.166 dB。由于误差的绝对和在平均28次预测之后收敛到零并且下降到1dB以下，因此该方法非常适合于长期功率估计。
2020-02-19 cs.NI
Greedy-Knapsack Algorithm for Optimal Downlink Resource Allocation in LTE Networks
作为移动宽带技术的长期演进（LTE）支持具有不同要求的广泛通信服务领域。因此，在所请求的带宽量超过有限的可用频谱资源的过载状态下调度来自各种应用的所有流是一个具有挑战性的问题。因此，本文提出了一种贪心算法来评估等待调度的候选用户，并在不超过可用带宽容量的情况下选择最优的用户集合来最大化系统性能。贪婪背包算法是基于分数背包问题提出的一种求解资源分配问题的最优算法。通过提出一个基于类的排名功能，这是一个组合的吞吐量和QoS相关的参数为每个应用程序定义的吞吐量和QoS之间的妥协。仿真结果表明，该方法提供了高性能的吞吐量，损失和延迟不同类别的QoS比现有的，特别是在过载流量。
2016-01-14 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Power Allocation for LTE Users with Different Modulations
在本文中，我们演示了QPSK，16-QAM和64-QAM调制方案的最佳功率分配和信道质量指示符（CQI）的作用。我们使用类似S形的效用函数来表示在用户设备（UE）处成功接收分组的概率。作为对基站（BS）的反馈的CQI指示下行链路信道可以支持的数据率。针对$3^{rd}$第三代合作伙伴计划（3GPP）标准化的15种调制阶数和编码方案（MCS），采用LM优化方法，给出了不同CQI值的效用函数。最后，我们模拟并显示最佳功率分配算法的结果。
2015-07-26 cs.NI
Frequency and time domain packet scheduling based on channel prediction with imperfect CQI in LTE
无线系统中的数据分组传输的依赖于网络的调度基于信道质量的测量和反馈。针对LTE系统下行链路中同时存在多个不完美信道质量信息（CQI）导致的性能下降问题，提出了一种简单高效的实时的业务分组调度（PS）算法。首先提出了一种基于卡尔曼滤波器的频域信道预测器，用于从错误的信道质量反馈中恢复真实的CQI。然后，采用比例公平（PF）和修改的最大加权延迟优先（M-LWDF）算法的联合时域分组技术。仿真结果表明，该方案在系统吞吐量和丢包率方面具有较好的性能。
2013-09-09 cs.NI
Wi-Fi Scaling and Performance in Dense Frequency Planned Networks
研究了具有固定发射功率的Wi-Fi网络的容量缩放问题。802.11 MAC似乎通过在重叠小区覆盖区域中强制执行单个传输来对区域容量施加硬限制。然而，由于在传输重叠或衰落时难以读取分组报头，不同小区中的站可能彼此失去同步。在NS-3中对一个具有快衰落和慢衰落全传播损伤的大频率规划网络进行了仿真，并改进了支持数据包捕获的接收机模型。将下行链路Wi-Fi性能与相同小区中心上的等效LTE网络进行比较。结果表明，Wi-Fi下行链路吞吐量随着密集化的增长而增长，这受到降低SINR和部分操作虚拟载波侦听的限制。LTE区域容量增长更快，因为它仅受SINR约束。
2016-12-19 cs.NI
Centralized Coordinated Scheduling in LTE-Advanced Networks
这项工作解决了与协调LTE高级下行链路网络中的多个基站之间的调度决策相关联的问题，以便利用集中式控制器来管理小区间干扰。为了解决协调调度问题，制定了整数非线性规划，与大多数现有方法不同，该整数非线性规划不依赖于精确的信道状态信息，而是仅利用3GPP标准中定义的特定测量报告。提出了一个等价的整数线性重构的协调调度问题，它可以有效地解决商业求解器。中大型网络进行了广泛的模拟，以分析所提出的协调调度方法的性能，确认现有的分析结果报告的基本限制，由于集群外干扰的合作。然而，在本文中提出的方案显示出重要的增益，在平均用户吞吐量的小区边缘用户，特别是在异构网络的情况下。
2017-02-13 cs.NI
On the Performance of PDCCH in LTE and 5G New Radio
5G新无线电（NR）版本15已于2018年6月指定。它为物理层数据传输引入了许多变化和潜在的改进，尽管只考虑点对点（PTP）通信。为了使用诸如物理下行链路共享信道（PDSCH）的物理数据信道，必须保证经由物理下行链路控制信道（PDCCH）成功传输控制信息。考虑到这两个方面，在本文中，我们首先分析NR PTP中以及最先进的长期演进（LTE）点对多点（PTM）解决方案中的PDCCH处理链，即，演进型多媒体广播多播服务（eMBMS）。然后，通过链路级仿真，我们比较了这两种技术的性能，观察不同情况下的比特/块出错率（BER/BLER）。目标是识别NR PDCCH中物理层变化带来的性能差距，以及提供关于NR PTM场景的控制信道配置的有见地的指导。
2019-11-29 cs.NI eess.SP
Revisiting 802.11 for User Fairness and Efficient Channel Utilization in Presence of LTE-U
满足业界对其在未许可频谱中的操作具有LTE的最小改变的需求的有前景的解决方案是占空比LTE-U方案，其采用不连续传输以确保与802.11（Wi-Fi）WLAN的公平共存。该方案虽然保证了Wi-Fi网络的性能，但Wi-Fi用户之间的公平性仍然是《双城之战》的一个谜。在这项工作中，我们提出了一个实际的情况下，LTE-U，尽管是不连续的（通过以下的开-关周期），结果不仅在Wi-Fi用户之间的不公平的吞吐量分布，但也导致Wi-Fi AP下行链路性能的下降。这是由于在LTE-U的ON和OFF持续时间两者中利用信道的少数Wi-Fi用户（即，非受害者用户）相对于仅在OFF持续时间中获得访问的那些用户（称为受害者用户）的统治。在本文中，我们研究了受害者和非受害者Wi-Fi用户以及Wi-Fi AP在改变LTE-U ON持续时间（即，占空比）。针对无线局域网的特点，提出了一种基于802.11的点协调功能（PCF）模式的无线局域网接入方案，该方案在实现简单的同时，保证了Wi-Fi用户间的公平性，提高了Wi-Fi网络的信道利用率。开发了一个分析模型来证明有保证的改进并验证模拟结果。
2016-11-14 cs.NI
Radio Resource Management for eICIC, CoMP, Relaying and Back-Hauls Techniques in LTE-Advanced Networks, Concepts and a Literature Survey
小区中的频率复用是LTE用于最大化频谱效率的策略之一。然而，这导致小区之间的干扰，特别是在小区边缘处，其中小区边缘用户在由相邻小区发送的资源块上被调度的概率很高;因此，干扰很高。为了减轻小区间干扰，第三代合作伙伴计划3GPP标准针对LTE网络提出了小区间干扰协调，并且随后针对高级LTE异构网络部署提出了增强的小区间干扰协调。由3GPP针对高级LTE网络提出的可以减少小区间干扰并提高小区平均和小区边缘用户吞吐量的另一种技术是协调多点发送和接收技术，其中它可以通过多个小区中的联合调度和数据处理来增加上行链路和下行链路传输中的小区平均和小区边缘用户吞吐量。由3GPP针对高级LTE网络提出的可以在困难条件下改善LTE网络覆盖的另一种技术是部署中继节点和回程。在本文中，我们调查的无线电资源管理这些技术，与LTE-Advanced。我们首先解释这些技术的概念。然后，通过总结文献中提出的无线资源管理方法，这些技术。最后，我们在最后一节提出一些结论性意见。
2022-08-30 cs.NI
Client-Based Control Channel Analysis for Connectivity Estimation in LTE Networks
高级网络物理系统旨在根据网络连接的可用性平衡深度嵌入式系统的受限本地资源与基于云的资源：在良好连接的情况下，大量数据的卸载可能比资源受限平台上的本地处理更有效，而后者的解决方案在有限连接的情况下是首选。本文提出了一种基于客户端的控制信道分析连接估计（C3 ACE），一种新的被动探测机制，使客户端能够估计范围内的4G网络的连接质量。结果表明，通过实时观察和分析控制业务，可以以惊人的准确度（误差远低于10 e-6）确定小区中活动用户设备的数量。本文中解决的具体挑战在于DCI（下行链路控制信息）的专用过滤和验证。在随后的步骤中，可以估计预期的数据率，以便能够决定网络的选择和数据卸载到云的定时。已经利用SDR OpenAirInterface、现实生活中的LTE网络和分布式负载生成器实现和验证了所提出的方法，该分布式负载生成器通过多个LTE用户设备产生可扩展的网络流量。
2020-02-19 cs.NI
Downlink channel access performance of NR-U: Impact of numerology and mini-slots on coexistence with Wi-Fi in the 5 GHz band
当LTE授权辅助接入（LAA）进入非授权频段时，蜂窝系统和Wi-Fi之间的共存引起了研究界的关注。最近引入的NR-U作为5G的一部分，引入了新的共存机会，因为它实现了可扩展的数字方案（灵活的子载波间隔和OFDM符号长度）和基于非时隙的调度（微时隙），这对信道接入产生了很大影响。本文分析了NR-U设置对其与Wi-Fi网络共存的影响，并通过仿真和实验将其与LAA操作进行了比较。首先，我们提出了一个下行链路信道接入仿真模型，它解决了不同节点的传输尝试的依赖性和非均匀性的问题，由于NR-U引入的同步机制。其次，我们使用基于FPGA的LAA，NR-U和Wi-Fi原型与空中传输来验证所提出的模型的准确性。此外，我们表明，用NR-U取代LAA不仅可以克服由预留信号引起的带宽浪费问题，而且在某些情况下，还可以保持预定和随机接入系统的信道接入的公平性。最后，我们得出结论，上述系统在未经许可的频带中的公平共存一般是不能保证的，新的机制是必要的，以提高调度和基于竞争的技术之间的资源共享。
2021-12-02 cs.NI
Performance Evaluation of Video Communications over 4G Network
随着蜂窝网络中视频流量的指数级增长，对优化视频传输质量的需求日益增加。4G网络（高级长期演进或LTE A）正在全球许多国家中引入，其允许在单个基站上的高达1Gbps的下行链路速度和100Mbps的上行链路速度。在本文中，我们描述了LTE A物理层的性能在传输视频质量方面的信道条件和LTE设置变化时。我们测试的性能实现的信道质量的变化和HARQ功能启用物理层。块和模糊度量用于对图像质量进行建模。
2013-05-08 cs.MM cs.NI
Power Estimation in LTE systems with the General Framework of Standard Interference Mappings
我们设计了新的技术，以获得下行链路功率诱导一个给定的负载在长期演进（LTE）系统，其中我们定义的时间-频率网格中的资源块的分数被用户从一个给定的基站请求的负载。这些技术特别重要，因为先前的研究已经证明，如果我们允许负载增加，则可以用较低的发送能量来满足用户的数据率要求。这些研究还表明，从所需的负载分布获得功率分配可以被视为涉及标准干扰映射的不动点问题，但到目前为止尚未明确获得映射。我们在这项研究中的主要贡献之一就是缩小这一差距。我们推导出一个干扰映射作为其不动点的功率分配诱导所需的负载，假设存在这样的分配。有这个映射的封闭形式，我们简化了上述已知结果的证明，我们还设计了新的迭代算法的功率计算，有许多数值优势，比以前的方法。
2015-06-02 cs.IT cs.NI math.IT
Assessment of LTE Wireless Access for Monitoring of Energy Distribution in the Smart Grid
虽然LTE正在广泛推广用于人类类型的服务，但它也是智能电网监控设备的经济高效连接的有前途的解决方案。这是一种主要由零星上行链路传输组成的机器对机器（M2M）业务。在这样的设置中，可以在小区中服务的业务量不受数据容量的约束，而是受随机接入信道和控制信道中的信令约束的约束。在本文中，我们探讨了这些限制使用详细的模拟LTE接入预留协议（ARP）。我们发现：1）分配更多的随机接入机会实际上可能会降低性能; 2）ARP之后的附加信令对支持设备数量方面的容量有很大影响;我们观察到容量几乎减少了3倍。这表明，在M2M应用的标准化中需要考虑具有减少数量的信令消息的轻量级接入方法。此外，我们提出了一个易于处理的分析模型来计算可以快速实施和评估的停电。该模型考虑了随机接入、控制信道、上行链路和下行链路数据信道以及重传的特征。
2015-11-30 cs.IT cs.NI math.IT
