Throughput Analysis and Energy Efficiency Optimization for Standalone LTE-U Networks with Randomly Delayed CSI
为了与Wi-Fi友好共存，独立的基于未授权频谱的长期演进网络（LTE-U）在通话前监听（LBT）机制下只能以随机和间歇的方式接入信道，这导致数据和信令传输的随机和时变延迟。在这项工作中，我们探讨随机延迟的信道状态信息（CSI）对一个独立的LTE-U网络的性能的影响，通过分析其下行链路的吞吐量和用户的能量效率（EE）在不同的CSI反馈方案和频域解调器。此外，针对在保证与Wi-Fi公平共存的同时最大化独立LTE-U网络的用户EE，研究了媒体访问控制（MAC）协议和CSI反馈方案的联合优化。由于公式化优化问题的非凸和非凹特性，基于分解的低复杂度而有效的算法被提出。仿真结果不仅验证了分析和所提出的算法的有效性，而且还显示了CSI反馈方案，频域调度器，Wi-Fi的流量负载对独立LTE-U网络性能的不同影响。
2018-10-12 cs.NI
Joint Multi-Cell Resource Allocation Using Pure Binary-Integer Programming for LTE Uplink
由于高系统容量要求，3GPP长期演进（LTE）可能以遭受严重的小区间干扰（ICI）为代价而采用频率复用因子1。对抗ICI的策略之一是资源分配的网络合作。对于LTE上行链路RA，要求所有子载波被相邻地分配使得RA问题大大复杂化。本文研究了LTE上行链路的联合多小区RA问题。我们使用纯二进制整数规划（BIP）模型的上行链路RA和ICI缓解问题，与综合考虑所有用户的信道状态信息（CSI）。纯BIP模型的优点是可以用分支定界搜索（BBS）算法或其他BIP求解算法来求解，而不是诉诸穷举搜索。系统级仿真结果表明，与单小区最优RA相比，该算法在平均频谱效率和第5个百分点的用户吞吐量方面分别获得了14.83%和22.13%的增益。
2014-10-14 cs.IT cs.NI math.IT
Area formation and content assignment for LTE broadcasting
LTE网络中的广播和多播服务正在形成为提供流行内容的有效方式。一个关键的要求是，小区被聚合到其中在传输之间实施紧密时间同步的区域中，以便广播相同的无线电资源。我们的论文解决了LTE广播的一个方面，到目前为止很少受到关注：广播区域的创建和内容分配给他们，以有效地利用无线电资源，满足用户的要求。我们最初的聚类方法名为“单一内容融合”，通过最初将单元格聚合到单一内容区域并最大化内容兴趣中的单元格相似性来实现这些目标。聚集的区域然后凭借类似的空间覆盖被合并成多内容区域。我们展示了我们的解决方案的有效性，指出它提供的优势相比，其他方法。我们还讨论了各种系统因素的影响（例如，所服务的用户的数量、广播数据率、区域大小）以及我们的提议在具有静态和时变用户兴趣的大的现实场景中的可伸缩性。
2018-04-14 cs.NI
QoS-based Packet Scheduling Algorithms for Heterogeneous LTE-Advanced Networks, Concepts and a Literature Survey
在过去的十年中，LTE用户及其应用的数量显著增加，这增加了对移动网络的需求。LTE-Advanced具有许多功能，可以支持这种不断增长的需求。LTE-Advanced支持异构网络部署，其中它由宏小区、远程无线电头端和诸如微微小区和毫微微小区的低功率节点的混合组成。与仅使用宏小区相比，在宏蜂窝网络中嵌入基站的这种混合允许在覆盖、吞吐量和系统容量方面实现显著增益。这些基站可以在与宏蜂窝网络相同的无线信道上运行，这将通过小区拆分提供更高的空间重用。此外，它允许网络运营商通过将更高的数据流量卸载到更小的小区（例如，毫微微小区）来支持更高的数据流量。因此，它使网络运营商能够向其数量不断增长的用户提供满足其服务需求的所需服务质量。为了使网络运营商充分利用异构LTE-Advanced网络，需要使用基于QoS的分组调度算法来有效地管理异构部署中的频谱资源。在本文中，我们调查的服务质量为基础的数据包调度算法，在文献中提出的异构LTE-Advanced网络中使用的数据包调度。我们首先解释LTE中的QoS概念、异构LTE-Advanced网络以及如何在异构LTE-Advanced网络的分组调度架构内对流量进行分类。然后，通过总结文献中提出的基于QoS的分组调度算法，用于异构LTE-Advanced网络，和用于Femtocell LTE-Advanced网络。最后，我们在最后一节提出一些结论性意见。
2022-08-27 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
Performance Evaluation of Optimal Radio Access Technology Selection Algorithms for LTE-WiFi Network
异构网络（HetNet）包括多个无线电接入技术（RAT），其允许用户与特定RAT相关联并且以无缝方式转向到其它RAT。为了应对前所未有的数据流量增长，移动数据可以被卸载到基于长期演进（LTE）的HetNet中的无线保真（WiFi）。在本文中，一个最佳的RAT选择问题被认为是最大化的总系统吞吐量在LTE-WiFi系统中的卸载能力。另一个配方也开发了最大限度地提高系统的总吞吐量是受语音用户阻塞概率的约束。证明了语音/数据用户的关联和卸载的最优策略包含阈值结构。基于阈值结构，我们提出了LTE-WiFi HetNet中的用户关联和卸载算法。仿真结果表明，语音用户阻塞概率和总的系统吞吐量性能的算法相比，另一个基准算法。
2017-05-20 cs.IT cs.NI math.IT
Benchmarking Practical RRM Algorithms for D2D Communications in LTE Advanced
集成到蜂窝网络中的设备到设备（D2D）通信是一种利用设备的邻近性并允许重用蜂窝资源从而增加用户比特率和系统容量的手段。然而，当支持蜂窝频谱中的D2D（在第三代合作伙伴计划中也称为长期演进（LTE）直连）通信时，需要重新访问和修改现有的无线电资源管理（RRM）和功率控制（PC）技术，以实现邻近和重用增益的潜力，并限制蜂窝层处的干扰。在本文中，我们研究了灵活的LTE PC工具箱的性能，并将其与效用最优迭代方案进行基准测试。我们发现，LTE的开环PC方案在所使用的发射功率电平和所实现的信号干扰噪声比（SINR）分布方面对于蜂窝用户表现良好。然而，D2D用户的性能以及整体系统吞吐量可以通过效用最优方案来提升，因为效用最大化方案更好地利用了邻近度和重用增益两者。因此，在本文中，我们提出了一种混合PC方案，其中蜂窝用户采用LTE的开环路径补偿方法，而D2D用户使用效用优化的分布式PC方案。为了保护蜂窝层，混合方案允许以对D2D层的性能具有小的影响为代价来限制由D2D层引起的干扰。为了确保可行性，我们将迭代次数限制在实际可行的水平。我们指出，混合方案不仅接近最优，而且还允许D2D用户的分布式实现，同时保留蜂窝用户的LTE PC方案。
2013-06-22 cs.IT cs.NI math.IT
Joint User Association and Reuse Pattern Selection in Heterogeneous Networks
LTE异构网络（HetNet）的成功部署关键取决于小区间干扰（ICI）管理。在ICI协调方案中，分数频率复用（FFR）被认为是非常适合于基于OFDMA的HetNet的有效技术。在此上下文中的两个耦合问题是：1）如何考虑可用候选小区的长列表将用户关联到适当的基站，以及2）如何在多个小区之间分配频率资源。在本文中，我们把多小区频率分配的频率划分之间的多个复用模式，并开发了一种新的算法来解决这两个耦合的问题，在联合的方式。我们还提供了实用的标准，以选择一组必要的候选模式，从所有可能的模式。结果表明，所提出的联合策略既提高了小区边缘用户的吞吐量，又提高了网络的整体吞吐量。
2014-08-14 cs.IT cs.NI math.IT
Energy-Efficient Resource Allocation for Fractional Frequency Reuse in Heterogeneous Networks
下一代无线网络面临着在满足数据率需求的空前增长的同时增加能耗的挑战。为了解决这个问题，我们提出了一种基于效用的能量有效的资源分配算法的异构网络（HetNets）的下行链路传输。我们考虑分数频率复用（FFR）的方法，以减轻内和小区间的干扰。该算法将资源分配问题分解为频率和功率分配问题，依次求解。该功率控制算法采用梯度上升法来控制宏小区基站的发射功率，因为网络中的大部分功率都消耗在那里。我们也给出了资源分配问题的最优性条件和算法的收敛性。我们研究所提出的算法在长期演进（LTE）系统中的性能。我们的仿真结果表明，该算法提供了显着的改善，在能源效率和网络的吞吐量。
2014-10-21 cs.NI
A low-latency control plane for dense cellular networks
为了跟上不断增长的容量需求，蜂窝网络正变得越来越密集和异构。由于空间重用增益，期望密集部署提供随着部署的小小区的数量的线性容量缩放。然而，在实践中，由于干扰，密集网络中的网络容量受到严重限制。主要原因是当前LTE控制平面部署模型具有非常高的延迟，并且不能应对实现需要在毫秒时间帧上协调的干扰管理技术的需求。本文介绍了SwiftC，一种新的低延迟控制平面设计的LTE网络。SwiftC的新贡献是一种通过LTE频谱本身有效发送和接收控制平面消息的设计，从而在小型小区和宏小区之间创建直接和低延迟的协调信令链路。SwiftC建立在全双工无线电的最新工作基础上，并通过原型实现表明，可以在现有LTE网络上构建低延迟控制平面，而不会浪费授权频谱。我们还展示了SwiftC在实施复杂的干扰管理技术方面的优势，并展示了SwiftC小小区部署可以实现几乎线性的容量扩展。
2014-07-31 cs.NI
Holistic Small Cell Traffic Balancing across Licensed and Unlicensed Bands
由于一方面移动数据业务的急剧增长和另一方面许可频谱的稀缺，移动运营商正在考虑使用未许可频带（特别是5 GHz的频带）作为补充频谱，以提供更高的系统容量和更好的用户体验。这种方法目前正在由3GPP以LTE授权辅助接入（LTE-LAA）的名称进行标准化。在本文中，我们通过联合优化授权和未授权频段的使用，采取了一种整体方法来平衡LTE-LAA小小区流量。我们提出这种流量平衡作为优化问题，该优化问题通过调整LTE-LAA小小区在授权和未授权频带中的传输概率来寻求WiFi、小小区和宏小区用户的比例公平共存。该公式化的动机是LTE-LAA小小区根据干扰/业务水平和每个频带中的活动用户的数量在授权频带和未授权频带之间切换或聚合授权频带和未授权频带。我们推导出这个优化问题的封闭形式的解决方案，并另外提出了一种传输机制，用于在两个频带上的LTE-LAA小小区的操作。通过数值和模拟结果，我们表明，我们提出的流量平衡方案，除了使更好的LTE-WiFi共存和无线电资源的有效利用相对于现有的流量平衡方案，还提供了一个更好的权衡最大化的总网络吞吐量和实现所有网络流之间的公平性相比，替代方法。
2016-09-13 cs.IT cs.NI math.IT
Scalable Device-to-Device Communications For Frequency Reuse >> 1
基于邻近的应用正在成为快速增长的市场，这表明设备到设备（D2D）通信正在成为未来移动数据网的重要部分。我们提出了可扩展的准入和D2D通信蜂窝网络的功率控制方法，以增加频率资源的重用，从而提高网络容量，同时保持所有用户的QoS。所提出的方法的目的是在QoS约束下最大化D2D链路的数量，因此最大化网络频率重用，同时考虑多小区环境中不同级别的复杂度和可用信道状态信息（CSI）。仿真结果表明，采用D2D和所提出的多小区干扰协调和低功率传输方法，网络频谱效率可以提高10倍，同时可以保证较低的中断概率，为所有用户提供QoS。
2016-10-18 cs.IT cs.NI math.IT
Resource Allocation Under Channel Uncertainties for Relay-Aided Device-to-Device Communication Underlaying LTE-A Cellular Networks
蜂窝网络中的设备到设备（D2D）通信允许具有本地通信需求的两个蜂窝设备之间的直接传输。由于未来移动网络中自治异构设备的数量不断增加，需要一种高效的资源分配方案来最大化网络吞吐量并实现更高的频谱效率。在本文中，网络集成D2D通信信道不确定性下的性能进行了研究，其中D2D业务进行通过中继节点。针对多用户多中继网络，提出了一种鲁棒的分布式资源分配算法，在其他中继节点干扰和链路增益不确定的情况下，以网络总速率最大化为目标.一个优化问题，制定在中继分配无线电资源，以最大限度地提高端到端的速率，以及满足服务质量（QoS）的要求，蜂窝和D2D用户设备的总功率约束。每一个不确定的参数建模的估计值和有界值之间的有界距离。我们证明了鲁棒性问题是凸的，并采用梯度辅助对偶分解算法以分布式方式分配无线电资源。最后，为了降低鲁棒性的成本，定义为减少可实现的和速率，我们利用\textit{chance constraint approach}，以实现鲁棒性和最优性之间的权衡。数值结果表明，存在距离阈值，当与D2D对等体之间的直接通信相比时，超过该距离阈值，中继辅助的D2D通信显著地改善了网络性能。
2014-01-26 cs.IT cs.NI math.IT
Analysis of Non-Pilot Interference on Link Adaptation and Latency in Cellular Networks
诸如长期演进（LTE）和5G新无线电（5G NR）之类的现代无线系统使用导频辅助的SINR估计来适配数据传输的传输模式和调制和编码方案（MCS），从而最大化无线信道容量的效用。然而，当干扰仅局限于非导频资源时，导频辅助的SINR估计变得不准确。我们表明，这会导致拥塞，由于重传，并在最坏的情况下，中断，由于非常高的块出错率（BLER）。我们通过4G LTE下行链路的数值和实验结果证明了这种行为，这些结果显示出在存在非导频干扰（NPI）的情况下的高BLER和显著的吞吐量损害。为了提供有用的见解NPI对低延迟通信的影响，我们推导出重传引起的延迟和BLER之间的近似关系。我们的研究结果表明，NPI可能严重影响低延迟应用，如车对车（V2V）通信和5G NR。我们确定强大的链路自适应方案的关键可靠的通信。
2019-01-09 cs.NI
Unified Scheduling for Predictable Communication Reliability in Cellular Networks with D2D Links
具有D2 D链路的蜂窝网络越来越多地被探索用于关键任务应用（例如，实时控制和AR/VR），这需要可预测的通信可靠性。因此，以可预测的方式控制并发传输之间的干扰以确保所需的通信可靠性是至关重要的。为此，我们提出了统一蜂窝调度（UCS）框架，该框架基于物理比K（Physical-Ratio-K）干扰模型，以统一的方式调度上行链路、下行链路和D2 D传输，以确保可预测的通信可靠性，同时最大化信道空间重用。UCS还提供了一种简单有效的模式选择方法，可最大限度地提高每个相关通信对的通信容量。UCS有效地使用多个信道来实现高吞吐量以及对信道衰落和外部干扰的恢复能力。利用基站（BS）的可用性以及BS之间的高速带外连接，UCS有效地协调了BS和用户设备（UE）的功能，以实现轻量级控制信令，并简化增量部署和与现有蜂窝标准的集成。我们使用开源、符合标准的蜂窝网络平台OpenAirInterface实施了UCS。我们已经使用USRP B210软件定义无线电和实验室部署验证了OpenAirInterface的实现。我们还评估了UCS通过高保真度，在规模的模拟研究，我们观察到，UCS确保可预测的通信可靠性，同时实现更高的信道空间重用率比现有的机制，和分布式UCS框架，使信道空间重用率统计上等于在国家的最先进的集中式调度算法iOrder。
2018-07-02 cs.NI
Enhanced Inter-Cell Interference Coordination Challenges in Heterogeneous Networks
3GPP LTE-Advanced已经开始了一项新的研究项目，以研究异构网络（HetNet）部署作为处理无情的业务需求的成本有效的方式。HetNet由宏小区、远程无线电头端和低功率节点（例如微微小区、毫微微小区和中继）的混合组成。利用网络拓扑，增加接入网络和终端用户之间的接近度，有可能在无线网络中提供下一个重大的性能飞跃，提高空间频谱重用并增强室内覆盖。然而，覆盖宏小区的大量小小区的部署并非没有新的技术挑战。在这篇文章中，我们提出了异构网络的概念，并描述了与这种网络架构相关的主要技术挑战。我们特别关注与增强的小区间干扰协调相关的3GPP内的标准化活动。
2011-12-07 cs.IT cs.NI math.IT
QoS-Aware Load Balancing in Wireless Networks using Clipped Double Q-Learning
近年来，长期演进（LTE）和5G NR（第五代新无线电）技术已经显示出利用机器学习（ML）算法优化其操作的巨大潜力，这既要归功于来自现场的细粒度数据的可用性，也要归功于网络日益复杂的需求。上述复杂性引起了移动运营商的注意，作为通过网络管理自动化（NMA）减少其网络的资本支出（CAPEX）和运营支出（OPEX）的一种方式。NMA落入自组织网络（SON）的保护伞下，其中3GPP已经识别了无线电接入网络（RAN）的负载均衡机制中的一些挑战和机会。在机器学习和负载均衡的背景下，一些研究集中在最大化整体网络吞吐量或资源块利用率（RBU）上。在本文中，我们提出了一种新的裁剪双Q学习（CDQL）为基础的负载均衡方法，考虑资源块利用率，延迟和信道质量指标（CQI）。我们比较我们的建议与传统的切换算法和基于资源块利用率的切换机制。仿真结果表明，我们的计划是能够改善吞吐量，延迟，抖动和丢包率相比，基线算法。
2021-07-09 cs.NI
Performance Analysis of Network-Assisted Two-Hop D2D Communications
网络辅助的单跳设备到设备（D2D）通信可以通过利用当在蜂窝层和D2D层之间适当地管理无线电资源时的邻近度、重用和跳变增益来增加蜂窝网络的频谱和能量效率。在本文中，我们认为，D2D技术可以用来进一步提高频谱和能量效率，如果关键的D2D无线电资源管理算法进行适当的扩展，以支持网络辅助的多跳D2D通信。具体而言，我们提出了一种新的分布式效用最大化D2D功率控制（PC）方案，该方案能够平衡频谱和能量效率，同时考虑到模式选择和资源分配约束，这些约束在集成蜂窝D2D环境中很重要。我们的分析和数值计算结果表明，多跳D2D通信结合所提出的PC方案不仅可以用于收获以前在文献中确定的潜在收益，而且还可以用于扩展蜂窝网络的覆盖范围。
2014-07-06 cs.NI
Power Control and Mode Selection for VBR Video Streaming in D2D Networks
在本文中，我们调查的问题流可变比特率（VBR）视频在设备到设备（D2D）无线网络的功率控制。采用了一种考虑移动用户视频帧大小和播放缓冲区的VBR视频流量模型。考虑具有一对D2D用户（DU）和一个蜂窝用户（CU）的设置，并且采用三种模式，即蜂窝模式、专用模式和重用模式。确定用于数据递送的模式选择，并且以最大化总传输速率为目标来优化基站（BS）和设备发射机的发射功率，同时VBR视频数据可以被递送到CU和DU而不引起播出缓冲器下溢或上溢。提出了一种低复杂度的算法。通过模拟衰落信道上的VBR视频轨迹，我们证明了模式选择和功率控制的视频传输实现了更好的性能，而不仅仅是使用一个单一的模式在整个传输。
2018-02-14 cs.MM cs.NI
Distributed Resource Allocation for Relay-Aided Device-to-Device Communication: A Message Passing Approach
蜂窝无线网络下的设备到设备（D2 D）通信是通过允许两个蜂窝设备之间的直接传输来改善用户体验和资源利用的有前景的概念。在本文中，网络辅助的D2 D通信的性能进行了研究，其中D2 D业务进行通过中继节点。考虑多用户多中继网络，我们提出了一种分布式解决方案的资源分配，以最大限度地提高网络的总速率。针对中继站的无线电资源分配问题，提出了一种优化算法。目标是在总功率约束下最大化端到端速率以及满足蜂窝和D2 D用户设备的数据率要求。由于资源分配问题的棘手性，我们提出了一种使用消息传递技术的解决方案，其中每个用户设备以迭代的方式向/从中继节点发送和接收信息消息，以实现最优分配。因此，计算工作量在所有用户设备和对应的中继节点之间分布。证明了该方案的收敛性和最优性，并概述了该方案在实际LTE-Advanced网络中的可能分布式实现。数值结果表明，存在距离阈值，当与D2 D对等体之间的直接通信相比时，超过该距离阈值时，中继辅助的D2 D通信显著地提高了网络性能，而端到端延迟略有增加。
2014-06-12 cs.NI
