Block diagonalization techniques for cellular networks: clustering and scheduling

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dc.contributor.advisor García Armada, Ana
dc.contributor.author García Fernández, Juan José
dc.date.accessioned 2015-09-21T16:48:39Z
dc.date.available 2015-09-21T16:48:39Z
dc.date.issued 2015-06
dc.date.submitted 2015-06-01
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10016/21598
dc.description Mención Internacional en el título de doctor
dc.description.abstract La necesidad de tasas de transmisión más elevadas y una mayor eficiencia en las redes celulares es la principal motivación para considerar el uso de UFR. La coordinación entre BSs se hace necesaria, entonces, para compensar los problemas introducidos por la interferencia. La coordinación global de la red es demasiado compleja y, además, presenta limitaciones intrínsecas, que impiden su utilización en escenarios reales. La utilización de grupos reducidos de BSs es una alternativa para reducir los requisitos impuestos por la coordinación. Como consecuencia de la agrupación, aparece OCI, la cual perjudica seriamente las comunicaciones. Este trabajo se centra en BD, una técnica de precodificación lineal que combina unas buenas prestaciones con una complejidad relativamente baja. Sin embargo, la interferencia empeora notablemente su funcionamiento. En esta tesis se estudia el canal descendente de una red celular conglomerada, donde se usa BD para coordinar las BSs que forman cada grupo. Se analiza la tasa media obtenible como función de múltiples parámetros del escenario. De especial interés es la dependencia con el tamaño de las agrupaciones, de donde se desprende que existe un tamaño óptimo para los grupos de BSs, por encima del cual no se obtienen mejoras significativas. La equidad del sistema se estudia en presencia de OCI, también como función de diversos parámetros del escenario, como puede ser la asignación de potencia. Se propone una estrategia mixta de transmisión, que combina BD con procesado SU, como mecanismo para combatir las dificultades introducidas por la interferencia que no se gestiona. La estrategia consiste en dos fases: • Los usuarios deciden localmente qué estrategia prefieren para la transmisión, y envían esta información a las BSs. • Las BSs utilizan las decisiones recibidas para planificar las transmisiones, de modo que se pueda optimizar el funcionamiento de la red. El resultado de la estrategia propuesta es una mejora de las prestaciones de BD en presencia de OCI, especialmente para los usuarios más desfavorecidos. Esto se traduce en que, adicionalmente, el sistema se vuelve más justo, al mismo tiempo que el rendimiento de la red aumenta.
dc.description.abstract The need for higher data rates and higher efficiency in cellular networks motivates the use of Universal Frequency Reuse (UFR). Coordination among Base Stations (BSs) is required then to alleviate the performance penalty due to the interference. Global coordination is too complex and has inherent limitations that prevents it from being used in real world scenarios. Clusters of a reduced number of BSs can be considered in order to ease off the requirements of coordination. As a result, Other Cluster Interference (OCI) appears, affecting negatively the communications. This work focuses on Block Diagonalization (BD), a linear precoding technique that combines a good theoretical performance with a relatively low complexity. However, the unwanted interference seriously impacts the results obtained using BD. This thesis studies the downlink of a clustered cellular network, where BD is used to coordinate the BS within each cluster. The mean achievable rate is analyzed as a function of several scenario parameters. Of particular interest is the dependence on the cluster size, which yields that there is an optimum cluster size, beyond which no significant gain is obtained. Fairness considerations are analyzed in the presence of OCI, also studied as a function of scenario parameters such as the power allocation. A mixed strategy using BD and Single User (SU) processing is proposed as a means to overcome the impairment of the unhandled interference. The transmission consists of two stages: • Users locally decide which transmission strategy they prefer and send this information to the BSs. • BSs use the decisions of all users to schedule them for transmission so that the performance of the network is optimized. The result of the proposed strategy is an improvement in the performance of BD in the presence of OCI, especially for the users experiencing the worst conditions. This means that the fairness of the system is also increased, along with the overall performance of the network.
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso eng
dc.rights Atribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 España
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/
dc.subject.other Radiocomunicación
dc.subject.other Tecnología MIMO
dc.subject.other Teoría de la codificación
dc.subject.other Comunicaciones inalámbricas
dc.subject.other Block diagonalization
dc.subject.other Network MIMO
dc.title Block diagonalization techniques for cellular networks: clustering and scheduling
dc.type doctoralThesis
dc.subject.eciencia Telecomunicaciones
dc.rights.accessRights openAccess
dc.description.degree Programa Oficial de Doctorado en Multimedia y Comunicaciones
dc.description.responsability Presidente: Lajos Hanzo.- Secretario: Raquel Perez Leal.- Vocal: Atilio Manuel da Silva Gameiro
dc.contributor.departamento Universidad Carlos III de Madrid. Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones
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