Tecniche di allocazione cooperativa delle risorse radio

I sistemi cellulari di ultima generazione come LTE ed LTE-A, basati in downlink sulla tecnica di accesso al canale OFDMA e caratterizzati da un riuso nominale delle frequenze unitario, sono contraddistinti da una elevata interferenza inter-cella (ICI). L'ICI si presenta quindi come una delle principali problematiche che limitano in maniera preponderante le prestazioni di sistema ed in modo particolare di quegli utenti che a causa delle componenti di pathloss e shadowing possono essere definiti di bordo cella. Per mitigare gli effetti dell'ICI sono stati elaborati diversi schemi per il riuso frazionario delle frequenze (FFR) utilizzati durante la fase di pianificazione delle risorse. Tra i più popolari risultano esservi il Partial Frequency Reuse (PFR) e il Soft Frequency Reuse (SFR). Tuttavia, tali schemi non sono in grado di adattarsi a variazioni repentine del flusso all'interno del sistema e sarebbe opportuna una loro implementazione di tipo adattativo o dinamico. Un possibile approccio all'implementazione di schemi FFR dinamici prevede l'impiego di tecniche per la costrizione di grafi delle interferenze, in grado di esprimere quali sono i legami che intercorrono tra gli utenti del sistema, rispettando i vincoli imposti dal SFR e dal PFR statici. In questo lavoro di tesi sono stati implementati una serie di schemi di cooperazione: centralizzato, semi-distribuito e coordinato-distribuito. Tali schemi sono basati sulla condivisione tre le BS delle Channel State Information (CSI), permettendo l'elaborazione di grafi per il PFR e il SFR in grado di esprimere i legami di interferenza tra gli utenti. Sono stati quindi sviluppati degli algoritmi di pre-allocazione ed allocazione che sfruttando la conoscenza dei legami di interferenza tra gli utenti cercano di migliorare le prestazioni degli utenti a bordo cella mediante una più attenta distribuzione delle risorse radio sia nel caso di carico di cella omogeneo che non omogeneo. L'analisi dei risultati mostra che alcuni degli algoritmi implementati consentono una redistribuzione delle risorse e in particolare alcune delle soluzioni proposte garantiscono rate a bordo cella superiori rispetto ai sistemi non cooperativi. Tale miglioramento è ottenuto a discapito della percentuale di utenti serviti a centro cella. Altre soluzioni garantiscono invece percentuali di sevizio molto elevate sia a centro cella che a bordo cella, seppur con rate non elevati e a patto di impiegare uno schema di cooperazione centralizzato. Osservando l'evoluzione nel tempo delle risorse allocate a bordo cella, si è infine appurato che in alcuni degli algoritmi proposti, è sufficiente un tempo inferiore per assestare le prestazioni a valori medi rispetto agli algoritmi che non hanno informazioni sui legami di interferenza. Inoltre, avendo percezione di tali legami si sperimenta una minore distanza tra i rate allocati e quelli effettivamente fruiti dagli utenti di bordo cella, rispetto ai casi del SFR e PFR statici.