Reservation information aware intercell coordinated scheduling for OFDMA wireless networks

An increasing demand for higher data rates, complying with quality of service (QoS), results in a new techniques for the Mobile Wireless Network and to continuously improve the efficiency of the cellular systems. Considering the frequency partition (FR) for adjacent cells as an important drawback of the previous works and considering the aim to obtain a data rate of 1 Gbps, it would be desirable to adopt the frequency reuse factor 1 for every cell and to utilize the complete available frequency in the network. The thesis work focusing on the current wireless network standards, such as WiMAX (IEEE 802.16) or the Third Generation Partnership Project’s (3GPP) and its project Long-Term Evolution Advanced (LTE-Advanced), keeps coping with the problems related to the already mentioned goal. The most important problem is the increase of interference among the adjacent cells, that is called Inter-Cell Interference. The thesis work, after analyzing, as the main solution for the problem just explained, the interference graph (already suggested in the past) obtained from calculation of interference function when each base-stations is sending the data towards its own mobile-station (or User Equipment UE in the LTE specifications), tries to exploit the application information in order to reduce the number of links (the constrains) of the interference graph and increase the total throughput in the system. Afterwards a novel solution has been suggested in order to improve an already-known coloring algorithm: DSATUR. This enhancement allows to assign the available resources to every mobile-stations in the optimal way. Finally every step has been implemented in a wireless network simulator (IMT-Adv), that gives us a wide range of results to be analized with a postprocessing software written in Matlab. A deep study of these matlab results will be showed in order to prove the effectiveness of the approach designed.

Ogni giorno la richiesta di maggior velocità, rispettando i requisiti di quality of service (QoS), richiede l’impiego di nuove tecniche per le Reti Wireless, aspirando ad un miglioramento in termini di efficienza nei sistemi cellulari già esistenti. Pertanto considerando la tecnica del Frequency Reuse, applicata alle celle adiacenti, come un fattore negativo e considerando l’obiettivo di ottenere una velocità pari a 1 Gbps, sarebbe auspicabile l’utilizzo di un fattore di reuso di frequenza pari ad uno che comporterebbe l’utilizzo completo della banda di frequenza in tutta la rete. Il lavoro di tesi si focalizza sui principali standards, come WiMaX (IEEE 802.16) e 3GPP con il suo ultimo progetto LTE-Advanced, e continua a cercar soluzioni sul problema appena citato dell’interferenza tra celle adiacenti. Il lavoro di tesi dopo aver analizzato, come miglior soluzione al problema dell’interferenze intercellulare, l’approccio inerente al grafo delle interferenze (suggerito in letteratura), ottenuto dal calcolo di una funzione di interferenza basata sulla trasmissione effettuata da ogni base-station verso le proprie mobile-stations (o User Equipment secondo le specifiche LTE), prova ad utilizzare le informazioni a livello applicativo in modo da ridurre il numero dei collegamenti presenti nel grafo delle interferenze, così da aumentare il throughput totale del sistema. In seguito è proposta una modifica al già esistente algoritmo di colorazione (DSatur) in modo da poter risolvere il grafo delle interference e assegnare nella maniera più ottimale ogni mobile-station alle risorse disponibili. Infine, l’intero scenario è implementato in un simulatore di reti wireless (IMTAdv), che ci fornisce una serie di risultati, analizzati successivamente da un software scritto in Matlab, che ci permette di provare la validità della soluzione proposta.