Escoltar

Millorar l'eficiència de les xarxes mòbils amb tecnologia 5G

La tesi doctoral de Jan García Morales proposa un marc analític per avaluar el rendiment de la nova generació de telefonia mòbil

 

L'accés múltiple per divisió en freqüències ortogonals (OFDMA) ha tingut un paper crucial en l'èxit dels sistemes cel·lulars 4G. Per això, un nombre cada vegada més gran de participants en la definició dels estàndards de cinquena generació (5G) aposten per la seva continuació, atesa la seva elevada eficiència espectral i el seu grau de flexibilitat.

Les xarxes basades en OFDMA no introdueixen interferència intracel·lular. Tanmateix, a causa de l'ús habitual de plans de reutilització de freqüències universals, la interferència intercel·lular (ICI) afecta de manera crítica els usuaris ubicats a prop dels límits de les cel·les.

En aquest context, es considera que les estratègies de control/coordinació d'interferència intercel·lular (ICIC) faran un paper clau en les xarxes multicel·lulars 5G basades en OFDMA. Dues de les tècniques ICIC més representatives són la reutilització parcial de freqüències FFR i SFR, que ja han estat implantades en desplegaments cel·lulars emergents com una forma eficient de millorar el rendiment que perceben els usuaris propers dels límits cel·lulars.

Per aquesta raó, la primera part de la tesi doctoral de Jan García Morales, defensada a la Universitat de les Illes Balears, presenta un marc analític que permet l'avaluació del rendiment d'aquests plans de reutilització de freqüències en xarxes multicel·lulars realistes, on es consideren tant els desplegaments regulars com els irregulars. Per a això, s'ha desenvolupat una nova caracterització estadística de la relació senyal-interferència-més-soroll (SINR), així com expressions matemàticament tractables de l'eficiència espectral mitjana d'una determinada cèl·lula per a diferents polítiques de distribució de recursos ràdio. Després s'ha centrat en l'optimització dels dissenys relacionats amb FFR/SFR per garantir altes eficiències espectrals en tota l'àrea de cobertura i millorar la capacitat del sistema, mantenint al mateix temps la qualitat de servei (QoS) i l’equitat entre els usuaris.

El consens entre la comunitat d'investigadors suggereix que l'arquitectura cel·lular clàssica basada en el desplegament d'una xarxa regular d'estacions base d'alta potència muntades en torres que cobreixin extenses àrees (macrocel·les) haurà de ser àmpliament complementada per una densa xarxa d'estacions de baixa potència que proporcionin cobertura a àrees reduïdes però de molt alt rendiment, creant així cèl·lules petites.

La capacitat d'un sistema per cobrir una àrea determinada mitjançant la combinació de dues o més infraestructures dona lloc al concepte de xarxes multinivell, una idea també coneguda amb el nom de xarxes heterogènies (HetNets).

El concepte multinivell ha cobrat molt d'interès amb el desplegament de femtocel·les. Es preveu que el desplegament massiu de femtocel·les donarà com a resultat una reducció molt significativa en els costs operacionals de la xarxa, ja que aquestes són desplegades i mantingudes per l'usuari, alhora que tenen el potencial d'augmentar dràsticament la capacitat total de la xarxa.

Per això, la segona part d'aquesta tesi se centra en la definició d'un model analític HetNet de dos nivells que combina una infraestructura gestionada per l'operador d'estacions base macrocel·lulars (MBS) amb una xarxa d'estacions base femtocel·lulars (FBS) desplegades per l'usuari.

Fitxa de la tesi doctoral

  • Títol: Analysis, desing and optimization of partial frequency reuse-aided OFDMA-based heterogeneous cellular networks
  • Autor: Jan García Morales
  • Programa de doctorat: Tecnologies de la Informació i les Comunicacions
  • Departament: Ciències Matemàtiques i Informàtica
  • Directors: Felip Riera Palou i Guillem Femenias Nadal

Data de publicació: 10/05/2018