Исследование вероятностно-временных характеристик для усовершенствованной схемы распределения ресурсов в гетерогенной сети LTE

Исследование вероятностно-временных характеристик для усовершенствованной схемы распределения ресурсов в гетерогенной сети LTE

Ключевые слова: LTE, OFDM, СМО, нисходящий канал, схемы распределения приборов.

Благодаря широкому спектру инновационных функций, таких как технология ортогонального частотного мультиплексирования OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), усовершенствованная передача с нескольких антенн и пространственное мультиплексирование до четырех передающих антенн в нисходящем канале, технология LTE (Long Term Evolution) позволяет операторам добиться более высокой пропускной способности сети, удовлетворяя растущие потребности пользователей в высокоскоростной передаче данных. В [1] была разработана аналитическая модель функционирования гетерогенной сети LTE для нисходящего канала с двумя типами узлов: базовой станцией (БС) и ретрансляционными (РС) в виде системы массового обслуживания (СМО) сложной структуры в дискретном времени, а также предложены алгоритмы распределения частотно-временных ресурсов между станциями. Разработана усовершенствованная пропорциональная схема распределения ресурсов с ограничениями, учитывающая состояние буферов станций и предоставляющая приоритет РС. Проведен детальный численный анализ вероятностно-временных характеристик (ВВХ) различных исследуемых схем распределения приборов. Установлено, что усовершенствованная схема с ограничениями наиболее адекватно отвечает требованиям гетерогенной сети с ростом нагрузки.

Ефимушкина Т.В.,

Российский университет дружбы народов,

tatiana.efimushkina@tut.fi

1. Введение

Одной из возможностей Релиза 10 технологии LTE стала функция ретрансляции, характеризующаяся размещением традиционных БС наряду с использованием ретрансляционных станций с более низкой мощностью передатчика, рис.1.

Рис. 1. Расширение зоны обслуживания БС с использованием РС

К преимуществам появившейся функции относятся улучшение пропускной способности и расширение зоны покрытия за счет предоставления альтернативных путей для мобильных станций (МС), находящихся в необслуживаемых зонах. Более того, использование РС позволяет сократить расходы на развертывание сети LTE, снижая необходимость обеспечения проводного доступа и ускоряя процесс построения сети [2,3]. Учитывая высокий уровень востребованности быстрого доступа к мобильному интернету, наблюдается значительный рост трафика в нисходящем канале (от БС к МС), что приводит к проблеме эффективного распределения ограниченного числа ресурсов передачи БС и РС между абонентами. Отметим, что технология OFDM, используемая в нисходящем канале гетерогенной сети LTE, представляет собой схему модуляции, преобразующую высоко-

скоростнои поток данных в несколько параллельных независимых потоков меньшей скорости, каждый из которых модулируется своей отдельной поднесущей. Технология гетерогенной сети LTE предполагает назначение каждому абонентскому устройству в каждом слоте некоторого диапазона канальных ресурсов в частотновременной области, или ресурсной сетке. Каждая подне-сущая модулируется посредством 4-, 16-, 64-

позиционной квадратурной фазово-амплитудной модуляции, соответственно, QSPK, 16-QAM или 64-QAM, и таким образом один OFDM символ на одной поднесущей содержит 2, 4, или 6 бит [2].

Следует отметить, что в нисходящем канале, рассматриваемом в данной статье, передача сигнала может быть прямой: от БС напрямую к МС, либо через РС: от БС к РС на первом транзитном участке, или скачке (hop), и от PC к МС на втором скачке. Использование двухскач-ковых ретрансляционных систем позволяет достичь наивысших показателей пропускной способности [3-6], так как при еще большем увеличении числа скачков (более двух) растет число избыточной сигнальной информации, необходимой для обмена между узлами и требующей большого числа ресурсов. Отметим, что потеря на втором скачке является наиболее неприемлемой, так как ведет к нерациональному использованию частотновременных ресурсов (ЧВР).

В данной статье исследуется несколько фиксированных схем распределения ресурсов между БС и РС, характеризующихся снижением вычислительной сложности и объемов передаваемых сигнальных данных. Однако данные схемы не являясь адаптивными, не учитывают изменения объемов трафика в гетерогенной сети LTE, и соответственно, не обеспечивают достижение лучших ВВХ функционирования сети. Более того, в схемах, в частности, рассматривается пропорциональный вариант распределения ресурсов, учитывающий объемы трафика в буферах БС и РС и распределяющий ресурсы соты между БС и РС пропорционально имеющимся для передачи данным. Однако с увеличением нагрузки на БС, и, соответственно, увеличением объемов данных в буфере БС, пропорциональная схема предоставляет большую часть ЧВР для передачи на первом скачке, что зачастую приводит к потере данных на буферах РС. Во избежание описанного нежелательного эффекта, в данной статье

предложена усовершенствованная схема с ограничениями, дающая приоритет PC, и ограничивающая при этом число ЧВР, назначаемых БС.

Далее приводится описание модели функционирования гетерогенной сети LTE с двумя типами узлов БС и PC, подробно изложены четыре схемы распределения ЧВР, включая предлагаемую в этой статье. Краткое описание модели [1] приводится для упрощения понимания проводимого анализа различных схем распределения ресурсов. Более подробное описание исследуемой модели с выводом системы уравнений равновесия (СУР) можно найти в [1].

2. Модель функционирования гетерогенной

сети LTE с двумя типами узлов БС и PC

2.1. Описание модели

Рассмотрим функционирование соты гетерогенной сети на базе технологии LTE с одной БС и i PC, К < оо. Кадр нисходящего канала, в течение которого происходят возможные передачи пакетов в рассматриваемой соте, разбиты на 5 единичных ЧВР. Все S ЧВР каждого кадра распределяются между БС и К PC для передачи пакетов в направлении МС. В модели в качестве заявки рассматривается пакет, а в качестве прибора -один ЧВР. Таким образом, один кадр нисходящего канала соответствует S приборам в СМО, которые могут обслуживать заявки в течение периода времени, равного одному кадру.

Будем считать, что в соту поступают заявки К +1 типов. Заявка А:-го типа (к-заявка) должна быть передана на одну из МС, находящихся в зоне обслуживания БС при £=0, или - в зоне обслуживания к-й PC (далее -PC*) при к = \,К . Поступающие на БС новые заявки и на PC со стороны БС буферизуются в буферном накопителе БС или PC, соответственно. Будем полагать емкость БН БС (далее - БН0) равной г0, г0 < оо, и емкость БН PC*

(далее - БН*) равной rk, rk < оо, к = \,К. При этом будем считать, что поступившие заявки, которым не хватило мест для буферизации, теряются, не возобновляются и не оказывают влияния на дальнейшее функционирование системы. Наконец, заметим, что обслуживаемая заявка занимает одно место в БН.

Будем рассматривать функционирование системы в дискретном времени с тактом h постоянной длины, равным длительности одного кадра в сети LTE. Разделим ось времени на такты h и примем, что все изменения в системе происходят лишь в моменты nh, п = 1,2,... . Для определенности будем считать, что /7-й такт есть полуинтервал [nh,(n + 1)/;). В СМО будем предполагать следующую последовательность событий, происходящих за я-й такт (в момент nh ):

окончание обслуживания заявок на приборах PC« и освобождение мест, занимаемых этими заявками, в БН„;

- окончание обслуживания заявок на приборах БС;

- поступление заявок, ориентированных на PC, с приборов БС в БН PC, и освобождение мест в БН БС, занимавшихся обслуженными заявками;

- поступление новых заявок в БН БС;

- перераспределение S приборов между БС и PC;

- фиксация состояния.

Пусть г/ , >7ле{0,1}. число поступлений групп заявок за и-й такт, причем все // , п> 0, - независимые одинаково распределенные случайные величины

А(г) = Л/г4' = 1 -а+ аг, |г| < 1, а = Р{г]„ =1}, 0<о < 1, п > 0. Число заявок % в поступившей группе является независящей от п СВ с ПФ

0(2) = ЛйгЛ = ХяУ* N 5 С(1) = 1, gi = Р\х„ = /}, п > 0.

121

Таким образом, поступающий поток является геометрическим групповым Сеогп6, поскольку период времени между поступлениями групп имеет геометрическое распределение со средним Ма , и характеризуется ПФ

/ЦО(г)) = 1 -а + аС(г)= |?|<1,

»21

«„=£7=1- а, а, = / > 1.

В соответствии со сказанным выше, пусть каждая заявка из поступившей группы принадлежит типу к

(к -заявка) с вероятностью ск,к = 0,К,с, = 1. Здесь и далее точка вместо индекса означает полную сумму переменной по этому индексу. С физической точки зрения будем считать, что 0-заявка соответствует пакету, предназначенному для передачи МС данной БС, а / -заявка -для передачи в направлении РС/, / = 1,К. Таким образом, поступающий на СМО поток является (К + 1 )-мерным групповым геометрическим.

Исходя из сделанного предположения о функционировании системы, каждая заявка обслуживается в течение одного такта, после чего освобождает прибор и занимаемое во время обслуживания место в БН. Для данной СМО можно использовать, таким образом, мнемони-

difl[s.) = 5r, введен-

ческое обозначение Сео/и^,, |0 = 1«

ное в [1], модифицирующее обозначение [7]. Обозначение с11Д.у.) = 5 указывает на то, что число приборов для

обслуживания заявок в БН«, к = О, К, меняется в каждом такте, в совокупности составляя число 5, что позволяет учесть и исследовать различные алгоритмы распределения ресурсов ЧВР в физической системе. Структура СМО приведена на рис. 2. Для упрощения описания, подсистему рассматриваемой СМО, образованную из приборов и буферного накопителя БН0, относящихся к БС, будем обозначать СМО0 При этом, группу приборов в СМО0, выделенную для обслуживания к -заявок будем обозначать П*. к=0,К. Аналогично, приборы и БН*, относящиеся к РС*. обозначим СМО*. а приборы в СМО* будем обозначать П*.,*, к = 1,К.

2.2. Система уравнений равновесия

В ряде работ (см. ссылки на источники, например, в [7]) показано, что в неоднородных СМО рассматриваемого типа можно не различать заявки в очереди (в нашем случае в БН0) до начала обслуживания; розыгрыш же типа осуществляется по полиномиальной схеме с вероятностями с0,...,сЛ- в момент выбора заявки из очереди на обслуживание.

Рис. 2. Структура СМО, моделирующей функционирование соты LTE с общим числом S приборов (ЧВР), S = 5., распределяемых среди СМО,, i = 0УК, (БС, PCi...PC«, соответственно), и К + 1 типами поступающих заявок

Поведение СМО описывается однородной цепью ' “ (S»’S..................*JI*} (-').

Маркова (ЦМ) <%п по моментам nh + 0,n>0, над про- Где f _ определяющая стратегию распределения странством состояний:

X = {г = (х0,х| хк |т : хк = 0,гк,к = О, К},\Х\ = [~| гк,

к=0

где хк - число к -заявок, находящихся в БН к. При

Функция f (.v) может задавать следующие методы 0<я<1 ЦМ п> О, - неразложима и апериодична, . . _

(схемы) распределения приборов, предполагается

приборов функция, значения которой зависят от состояния системы на шаге п. Далее в выражении неравенства для векторов, будем, как обычно, полагать его поэлементное выполнение.

поэтому существует стационарное распределение вероятностей [*], х е X, которое находится из СУР [8]:

а[б]=а£с*[3г]

к .»Г* +¿(*4 .»1 XI ♦--+"! >

1-ХсогПс* <4*1=

А-1

К -Чк ♦«*<*» * )

=Хс5ГЬ •

(î. н и нормировочного условия

IM-1.

km о

f"(x) = f(x),n> 0:

Детерминированный 1, не зависит от х, далее -метод М1:

2К + \

2 К

,k = l,2K,s0 =S~Y,sk.

. *=i Детерминированный 2, не зависит от х, далее -метод М2:

,k = \,K,S' = S-£sK.t,sk =

где используется ряд обозначений, введенных в [1], а

„ [О ,а*Ь;

[1 ,а = Ь,

3. Схемы распределения ресурсов

3.1. Предложенные ранее схемы распределения ресурсов

Для учета распределения приборов между БС и РС в сети на шаге п введем вектор

ч

s- 2

К +1

S’ К +1

,k = \,K,s0 = S'~Y^sk.

Пропорциональный 1, зависит от .V, далее - метод М3:

к » S -S — ^,SKtk< Sk ~ Lvjs'

. х* . t.l . x« .

к = \,К, j0 = S’-£î,.

3.2. Усовершенствованная пропорциональная

схема распределения ресурсов с ограничениями

Отметим, что описанные выше методы М1 и М2 не учитывают изменения объемов трафика в гетерогенной сети LTE, и соответственно, снижают пропускную способность сети. Отличие метода М1 от метода М2 заключается в том, что меньшее число ЧВР по сравнению с М2 предоставляется БС, и соответственно РСк имеют больше ЧВР, чем при методе М2. В свою очередь, метод М3, учитывающий объемы трафика в буферах БС и PC, с увеличением нагрузки на БС отдает приоритет БС, что приводит к увеличению потерь данных на буферах PC.

Далее изложена предлагаемая усовершенствованная схема с ограничениями, называемая метод М4, дающая приоритет PC и ограничивающая при этом число ЧВР назначаемых БС.

Фаза 1. Назначение ресурсов PC. Отметим, что метод М4 направлен в первую очередь на обслуживание заявок в СМО*., и в случае, когда суммарное число заявок в БНк превосходит общее число ресурсов 5, назначает все имеющиеся ЧВР для обслуживания СМО*, к = \,К. Для описания данного поведения рассмотрим два случая:

Суммарное число заявок в СМО* превосходит S :

К

>S Для данного случая выполняется пропорцио-

/=1

нальное разделение общего числа приборов между PC*:

yK+k

xkS

К

I*

распределены между к -заявками. Итерационный алгоритм состоит из следующих шагов:

Шаг 1. Входные параметры: /7 = 0:5,', = 5’,с-{п) = ск,

5<я) = 0 ,к= ОТІЇ.

Шаг 2. Если 5’„, > 0 переходим к шагу 3. В противном

случае, происходит выход из алгоритма.

Шаг 3. п = и +1,

s}"’ = min

(Vi v rtm> k' \

I L-voc* _P

. *0 .

\m=0 /

.k = \,K,

I v с'"" Is”

|_л1Г-0 _Г

Суммарное число заявок в СМО* не превосходит S :

к

Ух, < S  Для данного случая характерно предоставле-

/=і

ниє приборов для обслуживания всех заявок, находящихся в БН/,:

*-і _________________

=min(x4,s;),5; =0,к = 1,к.

і=0

к

Оставшееся число приборов после

/•о

распределения между PC* предоставляется в СМОО для обслуживания других заявок.

Фаза 2. Распределение ресурсов в СМОО. Преимуществом метода М4 является возможность ограничения предоставления приборов для обслуживания к - заявок, для которых не хватает места в буфере РСк в СМО*. Отметим, что данная схема может работать в сети LTE с централизованной архитектурой, при которой БС обладает информацией о состоянии БН каждой PC. Таким образом, распределение приборов в СМОО основано на итерационном алгоритме, распределяющем приборы S" пропорционально вероятностям ск принадлежности заявок типу к .

Метод М4 предоставляет на первом скачке в СМОО для к -заявок только такие по объему группы приборов, которые не приводят к потерям на БНк на втором скачке в СМОк. Итерационная процедура предоставления приборов продолжается до тех пор, пока все они не будут

с* - с" _ V (е,п> -

' ¿(п) - Л(п-1) * * р

к=0

* * где сГ = ¿(сГ"(1-ЯСЧ ~(хк -яы))))+с*Г".

*=I

Шаг 4. Чтобы избежать зацикливания алгоритма необходимо проверить следующее условие 5,” > *

если оно выполняется, переходим к шагу 2. В противном случае, все оставшиеся приборы 5* назначаются на

обслуживание заявок 0-типа: 5*п) =s¡l", + 5'" , и происходит завершение алгоритма.

4. Вероятностно-временные характеристики

Стационарное распределение вероятностей позволяет получить в частности ВВХ, представленные в табл. 1 вместе с их краткими описаниями.

5. Численный анализ

Для получения численных результатов и анализа алгоритмов распределения ЧВР в сети LTE, были разработаны два программного комплекса, написанных на языке программирования C++, реализующих итерационный метод расчета по аналитической модели [1] и имитационную модель. Пропорциональные методы распределения ресурсов, зависящие от текущего состояния системы, могут быть проанализированы только с помощью имитационного моделирования. Однако, для подтверждения адекватности результатов имитации, также проведен сравнительный анализ ВВХ с результатами, полученными с помощью аналитической модели.

Для удобства анализа полученных численных результатов будем пользоваться терминологией теории массового обслуживания. Будем рассматривать приборы, каждый из которых может передавать конкретное число бит информации.

Будем рассматривать 64-позиционную квадратурную фазово-амплитудную модуляцию поднесущих, при этом один OFDM символ на одной поднесущей содержит 6 бит. Следовательно, максимально возможное число бит для передачи за один ресурсный блок составляет 12x7x6=504 [бит]. Примем ширину нисходящего канала, равной 10 МГц, тогда общее число ресурсных блоков в кадре составляет 500.

Таблица 1

Основные ВВХ и их описания

Описание

Формула

Вероятность Lt потери к -заявок в СМО*, к = О, К

¿«.ЕЙ*.- Б,

-VU = \.К

Вероятность L потери заявок в СМО

¿ = 1-П Lt

к» О

Среднее число N. заявок в СМО*, к = О, К

X

Среднее число N заявок в СМО

N = М.

Среднее число Бк приборов в СМО*, к = 0. К

S.-Z

л^5

\х[ к = \,К

t -і xkS' > t\

. *• . Iа f

і *-і

Среднее число с, обслуженных заявок в СМО*, к =(КК-33 такт

Ck = ), С„ = min

Имитационное моделирование проводится для модели с 30 приборами, со скоростью передачи приблизительно 8,5 кбит/с каждый. При этом предполагается, что емкости буферных накопителей принимают значения,

заданные вектором /• = (45,7,7,7), что соответствует пропорциям структурных данных реальной соты LTE. Следует отметить, что разработанная имитационная модель позволяет исследовать любые типы трафика и их сочетания. Предположим, что пользователи в соте формируют фиксированный тип трафика, например, скачивают текстовую информацию. В имитационной модели для данной СМО в дискретном времени за такт реализуется последовательность событий, указанная в разделе 2. При этом на каждом такте генерируются следующие случайные величины (СВ):

1. Вероятность поступления группы заявок а' (равномерный закон распределения). В случае а'<а происходит поступление группы заявок объемом g в СМОО.

2. Объем поступающей группы заявок g (распределение Пуассона с некоторым средним, принимающим значения, равные числу Пр в СМОО в данный временной такт).

3. Вероятность принадлежности типу к заявки из поступившей группы ск,к = 0,К,с, = 1 • Более того, предполагая динамическое изменение нагрузки в соте, вероятности принадлежности ск пересчитываются через некоторое случайное количество тактов, вычисляемое по закону Пуассона с некоторым фиксированным средним / = 150 тактов. Отметим, что возможен также вариант фиксированного типа распределения ЧВР, который используется в сравнительном анализе итерационного и имитационного методов.

Все численные значения ВВХ, полученные в ходе имитации и анализируемые ниже, рассчитаны в виде средних за интервал модельного времени, принятого равным 8500. Моделирование для разных длительностей интервала модельного времени показало достаточность выбранного периода для обеспечения сходимости при принятых исходных параметрах. На рис. 3 представлено сравнение четырех исследуемых методов распределения

ресурсов относительно основных ВВХ. Отметим некоторую «кусочность», присущую всем кривым на рис. 3-6, которую можно объяснить частой генерацией СВ в процессе имитации, описанного выше. Проанализируем поведение каждого из исследуемых методов.

Метод М1. Как показано на рис.З(а) данный метод характеризуется предоставлением фиксированного наименьшего числа приборов в СМОО, и соответственно более высоким предоставлением приборов в СМО«, рис.6(6). Поэтому, следует отметить довольно высокую вероятность потери заявок в СМОО, как показано на рис.З(а), но относительно низкое суммарное число потерянных заявок в СМО, рис.З(б), что говорит о низких потерях в СМО*, рис.5(б). Однако, как видно из рис.З(в) суммарное число доставленных до абонентов заявок уступает пропорциональным методам М3 и М4.

Метод М2. Данный фиксированный метод назначает большее число приборов в СМОО по сравнению с методом М1, что продемонстрировано на рис.4(а), предоставляя при этом меньшее число приборов в СМО*, рис.б(б). Отметим, что для гетерогенной двухскачкой сети LTE данный метод распределения является наименее рациональным, что подтверждается наивысшей вероятностью потерь в СМОО, рис.З(а), наивысшим суммарным средним числом потерянных заявок в СМО, рис.З(б), наименьшим суммарным средним числом доставленных заявок в СМО, рис.З(в), и наибольшим суммарным средним числом заявок в СМО, рис.З(з).

Метод М3. Пропорциональный метод М3 показывает рациональное поведение при невысоких нагрузках, однако при вероятности поступления группы заявок в СМО выше 0,7, начинает предоставлять высокое число приборов в СМОО, рис.4(а), что сказывается на снижении среднего числа приборов в СМО*, рис.б(б), увеличении среднего числа потерянных заявок в СМО*, рис.5(б), и соответственно, совокупном высоком среднем числе потерянных заявок, рис.З(б). При этом, имея необходимое число приборов в СМОО, вероятность потери заявок в СМОО меньше, чем при фиксированных методах, рис.З(а). Однако, совокупное среднее число доставленных заявок в СМО уступает методу М4, рис.З(в).

а) б)

Рис. 6. ВВХ для М1-М4 в СМО*: (а) Среднее число заявок в СМО*; (б) Среднее число приборов в СМО*

ь заключение, проведем сравнительный анализ имитационной модели и аналитической модели, для которой результаты получены с использованием итерационного метода Зейделя. Для проведения анализа рассмотрим систему с 20 приборами, вектором емкости накопителей

г = (20,3,3,3)- и фиксированным типом распределения ЧВР, заданным по методу М1. Таким образом, вероятности принадлежности заявок из поступившей группы к типу фиксированы и принимают следующие значения

с = На рис. 7 демонстрируется поведение

2 6 6 6

среднего числа заявок в СМО0. Отметим, что расчетные значения для имитационной и аналитической моделей являются близкими, что косвенно подтверждает корректность уравнений и формул, полученных в аналитической модели: на рис. 7 представлены результаты расчетов для среднего числа заявок в СМО0.

Вероятность поступления группы эаявок в С1/0, а

Рис. 7. Среднее число заявок в СМОо при имитационном и аналитическом моделировании

Заключение

В данной статье, на основе предложенной в [1] аналитической модели функционирования гетерогенной сети LTE для нисходящего канала с двумя типами узлов: БС и PC в виде многолинейной СМО сложной структуры в дискретном времени, исследуются методы управления радиоресурсами.

Предложена усовершенствованная пропорциональная схема распределения ресурсов с ограничениями (метод М4), позволяющая рациональным образом использовать ограниченные ресурсы сети, повышая при этом ее пропускную способность.

С помощью разработанного программного комплекса имитационного моделирования удалось провести детальный анализ четырех исследуемых методов распределения ресурсов, включая предлагаемый, и выявить среди них наиболее эффективный.

Установлено, что предложенный метод М4 адаптируется наилучшим образом к изменяющемуся трафику в гетерогенной сети LTE и показывает лучшие результаты относительно ВВХ по сравнению с методами М1-МЗ.

Литература

1. Ефимушкина Т.В., Самуйлов К.Е. Исследование методов распределения нагрузки в сетях LTE с ретрансляторами // T-Comm. Телекоммуникации и транспорт, 2012. - № 7.—С.101-106.

2. Berezdivin R„ Breinig R„ Торр R. Next-generation wireless communications concepts and technologies II IEEE Commun. Mag., 2002. - V.40, No.3. - Pp.108-116.

3. Wang L. Resource allocation in OFDMA relay-enhanced cellular networks II Japan, Shonan: SOKENDAI Publ., 2010. - 117 p.

4. Choand J., Haas Z. On the throughput enhancement of the downstream channel in cellular radio networks through multihop relaying II IEEE J. SAC, 2004. - V.22. No.9. - Pp.1206-1219.

5. Kaneko М., Popovski P. Adaptive resource allocation in cellular OFDMA systems with multiple relay stations II In: Proc. IEEE VTC, Spring 2007.

6. Kwak R., Cioffi J. Resource-allocation for OFDMA multi-hop relaying downlink systems // In: Proc. IEEE Globecom 2007.

7. Башарин Г.П., Ефимушкин B.A. Анализ системы теледоступа с групповым поступлением пакетов и ограниченной буферной памятью // В сб.: Вопросы кибернетики. Проблемы теории вычислительных сетей // М.: Изд-во НСК АН СССР, 1985. - С.3-11.

8. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. Т.1 // М.: Мир, 1984. - 528 с.

Performance Measures Investigation of the Improved Resources Allocation Scheme in Heterogeneous LTE Network

Efimushkina T.V.

Peoples' Friendship University of Russia, atiana.efimushkina@ut.fi

Abstract

Ccording to the wide spectrum of innovative technological novelties, such as the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), improved transmission from the multiple antennas, and spatial multiplexing up to four transmitting antennas in downlink, the Long Term Evolution (LTE) technology enables increasing the throughput significantly, satisfying rising users' demands in a high speed data transmission. In previous paper we proposed an analytical model in heterogeneous downlink LTE-based environment with two types of nodes: macro base stations and relay nodes and introduced several resource allocation methods. In this paper we propose the improved proportional resource allocation scheme with control that takes into account the numbers of data in the buffers of relay nodes and gives the priority to them. Moreover, the detailed comparative analysis of the various resource allocation schemes has been conducted. In this paper we proved that the proposed improved method allows adequately adapting to the demands of the heterogeneous LTE network with the rise of the network load.

Keywords: LTE, OFDM, queuing system, downlink, resource allocation schemes.