Systemkonzept für ein selbstorganisierendes zellulares Mobilfunknetz

In dieser Arbeit wurde ein Systemkonzept für selbstorganisierende zellulare Mobilfunknetze basierend auf MISO-OFDM vorgestellt und die Abwärtsstrecke von den Basisstationen zu den Nutzern analysiert. Die OFDM-Übertragungstechnik bietet eine sehr flexible Ressourcenzuweisung in Zeit und Frequenz. In Kombination mit der MISO-Technik Beamforming ergeben sich zusätzliche Ressourcen in der Raumrichtung. Hierfür wurden unterschiedliche Beamforming-Techniken betrachtet, die sich hinsichtlich der Kanalkenntnis an der Basisstation unterscheiden. Die Performanz von vordefinierten Beams, generalisierten Eigenbeams und Zeroforcing Beams wurde für das Systemkonzept untersucht. Erwartungsgemäß werden bessere Ergebnisse mit zunehmender Kanalkenntnis an der Basisstation erzielt. In dem zellularen Netz wird die Vergabe der Ressourcen an die Basisstationen selbstorganisierend durchgeführt. Jeder Basisstation steht die gesamte Systembandbreite zur Verfügung und es werden die Ressourcen allokiert, die die geringste gemessene Interferenzleistung aufweisen. Für die Ressourcenallokation wurde der Einfluss verschiedener Parameter auf die Systemperformanz untersucht. Zu diesen gehörten der Zeitpunkt für die Anforderung zusätzlicher Ressourcen der MTs, die maximal akzeptable Interferenzleistung, die Anzahl der angeforderten Ressourcen, die Begrenzung der Anzahl von Ressourcen pro MT und die gesonderte Betrachtung der Intrazellinterferenzen. Zu Beginn eines MAC-Frames werden die Beams an der Basisstation auf den belegten Ressourcen geschaltet und die Signal-Rausch-Verhältnisse bei den Nutzern ermittelt. Diese werden an die Basisstation zwecks Link-Adaption signalisiert. Darüber hinaus können diese für eine Umverteilung der Ressourcen an die MTs genutzt werden. In dieser Arbeit wurde Utility basiertes Scheduling betrachtet, das sowohl auf Informationen der DLC-Schicht als auch der physikalischen Schicht zurückgreift (Cross-Layer). Für die Utility-Funktion wurde als Zielvorgabe die Datenrate und die Verzögerung definiert und die Systemperformanz analysiert. Beide Verfahren zeigen vergleichbare Ergebnisse und erzielen einen deutlichen Gewinn gegenüber der festen Ressourcenvergabe. Insbesondere in städtischer Umgebung zeigen die Resultate eine starke Abhängigkeit von zeitvarianten Kanälen, da hier die Vorhersagbarkeit der Interferenz im Netz stark reduziert ist. Demgegenüber ist ein sehr robustes Verhalten bei ungleichmäßiger Nutzerverteilung zu beobachten. Auch bei variabler Datenrate ist lediglich eine geringe Beeinflussung feststellbar. Das Fazit der Untersuchung ist, dass das vorgeschlagene Systemkonzept ein hohes Potential für zukünftige Funknetze mit geringer Mobilität besitzt.