aubidamax
2012-08-08, 09:40 PM
Hi all
Abstract i
Abbreviations 1
1 Introduction 3
1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Problem statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 LTE overview 5
2.1 LTE standard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.1 3rd Generation Partnership Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.2 Performance requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.3 Architectural overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.3.1 Evolved Packet Core . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.3.2 Enhanced UMTS Terrestrial Radio Access Network . . . . 7
2.1.3.3 User Terminal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.4 Transmission schemes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.4.1 Uplink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.4.2 Downlink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.5 Transmission resource structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1.5.1 Space domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1.5.2 Time domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1.5.3 Frequency domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1.5.4 Resource structure units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2 Control channel region of each sub-frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3 Physical Down link Control Channel (PDCCH) 13
3.1 DCI formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.1.1 DCI Formats for speci c situations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.1.2 DCI Formats in the situation that will be considered in this thesis:
25 RB (5 MHz), Single Input Multiple Output (SIMO) . . . . . . . 14
3.1.3 DCI Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.1.3.1 Downlink scheduling DCI formats 1 and 1A . . . . . . . . . 15
3.1.3.2 Uplink scheduling DCI format 0 . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.1.4 From DCI Message to PDCCH pay load Formation . . . . . . . . . . 19
3.1.4.1 Step 1: 16 bit CRC attachment . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.1.4.2 Channel coding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.1.4.3 Rate matching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.1.4.4 Scheduling-type indication for UT . . . . . . . . . . . . . . 20
3.2 Control Channel Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2.1 PDCCH aggregation formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2.2 PDCCH format depends on channel conditions . . . . . . . . . . . . 22
3.2.3 Mapping of CCEs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.3 Di erence between uplink and downlink resource management . . . . . . . . 23
3.3.1 Downlink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.3.2 Uplink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.3.3 Uplink is the voice capacity bottleneck . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4 Scheduling concepts 27
4.1 Link performance prediction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.1.1 Link-to-System (L2S) mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.1.2 Mutual Information E ective SINR Mapping (MIESM) . . . . . . . 28
4.1.2.1 Set of potential TBs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.2 Fitting strategies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2.1 First t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2.2 Best t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2.3 Least t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.2.4 Random t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.2.5 Examples of the various tting strategies . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.3 Frequency Relocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.3.1 Steps involved . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.3.1.1 Check persistent calls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.3.1.2 Unschedule the calls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.3.1.3 Try to schedule persistently in the current frame . . . . . . 31
4.3.1.4 Employ time relocation for the remaining calls . . . . . . . 32
4.4 Time Relocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5 Simulation Environment 35
5.1 Open Source Wireless Network Simulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.1.1 OpenWNS structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.1.1.1 Simulation platform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.1.1.2 Con guration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.1.1.3 Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.1.1.4 Simulation framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.2 Persistent VoIP scheduler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.2.1 Scheduling types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.2.1.1 Dynamic scheduling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.2.1.2 Persistent scheduling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.2.1.3 Semi-persistent scheduling . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.2.2 Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.2.2.1 Resource grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.2.2.2 Link adaptation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.2.2.3 State tracker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.2.2.4 TB chooser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.2.3 Role of PDCCH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.2.4 De ned priority . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.2.5 Algorithm description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6 Simulation scenario and results 41
6.1 IMT-Advanced evaluation methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.1.1 Evaluation guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.1.2 Test environments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.1.3 Indoor Hotspot Scenario (InH): VoIP capacity . . . . . . . . . . . . 42
6.1.4 Parameters for system simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.2 VoIP trac model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.3 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.3.1 Scenarios considered . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.3.2 Number of PDCCH utilized . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.3.3 Required aggregation format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.3.4 Impact of PDCCH limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
6.3.5 User Satisfaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
7 Conclusions and future work 53
7.1 Summary and Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
7.2 Future work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Direct Link: http://web.it.kth.se/~maguire/DEGREE-PROJECT-REPORTS/120710-Syed_Ghazanfar_Salari-with-cover.pdf
Abstract i
Abbreviations 1
1 Introduction 3
1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Problem statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 LTE overview 5
2.1 LTE standard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.1 3rd Generation Partnership Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.2 Performance requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.3 Architectural overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.3.1 Evolved Packet Core . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.3.2 Enhanced UMTS Terrestrial Radio Access Network . . . . 7
2.1.3.3 User Terminal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.4 Transmission schemes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.4.1 Uplink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.4.2 Downlink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.5 Transmission resource structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1.5.1 Space domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1.5.2 Time domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1.5.3 Frequency domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1.5.4 Resource structure units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2 Control channel region of each sub-frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3 Physical Down link Control Channel (PDCCH) 13
3.1 DCI formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.1.1 DCI Formats for speci c situations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.1.2 DCI Formats in the situation that will be considered in this thesis:
25 RB (5 MHz), Single Input Multiple Output (SIMO) . . . . . . . 14
3.1.3 DCI Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.1.3.1 Downlink scheduling DCI formats 1 and 1A . . . . . . . . . 15
3.1.3.2 Uplink scheduling DCI format 0 . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.1.4 From DCI Message to PDCCH pay load Formation . . . . . . . . . . 19
3.1.4.1 Step 1: 16 bit CRC attachment . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.1.4.2 Channel coding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.1.4.3 Rate matching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.1.4.4 Scheduling-type indication for UT . . . . . . . . . . . . . . 20
3.2 Control Channel Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2.1 PDCCH aggregation formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2.2 PDCCH format depends on channel conditions . . . . . . . . . . . . 22
3.2.3 Mapping of CCEs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.3 Di erence between uplink and downlink resource management . . . . . . . . 23
3.3.1 Downlink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.3.2 Uplink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.3.3 Uplink is the voice capacity bottleneck . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4 Scheduling concepts 27
4.1 Link performance prediction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.1.1 Link-to-System (L2S) mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.1.2 Mutual Information E ective SINR Mapping (MIESM) . . . . . . . 28
4.1.2.1 Set of potential TBs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.2 Fitting strategies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2.1 First t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2.2 Best t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2.3 Least t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.2.4 Random t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.2.5 Examples of the various tting strategies . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.3 Frequency Relocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.3.1 Steps involved . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.3.1.1 Check persistent calls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.3.1.2 Unschedule the calls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.3.1.3 Try to schedule persistently in the current frame . . . . . . 31
4.3.1.4 Employ time relocation for the remaining calls . . . . . . . 32
4.4 Time Relocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5 Simulation Environment 35
5.1 Open Source Wireless Network Simulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.1.1 OpenWNS structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.1.1.1 Simulation platform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.1.1.2 Con guration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.1.1.3 Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.1.1.4 Simulation framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.2 Persistent VoIP scheduler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.2.1 Scheduling types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.2.1.1 Dynamic scheduling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.2.1.2 Persistent scheduling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.2.1.3 Semi-persistent scheduling . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.2.2 Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.2.2.1 Resource grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.2.2.2 Link adaptation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.2.2.3 State tracker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.2.2.4 TB chooser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.2.3 Role of PDCCH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.2.4 De ned priority . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.2.5 Algorithm description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6 Simulation scenario and results 41
6.1 IMT-Advanced evaluation methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.1.1 Evaluation guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.1.2 Test environments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.1.3 Indoor Hotspot Scenario (InH): VoIP capacity . . . . . . . . . . . . 42
6.1.4 Parameters for system simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.2 VoIP trac model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.3 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.3.1 Scenarios considered . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.3.2 Number of PDCCH utilized . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.3.3 Required aggregation format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.3.4 Impact of PDCCH limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
6.3.5 User Satisfaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
7 Conclusions and future work 53
7.1 Summary and Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
7.2 Future work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
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