Adaptive radio resource management for ofdma-based macro- and femtocell networks

Las demandas y expectativas de los usuarios y operadores móviles crecen sin parar y, consecuentemente, los nuevos estándares han incorporado tecnologías de acceso de radio cada vez más eficientes. Las especificaciones IMT-Advanced para la cuarta generación (4G) de redes móviles de banda ancha requieren, entre otras cosas, tasas más altas de transmisión de datos, del orden de 100 Mbps a 1 Gbps, dependiendo del nivel de movilidad. Para conseguir éstas tasas se ha escogido como tecnología de acceso el Acceso Múltiple por División de Frecuencias Ortogonal (OFDMA), y se han considerado femtoceldas para mejorar la cobertura de espacios interiores. Para explorar completamente la flexibilidad de estas tecnologías y utilizar los escasos recursos radio de la manera más eficiente posible se requieren técnicas de Gestión de Recursos Radio (RRM) adaptativas e inteligentes. En el ámbito de los sistemas celulares basados en OFDMA, uno de los problemas todavía no resuelto es el compromiso que existe entre la eficiencia en la utilización de los recursos y la equidad en su distribución entre los usuarios de la red. El compromiso entre eficiencia y equidad aparece cuando los recursos radio asignados dan lugar a diferentes indicadores de eficiencia con respecto a los distintos usuarios de red (diversidad multi-usuario). El uso de una asignación de recursos oportunista, para explorar estas diversidades y maximizar la capacidad, causa situaciones de desigualdad en la distribución de los recursos. Por otro lado, los esquemas de RRM que propician equidad absoluta consideran un escenario de peor caso, penalizando a los usuarios con mejores condiciones y reduciendo la capacidad del sistema. En esta tesis, se han propuesto varias políticas y técnicas de RRM para balancear este compromiso en el contexto de redes macrocelulares y femtocelulares. En el caso particular de sistemas macrocelulares, proponemos un nuevo paradigma de gestión de red basado en el control del índice de equidad de la celda en escenarios con servicios de tiempo no-real y de tiempo real. Se han estudiado dos enfoques para el control de la equidad: control instantáneo (a corto plazo) utilizando técnicas de RRM de adaptación de tasa y equidad, y control promediado (a mediano plazo) utilizando estructuras de RRM basadas en la Teoría de la Utilidad. En el caso de las femtoceldas, se ha formulado una nueva técnica para evitar la interferencia capaz de balancear el compromiso entre eficiencia espectral y la equidad entr