Green Solutions for LTE-A Mobile Networks

In the near future, a large diffusion of LTE femtocell devices in residential and enterprise environments is expected due to the simple installation and advantages in terms of high throughput. This deployment model leads to a harmful interference in both macro and femtocell tiers and to a substantial increase of energy consumption on entire cellular network. In this dissertation, a fully distributed pilot power control algorithm for LTE femtocells embedded in a macrocell area is proposed. Each Femto Base Station adapts its pilot power, and thus the coverage, to the on--site traffic demand. In a high--load scenario FBSs dynamically create high capacity zones under interference constraints, that permits to improve system capacity and offload more traffic from the nearby macrocell and in the same time to minimize co-channel interference in the femtocell tier. In a low--load scenario those FBSs whose presence is not essential for the proper operation of the network reside in a low power Listen Mode, that permits to achieve a relevant energy saving on entire femtocell network. Moreover, the proposed pilot power control scheme is scalable, flexible and robust, suited for the implementation in Multi-Macrocell environment.

In un prossimo futuro, è attesa una larga diffusione delle Femtocell LTE in ambiti residenziali e aziendali, dovuta alla semplicità di installazione e ai vantaggi in termini di altro throughput. Questo modello di dislocazione porta ad un interferenza dannosa in entrambi i livelli macro e femtocell e ad un sostenuto aumento di consumo energetico dell intera rete cellulare. In questa dissertazione, è proposto un algoritmo per il controllo della potenza pilota totalmente distribuito, da applicare alle femtocell LTE incorporate in un area macrocellulare, nella quale ogni Femto Base station (FBS) adatta la sua potenza del segnale pilota, e di conseguenza la sua copertura, alla domanda di traffico locale. In scenari di alto carico, le FBS dinamicamente creano zone di alta capacità sotto condizioni di interferenza, che permettono di migliorare la capacità del sistema e scaricare traffico dalla vicina macrocella, minimizzando nello stesso tempo l interferenza co-canale nel livello femtocellulare. In scenari di basso carico, le FBS la cui presenza non è essenziale per le regolari attività di rete, risiedono in una modalità Listen Mode di basso consumo, che permette di realizzare un notevole risparmio energetico sull intera rete femtocellulare. Inoltre, lo schema di controllo della potenza del segnale pilota proposto è scalabile, flessibile e robusto, adatto all'implementazione in ambienti Multi-Macrocellulari.