LTE 기반의 펨토셀 시스템에서 접근 모드에 따른 최적의 자원 할당 방식

토셀과 매크로셀 유저, 펨토셀 유저는 균일 분포에 따르도
록 설정하였다.
주파수 대역은 상기 설명된 OFDMA Femtocell model에
따라 reuse factor를 3으로 설정하였고, 경로 손실 값은 상
기 설명된 전파 경로 손실 모델에 의해 계산되고 추가로
zero mean과 8dB standard deviation을 갖는 Lognormal
shadowing을 설정하였다.
매크로셀의 유저는 수신된 파워를 기반으로 매크로셀을
사용할 수도 있고 핸드오버하여 개방형 접근 모드 펨토셀을
사용할 수 있도록 설정하였다.
상기 설명된 시뮬레이션 파라미터를 정리하면 표 2와 같다.
표 2. 시뮬레이션 파라미터
Parameter
The number of cells 19
Value
Macrocell Femtocell
60/Macro
Cell coverage 500m(ISD) 10m(radius)
The number of users 80 / cell 3 / cell
BS transmit power 20W 20mW
Channel Bandwidth 5MHz
FFT size 512
The number of occupied
sub-carriers
300
Sub-carrier spacing 15kHz
White noise power
density
-174dBm/Hz
Lognormal shadowing
0 mean, 8dB standard
deviation
2. 시뮬레이션 결과
2.1 최적의 개방형 접근 모드 펨토셀 전력
Throughput(Mbps)
1150
1100
1050
1000
950
900
Optimal transmitted power of Open access mode Femtocell
Optimal power = 35mW
850
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Transmitted power of Open access mode Femtocell(mW)
그림 6. 개방형 접근 모드 펨토셀의 최적의 송신 파워
그림 6을 보면 앞에서 설명한 것과 같이 개방형 접근 모
드 펨토셀과 개방형 접근 모드 펨토셀에 핸드오버한 매크로
셀 유저의 성능 향상이 다른 유저들에게 주는 간섭 증가량
에 비해 높기 때문에 전체적인 셀 성능이 증가하다가 어느
LTE 기반의 펨토셀 시스템에서 접근 모드에 따른 최적의 자원 할당 방식
구간부터는 후자가 전자보다 더 높아지면서 전체적인 셀 성
능이 감소하는 trade-off 관계를 볼 수 있었고, 전체적인
셀 성능이 최대값을 갖는 35mW의 최적의 개방형 접근 모
드 펨토셀의 송신 파워 값을 얻을 수 있었다.
2.2 제안한 방식의 성능 비교 분석
개방형 접근 모드 펨토셀의 송신 파워를 20mW로 설정
한 기존 방식의 결과와 최적 값인 35mW가 적용된 제안한
방식의 결과를 시뮬레이션을 통해 도출하여 비교, 분석하였
다.
본 논문에서는 무선 용량을 증대시키는 것을 목적으로
하였기 때문에 제안한 방식의 최적 값을 전체 throughput
관점에서 해결하였다. 그래서 제안한 방식이 수신 SINR 측
면에서도 향상된 성능을 보여줄지에 대해 확인하기 위하여
시뮬레이션을 통해서 먼저 수신 SINR 성능을 도출하였다.
그림 7은 매크로셀 유저의 수신 SINR CDF(Cumulative
distribution function)를 나타낸 것이다. 증가된 개방형 접
근 모드 펨토셀의 송신 파워는 펨토셀의 coverage를 넓히
는 효과를 가져온다. 따라서 펨토셀이 보다 많은 인원의 매
크로셀 유저를 수용 할 수 있게 해주고, 높아진 송신 파워
만큼 개방형 접근 모드 펨토셀로 핸드오버된 유저들이 수신
하는 신호의 세기가 강해지므로 수신 SINR 상승을 불러온
다. 그리고 높아진 송신 파워만큼 간섭량의 증가가 발생하
지만 제안한 방식이 매크로셀 유저의 전체적인 약 3dB의
수신 SINR 향상시켜주는 것을 볼 수 있었다.
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
Conventional
Proposed
CDF of received SINR(Macro users)
-5 0 5 10 15 20 25 30
Received SINR(dB)
그림 7. 매크로셀 유저의 수신 SINR CDF
그림 8은 펨토셀 유저의 수신 SINR CDF를 나타낸 것이
다. 펨토셀 유저 역시 매크로셀 유저와 마찬가지로 제안한
방식의 수신 SINR 성능이 더 향상된 것을 볼 수 있었다.
그림 9은 매크로셀 유저, 개방형 접근 모드 펨토셀 유저,
폐쇄형 접근 모드 펨토셀 유저를 합한 총 유저의 수신
SINR CDF이다. 이 시뮬레이션 결과를 통해서 제안한 방식
이 전체적인 수신 SINR 성능을 향상 시키는 것을 볼 수 있
었다.
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