이종 네트워크 기술은 5G 핵심 기술 중 하나로, 하나의 셀을 여러 개의 소형셀로 나눠서 운영하는 기술이다. 하나의 셀을 여러 개의 셀로 나눠서 운영하는 것은 필연적으로 셀 경계 지역을 증가시키게 되기 때문에, 셀간 간섭의 영향이 더욱 커지게 된다. 이를 해결하기 위해서는 셀간 서로 다른 주파수를 할당하여 간섭을 원천적으로 봉쇄하는 것이 좋으나, 이 경우는 스펙트럼 효율이 떨어지게 된다. 따라서, 이종 네트워크의 장점을 최대화하기 위해서는 스펙트럼 공유시 스펙트럼 효율 증가로 인한 성능 이득과 간섭으로 인한 성능 손해를 상호 고려한 시스템 성능 분석이 우선되어야 한다. 또한, 적응 변조 기법은 채널 상황에 맞추어, 전송량을 조정하는 기법으로, 대부분의 상용 통신 시스템의 표준으로 채택되어 적용되고 있다. 따라서, 성능 분석을 실제 시스템에 적용하기 위해서는 적응 변조가 고려되어야 한다. 본 논문에서는 적응 변조 기법을 사용하는 이종 네트워크 시스템에서 주파수 공유에 따른 스펙트럼 효율과 간섭을 고려하여, 전체 시스템 데이터 전송률을 분석하였다. 분석 결과는 몬테카를로 모의 실험을 통해 정확성을 입증하였다.
이종 네트워크 기술은 5G 핵심 기술 중 하나로, 하나의 셀을 여러 개의 소형셀로 나눠서 운영하는 기술이다. 하나의 셀을 여러 개의 셀로 나눠서 운영하는 것은 필연적으로 셀 경계 지역을 증가시키게 되기 때문에, 셀간 간섭의 영향이 더욱 커지게 된다. 이를 해결하기 위해서는 셀간 서로 다른 주파수를 할당하여 간섭을 원천적으로 봉쇄하는 것이 좋으나, 이 경우는 스펙트럼 효율이 떨어지게 된다. 따라서, 이종 네트워크의 장점을 최대화하기 위해서는 스펙트럼 공유시 스펙트럼 효율 증가로 인한 성능 이득과 간섭으로 인한 성능 손해를 상호 고려한 시스템 성능 분석이 우선되어야 한다. 또한, 적응 변조 기법은 채널 상황에 맞추어, 전송량을 조정하는 기법으로, 대부분의 상용 통신 시스템의 표준으로 채택되어 적용되고 있다. 따라서, 성능 분석을 실제 시스템에 적용하기 위해서는 적응 변조가 고려되어야 한다. 본 논문에서는 적응 변조 기법을 사용하는 이종 네트워크 시스템에서 주파수 공유에 따른 스펙트럼 효율과 간섭을 고려하여, 전체 시스템 데이터 전송률을 분석하였다. 분석 결과는 몬테카를로 모의 실험을 통해 정확성을 입증하였다.
A heterogenous network is the one of key technologies for 5G, where one cell is divided into small cells in order to extend coverage and support high data rates. Divided cells aggravates the intercell interference problem as the cell edge increases. In order to avoid the intercell interference, it i...
A heterogenous network is the one of key technologies for 5G, where one cell is divided into small cells in order to extend coverage and support high data rates. Divided cells aggravates the intercell interference problem as the cell edge increases. In order to avoid the intercell interference, it is the best to allocate the different spectrum for each cells. However, it also decreases the spectral efficiency. Therefore, the trade-off between the spectral efficiency gain and the signal quality loss by the interference should be considered for an efficient spectrum sharing in the heterogenous network. The adaptive modulation is the method to change the transmitted bit according to the channel quality, which is adopted as the standard in the most practical communication systems. It should be considered to applied the performance analysis into the practical systems. In this paper, the overall cell data rates is analyzed for the heterogenous network under the adaptive modulation. The Monte Carlo simulation results verify the correctness of the analysis.
A heterogenous network is the one of key technologies for 5G, where one cell is divided into small cells in order to extend coverage and support high data rates. Divided cells aggravates the intercell interference problem as the cell edge increases. In order to avoid the intercell interference, it is the best to allocate the different spectrum for each cells. However, it also decreases the spectral efficiency. Therefore, the trade-off between the spectral efficiency gain and the signal quality loss by the interference should be considered for an efficient spectrum sharing in the heterogenous network. The adaptive modulation is the method to change the transmitted bit according to the channel quality, which is adopted as the standard in the most practical communication systems. It should be considered to applied the performance analysis into the practical systems. In this paper, the overall cell data rates is analyzed for the heterogenous network under the adaptive modulation. The Monte Carlo simulation results verify the correctness of the analysis.
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문제 정의
따라서, 본 논문에서는 다수의 스몰셀이 존재하는 이종 네트워크 구조에서 적응 변조 기법을 사용시 주파수 공유상황에 따른 전체 시스템 데이터 전송률을 분석하였다.
본 논문에서는 이종 네트워크 시스템에서 적응변조 사용시 주파수 공유에 따른 데이터 전송률을 분석하기 위한 방법을 제시하였다. 우선, 이종 네트워크에서 다수의 셀이 존재하는 경우의 간섭을 고려하여 신호 대 간섭 잡음비의 확률 누적 분포 함수를 유도하였다.
가설 설정
채널은 직접파 등이 건물 등에 가려서 잘 도달하지 않고, 주로 반사파들이 여러 다중경로에 의해 수신측에 도달하여 생기는 Rayleigh 페이딩 채널을 가정한다. 또한, 적응 변조 기법 사용을 가정한다.
채널은 직접파 등이 건물 등에 가려서 잘 도달하지 않고, 주로 반사파들이 여러 다중경로에 의해 수신측에 도달하여 생기는 Rayleigh 페이딩 채널을 가정한다. 또한, 적응 변조 기법 사용을 가정한다.
제안 방법
우선, 이종 네트워크에서 다수의 셀이 존재하는 경우의 간섭을 고려하여 신호 대 간섭 잡음비의 확률 누적 분포 함수를 유도하였다. 다음으로는, 적응형 변조 방식을 고려하여 각 주파수 공유 상황에 따른 전체 시스템 데이터 전송률을 유도하였다. 몬테카를로 모의실험을 통해 분석의 정확성을 입증하였다.
매크로 유저는 매크로 반경내에서, 소형셀 유저는 소형셀 기지국을 중심으로 소형셀 반경내에서 임의로 생성하였다. 소형셀이 4개, 5개, 6개 존재하는 각각의 경우에 대해 분석과 몬테카를로 실험을 통해 측정한 데이터 전송률을 비교하였다. 실험에 사용된 환경 변수들은 표 2에 정리하였다.
본 논문에서는 이종 네트워크 시스템에서 적응변조 사용시 주파수 공유에 따른 데이터 전송률을 분석하기 위한 방법을 제시하였다. 우선, 이종 네트워크에서 다수의 셀이 존재하는 경우의 간섭을 고려하여 신호 대 간섭 잡음비의 확률 누적 분포 함수를 유도하였다. 다음으로는, 적응형 변조 방식을 고려하여 각 주파수 공유 상황에 따른 전체 시스템 데이터 전송률을 유도하였다.
대상 데이터
중앙에 위치하는 1개의 매크로 셀에 대해서 매크로 셀 반경내에서 임의의 위치에 소형셀을 생성하였다. 매크로 유저는 매크로 반경내에서, 소형셀 유저는 소형셀 기지국을 중심으로 소형셀 반경내에서 임의로 생성하였다. 소형셀이 4개, 5개, 6개 존재하는 각각의 경우에 대해 분석과 몬테카를로 실험을 통해 측정한 데이터 전송률을 비교하였다.
데이터처리
분석 결과의 정확도를 검증하기 위해 몬테카를로 실험을 수행하였다. 중앙에 위치하는 1개의 매크로 셀에 대해서 매크로 셀 반경내에서 임의의 위치에 소형셀을 생성하였다.
성능/효과
모든 결과에서 볼 수 있듯이 분석과 실험 결과가 정확히 일치함을 확인할 수 있다. 그림 3, 그림 4, 그림5의 실험 결과에서는 주파수를 공유하는 셀이 증가할수록, 전체 시스템 데이터 전송률이 증가함을 알 수 있다.
다음으로는, 적응형 변조 방식을 고려하여 각 주파수 공유 상황에 따른 전체 시스템 데이터 전송률을 유도하였다. 몬테카를로 모의실험을 통해 분석의 정확성을 입증하였다. 실험결과를 통해, 간섭의 영향이 작을수록 주파수 공유를 하는 것이 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
몬테카를로 모의실험을 통해 분석의 정확성을 입증하였다. 실험결과를 통해, 간섭의 영향이 작을수록 주파수 공유를 하는 것이 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 본 논문의 분석을 이용하면, 적응 변조를 사용하는 이종 네트워크 시스템의 데이터 전송률을 최대로 할 수 있는 주파수 공유 시나리오를 예측할 수 있다.
후속연구
실험결과를 통해, 간섭의 영향이 작을수록 주파수 공유를 하는 것이 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 본 논문의 분석을 이용하면, 적응 변조를 사용하는 이종 네트워크 시스템의 데이터 전송률을 최대로 할 수 있는 주파수 공유 시나리오를 예측할 수 있다.
따라서, 본 논문의 분석식을 이용하면, 환경에 따른 가장 적합한 주파수 공유 시나리오를 추정할 수 있다. 본 실험에서는 대표적으로 신호 감쇄 지수와 정규화된 신호대 잡음비에 대해서만 결과를 분석했으나, 유도된 분석식을 이용하면, 다른 변수들에 대해서도 최적의 주파수 공유 시나리오를 추정할 수 있을 것으로 예상된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
이종 네트워크 기술이란 무엇인가?
이종 네트워크 (Heterogenous Network) 기술은 두 개 이상의 기지국을 혼용하여 하나의 셀을 여러개의 셀로 나눠서 운영하는 기술이다 [1][2].
소형셀은 일반적으로 저전력으로 높은 품질의 신호 전송이 가능하고 특정 지역에 쉽게 설치되어 운영이 가능한 이유는 무엇인가?
일반적으로 소형셀은 작은 반경을 가지기 때문에, 신호 감쇄가 작으므로, 저전력으로 높은 품질의 신호 전송이 가능하며, 특정 지역에 쉽게 설치되어 운영이 가능하다 [2]. 따라서, 기존의 매크로 셀 내에 음영지역이나, 트래픽이 대량으로 발생하는 hot-spot 등을 중심으로 다수의 소형셀을 설치 운영하면, 단위 면적당 네트워크 용량을 증대시킬 수 있다 [1-7].
성능 분석을 실제 시스템에 적용하기 위해 적응 변조가 고려되어야 하는 이유는 무엇인가?
따라서, 이종 네트워크의 장점을 최대화하기 위해서는 스펙트럼 공유시 스펙트럼 효율 증가로 인한 성능 이득과 간섭으로 인한 성능 손해를 상호 고려한 시스템 성능 분석이 우선되어야 한다. 또한, 적응 변조 기법은 채널 상황에 맞추어, 전송량을 조정하는 기법으로, 대부분의 상용 통신 시스템의 표준으로 채택되어 적용되고 있다. 따라서, 성능 분석을 실제 시스템에 적용하기 위해서는 적응 변조가 고려되어야 한다.
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