KR101586236B1 - Distributed Antenna System Considering the Frequency Reuse and Method of Adaptive Cooperative Transmission Therein - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 주파수 재사용을 고려한 분산 안테나 시스템 및 그 시스템에서의 적응적 협력 전송 방법에 관한 것으로, 특히 분산 안테나 시스템에서 주파수 재사용을 고려하여 높은 스펙트럼 효율을 얻을 수 있도록 하고, 목표 신호대간섭및잡음비(SINR: Signal to Interference plus Noise Ratio)을 기반으로 협력 및 비협력 모드를 적응적으로 작동될 수 있도록 하기 위한 주파수 재사용을 고려한 분산 안테나 시스템 및 그 시스템에서의 적응적 협력 전송 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a distributed antenna system considering frequency reuse and an adaptive cooperative transmission method in the system, and more particularly to a distributed antenna system capable of achieving a high spectral efficiency considering frequency reuse, and a target signal interference and noise ratio (SINR The present invention relates to a distributed antenna system considering frequency reuse and a method for adaptive cooperative transmission in the cooperative and noncooperative mode based on the signal to interference plus noise ratio.
최근 스마트폰의 보급으로 언제 어디서나 양질의 데이터 서비스를 지원 받고자 하는 사용자의 요구가 급증하고 있다. 이에 따라 사용자가 밀집한 지역에서도 고속의 데이터 서비스 제공이 가능하도록 하기 위하여 매크로셀의 영역 내 소형 셀을 설치하는 이종 네트워크(HetNet; Heterogeneous Network)가 대두되고 있다.Recently, the demand of users who want to receive high quality data service anytime and anywhere due to the spread of smart phones is rapidly increasing. Accordingly, a heterogeneous network (HetNet) for installing small cells in a macro cell area is emerging in order to provide high-speed data service even in a dense region.
이와 같은 이종 네트워크(HetNet)의 도입을 통해 대규모 트래픽 수요가 존재하는 핫-스팟(hot-spot)들의 용량을 증대하여, 이미 한계치에 근접한 이동통신 시스템의 스펙트럼 효율 증대를 기대할 수 있다. 그러나 이 경우 링크 성능을 더욱 개선시키기 위해서는 송신단과 수신단 사이의 단일 링크뿐만 아니라, 타 링크로부터 들어오는 간섭 신호에 대한 보다 적극적인 대처가 필요하다.Through the introduction of such a heterogeneous network (HetNet), the capacity of hot-spots in which there is a large amount of traffic demand can be increased, and the spectral efficiency of a mobile communication system close to the limit value can be expected to increase. However, in order to further improve the link performance in this case, a more aggressive countermeasure against interference signals coming from other links as well as a single link between the transmitting end and the receiving end is required.
또한, 셀 중심뿐만 아니라 셀 가장자리에 있는 단말들에도 높은 데이터 속도를 지원할 수 있는 기술이 필요하게 되었다.In addition, there is a need for a technique capable of supporting a high data rate in terminals not only at the cell center but also at the cell edge.
데이터 속도를 지원하기 위해서 셀 중심에서는 안테나 수를 늘려 데이터 전송 속도를 증가시키는 것이 가능하였다. 하지만, 셀 가장자리에 있는 단말들은 인접 셀의 간섭 신호로 인해 급격한 성능 저하를 겪게 되어 셀 간 협력 없이는 어느 한계점 이상으로 데이터 속도를 증가시키기 어렵다. 이에 따라 전송 지점 간 효율적인 간섭 제어 방법은 그 필요성이 더욱 증대되고 있다.In order to support the data rate, it was possible to increase the data transmission rate by increasing the number of antennas at the cell center. However, the UEs at the edge of the cell are subject to abrupt performance degradation due to the interference signal of the adjacent cell, so that it is difficult to increase the data rate beyond a certain limit without cooperation between the cells. Accordingly, there is a growing need for an efficient interference control method between transmission points.
이에 따라 전송지점 간 간섭을 제어하는 기술이 현재 표준 및 학계의 주요 사안으로 주목 받고 있으며, 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서는 이를 다중 포인트 협력 통신(CoMP; Coordinated Multi-Point)이라 명명하고 LTE-A (Long Term Evolution-Advanced) Release 11의 워크 아이템으로 선정하였다. 특히, 기지국의 안테나들이 셀 전 영역에 분산 배치되어 통신 서비스를 지원하는 분산 안테나 시스템(DAS: Distributed Antenna System)가 이종 네트워크(HetNet)를 고려한 협력 통신기술 중의 하나로 분류된다.Accordingly, the technology for controlling inter-transmission-point interference is currently attracting attention as a major issue of standards and academia. In the 3rd Generation Partnership Project (3GPP), it is called Coordinated Multi-Point (CoMP) (Long Term Evolution-Advanced) Release 11 work items. Particularly, a distributed antenna system (DAS: Distributed Antenna System) in which antennas of base stations are distributed in the entire cell area and supports communication services is classified as one of cooperative communication technologies considering HetNet.
이와 같은 다중 포인트 협력 통신 서비스를 지원하는 통신 시스템은 효율적인 시스템 구성을 위해 셀(cell) 구조를 갖는다. 셀이란 주파수를 효율적으로 이용하기 위하여 넓은 지역을 작은 구역으로 세분한 영역을 의미한다. 셀 구조를 가지는 시스템을 셀룰러 시스템(Cellular System)이라 한다. 셀룰러 시스템은 매크로 셀(macro cell)을 제어하는 복수의 매크로 기지국들과, 셀룰러 네트워크의 피코 셀(pico cell)을 제어하는 적어도 하나의 피코 기지국을 포함하고, 피코 셀은 적어도 하나의 매크로 셀 내에서 적어도 부분적으로 위치해 있다.The communication system supporting the multi-point cooperative communication service has a cell structure for efficient system configuration. A cell is a region in which a large area is subdivided into small areas in order to utilize the frequency efficiently. A system having a cell structure is called a cellular system. A cellular system includes a plurality of macro base stations controlling a macro cell and at least one pico base station controlling a pico cell of a cellular network, wherein the pico cell is arranged in at least one macrocell At least partially.
이러한 셀룰러 시스템 셀 경계에 위치한 단말은 인접 셀 간 간섭(inter-cell interference)을 많이 받는다. 인접 셀 간 간섭은 해당 단말에 대한 신호대간섭및잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio, SINR) 또는 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)를 낮추어 서비스 품질(Quality of Service, QoS)과 채널 용량을 감소시키고, 전체 시스템의 성능을 저하시킨다.The UE located at the cell system cell boundary receives a lot of inter-cell interference. Inter-cell interference reduces the quality of service (QoS) and channel capacity by lowering the signal-to-interference and noise ratio (SINR) or signal-to-noise ratio (SNR) And degrades the performance of the entire system.
이에 따라 셀 가장자리에 있는 단말들까지 골고루 높은 데이터 전송 속도를 지원하기 위해 전송 지점 간의 간섭 제어가 표준의 새로운 중요 사안으로 대두되고 있다.Accordingly, interference control between transmission points is emerging as a new important issue in order to support a high data transmission rate even to the terminals at the cell edge.
이로 인해 전송지점 간의 간섭을 제어하기 위한 주요 기술인 다중 포인트 협력(CoMP; 이하, CoMP라고 기재하도록 함.) 통신이 LTEA-dvanced Release 11의 study item으로 합의되었고 표준화를 통한 CoMP 통신 기술의 지원이 현실화되고 있는 상황이다.As a result, CoMP (CoMP) communication, which is a key technology for controlling interference between transmission points, has been agreed upon as a study item of LTEA-enhanced Release 11, and support of CoMP communication technology through standardization is realized .
이러한 CoMP 기법은 크게 JP(Joint Processing) 및 CS/CB(Coordinated Scheduling and/or Coordinated Beamforming)로 구분된다.Such CoMP techniques are classified into JP (Joint Processing) and CS / CB (Coordinated Scheduling and / or Coordinated Beamforming).
먼저, CoMP JP 방식은 주변 기지국들과의 협력을 통해, 사용자 단말이 존재하는 셀의 기지국뿐만 아니라 주변 셀에 존재하는 기지국에서도 같은 데이터를 사용자 단말에 전송하도록 하는 방식이다. 이를 통해, 사용자 단말은 주변 기지국에서 전송하는 신호 또한 간섭신호가 아닌 유용한 신호로 사용할 수 있다.The CoMP JP scheme is a scheme for transmitting the same data to a user terminal not only in a base station of a cell in which a user terminal exists but also in a base station in a neighboring cell through cooperation with peripheral base stations. Accordingly, the user terminal can use a signal transmitted from a neighboring base station as a useful signal instead of an interference signal.
또한, CoMP CB 방식은 각 셀 내에 위치한 사용자 단말의 수신된 신호로부터 각각의 SINR을 측정하여, SINR을 최대화할 수 있는 프리코딩을 적용함으로써 주변 셀로부터 오는 간섭은 최소화하고 수신 신호 세기는 최대화할 수 있다.In addition, the CoMP CB scheme minimizes the interference from neighboring cells and maximizes the received signal strength by measuring the SINR from the received signal of the user terminal located in each cell and applying precoding to maximize the SINR have.
상기한 바와 같이 전송지점 간 간섭을 제어하기 위해 기지국의 안테나들을 셀 전 영역에 분산 배치하여 통신 서비스를 지원하는 분산 안테나 시스템에서 셀 간 간섭을 완화시키고, 셀 가장자리에 있는 단말들에도 높은 데이터 속도를 지원할 수 있도록 전송 효율을 높이기 위한 기술 개발이 요구되고 있다.As described above, in order to control the inter-transmission-point interference, the antennas of the base station are distributed in the entire cell area to mitigate the inter-cell interference in the distributed antenna system supporting communication service, and the high- It is required to develop a technique for improving the transmission efficiency so as to be able to support it.
이에 따라 본 발명은 분산 안테나 시스템(DAS)에서 주파수 재사용을 통해 셀 간 간섭을 완화시키고, 셀 가장자리에 있는 단말들에 대해서도 전송 효율을 높일 수 있도록 하기 위한 주파수 재사용을 고려한 분산 안테나 시스템 및 그 시스템에서의 적응적 협력 전송 방법을 제공하고자 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a distributed antenna system that mitigates inter-cell interference through frequency reuse in a distributed antenna system (DAS) and considers frequency reuse in order to increase transmission efficiency for terminals located at cell edges, To provide an adaptive cooperative transmission method.
상술한 과제의 해결 수단으로, 본 발명에 따른 주파수 재사용을 고려한 분산 안테나 시스템은 전체 주파수 대역을 사용하는 기지국(eNB); 두 개의 소형 기지국이 같은 주파수 대역을 사용하는 적어도 둘 이상의 소형 기지국(RRH); 주파수 재사용을 통해 간섭을 제어하는 사용자 단말을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a distributed antenna system including frequency reuse according to the present invention, comprising: a base station (eNB) using an entire frequency band; At least two small base stations (RRH) in which two small base stations use the same frequency band; And a user terminal for controlling interference through frequency reuse.
또한, 본 발명에 따른 상기 기지국(eNB)은, 셀 중심 영역에 위치하고, 인접 셀로부터의 간섭이 적으므로 주파수 재사용률 1을 적용하여 전체 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the base station (eNB) according to the present invention is located in a cell center area and has a small frequency interference from adjacent cells, so that the
또한, 본 발명에 따른 상기 둘 이상의 소형 기지국(RRH)은, 셀 경계 영역의 위치하고, 주파수 재사용률 3을 적용하여 두 개의 소형 기지국(RRH)이 같은 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 한다.Also, the two or more small base stations (RRH) according to the present invention are characterized by using two frequency bands (RRH) using the frequency reuse factor of 3, located in the cell boundary region.
또한, 본 발명에 따른 상기 사용자 단말은, 상기 각각의 기지국(eNB) 및 소형 기지국(RRH)들로부터 신호를 받을 때 주변 기지국(eNB) 또는 소형 기지국(RRH)에서 오는 간섭 신호를 함께 받고, 협력전송(CT-n)의 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)은 하기 <수학식 1>과 같이 정의할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the user terminal according to the present invention receives interference signals from a neighboring base station (eNB) or a small base station (RRH) together when receiving signals from the respective base stations (eNB) and small base stations (RRH) The signal to interference plus noise ratio (SINR) of the transmission (CT-n) can be defined as Equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 
또한, 본 발명에 따른 상기 협력전송(CT-n)의 정규화된 스펙트럼 효율은 하기 <수학식 2>와 같이 정의할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the normalized spectral efficiency of the cooperative transmission (CT-n) according to the present invention can be defined as Equation (2).
[수학식 2]&Quot; (2) "
상기 <수학식 2>는 소형 기지국(RRH) 당 스펙트럼 효율을 나타내며, 그 단위는 bps/Hz/RRH임.Equation (2) represents the spectrum efficiency per small base station (RRH), and its unit is bps / Hz / RRH.
또한, 본 발명에 따른 상기 기지국(eNB)은, 셀 중심 영역에 위치하여 전체 주파수 대역을 사용하고, 상기 적어도 둘 이상의 소형 기지국(RRH)은, 상기 셀 중심 영역에 인접한 6개의 셀 경계 영역에 위치하고, 각각의 셀 경계 영역에 제1 소형 기지국(RRH), 제2 소형 기지국(RRH), 제3 소형 기지국(RRH), 제4 소형 기지국(RRH), 제5 소형 기지국(RRH), 제6 소형 기지국(RRH)으로 위치하고, 제1 소형 기지국(RRH), 제2 소형 기지국(RRH)은 제1 주파수 대역(
또한, 본 발명에 따른 상기 기지국(eNB)와 상기 소형 기지국(RRH)는, 상기 사용자 단말로 수신한 SINR에 따라 하기 <수학식 3>과 같은 모드 선택 기준에 따라 수신 SINR과 목표 SINR을 비교함으로써 협력 및 비협력 모드를 적응적으로 작동하는 것을 특징으로 한다.The base station eNB and the RRH according to the present invention compare the reception SINR and the target SINR according to the mode selection criterion according to the following
[수학식 3]&Quot; (3) "
여기서, 
상술한 과제의 해결 수단으로, 본 발명에 따른 분산 안테나 시스템에서의 적응적 협력 전송 방법은 셀 중심 영역에 위치하는 기지국(eNB)이 전체 주파수 대역을 사용하도록 설정하는 과정; 상기 셀 중심 영역에 인접한 적어도 둘 이상의 셀 경계 영역에 위치하는 적어도 둘 이상의 소형 기지국(RRH)이 두 개의 소형 기지국이 같은 주파수 대역을 사용하도록 설정하는 과정; 상기 기지국(eNB)와 상기 적어도 둘 이상의 소형 기지국(RRH)가 사용자 단말로부터 수신한 
또한, 본 발명에 따른 방법에서 상기 협력 전송 모드로 작동하는 과정과 상기 비협력 전송 모드로 작동하는 과정은, 상기 사용자 단말로 수신한 SINR에 따라 하기 <수학식 3>과 같은 모드 선택 기준에 따라 수신 SINR과 목표 SINR을 비교함으로써 협력 및 비협력 모드를 적응적으로 작동하는 과정인 것을 특징으로 한다.Also, in the method according to the present invention, the process of operating in the cooperative transmission mode and the non-cooperative transmission mode may be performed according to a mode selection criterion according to Equation (3) according to the SINR received by the user terminal And is a process of adaptively operating the cooperative and noncooperation modes by comparing the received SINR and the target SINR.
[수학식 3]&Quot; (3) "
여기서, 
here,
본 발명은 셀 중심 영역의 기지국(eNB)은 인접 셀로부터의 간섭이 적으므로 주파수 재사용률 1을 적용하여 전체 주파수 대역을 사용하고, 셀 경계 영역의 소형 기지국(RRH)은 셀 간 간섭이 크기 때문에 주파수 재사용률 3을 적용하여 두 개의 소형 기지국(RRH)과 같은 주파수 대역을 사용하도록 함으로써 셀 경계 영역에서 다른 셀로부터 간섭의 영향을 감소시켜 SINR 성능 향상시킨다.In the present invention, since the base station eNB of the cell center area uses the
또한, 본 발명은 사용자 단말로부터 수신한 
이와 같이 적응적 협력 전송을 적용함에 따라 협력 및 비협력 모드의 장점을 결합함으로써 성능이 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
As such, adaptive cooperative transmission can be applied to improve the performance by combining the advantages of cooperation and non-cooperative mode.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 LTE-A 네트워크를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분산 안테나 시스템에서 주파수 재사용 기법을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분산 안테나 시스템에서 주파수 재사용률 3이 적용될 시 공간 다이버시티를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 분산 안테나 시스템에서 주파수 재사용률에 따른 SINR을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분산 안테나 시스템에서 주파수 재사용률에 따른 스펙트럼 효율을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 분산 안테나 시스템에서 적응적 협력 전송의 정규화된 스펙트럼 효율을 보여주는 도면이다.1 is a diagram illustrating an LTE-A network to which an embodiment of the present invention is applied.
2 is a diagram illustrating a frequency reuse technique in a distributed antenna system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating spatial diversity when
4 is a graph illustrating SINR according to a frequency reuse ratio in a distributed antenna system according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph illustrating spectral efficiency according to a frequency reuse ratio in a distributed antenna system according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating normalized spectral efficiency of an adaptive cooperative transmission in a distributed antenna system according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and the accompanying drawings, detailed description of well-known functions or constructions that may obscure the subject matter of the present invention will be omitted. This is to omit the unnecessary description so as to convey the key of the present invention more clearly without fading. It should be noted that the same constituent elements are denoted by the same reference numerals as possible throughout the drawings.
먼저, 도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 LTE-A 네트워크를 도시하는 도면이다.1 is a diagram illustrating an LTE-A network to which an embodiment of the present invention is applied.
도 1을 참조하면, LTE-Advanced 네트워크는 LTE-A Release 11의 시나리오 4(Homogeneous Network)을 따른다. 이러한 LTE-Advanced Release 11의 시나리오 4의 경우 HetNet에서의 고전력 기지국(eNB)와 모든 같은 셀 아이디(ID)를 같은 저전력 소형 기지국(RRH: Remote Ratio Head)들 간의 CoMP로 LTE-A에서 고려하고 있는 시나리오이다.Referring to FIG. 1, the LTE-Advanced network follows the scenario 4 (homogeneous network) of LTE-A Release 11. In case of
도 1을 참조하면, 매크로셀은 하나의 중심 영역(10)과 6개의 경계 영역(20, 30, 40, 50, 60, 70)으로 구성되며, 중심 영역(10)에는 기지국(eNB)(110)가 경계 영역(20, 30, 40, 50, 60, 70)에는 각각 낮은 전송 전력을 가지는 소형 기지국(RRH)(120, 122, 123, 124, 125, 126)이 배치된다. 이러한 기지국(eNB)(110)과 각각의 소형 기지국(RRH)(120, 122, 123, 124, 125, 126)은 광파이버(Optical fiber)로 연결된다. 이때 사용자 단말이 셀 내에 무작위로 균일하게 분포함을 가정한다.1, a macro cell is composed of one
분산 안테나 시스템(DAS)에서 협력통신 방식은 JP(Joint Processing) 및 CS/CB(Coordinated Scheduling and/or Coordinated Beamforming)로 3GPP의 LTE-A에서 논의되고 있다. 본 발명의 실시예에서는 이런 방식들 중 JP 방식을 주파수 재사용과 함께 고려하여, 공간 다이버시티(spatial diversity)를 얻을 수 있도록 하는 방안에 대하여 설명하도록 한다.Collaborative communication schemes in Distributed Antenna Systems (DAS) are discussed in 3GPP LTE-A with JP (Joint Processing) and CS / CB (Coordinated Scheduling and / or Coordinated Beamforming). In the embodiment of the present invention, a method of achieving spatial diversity by considering the JP scheme together with frequency reuse among these schemes will be described.
이때, 하나의 소형 기지국(RRH)에서 비협력 전송인 단일 안테나 전송(SAT: Single Antenna Transmission)과 n개의 안테나로 동일한 신호를 전송하는 경우인 협력전송(CT-n: Cooperative Transmission by n antenna)으로 표현한다.At this time, Cooperative transmission by n antenna (CT-n), which is a cooperative transmission of Single Antenna Transmission (SAT) and n antennas transmitting the same signal in one small base station (RRH) Express.
사용자 단말들이 각각의 기지국(eNB) 및 소형 기지국(RRH)으로부터 신호를 받을 때 주변 기지국(eNB) 또는 소형 기지국(RRH)에서 오는 간섭 신호를 함께 받으며, 이때 협력전송(CT-n)의 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)은 하기 <수학식 1>과 같다.When the user terminals receive a signal from each of the base station eNB and the small base station RRH, the base station eNB or the small base station RRH receives an interference signal and the SINR of the cooperative transmission CT- Signal to Interference plus Noise Ratio) is expressed by Equation (1).
여기서, 
따라서 협력전송(CT-n)의 정규화된 스펙트럼 효율은 하기 <수학식 2>와 같이 정의할 수 있다.Therefore, the normalized spectral efficiency of the cooperative transmission (CT-n) can be defined as Equation (2) below.
상기 <수학식 2>는 소형 기지국(RRH) 당 스펙트럼 효율을 나타내며, 그 단위는 bps/Hz/RRH이다.Equation (2) represents spectral efficiency per small base station (RRH), and its unit is bps / Hz / RRH.
상기와 같이 구성되는 분산 안테나 시스템에서 주파수 재사용 기법을 적용하는 실시예에 대하여 도 2를 참조하여 살펴보도록 한다.An embodiment in which the frequency reuse scheme is applied in the distributed antenna system configured as above will be described with reference to FIG.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분산 안테나 시스템에서 주파수 재사용 기법을 보여주는 도면이다. 본 발명에서는 셀 간 간섭 관리를 위해 도 2와 같이 기지국(eNB)과 소형 기지국(RRH)에 주파수 대역을 할당한다.2 is a diagram illustrating a frequency reuse technique in a distributed antenna system according to an embodiment of the present invention. In the present invention, frequency bands are assigned to the base station (eNB) and the small base station (RRH) as shown in FIG. 2 for inter-cell interference management.
도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면, 매크로셀은 기지국(eNB)이 배치된 셀 중심 영역과 소형 기지국(RRH)이 배치된 셀 경계 영역으로 구분되며, 전체 주파수 밴드는 세 부분 제1 주파수 대역(
이때, 셀 중심 영역의 기지국(eNB)은 인접 셀로부터의 간섭이 적으므로 주파수 재사용률 1을 적용하여 전체 주파수 대역을 사용하고, 셀 경계 영역의 소형 기지국(RRH)은 셀 간 간섭이 크기 때문에 주파수 재사용률 3을 적용하여 두 개의 소형 기지국(RRH)과 같은 주파수 대역을 사용한다.At this time, since the base station eNB of the cell center area uses the
즉, 도면부호 20, 30의 소형 기지국(RRH) 1, 2는 제1 주파수 대역(
셀 중심 영역의 기지국(eNB)은 충분히 높은 송신 전력을 가지고 있기 때문에, 협력 전송을 고려하지 않은 단일 안테나 전송(SAT)을 적용한다. 반면, 셀 경계 영역의 경우 인접 셀 간 간섭이 크고 낮은 전력으로 송신이 이루어져 소형 기지국(RRH) 간의 협력 전송을 고려할 수 있다.Since the base station (eNB) in the cell center area has a sufficiently high transmission power, a single antenna transmission (SAT) without cooperative transmission is applied. On the other hand, in the case of the cell boundary region, cooperative transmission between small base stations (RRH) can be considered because interference between adjacent cells is large and transmission is performed with low power.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따라 주파수 재사용률 3이 적용될 경우, 2개의 소형 기지국(RRH)가 동일한 주파수 대역을 사용하고, 하나의 기지국(eNB)이 전체 주파수 대역을 사용하기 때문에 도 3과 같이 공간 다이버시티를 최대 3까지 얻을 수 있다.3, when two frequency bands RRH use the same frequency band and one base station eNB uses the entire frequency band according to the embodiment of the present invention, Space diversity can be achieved up to 3.
도 3을 참조하면, 사용자 단말이 하나의 기지국(eNB)(110)과 2개의 소형 기지국(RRH)(123, 124)로부터 동일한 주파수 대역인 제3 주파수 대역(
따라서 다른 안테나로부터 오는 신호 또한 간섭 신호가 아닌 유용한 신호로 사용되어 상기 <수학식 1>에서 신호를 방해하는 요소로는 잡음만 존재하여 사용자 단말의 수신 SINR이 향상된다.Therefore, a signal from another antenna is also used as a useful signal instead of an interference signal. In the Equation (1), there is noise only as an element that interferes with the signal, thereby improving the reception SINR of the user terminal.
도 6을 참조하면, 도 6에서 단일 안테나 전송(SAT)과 협력전송(CT-n)의 경우 각각 비협력 및 협력 전송 모드의 성능을 보여주고 있으며, 단일 안테나 전송(SAT)과 협력전송(CT-3) 사이에 교차점이 발생한 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, in the case of the single antenna transmission (SAT) and the cooperative transmission (CT-n), the performance of the non-cooperative and cooperative transmission modes is shown in FIG. -3). ≪ / RTI >
즉, 사용자 단말의 수신 SINR이 좋지 않은 환경에서는 협력 전송(CT-n)이 이루어진 CT-3의 성능이 우수하며, 반대의 경우에는 비협력 전송 SAT의 성능이 우수함을 알 수 있다.That is, the performance of the CT-3 in which the cooperative transmission (CT-n) is performed is excellent in an environment where the reception SINR of the user terminal is poor, and in the opposite case, the performance of the non-cooperative transmission SAT is excellent.
따라서 사용자 단말의 환경에 따라 적응적 협력 전송기법이 필요하며, 본 발명에서는 하기 <수학식 3>과 같은 모드 선택 기준에 따라 수신 SINR과 목표 SINR을 비교함으로써 협력 및 비협력 모드를 적응적으로 작동될 수 있다.Therefore, an adaptive cooperative transmission scheme is required according to the environment of the user terminal. In the present invention, the cooperative and noncooperation modes are adaptively operated by comparing the received SINR and the target SINR according to a mode selection criterion as shown in Equation (3) .
여기서, 
즉, 사용자 단말로부터 수신한 
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 분산 안테나 시스템에서 주파수 재사용률에 따른 SINR을 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분산 안테나 시스템에서 주파수 재사용률에 따른 스펙트럼 효율을 보여주는 도면이다.FIG. 4 is a graph showing SINR according to a frequency reuse ratio in a distributed antenna system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram illustrating spectral efficiency according to a frequency reuse ratio in a distributed antenna system according to an embodiment of the present invention .
도 4 및 5를 참조하여 본 발명의 실시예와 같이 주파수 재사용을 적용한 분산 안테나 시스템의 성능 평가를 살펴보도록 한다.Referring to FIGS. 4 and 5, performance evaluation of a distributed antenna system using frequency reuse as an embodiment of the present invention will be described.
여기서, 모의실험은 기지국(eNB)과 소형 기지국(RRH)들로 구성된 HetNet에서 LTE-A 표준에 따라 간략화한 시스템 레벨 모의실험으로 이루어니다. 주요 파라미터 값들은 하기 <표 1)과 같이 도시할 수 있다.Here, the simulation is a simplified system-level simulation based on the LTE-A standard in HetNet consisting of base station (eNB) and small base stations (RRH). The main parameter values are shown in Table 1 below.
본 발명에 따른 분산 안테나 시스템에서 주파수 재사용의 성능 평가를 위해 기지국(eNB)과 소형 기지국(RRH) 모두 주파수를 재사용하지 않은 경우(FRF 1)와 소형 기지국(RRH)에 주파수 재사용률 3을 적용한 경우(FRF 3)에 대하여 비교 분석을 한다. 도 4와 5는 각각 전체 사용자 단말의 SINR 및 스펙트럼 효율에 대한 CDF를 보이고 있다.In the case of applying the
셀 중심 영역의 기지국(eNB)에서 전체 주파수 대역을 사용하고, 셀 경계 영역에서 주파수 재사용을 적용하여 다른 셀로부터 간섭의 영향을 감소시켜 SINR 성능 향상시킨다. 따라서 주파수 재사용에 따른 이용 가능한 주파수와 간섭을 고려한 결과, 주파수 재사용률 1 보다 3을 적용한 경우 스펙트럼 효율이 향상 된 것을 알 수 있다.The entire frequency band is used in the base station (eNB) of the cell center region, and the frequency reuse is applied in the cell boundary region, thereby reducing the influence of interference from other cells, thereby improving the SINR performance. Therefore, considering the available frequencies and interference due to frequency reuse, it can be seen that the spectral efficiency is improved when 3 is applied to
또한, 단일 안테나 전송(SAT)과 협력전송(CT-n)의 정규화된 스펙트럼 효율의 경우 약 2.0 bps/Hz/RRH에서 교차점이 발생한다.In addition, the intersection occurs at about 2.0 bps / Hz / RRH for a normalized spectral efficiency of a single antenna transmission (SAT) and a cooperative transmission (CT-n).
이는 높은 스펙트럼 효율의 경우 비협력 통신의 성능이 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 적응적 협력 전송을 적용할 경우 협력 및 비협력 모드의 장점을 결합함으로써 성능이 향상된 것을 확인할 수 있다.It can be seen that the non-cooperative communication performance is excellent in the case of high spectral efficiency. In addition, when adaptive cooperative transmission is applied, it can be confirmed that the performance is improved by combining the advantages of cooperation and non-cooperative mode.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으나, 여기에 개시된 실시 예외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한, 본 명세서와 도면에서 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be apparent to those skilled in the art. Furthermore, although specific terms are used in this specification and the drawings, they are used in a generic sense only to facilitate the description of the invention and to facilitate understanding of the invention, and are not intended to limit the scope of the invention.
본 발명을 통해 얻게 되는 차세대 이동통신 핵심기술은 이동통신 성능의 향상은 물론, 단말기ㅇ부품 수출 및 네트워크 구축에도 크게 기여할 것으로 예상된다. 구체적으로 표준화 경쟁에서 우위 확보 및 차세대 이동통신 시장 선점에 기여할 것이며, 차세대 이동통신 관련 특허와 같은 지적소유권의 산업체 이전을 통한 국내 이동통신 산업의 기술 자립도 향상 및 가격 경쟁력 제고와, 확보된 특허의 국제적 상호사용승인(cross-licensing)으로 인한 이동통신 산업의 비용절감은 물론, 차세대 이동통신의 핵심기술 확보를 통한 기술료 지불경감 및 수입대체 효과가 예상된다.The next generation mobile communication core technology obtained through the present invention is expected to contribute not only to enhancement of mobile communication performance but also to export of parts and network construction of terminals. Specifically, it will contribute to securing superiority in standardization competition and leading the next generation mobile communication market. It will improve technology self-reliance and price competitiveness of domestic mobile communication industry through transfer of intellectual property rights such as patents related to next generation mobile communication, In addition to reducing the cost of mobile communication industry due to cross-licensing, it is anticipated to reduce royalty payment and import substitution effect by securing core technology of next generation mobile communication.
100: 사용자 단말
10: 중신 영역
20, 30, 40, 50, 60, 70: 경계 영역
110: 기지국(eNB)
120, 122, 123, 124, 125, 126: 소형 기지국(RRH)100: user terminal
10: Medium area
20, 30, 40, 50, 60, 70: boundary area
110: base station (eNB)
120, 122, 123, 124, 125, 126: Small Base Station (RRH)
Claims (9)
두 개의 소형 기지국이 같은 주파수 대역을 사용하는 적어도 둘 이상의 소형 기지국(RRH);
주파수 재사용을 통해 간섭을 제어하는 사용자 단말;
을 포함하고,
상기 기지국(eNB)은,
셀 중심 영역에 위치하여 전체 주파수 대역을 사용하고,
상기 적어도 둘 이상의 소형 기지국(RRH)은,
상기 셀 중심 영역에 인접한 6개의 셀 경계 영역에 위치하고, 각각의 셀 경계 영역에 제1 소형 기지국(RRH), 제2 소형 기지국(RRH), 제3 소형 기지국(RRH), 제4 소형 기지국(RRH), 제5 소형 기지국(RRH), 제6 소형 기지국(RRH)으로 위치하고, 제1 소형 기지국(RRH), 제2 소형 기지국(RRH)은 제1 주파수 대역(
At least two small base stations (RRH) in which two small base stations use the same frequency band;
A user terminal for controlling interference through frequency reuse;
/ RTI >
The base station (eNB)
The entire frequency band is used in the center region of the cell,
The at least two small base stations (RRH)
(RRH), a third small base station (RRH), a fourth small base station (RRH), a second small base station (RRH), and a fourth small base station (RRH) are located in six cell boundary regions adjacent to the cell center region. The first small base station RRH and the second small base station RRH are located in the first frequency band (RRH), the fifth small base station RRH and the sixth small base station RRH,
셀 중심 영역에 위치하고, 인접 셀로부터의 간섭이 적으므로 주파수 재사용률 1을 적용하여 전체 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용을 고려한 분산 안테나 시스템.The method of claim 1, wherein the base station (eNB)
And the frequency reuse factor 1 is applied to the entire frequency band because the interference from the adjacent cell is small.
셀 경계 영역의 위치하고, 주파수 재사용률 3을 적용하여 두 개의 소형 기지국(RRH)이 같은 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용을 고려한 분산 안테나 시스템.The method of claim 1, wherein the two or more small base stations (RRH)
And the two frequency bands (RRH) use the same frequency band by applying the frequency reuse factor of 3, which is located in the cell boundary region.
상기 각각의 기지국(eNB) 및 소형 기지국(RRH)들로부터 신호를 받을 때 주변 기지국(eNB) 또는 소형 기지국(RRH)에서 오는 간섭 신호를 함께 받고, 협력전송(CT-n)의 신호대간섭및잡음비(SINR)은 하기 <수학식 1>과 같이 정의할 수 있는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용을 고려한 분산 안테나 시스템.
[수학식 1]
여기서,
(ENB) or a small base station (RRH) when receiving a signal from each of the base stations eNB and RRH, and outputs a signal-to-interference and noise ratio (SINR) can be defined as Equation (1) below. ≪ EMI ID = 1.0 >
[Equation 1]
here,
[수학식 2]
상기 <수학식 2>는 소형 기지국(RRH) 당 스펙트럼 효율을 나타내며, 그 단위는 bps/Hz/RRH임.5. The distributed antenna system according to claim 4, wherein the normalized spectral efficiency of the cooperative transmission (CT-n) is defined by Equation (2).
&Quot; (2) "
Equation (2) represents the spectrum efficiency per small base station (RRH), and its unit is bps / Hz / RRH.
상기 사용자 단말로 수신한 SINR에 따라 하기 <수학식 3>과 같은 모드 선택 기준에 따라 수신 SINR과 목표 SINR을 비교함으로써 협력 및 비협력 모드를 적응적으로 작동하는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용을 고려한 분산 안테나 시스템.
[수학식 3]
여기서,
And cooperative and non-cooperative modes are adaptively operated by comparing a received SINR and a target SINR according to a mode selection criterion according to an SINR received by the user terminal, Antenna system.
&Quot; (3) "
here,
상기 셀 중심 영역에 인접한 적어도 둘 이상의 셀 경계 영역에 위치하는 적어도 둘 이상의 소형 기지국(RRH)이 두 개의 소형 기지국이 같은 주파수 대역을 사용하도록 설정하는 과정;
상기 기지국(eNB)와 상기 적어도 둘 이상의 소형 기지국(RRH)가 사용자 단말로부터 수신한 신호대간섭및잡음비(SINR)인
상기 수신한
을 포함하고,
상기 기지국(eNB)은,
셀 중심 영역에 위치하여 전체 주파수 대역을 사용하고,
상기 적어도 둘 이상의 소형 기지국(RRH)은,
상기 셀 중심 영역에 인접한 6개의 셀 경계 영역에 위치하고, 각각의 셀 경계 영역에 제1 소형 기지국(RRH), 제2 소형 기지국(RRH), 제3 소형 기지국(RRH), 제4 소형 기지국(RRH), 제5 소형 기지국(RRH), 제6 소형 기지국(RRH)으로 위치하고, 제1 소형 기지국(RRH), 제2 소형 기지국(RRH)은 제1 주파수 대역(
Setting at least two or more small base stations (RRH) located in at least two cell boundary regions adjacent to the cell center region to use the same frequency band;
And a signal-to-interference-and-noise ratio (SINR) received from the base station (eNB) and the at least two small base stations (RRH)
The received
/ RTI >
The base station (eNB)
The entire frequency band is used in the center region of the cell,
The at least two small base stations (RRH)
(RRH), a third small base station (RRH), a fourth small base station (RRH), a second small base station (RRH), and a fourth small base station (RRH) are located in six cell boundary regions adjacent to the cell center region. The first small base station RRH and the second small base station RRH are located in the first frequency band (RRH), the fifth small base station RRH and the sixth small base station RRH,
상기 사용자 단말로 수신한 SINR에 따라 하기 <수학식 3>과 같은 모드 선택 기준에 따라 수신 SINR과 목표 SINR을 비교함으로써 협력 및 비협력 모드를 적응적으로 작동하는 과정인 것을 특징으로 하는 분산 안테나 시스템에서의 적응적 협력 전송 방법.
[수학식 3]
여기서,
And cooperating and non-cooperating modes are adaptively operated by comparing a received SINR and a target SINR according to a mode selection criterion according to an SINR received by the user terminal, A method for adaptive cooperative transmission in a mobile communication system.
&Quot; (3) "
here,
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