Performance Enhancement of Fractional Frequency Reuse Using Partially Overlapped Frequency Partition

In OFDMA-based cellular system, inter-cell interference (ICI) reduces system capacity by aggravating receiving performance of the users located in edge of the cell. Therefore, to mitigate ICI is very important issue in cellular system. To deal with ICI problem, fractional frequency reuse (FFR) is introduced. FFR is an interference management technique. It separates each cell into inner cell and outer cell. Then, it allocates whole system bandwidth to inner cell and different frequency partition to each sector of outer cell. By doing this, outer cell users can ignore interferences from adjacent cells. So, the receiving performance of the cell edge users can be fairly increased. However, using FFR technique has a fatal side effect. In order to use different frequency partition among three sectors of outer cell, they can use only a third of the whole system bandwidth. Then, the reduction of available bandwidth reduces the system throughput directly. To solve this problem, we propose a new FFR method that allocates partially overlapped frequency partition to each sector of outer cell. And then, we suggest a proper overlapping ratio for practical cellular system.

분할대역 중첩을 통한 부분 주파수 재사용의 성능 향상

OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반 셀룰러 시스템에서 셀 간 간섭은 셀 가장자리에 위치한 단말의 수신 성능을 악화시킴으로써 전체 시스템의 성능을 감소시킨다. 따라서 셀 간 간섭을 제거하는 것은 셀룰러 시스템의 성능 향상에 가장 중요한 요소 중 하나이다. 이를 위해 4세대 통신망에는 부분 주파수 재사용(FFR : Fractional Frequency Reuse)이 도입되었다. FFR은 간섭 제어 기술 중의 하나로써, 하나의 셀을 내부 셀과 외부 셀로 분할하고 내부 셀의 경우 전체 시스템 대역폭을, 외부 셀의 경우 섹터에 따라 서로 다른 주파수 파티션을 할당한다. 이렇게 함으로써 외부 셀에 속한 단말은 인접한 셀로부터의 간섭을 무시할 수 있게 되고 이에 따라 셀 가장자리에 위치한 단말의 수신 성능이 대폭 개선된다. 하지만 FFR은 대역폭 측면에서 치명적인 부작용을 가진다. 외부 셀의 각 섹터에 서로 다른 주파수 파티션을 할당하기 위해서 하나의 섹터에는 전체 시스템 대역폭의 1/3만을 할당할 수 있게 된다. 이렇게 감소한 대역폭은 시스템 전송률을 직접적으로 감소시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 분할대역을 일정 비율만큼 중첩해서 사용하는 새로운 FFR 방법을 제안하고 실제 셀룰러 시스템에 적합한 중첩 비율을 제시한다.