본고에서는 복잡해지는 전파환경에서 해로운 간섭으로부터 무선기기들을 보호하기 위한 간섭관리에 대한 패러다임의 변화와 이를 위한 정량적인 기준으로 제안된 간섭온도를 소개한다. 특히, 기존의 송신기 중심의 간섭관리에서 수신기 중심의 간섭관리를 위한 간섭온도의 개념을 설명하고 이를 이용한 주파수의 효율적 이용 방안에 대하여 살펴본 후 이에 대한 쟁점사항들을 알아본다.
4차 산업혁명 시대에는 무선 연결 기기 수의 급격한 증가와 무선 데이터 량의 폭발적 증대로 인해 무선 간섭관리의 중요성이 더욱 강조되고 있다. 본 고에서는 무선통신에서 간섭관리의 중요성과 기존 기법들의 한계점에 대해 알아보고, 최신 머신러닝 및 딥러닝 기술을 기반으로 간섭관리 문제를 해결하는 시도들에 대해 상세하게 소개한다.
최근 전 세계적으로 전파통신 기술이 급속히 발전하면서 여러 가지 형태의 다양한 통신 방식을 사용하는 무선 기기들이 새롭게 도입되고 있다. 이에 따라 새로운 주파수 자원에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있으나 각 나라에서는 주파수 자원의 유한함으로 인하여 주파수 재할당과 재분배를 통하여 주파수 이용 효율성의 최대화를 위한 제도를 수립하거나 법 제정을 진행중이다. 대표적인 것으로서 수신기에 대한 법규 제정움직임을 들 수 있다. 지금까지 모든 무선기기는 송신기 관점의 기술기준을 통하여 규제되어 왔으며 수신기 관점의 규제는 기술기준에 거의 포함되어 있지 않았다. 그러나 앞으로는 주파수 또는 스펙트럼 이용의 효율성을 높이기 위하여 수신기 관점의 규제가 기술기준에 도입될 것이다. 본 논문에서는 연방통신위원회(Federal Communications Commission, 이하 FCC라 한다)가 수신기에 대하여 어떻게 생각하고 있는지, 수신기관점의 규제를 위하여 간섭을 정량화하고 관리함으로써 스펙트럼의 효율적인 관리를 추구하는 간섭온도의 개념과 간섭온도에 대하여 어떻게 생각하고 있는지를 FCC의 관련 문서를 통하여 정리하고 분석할 것이다. 이러한 간섭량의 측정과 관리를 통해 효율적인 스펙트럼 관리를 추구하는 것은 FCC에서 지금까지 수행해 왔던 스펙트럼 관리방법에 대한 근본적인 패러다임이 송신기에서 수신기로 이동함을 의미한다.
본 논문에서는 OFDM 기반 이동 셀룰러 시스템에서 셀간간섭 관리를 위해 간섭 회피 및 제거를 동시에 이용하는 방법을 설명하곡 그 성능을 모의실험을 통해 분석한다. 셀 안쪽 단말과 두 셀 경계 단말에 대해서는 간섭 회피를 이용하고, 세 셀 경계 단말에 대해서는 간섭 제거를 이용하게 된다. 모의실험은 간략화된 시스템 시뮬레이션으로 수행되며, 이를 위해 링크 시뮬레이션 결과가 이용된다. 비교 대상은 간섭 관리를 하지 않은 방식, 간섭 회피만을 적용한 방식, 간섭 회피와 제거를 적용한 방식의 세 가지이며, 주된 비교 수단은 하위 5% 사용자 데이터율과 평균 데이터율이고, 보조적으로 하위 5% 사용자 신호대간섭잡음비를 이용한다. 비교 결과, 간섭 관리 기법을 적용하면 셀 경계 성능이 대폭 개선되며, 대신 평균 데이터율은 소폭 저하된다. 그리고 간섭 회피와 제거를 동시에 이용하면 간섭 회피만 이용한 경우보다 셀 경계 및 평균 데이터율 측면에서 모두 우수해진다.
본 논문에서는 멀티 홉 릴레이 네트워크에서 기지국(base station), 중계국(relay station)과 각 단말(mobile station)간의 전송률(throughput)을 향상시킬 수 있는 자원 할당 방법과 간섭을 겪는 단말들의 간섭을 최소화하여 모든 단말의 전송률을 보장하는 방법을 제안하고 있다. 멀티 홉 릴레이 시스템에서 기지국과 릴레이가 주파수 자원을 공유할 수 있으므로 간섭에 취약한 단말들이 생길 수 있다. 본 논문에서는 각 단말의 신호대 잡음 간섭 비(signal to interference plus noise ratio)를 이용하여 엑세스 영역(access zone)과 릴레이 영역(relay zone)의 경계를 동적으로 조절하는 기법과 함께 간섭에 취약한 단말을 분류하고 이를 관리하는 기법을 제안한다. 성능 평가를 통해 제안하는 기법이 무선자원 사용의 효율성을 향상하고 각 단말들의 공평성을 보장하며 네트워크 전체 성능을 향상시키는 것을 확인하였다.
셀룰러 인프라 구조에 기반하여 셀룰러 스펙트럼을 공유하여 사용하는 D2D (Device-to-Device) 통신은 몇 가지 장점이 있지만, 셀룰러 네트워크 사용자와 동일한 자원을 사용하므로 간섭이 생기는 큰 문제점이 있다. 특히, 다중 셀에서 셀 경계 D2D 사용자와 셀룰러 사용자 간의 간섭 문제는 셀의 중심부에서보다 훨씬 강도가 높게 발생한다. 따라서, 본 논문에서는 인접한 셀들의 중심에 위치한 SRN (Shared Relay Node)이 셀룰러 링크와 D2D 링크 사이에 발생하는 간섭을 효율적으로 관리하는 새로운 방식을 제안한다. 제안하는 SRN은 기존 Type II 릴레이와 같이 데이터 재전송 역할을 수행할 뿐만 아니라, 추가적으로 간섭 관리를 위한 기능을 수행하기 때문에 몇 가지 기능이 새롭게 정의된다. 셀룰러 링크와 D2D 링크 사이에 간섭 관리를 위한 구체적인 방법으로 본 논문에서는 셀 경계영역 사용자들의 간섭 회피를 위한 SRN 기반 자원할당 방법을 제안하고 이들의 성능을 모의실험을 통해 검증하였다.
최근 스마트폰의 보급에 따라 모바일 관련 서비스의 급격한 시장성장으로 인한 무선랜 사용이 급속하게 증가하고 있다. 이로 인한 사용자의 증가는 사용기기의 고밀도화를 야기하였고, 이에 따른 전송신호에 대한 심각한 간섭증가 및 서비스 품질 저하를 초래했다. 본고에서는 현재 무선랜 네트워크의 성능저하의 주요 문제점인, 간섭증가에 대한 해결책으로 고려되고 있는 간섭회피기술과 간섭정렬기술에 대해 살펴본다. 또한 이동통신시스템의 트래픽 분산망으로, 무선랜 네트워크가 제공할 수 있는 성능측면에서 중요하게 고려되고 있는 QoS(Quality of Service) 관리기술에 대해 무선랜 표준그룹의 최근 기술에 대해 살펴보고자 한다. 이들 세 분야에 대한 종합적인 기술개발이 진행될 때 차세대 무선랜 네트워크의 요구되는 성능이 확보될 것이다.
본고에서는 FDMA/TDMA, CDMA, OFDM 시스템을 거치면서 셀간 간섭 회피, 평균화, 조정 기법들이 셀간 간섭 문제를 해결하기 위해 이용되어온 변화 과정을 알아보고, 3GPP LTE에서의 셀간 간섭 조정 기법의 이용을 위한 표준화 내용, 그리고 IMT-Advanced에서 셀간 간섭 문제를 해결하는 협력 통신으로의 진화를 살펴본다.
본 논문에서는 시불변 채널 계수를 가지는 다중 셀 상향링크 네트워크에서 세 가지 종류의 기회적 간섭 관리 기술을 소개한다. 첫째, 각 기지국에서 다른 기지국에게 최소한의 간섭을 발생시키는 사용자 집합을 기회적으로 선택하는 두 가지 기회적 간섭 관리 완화 기술을 제안하고, 자유도 측면에서 성능을 분석한다. 둘째, 각 기지국에서 두 개의 임계값을 기반으로 설계된 스케줄러로 사용자를 기회적으로 선택하는 분산 기회적 스케줄링을 제안하고, 용량 스케일링 측면에서 성능을 분석한다. 마지막으로, 모의실험을 통해 제안하는 기술을 검증한다.
최근에 실내 커버리지 확장 및 광대역 데이터 서비스를 위한 가정용 기지국인 펨토셀에 대한 연구가 활발하다. 펨토셀이 배치될 때, 기존에 있던 네트워크 상황 속에서 다양한 기술적인 문제들을 발생 시킬 수 있다. 본 논문에서는 OFDMA 시스템에서 펨토 - 매크로셀 간의 간섭 완화에 대하여 연구하였고, 동적인 하향링크 자원 관리 방법을 제안하였다. 펨토셀의 전송 파워를 매크로셀로부터 오는 신호의 세기에 기반을 두어서 선택하는 방법과 펨토셀 에게 할당 할 부반송파를 동적으로 관리하는 방식을 제안하였다. 이러한 방법으로 펨토셀과 매크로셀 사용자와의 간섭을 줄일 수 있다. 제안하는 방법은 수용율을 비롯한 여러 평가 지표로 성능을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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