• ETRI Journal
• /
• 제40권6호
• /
• pp.726-735
• /
• 2018

Femtocells are good examples of the ultimate networking technology, offering enhanced indoor coverage and higher data rate. However, the dense deployment of femto base stations (FBSs) and the exploitation of subcarrier reuse between macrocell base stations and FBSs result in significant co-tier and cross-tier interference, thus degrading system performance. Therefore, appropriate resource allocations are required to mitigate the interference. This paper proposes a discrete bacterial foraging optimization (DBFO) algorithm to find the optimal resource allocation in two-tier networks. The simulation results showed that DBFO outperforms the random-resource allocation and discrete particle swarm optimization (DPSO) considering the small number of steps taken by particles and bacteria.

• 인터넷정보학회논문지
• /
• 제22권5호
• /
• pp.1-8
• /
• 2021

Small-cells in heterogeneous networks are one of the important technologies to increase the coverage and capacity in 5G cellular networks. However, due to the randomly arranged small-cells, co-tier and cross-tier interference increase, deteriorating the system performance of the network. In order to manage the interference, some channel management methods use fractional frequency reuse(FFR) that divides the cell coverage into the inner region(IR) and outer region(OR) based on the distance from the macro base station(MBS). However, since it is impossible to properly measure the distance in the method with FFR, we propose a new interference aware FFR(IA-FFR) method to enhance the system performance. That is, the proposed IA-FFR method divides the MUEs and SBSs into the IR and OR groups based on the signal to interference plus noise ratio(SINR) of macro user equipments(MUEs) and received signals strength of small-cell base stations(SBSs) from the MBS, respectively, and then dynamically assigns subchannels to MUEs and small-cell user equipments. As a result, the proposed IA-FFR method outperforms other methods in terms of the system capacity and outage probability.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제11권7호
• /
• pp.3370-3392
• /
• 2017

Next Generation Beyond 4G/5G systems will rely on the deployment of small cells over conventional macrocells for achieving high spectral efficiency and improved coverage performance, especially for indoor and hotspot environments. In such heterogeneous networks, the expected performance gains can only be derived with the use of efficient interference coordination schemes, such as Fractional Frequency Reuse (FFR), which is very attractive for its simplicity and effectiveness. In this work, femtocells are deployed according to a spatial Poisson Point Process (PPP) over hexagonally shaped, 6-sector macro base stations (MeNBs) in an uncoordinated manner, operating in hybrid mode. A newly introduced intermediary region prevents cross-tier, cross-boundary interference and improves user equipment (UE) performance at the boundary of cell center and cell edge. With tools of stochastic geometry, an analytical framework for the signal-to-interference-plus-noise-ratio (SINR) distribution is developed to evaluate the performance of all UEs in different spatial locations, with consideration to both co-tier and cross-tier interference. Using the SINR distribution framework, average network throughput per tier is derived together with a newly proposed harmonic mean, which ensures fairness in resource allocation amongst all UEs. Finally, the FFR network parameters are optimized for maximizing average network throughput, and the harmonic mean using a fair resource assignment constraint. Numerical results verify the proposed analytical framework, and provide insights into design trade-offs between maximizing throughput and user fairness by appropriately adjusting the spatial partitioning thresholds, the spectrum allocation factor, and the femtocell density.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제34권2B호
• /
• pp.170-177
• /
• 2009

본 논문에서는 본 논문에서는 BS(Base Station, 기지국)와 RS(Relay Station, 중계기)가 지향성 안테나를 갖는 multi-tier 기반의 NBTC (Narrow-Beam Trisector Cell)와 WBTC (Wide-Beam Trisector Cell) 구조를 제안하고, 두 시스템에서 동일 채널 간섭 (Co-channel interference)에 의한 용량을 두 개의 채널 모델을 적용하여 분석하였다. 분석을 통해 $2^{nd}$ tier로 구성한 한 클러스터에서 발생하는 총 용량은 LOS(Line of Sight)의 존재 여부에 따라 NBTC 구조 셀과 WBTC 구조 셀의 총 용량이 달라짐을 알 수 있었다. 본 논문의 결과는 향후 차세대 이동통신 및 와이브로 시스템에서 간섭을 고려한 멀티 홉 RS 도입 시에 참고할 만한 가이드라인을 제시할 수 있을 것이다.

• Journal of Communications and Networks
• /
• 제16권6호
• /
• pp.627-638
• /
• 2014

In this paper, we study the joint price and power allocation in spectrum sharing macro-femtocell networks. The proposed game theoretic framework is based on bi-level Stackelberg game where macro base station (MBS) works as a leader and underlaid femto base stations (FBSs) work as followers. MBS has fixed data rate and imposes interference price on FBSs for maintaining its data rate and earns revenue while FBSs jointly adjust their power for maximizing their data rates and utility functions. Since the interference from FBSs to macro user equipment is kept under a given threshold and FBSs compete against each other for power allocation, there is a need to determine a power allocation strategy which converges to Stackelberg equilibrium. We consider two cases for MBS power allocation, i.e., fixed and dynamic power. MBS can adjust its power in case of dynamic power allocation according to its minimum data rate requirement and number of FBSs willing to share the spectrum. For both cases we consider uniform and non-uniform pricing where MBS charges same price to all FBSs for uniform pricing and different price to each FBS for non-uniform pricing according to its induced interference. We obtain unique closed form solution for each case if the co-interference at FBSs is assumed fixed. And an iterative algorithm which converges rapidly is also proposed to take into account the effect of co-tier interference on interference price and power allocation strategy. The results are explained with numerical simulation examples which validate the effectiveness of our proposed solutions.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
• /
• 제37권4호
• /
• pp.294-300
• /
• 2010

본 논문에서는 IEEE 802.16j를 기반으로 하는 중계기를 도입한 와이브로 시스템에서 지향성 안테나를 사용한 3섹터 셀룰러 시스템에서 효율적인 기지국 커버리지 확장에 대해 분석하였다. 현재 진행 중인 IEEE 802.16j MMR 규격에서는 기지국과 멀티홉 중계기에 전방향성 안테나와 지향성 안테나의 사용을 고려하고 있다. 전방향성 안테나는 전방향($360^{\circ}$)으로 서비스 제공이 가능하지만 이웃한 기지국과의 신호간섭 때문에 효율이 떨어진다. 그러나 지향성 안테나의 경우는 빔이 방향성을 갖도록 안테나를 배치하여 이웃한 기지국과의 신호간섭을 줄일 수 있어 전방향성 방식보다 효율성이 높다. 그러나 IEEE 802.16j MMR환경에서는 기지국과 멀티홉 중계기가 지향성 안테나를 사용할 경우 채널 재사용 등에 의해 다른 셀에서 쓰이는 동일 채널의 간섭(Co-channel interference) 때문에 지향성 안테나가 갖는 효율성이 달라질 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 지향성 NBTC, WBTC 방식의 기지국에 지향성 안테나를 갖는 중계기를 multi-tier로 배치하는 구조를 제안하고, 기지국과 중계기들의 빔의 방향에 따른 동일 채널 간섭을 분석하였다. 또한, 제안하는 멀티홉 중계기가 배치된 NBTC안테나와 WBTC 안테나 방식을 전방향성 안테나를 갖는 중계기가 배치된 방식과 비교 분석하여 멀티홉 중계기의 홉 수가 증가함에 따른 성능 저하 및 셀 커버리지 확장과의 상관관계를 알아보았다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제38A권3호
• /
• pp.268-276
• /
• 2013

본 연구에서는 Heterogeneous Network에서의 간섭제어에 관한 기술 동향을 살펴보고, 간섭 제어 기술 중 3GPP release 10에서의 주요 기술 enhanced Inter-Cell Interference Coordination (enhanced ICIC, eICIC)을 택하여 성능을 분석해 보았다. eICIC기술 중 시간영역에서의 간섭 제어인 Almost Blank Subframe (ABS)와 Cell Range Expansion (CRE) 기술에 의한 성능을 분석하였다. Heterogeneous Network에서 macrocell과 femtocell 간의 간섭 제어를 적절히 하기 위해서는 ABS기술과 CRE 기술 간의 조합이 중요할 것으로 보인다. Heterogeneous Network의 전체 성능 평가는 정량적으로는 분석되기 어려워 system level simulation에 의해서 평가하였다. 본 연구에서는 SLS 방식으로 다양한 환경에 대한 성능을 분석함으로써 Heterogeneous Network 운영에 있어 각각의 요소가 미치는 영향을 파악할 수 있도록 하였으며, Heterogeneous Network에서의 ABS와 CRE의 결합에 의한 효과를 분석하였다.

• 한국멀티미디어학회논문지
• /
• 제11권12호
• /
• pp.1697-1705
• /
• 2008

Several studies made for wireless mesh networks aim to optimize the capacity for wireless networks. Aside from protocol improvements, researches were also done on the physical layer particularly on modulation techniques and antenna efficiency schemes. This paper is concerned with the capacity improvements derived from using spatial diversity with smart adaptive array antennas. The use of spatial diversity, which has been widely proposed for use in cellular networks in order to lessen frequency re-use, can be used in mesh networks both to minimize co-channel interference (CCI) and enable multiple transmissions. This paper aims to study the capacity region and bounds in using smart antennas for single-channel multi-radio systems in relation to the number of spatial diversity or sectors as defined by the beam angle $\beta$.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제15권4호
• /
• pp.105-117
• /
• 2015

본 논문에서는 PRC (polar-rectangular coordinate) 에 대한 2 tier 19 셀에 대해 고려해보고, BS 와 같은 셀 중앙으로 부터의 거리에 기반해 셀룰러 망의 셀 에지(edge) 성능을 제시한다. BS 들은 하향링크 다중 셀 시스템에서 ICI (intercell interference) 제거를 위한 자신들의 SINR (signal-to-interference-noise ratio) 을 개선하기 위해 셀 에지 user 와 협력하여 송신한다. 제안한 새로운 모델은 다중 셀 시스템의 MIMO DC sum rate 용량을 계산한다. 이 모델은 협력 하향 링크 다중 셀 시스템에서 셀 간 간섭을 제거해 셀 에지 user의 성능을 개선시킨다. 모의실험 결과 제안한 방법이 망 경로 지수에 최소 영향을 주어 셀 에지 SINR 관점에서 기존 방법들보다 좋은 성능을 보였다. 경로손실 지수가 3.6인 경우에는 reuse-1에 비해 reuse-3을 사용한 결과 셀 에지 SINR에서 대략 13 dB가 개선되었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.47-58
• /
• 2018

이기종 셀룰러 네트워크 (HCN)는 미래 5 세대 (5 세대) 무선 네트워크의 핵심 기술로서 가장 중요하다. 고려된 이기종 네트워크는 펨토셀 기지국 (BS)으로 중첩 된 임의로 매크로 셀 기지국 (MBS)으로 구성된다. 확률 적 기하학은 무선 ad hoc, 센서 네트워크 및 다중 계층 셀룰러 네트워크와 같은 무작위 토폴로지를 사용하여 네트워크를 모델링, 분석 및 설계하는 매우 강력한 도구이다. HCN은 미래의 5G 무선 네트워크를위한 기술 중 하나에 중점을 두어 다른 네트워크에 속한 다양한 BS를 배치함으로써 에너지 효율적으로 설계 될 수 있다. 본 논문에서는 능동 / 슬립 모드를 도입하여 셀룰러 네트워크의 BS가 효율적으로 전력을 소비 할 수 있도록 해주는 시스템을 끄고 켜는 방법을 제안한다. 이 모드는 MBS 및 FBS의 간섭 및 전력 소모를 개별적으로 줄일 수있다. 잘 셀룰러 네트워크의 에너지 효율성을 향상시킬 수 있다. 펨토 기지국 BS 밀도에 따라 Karush Kuhn Tucker (KKT) 조건을 해결할 수있는 처리량 정지 제약 조건 하에서 에너지 효율을 최대화하기위한 최적화 문제뿐만 아니라 MBS 및 FBS에 대한 전력 소모 최소화를 공식화한다. 우리는 또한 커버리지 홀을 피하기 위해 코디네이트 된 멀티 포인트 (CoMP)가 있거나없는 HCN 시나리오에서 커버리지 확률과 에너지 효율의 식을 제안하고 기종 알고리즘과 비교한다.