LTE 기반 Two-Tier Femtocell Network에서 Throughput 성능 향상을 위한 최적의 전송 전력 설정 기법
An Optimal Power Setting Scheme for Throughput Improvement in LTE Based Two-Tier Femtocell Networks
- 주제(키워드) Femtocell , LTE , Power Setting Scheme , Throughput
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 홍대형
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000046499
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
Macro 셀 안에 Femto 셀이 설치 될 때 Femto 셀이 설치되는 실내에 위치한 UE (User Equipment) 는 Femto 셀에 연결되면서 Macro 셀에 연결된 경우에 비해throughput 성능이 향상된다. 반면 Macro 셀에 연결된 UE는 설치된 Femto 셀로부터 받게 되는 co-channel 간섭으로 인해 Femto 셀이 설치되기 이전에 비해throughput 성능이 저하될 수 있다. 이 때, 설치된 Femto 셀의 전송 전력에 따라 실내에 위치한 UE가 Femto 셀로부터 수신 받는 신호의 세기와 Macro 셀에 연결된 UE가 수신 받는 간섭 신호의 세기가 달라지게 된다. 따라서 시스템의 throughput 성능을 향상시키기 위해 Femto 셀의 전송 전력을 설정하는 기법이 필요하다. 본 논문에서는 Macro 셀 안에 Femto 셀이 설치 될 때 Femto 셀과Macro 셀에 연결된UE들 각각의 data rate의 합이 최대가 되도록 Femto 셀의 전송 전력을 설정하는 기법에 대해서 연구하였다. 제안한 기법에서는 sum rate을 최대화 하는 문제를 Lagrangian relaxation 을 이용하여 convex optimization 문제로 변환한 후 sub-gradient방법을 적용하였다. 이 때, 두 가지의 제한 조건을 두었다. 첫째, Femto 셀의 전송 전력의 범위를 제한하였고 둘째, 모든UE 가 serving station으로부터 수신한 SINR (Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio) 이 통신을 하기 위해 요구되는 최소한의 SINR 이상이 되도록 제한하였다. 제안한 기법의 성능을 도출하기 위해 모의 실험을 구성하고 수행하였다. 단일 Femto 셀이 설치되는 경우와 다수의 Femto 셀이 설치되는 경우에서 Femto 셀의 전송 전력에 따른 음영 지역의 면적과 양상을 도출하였다. 또한 제안한 기법을 이용하여 sum rate을 최대로 하는 Femto 셀의 전송 전력을 도출하였다. 제안한 기법을 이용하여 도출한 sum rate이 최적값에 거의 근접하게 다가가는 것을 확인 할 수 있었다. 특히, Femto 셀이 많이 설치될수록 제안한 방법을 효율적으로 적용 할 수 있음을 확인 하였다.
more초록/요약
When a Femto cell is deployed in Macro cell, throughput of Femto cell UEs (User Equipments) that serviced by deployed Femto cell will increase than before. While throughput of Macro cell UEs decrease than before because of co-channel interference from the deployed Femto cell. Then received signals of Femto cell UEs from the Femto cell and received interference signals of Macro cell UEs alter as transmit power of the deployed Femto cell. Therefore, an interference mitigate scheme that set the transmit power of Femto cell is required for throughput improvement. In this study, we propose a power setting scheme to maximize a sum of all UE `s (Macro cell UEs and Femto cell UEs) rates when Femto cells are deployed in Macro cells network. A range of transmit power of Femto cell is constrained. Also we constraint that the received SINR of the Macro cell UE should be maintained more than a desired SINR for communication. The received SINR (Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio) of Femto cell UE should also be maintained more than it. The proposed scheme converts the maximization problem of sum-rate to the convex optimization problem by Lagrangian relaxation. The convex optimization problem will be solved by a sub-gradient method. To evaluate the proposed algorithms, the computer simulation is performed. We examine a coverage hole in the two cases 1) deploying a single Femto cell 2) deploying many Femto cells. Also we determine transmit powers of Femto cells that maximize the sum rate by using the proposed scheme in two cases. Simulation results show that the sum rate by using the proposed scheme is close to the optimal value. Particularly, the proposed scheme is more effectiveness as many Femto cells are deployed.
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