안테나 빔 패턴과 RRH를 활용한 셀 경계 사용자의 수신 신호 품질 향상 방안 연구
On Reception Signal Quality Enhancement Strategy for Cell-Edge users by Employing Antenna Beam Patterns and Remote Radio Heads
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 성원진
- 발행년도 2014
- 학위수여년월 2014. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000053400
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약 도움말
셀룰러 이동통신 시스템의 용량과 커버리지를 향상시키기 위한 많은 연구 결과들이 시스템에 적용되고 있지만, 셀 경계에서의 심각한 성능 열화는 여전히 단말 전송률 향상을 가로막는 주요한 요인으로 남아있다. 본 논문에서는 셀룰러 이동통신 시스템에서 안테나의 방향성 빔 패턴과 RRH (Remote Radio Head) 등을 활용하여 외부 셀 간섭을 제어하고 셀 경계에서의 신호 품질을 향상시키기 위한 방법들을 제안하고 제안한 방식들의 성능을 평가한다. 첫 번째 제안 방식은 기지국에 복수 계층 안테나 어레이를 설치하고, 해당 안테나를 활용하여 다수개의 빔 방향 패턴 (beam direction pattern; BDP)들이 시간상에서 회전하면서 신호를 전송하는 시스템 운용 방안이다. 셀 또는 섹터 경계에 위치하는 특정 단말들이 기지국으로부터 전체 전송 시간에 걸쳐 낮은 신호 대 잡음 및 간섭비 (Signal-to-Interference plus Noise Ratio; SINR)로 신호를 수신하게 되는 상황을 억제함으로써, 해당 단말들의 수신 신호 품질을 향상시킬 수 있는 방식이다. 두 번째로 원격송신국을 활용하는 이종 네트워크 시스템 (heterogeneous network; HetNet)에서 셀 경계 지역에 설치한 RRH들의 부분적 활성화를 통해 인접 셀 간 간섭을 제어하는 방식을 제안한다. 마지막으로 대규모 안테나 원소가 적용된 기지국에서 안테나 원소들의 sub-array를 형성하여 방향성 빔포밍과 다중 사용자 MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 빔포밍을 함께 적용하는 방안을 제안한다. 셀 또는 섹터 내에서의 단말 분포도에 따라서 방향성 빔포밍 방향을 가변적으로 이동시키고, 해당 빔포밍 방향 내에서 다중 사용자 MIMO를 활용함으로써 셀 내에 위치하는 모든 단말에 대하여 전송률 증대를 보장할 수 있는 시스템 운용 방식이다.
more초록/요약 도움말
Even though extensive research results have been applied to wireless cellular systems to improve their capacity and coverage, severe performance degradation experienced in cell boundary areas still remains as a major limiting factor to prohibit further improvement of user equipment (UE) throughput. In this thesis, we propose on reception signal quality enhancement strategy for cell-edge terminals by employing antenna beam patterns and remote radio heads (RRHs). First, we propose the concept of multiple beam direction patterns (BDPs) which can be implemented using multi-layer antenna arrays stacked vertically at macro base station (BS) sites to transmit signals in different main beam directions. In comparison to conventional three-sector antennas with a fixed beam pattern, the proposed methods makes signal transmission in a rotational fashion to significantly enhance the reception quality of UEs located near sector (or cell) edge areas, preventing the situation where certain UEs are marginally covered by the BS for the whole transmission time. We also present a partial activation strategy by using RRHs deployed near cell-edge which results in moving coverage boundary effects. Based on system level simulations, performance of the presented strategy and the conventional techniques including the inter-cell interference coordination (ICIC) and the coordinated multipoint transmission and reception (CoMP) is evaluated. Finally we propose a beamforming method using a sub-array structure which is a set of antenna elements in large-scale antennas. In the proposed scheme, directional beamforming and multi-user multiple-input multiple-output (MU-MIMO) beamforming are simultaneously applied. Using proposed beamforming, the signal power from an intra macro cell increases while the interference power from inter-cells decreases. Thus UEs can receive signals with improved quality irrespective of their geographical locations.
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