ICIC 현황 : LTE 기반에서용량증대를위한셀간간섭조정 (Inter Cell Interference Coordination) 굽타 (Gupta) 와쿠마 (Kumar) 는 2001 년발표한획기적인논문에서네트워크플래너와엔지니어기술전문가들에게알려진내용인무선네트워크의용량 ( 책정된스펙트럼의 MHz 당 sq. km. 당 load 로측정됨 ) 은주로간섭에의해제한된다고간단한용어로설명했습니다. 이러한굽타와쿠마의발견은이후많은연구를통해중계네트워크 2 (relay networks), 애드혹네트워크 3 (ad-hoc networks), 메쉬네트워크 4 (mesh networks) 과다양한특정상황으로도확장되었습니다. 또한, 최근현장에배치되는 WCDMA 시스템의소트프핸드오버 (soft handovers) 와소프터핸드오버 (softer handovers) 에서부터 OFDM 기반네트워크을위한인터셀스펙트럼공유 (inter-cell spectrum sharing) 를비롯한새로운차세대기술에서도굽타와쿠마의발견이실험을통해서지속해서증명됐습니다. 이분야의최근기술은 LTE 입니다. 사실, LTE 는시작부터셀간간섭 (inter-cell interference) 을고려하여디자인된것입니다 ( 디자이너들이 WCDM 네트워크에서의경험을바탕으로함 ). 그러나스몰셀 (small-cell) 과이종네트워크 (heterogeneous networks: HetNets ) 의개발로기존메커니즘은굽타와쿠마가예견한인터페이스제한선에빠른속도로근접하고있습니다. 현포스팅은이종네트워크환경에서간섭문제에관한최근연구에서소개되는기술과표준에관한개발현황을기술합니다. 새로운네트워크토폴로지 (network topologies) 가소개될때, 새로운형태의인터페이스또한나타납니다. 그래서이런새로운시나리오를다룰때사용되는메커니즘을설명하기 ICIC (for Inter Cell Interference Coordination) 와 eicici (extended Inter Cell Interference Coordination) 같은새로운약어가생성됩니다. 협력네트워크를사용하는현대추세에발맞추기위해 ICIC (or eicic) 는정적네트워크플래닝 (static network planning) 을강조한초기와는반대로동적과셀간커뮤니케이션 (inter-cell communication) 과셀간조정 (inter-cell communication coordination) 에강한초점을맞추고있습니다. 아래의본문에서보시다시피, 이러한초점의변화는네트워크디자인과용량관리분야에서흥미로운새도전과제를만들어냅니다. 간섭문제 (The Problem of Interference) LTE 는하향링크 (downlink) 에서 OFDMA 를사용하고, 상향링크 (uplink) 에서 SCFDMA 를사용합니다. 이러한 LTE 고유의직교성전송방식은셀내간섭 (intracell interference) 을감소시킵니다. 그러나셀간간섭의문제는 LTE 표준을진화하는데있어지속적인토론논제가됩니다 5. 셀간간섭의문제는셀경계에있는단말 (UE) 에영향을끼칩니다. 왜냐하면, 동일한주파수가셀들에재사용됨에따라경계단말 (UE) 에같은서브케리어 (subcarriers) 가할당이될수있기때문입니다. 이단말들이기지국 (enb) 에접속하기위해고전력으로운용될때, 신호는강한간섭을
받습니다. 경계단말 (UE) 은인접셀로부터강하고 / 약한신호를공평하게받습니다. 그래서경계단말은하향링크전송받을때생기는심한간섭현상으로여려움을겪습니다. 매크로셀간간섭 (Inter Macro Cell Interference) 간섭문제는스몰셀이매크로셀을겹치는 (overlap) 스몰셀에서더욱복잡해집니다 6. 스몰셀기지국 (enb) 이저전력에서작동될때, 단말 (UE) 이고전력매크로기지국 (enb) 에연결되지않고, 근접한스몰셀에확실하게연결되도록하는문제를일으킵니다. 이러한경우에셀경계는단말 (UE) 이매크로셀과스몰셀로부터동시에비슷한강도의시그널을받는지점입니다.
매크로와스몰셀간간섭 (Inter Macro-Small Cell Interference) 셀간간섭조정해결점 (Inter Cell Interference Coordination Solutions) 5,7,8,9 와같은셀간간섭문제를다루기위해다양한해결점이제안되었습니다 : 부분주파수재사용 (Fractional Frequency Reuse) 주파수는셀중심주파수 (cell center frequency) 와셀경계주파수 (cell edge frequency) 인두부분으로나누어집니다 : 셀경계주파수 (cell edge frequency) 는인접셀과겹치지않도록할당됩니다. 이렇게함으로써셀에주파수재사용계수 (frequency reuse factor) 를희생하지만, 경계에간섭을감소시킬수있습니다.
경계에겹치지않는주파수할당 (Non-Overlapping Frequency Allocation At Edges) 선택적전력재사용 (Selective Power Reuse) 이방법은인접한셀들이셀중앙사용자를위해저전력을사용하고, 경계사용자에서고전력을사용하는방법입니다. 기지국 (enbs) 은 X2 인터페이스를통해셀경계사용자에게고전력이전송될시간과주파수를알리는 RNTP (relative narrowband transmit power) 메시지를교환합니다.
셀경계에고전력신호 (High Power Signal At Cell Edge) 셀영역확장 (Cell Range Extension) 스몰셀기지국에인접한단말들이매크로기지국 (macro enb) 에연결되지않도록하기위해, 포지티브셀선택오프셋 (positive cell selection offset) 이스몰셀에추가됩니다. 이방법은스몰셀의커버리지를효과적으로높여줍니다.
셀영역확장, 단말이스몰셀에연결될것입니다. (Cell Range Extended, UE Will Attach To Small Cell) 간섭과과부하표시 (Interference & Overload Indication) 이방법에는강한간섭지표 (high interference indicator : HII), 즉비트맵 (bitmap) 이셀경계단말의스케줄 (scheduling) 을표시합니다. 이메시지는이웃하는기지국 (enb) 간에교환합니다. 그래서기지국은스케줄을조정하고경계단말기에간섭을피합니다. 추가로, 과부하인디케이터 (overload indicator: OI) 는셀경계단말이강한간섭을받을때를 나타냅니다. 그러면수신기지국은전력을조정해서간섭을감소시킬수있습니다. 확장 ICIC (Extended ICIC: eicic) 확장 ICIC 방법은간섭문제에 ABS 거의빈서브프레임 (Almost Blank Subframes: ABS) 이라불리는 시간도메인솔루션 (time domain solution) 에초점을맞춥니다 10. 여기에서간섭기지국 (interfering enb) 은 거의빈 (almost blank) 것같은특정서브프레임을남깁니다. 그래서희생기지국 (victim enb) 은강한간섭신호를만나지않고단말기에전송할수있습니다. 기지국은사전에 AB 서브프레임에관해서알기위해 X2 메시지를교환합니다. 간섭기지국은이서브프레임에최소한의정보를전송합니다. 여기에는레가시단말 (legacy UEs) 을
유지하기위해전송해야만하는데이터만을말합니다. 이정보는주로동기화신호 (synchronization signals), 기준신호 (reference signals), UE 스케줄링과 HARQ 연관된정보로구성됩니다. ABS 서브프레임에서스몰셀에의한전송 (Transmission By Small Cell In ABS Subframe) 더확장된 ICIC (Further Extended ICIC: feicic) ABS 솔루션은 CRS 와선택된컨트롤채널정보 (selected control channel information) 를차단하여서셀간간섭의많은부분을감소시킵니다. 이문제를해소하기위한여러개의옵션이 11 feicic 연구, 3GPP 와다양한연구시도에서고려되었습니다. 그중몇개를소개하면다음과같습니다 : RS 간섭을감소하기위해공용슬롯 (common slot) 보다근접슬롯 (adjacent slots) 에서 CRS 를전송하는송신기기반뮤팅 (Transmitter-based muting) 문자열간섭자 (string interferer) 을감지하고, 간섭을제거하기위해단말의능력에의지하는수신기기반테크닉 (Receiver-based techniques) 간섭기지국은셀중앙에있는단말에저전력으로전송하기위해 ABS 서브프레임을사용할수 있습니다.
ICIC 의미래동향 상기에기술된메커니즘의주목적은간섭현상을감소시키는데있습니다. 향후에는간섭현상에대항하는적극적인테크닉이개발되기를기대합니다. 이러한경우에는다른이노드비 (enodebs) 들이공동으로하나또는하나이상의수신자에게직접신호를보내기위해서서로조정할것입니다. 이방법은상향링크 (uplink) 에서도되풀이될것입니다. 조정다지점송신 (Coordinated multipoint transmission) 또는 COMP 는현재 LTE 사양의한부분입니다. 하지만 ICIC 보다는개인사용자에게처리량 (throughput) 을증가시키는데주로초점이맞춰져있습니다 12. 그러나특히매크로와스몰셀커버리지가상당부분중복되는 HetNet 의경우신호에약간의변화를주면동일한테크닉이간섭조정 (interference coordination) 에사용될수있습니다. 추후포스팅에는이방면에서 COMP 적용과당사의리서치를간략히설명할것이니다시방문해주십시오. hsc.com/blog 외부참고자료 (External References) 1. The capacity of wireless networks. Gupta, P. and Kumar, P.R. 2000, Information Theory, IEEE Transactions on, pp. 388-404. 2. On the capacity of wireless networks: the relay case. Gastpar, M. and Vetterli, M. s.l. : IEEE, 2002. 0743-166X. 3. Capacity of Ad Hoc Wireless Networks. Li, Jinyang, et al. s.l. : Mobicom, 2001. 1-58113-422-3. 4. The nominal capacity of wireless mesh networks. Jun, Jangeun and Sichitiu, M.L. 5, Oct 2003, Wireless Communications, IEEE, Vol. 10, pp. 8-14. 5. 3GPP. 36.300 v12.2.0. 2014. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description. 6. Jeanette Wannstrom, Keith Mallinson. Heterogeneous Networks in LTE. 7. On Interference Avoidance Through Inter-Cell Interference Coordination (ICIC) Based on OFDMA Mobile Systems. Chrysovalantis Kosta, Bernard Hunt, Atta UI Quddus, Rahim Tafazolli. s.l. : IEEE COMMUNICATIONS SURVEYS & TUTORIALS, VOL. 15, NO. 3, 2013. 8. Enhanced Inter-Cell Interference Coordination Challenges in Heterogeneous Networks. David L opez-p erez, Ismail G uvenc, Guillaume de la Roche, Marios Kountouris, Tony Q.S. Quek, Jie Zhang,. 9. Algorithms for Enhanced Inter Cell Interference Coordination (eicic) in LTE HetNets. Supratim Deb, Pantelis Monogioudis, Jerzy Miernik, James P. Seymour. 10. 3GPP. R1-105622. Discussion of TD eicic schemes. 11.. R1-114424. On the need for signaling enhancements for feicic. 12. Coordinated multipoint transmission/reception techniques for LTE-advanced [Coordinated and
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