OFDM 다중접속방식, 동일채널간섭(CCI, Co-Channel Interference) 감소 방안

휴대인터넷(Wibro) 시스템의 다중접속 방식인 OFDM-FDMA의 경우 셀간 동일 채널간섭(CCI)을 감소시키기 위한 방법에 대하여 설명하시오

1. 개요

2. OFDM 다중접속 방식 

3. 동일채널간섭

4. 동일채널간섭 감소 방안

5. 결론 및 향후 전망

1. 개요

 - 다중 접속(Multiple Access)이란 다중화에 의해 복수의 가입자가 기지국을 액세스할 때, 보다 효율적으로 자원을 사용하도록 하는 것임

 - 휴대인터넷 다중접속방식으로 하향링크는 OFDM-FDMA 방식을 사용하며, 상향링크는 OFDM-TDMA 방식이 사용됨

 - 셀룰러 네트워크는 인접 기지국간에 동일주파수를 사용함으로 동일채널간섭이 필연적으로 발생, 이를 감소시키기 위한 다양한 방식이 사용되고 있음

 - 동일채널 간섭을 감소시키면 셀커버리지 증가와 용량증가의 효과가 있음

 

<참고> 통신에서 간섭의 종류

         가. 시간 간섭(ISI, Inter Symbol Interference)

             - 대역제한에 의한 펄스퍼짐으로 이웃 펄스에 간섭을 일으키는 현상

         나. 주파수 간섭(ICI, Intel Channel/Carrier Interference)

             - 동일채널간섭(Co-Channel Interference, CCI): 서로 다른 지역간의 동일 주파수 채널간의 간섭

             - 인접채널간섭(Adjacent Channel Interface, ACI): 동일 지역에서 인접한 주파수 채널들 간의 간섭

 <참고> WiMAX vs Wibro

         가. WiMAX(World Interoperability for Microwave Access)

             - 휴대 인터넷의 기술 표준을 목표로 미국 인텔사가 개발

             - IEEE 802.16d

             - 전송속도는 빠르지만 사용 반경이 좁다는 와이파이의 단점을 보완한 기술

         나. Wibro(Wireless Broadband Internet)

             - Mobile WiMAX

             - 802.16e

 

2. OFDM 다중접속 방식

 - 방송용이 아닌 셀룰러 이동통신, 무선 LAN 등에 OFDM 전송방식을 사용하는 경우에는 단일 반송파 전송방식과 마찬가지로 다수의 사용자를 위한 다중 액세스 방식이 필요

 - 대표적 방식으로는 TDMA, FDMA, CDMA가 있으며 OFDM과 이들 다중 액세스 방식을 결합하여 사용

 2.1 OFDM-TDMA

    - 각 사용자에게 시간 슬롯이 할당되고 할당된 시간동안 각 사용자는 전체 부채널을 모두 사용, 즉 한 사용자가 전체 대역폭을 모두 사용

    - 무선 LAN과 같이 독립적인 Cell 환경하에서 작은 크기의 FFT를 사용하는 경우에 유리함

 2.2 OFDM-FDMA(OFDMA)

    - 한 사용자가 모든 유효 부반송파를 독점하는 것이 아니라, 여러 사용자가 가능한 유효 부반송파의 집합을 서로 분할하여 사용

    - 부반송파들이 일부 집단을 하나의 집합으로 하여 구성, 이를 두고 부채널(Subchannel)이라고 함

    - 시간 및 주파수 영역에서 2차원적으로 자원을 할당

    - OFDMA는 매우 유연한 다원접속 방식임

    - 사용자가 원하는 전송률에 따라 부채널의 할당은 동적으로 변할 수 있다

  2.3 OFDM-CDMA

    - 각 사용자에게 고유의 확산부호 할당

    - 모든 사용자가 모든 시간과 부채널을 함께 사용토록 함

    - 다른 사용자와의 구별을 위해 직교 또는 이와 유사한 확산부호를 사용

    - 사용자가 요구하는 전송률에 따라 코드 수를 변화시킴

     

 

3. 동일채널간섭

  - 이동통신의 경우, 일반적으로 다른 무선통신보다 기지국 출력이 작으므로, 특정 기지국에서 사용한 주파수를 다른 기지국에서 재사용해야함

  - 재사용율이 높을수록 가입자 수용률은 증가하나, 동일 채널 간섭으로 통화 품질에 영향을 줄 수 있음

 

4. 동일채널간섭 감소 방안

 가. PUSC(Partial Usage of Subchannels)

 

 나. FFR(Fractional Frequency Reuse)

 다. FRP3(Frequency Reuse Panning 3)

    - 서비스 초기의 여유 주파수 이용하여 섹터 및 셀간 각기 다른 주파수 채널 설정

    - 가입자가 적은 서비스 초기의 임시방편

 

<추가>

  가. 사용주파수(FA) 확대

      - 사용자가 증가할 수록 간섭이 증가하므로 사용주파수(FA)를 증대시켜 동일채널간섭을 감소함

  나. 기지국 세분화, 섹터 분할

      - 기지국 커버리지가 클수록 트래픽 수용이 증대되어 간섭이 증가하므로 이를 감소시키기 위하여 셀 반경을 축소함으로써 통화량감소를 통해 동일채널간섭을 감소시킴

      - 이를 위해 옴니기지국을 섹터기지국으로 분할하고, 기지국의 커버리지를 축소함

  다. 순방향, 역방향 전력제어

      - 전력제어를 통해 간섭량을 최소화함

  라. 스마트 안테나 사용

      - 특정 가입자에 빔패턴을 제공하여 다른 가입자의 간섭을 최소화 할 수 있는 방식

 

 

5. 결론 및 향후 전망

  - 이동통신의 경우 일반적으로 다른 무선통신보다 기지국 출력이 작으므로, 특정 기지국에서 사용한 주파수를 다른 기지국에서 재사용해야하고 재사용률이 높을수록 가입자 수용률(스펙트럼 효율)은 증가하나, 동일채널간섭으로 통화품질에 영향을 줌

  - 이동통신의 경우는 모든 기지국이 같은 주파수를 사용하므로 동일채널간섭이 더욱 문제가 되며 이에 대한 방지책으로서 가입자가 많아질수록 주파수를 확대해야 하고, 기지국을 더 세분화하여 3섹터로 구분하여 서비스를 해야함

  - 또한 최근에는 스마트 안테나의 채용으로 동일채널간섭의 영향을 더욱 감소시킴

  - 4G 시스템은 간섭량 제어를 통해 통화용량을 극대화하고자 다양한 방식의 기술(CoMP, eICIC)이 도입되고 있음

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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