In this thesis, we propose a new algorithm for finding the cell coverage, Cell Breathing Process, which searches the optimal radius of a cell as computing interference power received at the base station iteratively. The cell radius is considerably reduced as compared with the initial cell radius obtained from a simple link budget calculation. In this process, we also consider the link budget differences among the cellular band (near 800 MHz), PCS band (near 1.8 GHz) and WCDMA band (near 2 GHz) for three types of environment, urban, suburban and rural. Particularly, the multi-layer cell structure is introduced for describing the mixed traffic of speech and data in the WCDMA. The estimation of the number of base stations is derived from the practical information about the area and the number of subscribers in each region. Numerical results show that, when we take the link budget differences by region and frequency band into account, differences of the number of base stations between cellular and PCS bands decrease. In addition, much more base stations are required for WCDMA service due to the data traffic with high bit rates. It is also observed that, as the portion of data traffic increases, the cell coverage gets to be reduced. We have demonstrated that the proposed method works reasonably well for the network dimensioning based on CDMA. The results of estimation may be sufficient references for the detailed cell planning.
경험적 전파전파 모델과 간단한 link budget 계산만으로 셀의 서비스 반경을 구하는 기존의 방법으로는 간섭 제한적인 CDMA 시스템에서 다중 셀 환경의 영향을 효율적 반영할 수 없다. 또한 CDMA 기술은 음성 서비스 중심의 IS-95 시스템을 지나 동영상 등의 대용량 데이터를 처리할 수 있는 멀티미디어 서비스 체제인 WCDMA 시스템으로 발전하고 있는 상태이므로 IS-95 에서 적용하였던 얼랑 용량(Erlang capacity) [10]과 같은 셀의 부하 계산법을 WCDMA에 그대로 적용하기에도 무리가 있다.
본 논문에서는 한 지역의 면적과 이동통신 사용자수 자료만을 이용하여 간섭의 영향을 고려한 최적의 셀 반경을 구하는 새로운 방법을 제시한다. 먼저 인접 셀에 의한 간섭 전력의 평균을 정량적으로 계산하여 일정한 통화 품질을 만족시키는 셀의 서비스 반경을 구한다. 해당 지역을 이렇게 얻은 셀들로 나누게 되면 셀의 무선국이 받는 간섭의 양이 이전과 바뀌게 된다. 따라서 변화된 간섭을 고려한 새로운 셀 반경을 구해야 한다. 이렇게 셀이 간섭으로 인하여 수축과 팽창을 거듭하는 과정을 마치 셀이 숨을 쉬는 것과 같다고 하여 셀 호흡 과정(cell breathing process)이라고 한다. 셀 호흡 과정의 수렴 조건은 셀 내의 사용자 수 변화가 1명 이하일 때로 한다. 특히 WCDMA의 경우는 셀 내에 다양한 비트속도(data rate)로 통화를 하는 사용자들이 섞여 있고, 무선국을 중심으로 통화가능 영역이 서비스마다 다르므로 이를 반영하기 위해서 다층 셀 구조를 적용한다. 이를 바탕으로 IS-95와 WCDMA에서 기존의 방법으로 구한 셀의 반경보다 셀 호흡 과정을 통한 셀의 반경이 더 작게 될 수 있다는 것을 보인다.
제시된 알고리즘과 실제 우리나라 각 지역의 행정단위별 면적과 이동통신 가입자 수를 이용하여 그 지역에 필요한 무선국의 수를 모의 실험으로 구한다. 이를 통하여 부도심과 시골 지역보다는 도심에서, 실외 환경보다는 실내 환경에서, IS-95 보다 WCDMA 에서 더 많은 무선국이 필요로 하다는 것을 보인다. 경험적 전파 모델로 Hata 모델보다 COST-231 모델을 적용하는 경우, 도심 지역에서 필요한 무선국수가 더욱 증가한다는 것도 보인다. 또한 WCDMA의 서비스 분포에 따라 무선국수가 달라지며, 셀 내 데이터 사용자들의 비율이 증가하는 것에 따라 필요한 무선국의 수도 증가한다는 것을 보인다.
본 논문에서 제안한 셀 호흡 과정을 거쳐 셀 반경을 최적화 시키는 알고리즘은 지역 면적과 가입자수만 주어지면 CDMA 통신망에서 간섭의 영향을 고려하여 대략적인 소요 무선국수를 빠르게 산출할 수 있다는 장점이 있다. 이를 통하여 얻은 결과들은 구체적인 셀 계획(Cell Planning)을 하는데 좋은 참고자료로 이용할 수 있을 것이다.
