Distributed antenna systems (known as MIMO systems) have recently been spotlighted for WCDMA networks and next-generation cellular networks. The most attractive benefits of distributed antenna systems are the enhancement of system capacity and service coverage as well as the reduction of deployment costs.
In this dissertation, we focus on the way distributed repeater systems (which are similar to distributed antenna systems) enhance the capacity of WCDMA cellular networks. By introducing the novel architectures of the distributed repeater system, we can enhance the ratio of other-cell interference to the serving cell other-user interference and the orthogonality factor. As a result, we can acquire a higher data rate between a base station or a repeater station and a mobile station with given radio resources. We also present equations of the output power allocation that is needed for a base station and each repeater station to maintain a constant hexagonal cell shape.
Next we examine the capacity gains of the proposed distributed repeater system networks through numerical analysis under multi-cell environments. The numerical results indicate that the proposed distributed repeater system architectures render a significant improvement in capacity through reduced interference ratios and the improved orthogonality factor.
The primary contribution of this dissertation is the development of the novel architectures of the distributed repeater system without coverage holes or excessive coverage overlap. The development is achieved with dynamic power allocation equations in a multi-cellular environment. We quantify the system capacity and performance of the proposed distributed repeater systems and show that from a practical standpoint the proposed distributed repeater system is an effective solution for enhancing the capacity of WCDMA cellular networks.
최근 분산안테나 시스템 (MIMO 시스템)은, WCDMA네트워크와 차세대 네트워크에서 각광 받고 있다. 분산안테나 시스템의 가장 큰 장점은 시스템용량 및 커버리지 향상뿐만 아니라 네트워크 구성비용도 낮출 수 있다는 것이다.
본 논문에서 우리는 WCDMA 셀룰라 네트워크의 용량향상에 초점을 맞춘다. 분산중계기 시스템을 도입함으로써 다른 셀 간섭 비 대 자기 셀 다른 사용자 간섭 비 (DARI, UARI)와 직교인자 (OF)를 개선할 수 있고 그 결과 주어진 무선자원으로 기지국과 이동 국 또는 중계기와 이동 국 사이에서 높은 데이터 전송속도를 얻을 수 있다.
또한 최근 이동통신시스템의 발달로 다양한 중계시스템을 이용한 커버리지 향상기법들이 각광 받고 있다. 그러나 이동통신 네트워크에서 DARI/UARI 와 OF의 정확한 해석을 통한 중계시스템에 적용한 연구는 진행되지 않았다.
본 논문에서 우리는 분산중계기 시스템을 사용하는 경우 송신기와 수신기 사이의 거를 줄임으로써 OF를 높일 수 있다는 점에 착안하여, 시스템 용량향상에 중요한 변수인DARI/UARI 를 낮추어줄 수 있는 효율적인 분산중계기 시스템 구조를 제안한다. 또한 제안된 분산중계기 시스템이 과도한 커버리지 홀이나 커버리지 겹침이 발생하지 않도록 전파환경에 따른 기지국 셀 및 중계기 셀의 전력을 동적으로 할당할 수 있는 동적 전력할당 방정식을 유도한다. 그리고 제안된 분산중계기 시스템의 용량향상을 최대화 할 수 있는 중계기 셀의 안테나 높이를 도출하기 위한 중계기 셀의 안테나 높이에 따른 제안된 분산중계기 시스템의 성능향상을 다중 셀 환경에서 수학적 분석을 통하여 알아본다.
첫째로, 기지국 경계부분에 중계시스템을 일정한 거리에 선택적으로 설치하는 새로운 구조의 분산중계기 시스템 네트워크를 제안한다. 제안된 구조들의 DARI/UARI 를 구할 수 있는 방정식을 유도한다.
둘째로, 동적 전력할당 방정식을 통하여 분산중계기 시스템이 커버리지 홀이나 과도한 커버리지 겹침이 없는 육각형태의 셀 구조를 유지할 수 있도록 한다. 다음으로 다중 셀 환경하에서의 수치해석을 통하여 제안된 분산중계기 시스템의 용량이득을 확인한다. 수치해석결과 동적 전력할 당 방정식을 이용한 분산중계기 시스템은 DARI/UARI 감소와 OF향상을 통하여 탁월한 용량향상을 제공할 수 있음을 알 수 있다.
셋째로, 분산중계기 시스템을 이용한 WCDMA 셀룰라 네트워크구성 시 중계기 셀의 안테나 높이에 따른 DARI/UARI 를 도출하여 셀 당 용량변화를 구한다. 이 결과를 이용하여 중계기 셀의 최적의 안테나 높이를 제안함으로써 WCDMA 셀룰라 네트워크의 용량향상을 최대화한다.