The design flow of backhaul network for picocell system is proposed. Following the proposed design flow, backhaul frequency allocation algorithm for considering backhaul network is proposed. The proposed algorithm is shown to consume the minimum number of frequency bands to assign the entire backhaul network under weighted edge coloring constraints. The feasibility, optimality, and complexity of the proposed algorithm are considered. Compared to the conventional conflict graph approach, which is NP-hard, the proposed algorithm reduced complexity by recursively allocating frequency using the symmetric structure of picocell network. With the use of the proposed algorithm, the proposed design flow determines the number of tier in the backhaul network, beamwidth of the beamforming antenna array, and the total bandwidth to support target traffic intensity, given the total power consumption and total the target traffic intensity.
더 높은 데이터 전송량을 요구하는 추세에 따라 기존의 셀룰라 네트워크의 셀 크기를 줄이고 있으며, 이를 피코셀 혹은 펨토셀이라는 이름으로 많은 연구가 진행 중이다. 더 많아진 셀을 서비스 하기 위해서는 그만큼 더 많은 백홀이 구축해야 하며, 이를 모두 기존의 백본망과 연결하기에는 무리가 따른다. 따라서 무선 백홀망을 방향성 안테나를 이용한 설계에 대한 연구가 최근 활발히 진행되고 있다.
본 논문에서는 picocell을 위한 무선백홀 네트워크의 설계를 고려하였다. 제안한 설계 흐름에 따라 백홀 네트워크를 설계하는 과정의 요소 기술로써, 고려하는 네트워크의 주파수할당방식을 제안하였다.
제안하는 주파수 할당 방식을 사용할 때, 최소의 주파수 개수를 사용하여 백홀 주파수를 할당할 수 있음을 보였다. 또한 기존의 방법에 비해 육각형의 대칭성을 이용하기 때문에 재귀적으로 반복하여 할당함으로써 복잡도를 현저히 낮출 수 있음을 보였다. 제안하는 설계 흐름을 통하여, 주어진 타겟 트래픽 양을 만족하는 빔폭과 대역폭 값들을 구하는 방식을 제안하였다.
시뮬레이션 결과, 아일랜드 전체에서 사용하는 전송전력이 27 dBm이고, 타겟 트래픽이 500 Mbps이고, 100 MHz의 대역폭이 사용 가능할 때, 2-겹 아일랜드로는 타겟 트래픽을 얻을 수 없으며, 3-겹 아일랜드는 빔폭이 매우 작아야 (1`~3`) 타겟 트래픽을 만족시킬 수 있고, 4-겹 아일랜드로는 빔폭과 대역폭 tradeoff 관계를 가지며 타겟 트래픽을 만족시킴을 보였다.
