Femtocell is a low power base station that would be likely deployed inside a house or office to provide more capacity to indoor users. Since a large number of femtocells may coexist in one macrocell area, interference management becomes a major issue in the deployment of femtocells, and therefore has been researched actively. In the IEEE 802.16m, one way to mitigate interference is Low Duty Operation (LDO) Mode for femtocells. Femtocell in the LDO mode changes alternately between available interval and unavailable interval. During available interval (AI), femtocell may become active on air interface by transmitting control messages, while during unavailable interval (UAI), femtocell becomes inactive on air interface.
Nevertheless, the current operation of femtocell in the LDO mode is not efficient, since the femtocell still has AIs even though there are no mobile stations (MS) will access it in anytime soon. In this case, the AIs may not be necessary and can further cause interference to neighbor cells.
In this thesis, we propose an interference mitigation scheme based on the grouping of femtocells in one neighborhood area. A group consists of a header and members femtocell. Using our proposed scheme, the member femtocell can have Low Duty Cycle (LDC) pattern with minimum AI. Thus, using the proposed scheme, the unnecessary AIs in LDO can be decreased which results in decreasing interference to neighbor cells. We conduct both analysis and simulation results to show the gain of proposed scheme. Both results show that the proposed scheme has superior advantages compared to the conventional LDO scheme in the IEEE 802.16m, in terms of interference mitigation and energy saving aspects.
펨토셀은 낮은 전력으로 동작하는 기지국으로 집이나 사무실 안에 설치되어 실내의 사용자에게 더 큰 통신 용량을 제공해 준다. 사용자가 펨토셀을 직접 설치하기 때문에 펨토셀은 인터넷 서비스 제공자가 통신 용량을 증가시키는데 값싼 해결책을 제공해준다. 많은 수의 펨토셀이 마크로셀 내에 설치되기 때문에 펨토셀 환경에서 간섭은 가장 심각한 문제이다. 이러한 간섭을 완화하기 위해서 전력 제어와 주파수 설계와 같은 기존 방안이 존재한다.
IEEE 802.16m 표준에서는 주변 셀로의 간섭을 완화하기 위해서 만약 펨토셀의 커버리지 내에 단말이 존재 하지 않거나 커버리지 내의 단말이 idle mode 나 sleep mode 라면 해당 펨토셀은 Low Duty Operation (LDO) 로 동작을 한다. LDO 는 available interval과 unavailable interval로 구성되어 있다. Available interval 동안 펨 토셀은 시그널링을 목적으로 무선 인터페이스를 활성화 시켜서 프리엠블을 전송한다. unavailable interval 동안 펨토셀은 무선 인터페이스를 비활성화 시켜서 아무것도 전송하지 않는다. IEEE 802.16m 표준의 Low Duty Mode 로 동작하게되면 당분간 펨토셀로 접속할 단말이 존재하지 않는 경우에도 프리엠블이 지속적으로 전송된다. 이 러한 경우 available interval 동안 프레엠블의 전송은 불필요하고 더욱이 주변 셀로 간섭을 일으키는 원인이 된다. 따라서 본 논문에서는 이웃에 위치한 펨토셀의 그룹핑 방안을 제안하여 불필요한 available interval 을 줄이고자 한다. 각각의 펨토셀 그룹은 header 펨토셀과 member 펨토셀로 구성된다. Header 펨토셀은 Low Duty Mode 동안에 항상 available interval 을 갖는다. 반면에 member 펨토셀은 Low Duty Mode로 동안에 계속 unavailable interval 에 머무른다. 새로운 펨토셀이 설치되어서 주변의 header 펨토셀로부터 수신한 프리엠블 신호의 크기가 미리 정해진 문턱값보다 크면 해당 펨토셀 그룹의 member 가 되고 그렇지 않으면 새로운 펨토셀 그룹을 형성하여 header 가 된다. 제안하는 펨토셀 그룹핑 방안을 사용하면 펨토셀 그룹의 member 펨토셀은 unavailable interval 에 머무를 수 있기 때문에 주변 셀로의 간섭을 줄일 수 있다. 만약 단말이 펨토셀 그룹의 근처에 진입하게 되면 header 펨토셀로부터 프리엠블을 발견함으로써 펨토셀 그룹의 존재를 알 수 있다.
본 논문에서는 수학적 분석과 시뮬레이션을 통해서 제안방안과 기존방안을 비교하였다. 측정 metric 으로는 주변셀에게 미치는 간섭을 나타내는 interference time mitigation 과 펨토셀이 프리엠블을 전송하는데 사용한 전 력을 나타내는 energy reduction 을 사용하였다. 두 가지 metric 모두에서 기존방안과 비교하였을 때 제안 방안이 월등한 성능을 나타내므로 제안 방안은 주변셀에게 미치는 간섭과 전력 소비를 줄일 수 있을 것이다.
