Coordinated multi-point (CoMP) in heterogeneous network (HetNet) has been a promising solution to meet the unprecedented growth of data traffic. In this paper, we revisit the conventional energy efficiency (EE) for the downlink of HetNet CoMP by considering the fronthaul power consumption. To this end, we propose a new power consumption model for the practical use, in which two types of fronthaul transmission schemes are investigated, namely "joint transmission (JT)" and "coordinated beamforming (CB)". Especially, JT CoMP scheme is divided into two methods, "After-precoding (AP)" and "Before-precoding (BP)", according to the way to transfer precoding matrix and data through the fronthaul link. We propose the power model for each method by focusing on the fronthaul power consumption. Based on the EE formulation via the proposed power consumption model, we compare and analyze the EE of the HetNet CoMP and Non-CoMP through simulations. Finally, we present the impact of the fronthaul power on the EE in HetNet CoMP system.
이 연구는 다운링크 이종네트워크 (HetNet) 상황에서 다중협력포인트 (CoMP) 전송 기술을 사용했을 때 에너지 효율성을 분석한 내용이다. HetNet에서 스몰 기지국과 매크로 기지국이 같은 채널을 사용할 때, 더 복잡한 interference를 야기하고 이를 제어 해야 할 필요성이 있다. 따라서 전송 기지국 간 협력하는 기술인 CoMP를 사용하여 interference를 효과적으로 제거하는 연구가 진행되고 있다. 또한 information과 communications technologies 분야에서의 에너지 소모량이 급격하게 증가하고 있고, 이로 인해 실질적으로 환경오염에 영향을 미치는 이산화탄소의 배출량이 늘어나고 있다. 따라서 에너지 효율적인 기술을 중요시 하는 `Green communication' 연구가 주목을 받고 있으며, 더불어 에너지 효율성은 통신 분야에서 중요한 지표로 고려되고 있다. 이 연구는 Multi-user MIMO HetNet CoMP 시스템 모델에서 기존의 연구들이 간과했던 digital unit (DU) 과 radio unit (RU) 사이 프론트홀 링크의 소비전력을 고려하여 에너지 효율성을 재분석한다. 다운링크 CoMP 기술은 크게 joint transmission (JT)과 coordinated beamforming (CB) 두 가지 기술로 나뉜다. JT는 여러 셀이 같은 주파수 및 시간을 사용하여 같은 데이터를 동시에 전송한다. 즉, 다른 셀로부터 수신되는 신호가 interference가 되는 것이 아니라 필요한 신호가 된다. 반면 CB는 여러 셀이 서로 협력하여 프리코딩을 디자인 한다. 자신이 서비스 하는 유저에게는 main beam을 할당하고 다른 유저에게는 nulling하는 프리코딩을 디자인함으로써 interference를 제어한다. 이 때 JT와 CB는 필요한 정보 (데이터와 채널 정보)를 프론트홀을 통하여 전달하게 되고, 이 때 소비되는 프론트홀 전력을 고려하여 각각 파워 소비 모델을 세운다. 특히 JT는 프론트홀을 통해 데이터와 프리코딩을 전달하는 방법에 따라 `After-precoding' (AP)와 `Before-precoding' (BP) 두 가지로 나누어 모델링 한다. 프론트홀 소비전력을 고려한 파워모델을 바탕으로 새로운 에너지효율성 모델을 세우고, 이를 전송 안테나 수와 서비스 받는 유저 수를 증가시키면서 에너지 효율성을 관찰한다. AP, BP, CB, 그리고 전송 기지국 간 협력하지 않는 상황의 스펙트럼 효율성, 총 소비전력, 에너지 효율성을 시뮬레이션 결과를 통해 비교, 분석한다. 최종적으로 시뮬레이션 결과를 통해 프론트홀 소비 전력을 고려하는 것이 에너지 효율성 측면에서 중요하다는 것을 보인다.
