5G 이기종 네트워크 환경에서 머신타입통신을 위한 스몰셀 자원 분리 할당 방법 = Small-cell Resource Partitioning Allocation for Machine-Type Communications in 5G HetNets

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 매크로 기지국 (Macro base station, MBS) 커버리지 내 스몰셀 기지국 (Small-cell base station, SBS)이 중첩된 5G 이기종네트워크 (Heterogeneous network, HetNet)환경에서 머신 타입 통신 장치 (Machine-Type Communications Devices, MTCD)들에게 미치는 간섭을 해결하고 성능향상을 위한 스몰셀 자원 분리 할당 방법을 제안한다. 5G HetNet에서는 다양한 타입의 MTCD들이 데이터트래픽을 생성하므로 기지국에 대한 부하가 심해진다. 따라서 이 부하를 해결하기 위해 SBS의 수신세기에 bias값을 더해 조건에 만족하는 MTCD들을 SBS에 연결하는 셀 범위 확장 (Cell range expansion, CRE)방법이 적용된다. CRE를 통해 SBS에 연결되는 MTCD들의수가 증가하여 MBS의 부하는 줄어들지만 간섭의 영향을 받아 성능이 저하되므로 이를 해결하는 방법이 필요하다. 제안하는 스몰셀자원 분리 할당 방법은 CRE로 SBS 내 새롭게 추가된 MTCD의 간섭 완화를 위해 기존 MBS로부터의 간섭이 적은 자원을 할당하고기존 MTCD들의 성능에 따라 자원을 분리하여 할당하므로 전체 MTCD들의 성능을 향상시킨다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안하는스몰셀 자원 분리 할당 방법은 기존의 자원 할당 방법보다 MBS와 SBS에 연결된 MTCD들의 시스템 용량에서 21%와 126%의 성능향상을 보인다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper proposes a small cell resource partitioning allocation method to solve interference to machine type communication devices (MTCD) and improve performance in 5G heterogeneous networks (HetNet) where macro base station (MBS) and many small cell base stations (SBS) are overlaid. In the 5G HetNet, since various types of MTCDs generate data traffic, the load on the MBS increases. Therefore, in order to reduce the MBS load, a cell range expansion (CRE) method is applied in which a bias value is added to the received signal strength from the SBS and MTCDs satisfying the condition is connected to the SBS. More MTCDs connecting to the SBS through the CRE will reduce the load on the MBS, but performance of MTCDs will degrade due to interference, so a method to solve this problem is needed. The proposed small cell resource partitioning allocation method allocates resources with less interference from the MBS to mitigate interference of MTCDs newly added in the SBS with CRE, and improve the overall MTCD performace using separating resources according to the performance of existing MTCDs in the SBS. Through simulation results, the proposed small cell resource partitioning allocation method shows performance improvement of 21% and 126% in MTCDs capacity connected to MBS and SBS respectively, compared to the existing resource allocation methods.