900MHz 대역 WCDMA 시스템 구축을 위한        시스템 용량 및 간섭 분석

*성유석, 전남열, 이창훈, 김성철

서울대학교 뉴미디어통신공동연구소

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System Capacity and Interference Analysis

for the Deployment of WCDMA system at 900 MHZ

*Yu-Suk Sung, Nam-Ryul Jeon, Chang-Hoon Lee, Seong-Cheol Kim

Institute of New Media and Communications

Seoul National University

Abstract

WCDMA at 900 MHz will propagate further than its equivalent at 2100 MHz due to the lower frequency. So, there is a growing interest in deploying WCDMA system in the 900MHz frequency band in order to reduce the cost of coverage for mobile communications services. In this paper, we analyzed WCDMA system capacity and effect of interference at 900 MHz by system level simulation..

I. 서론

국내 WCDMA 가입자가 2007년 6월 100만명 돌파에 이어 2007년 8월 211만명을 돌파하였다. 급증하는 가입자 수와 더불어 최근 잦은 불통사태가 발생하면서 망 투자 소홀에 대한 지적도 있었다. 2GHz에서 운용되는 3G 시스템이 800MHz 대역에서 운용되는 2G 시스템보다 주파수 대역면에서 불리하므로 같은 서비스 커버리지를 위해서는 더 많은 설비가 구축되어야 한다. 3GPP 에서는 2005년 12월 900MHz 대역에서의 UMTS 규격을 추가하였고, 최근 UMTS 900 제품이 개발되어 시장진입을 눈앞에 두고 있다.  본 논문에서는 900MHz

대역에서 WCDMA 시스템 구축을 위한 시스템 용량 및 간섭 분석이 이루어졌다.

II. 시뮬레이션 방법

WCDMA 시스템 용량 및 간섭분석을 위하여 [1]과 유사한 스냅샷 방식의 시스템 레벨 시뮬레이터를 구현하였다. 간섭 영향은 2-tier의 셀까지 고려하였고, 셀 경계 효과를 극복하기 위해 wrap-around 구조를 이용하였다. 경로손실모델, 소프트핸드오버, 전력 제어 등은 [1]에 기술된 방식을 따랐다. 시뮬레이션에 이용된 파라미터는 [표 1]과 같다.

표 1. 시뮬레이션 파라미터

Max. BS Power	43 dBm
Common channel power	33 dBm
Max. TX power for each user	30 dBm
Antenna gain (BS/MS)	11 dBi / 0dBi
Max. MS Power	21 dBm
Bit rate	64 kbps
Path loss model	Macro cell propagation
(Eb/N0)target (DL/UL)	4.5 dB / 3.1 dB
Orthogonality factor	0.4
Carrier frequency (DL/UL)	940 MHz / 900 MHz

Ⅲ. 시스템 용량 및 간섭 분석 결과

먼저 간섭원의 없이 동일 시스템 내의 간섭으로 인한 시스템 용량을 구한다. 이 값은 다른 시스템으로부터 간섭이 발생하는 경우 비교의 기준이 된다. 하향의 경우, 한 셀에 분포되는 사용자 수를 적절히 증가시키며 시뮬레이션을 하여, 서비스를 만족하는 사용자의 비율이 95%이 되는 지점의 셀 당 사용자 수를 시스템 용량으로 정의한다. 상향의 경우에는 단말기출력으로 인해 기준 셀 기지국이 받게 되는 잡음 상승(noise rise)이 열잡음에 대해 6dB 상승하는 지점에서의 사용자 수를 용량으로 정의한다. 셀 반경에 따른 시스템 용량을 [표 2] 정리하였다.

표 2. 셀 반경에 따른 시스템 용량

셀 반경	시스템 용량 (명/셀)
	하향	상향
0.5 km	19.04	13.94
1.0 km	19.09	13.96
1.5 km	19.09	13.97
2.0 km	19.18	14.22

간섭 분석을 위해 간섭원이 존재하는 경우 시스템의 용량 감소 정도를 살펴본다. 여기서는 셀 반경이 0.5km인 경우에 대해서 시뮬레이션 하였다. 각각의 경우에 간섭원 기지국의 위치가 피간섭원 기지국 위치와 동일한 위치에 놓여있는 coordinated layout과, 간섭원 기지국의 위치가 피간섭원 셀 경계에 위치하는 uncoordinated layout에 대하여 시뮬레이션 하였다. 간섭원이 피간섭원에게 미치는 영향은 ACIR(Adjacent Channel Interference power Ratio) 값으로 정해진다. ACIR에 따라 피간섭원의 시스템 용량을 구하고 이를 간섭원의 없는 경우의 용량과 비교하여, 시스템 용량 감소 정도를 살펴보았다. [그림 1], [그림 2]에 그 결과를 나타내었다.

그림 1. WCDMA 하향 시스템 용량 감소

그림 2. WCDMA 상향 시스템 용량 감소

Ⅳ. 결론

본 논문에서는 900MHz 대역에서 WCDMA 시스템을 구축하는데 있어 필요한 시스템 용량분석 및 간섭분석이 이루어졌다. 64kbps의 data rate를 기준으로 한 WCDMA 시스템 용량은 하향에서 19명/셀, 상향에서 14명/셀이었다. 동일한 WCDMA 시스템의 인접하는 경우 간섭분석을 통하여 시스템 용량 감소정도를 살펴보았다. WCDMA 하향의 경우 ACIR=30dB, WCDMA 상향의 경우 ACIR=25dB에서 간섭에 의한 용량 감소가 미미하게 나타났다. 보다 실제적인 환경을 고려하기 위해서는 사용자의 트래픽 분포, 이동속도에 따른 영향 등의 추가적인 연구가 필요하다.

ACKNOWLEDGEMENT

본 논문은 BK 21 Project 지원으로 작성되었습니다.

참고문헌

[1] 3GPP TR 25.942, "RF System Scenarios"