Enhanced Inter-Cell Interference Coordination (eICIC)

지난 블로그에 이어서 이번 글에서는 LTE-A의 간섭 제어 기술 중 enhanced Inter-Cell Interference Coordination (eICIC)를 살펴보겠습니다. LTE/LTE-A에서는 빠르게 증가하는 트래픽 량에 대처하기 위해 망 용량 증대가 중요한 이슈가 됩니다. 특히 대도시 인구밀집 지역에서는 부분적으로 매우 큰 트래픽이 발생하는데요, 이러한 hotspot 영역에 대한 대처는 macro 셀의 크기를 줄이는 것만으로는 한계가 있기 때문에 이동통신 사업자들은 small 셀을 설치하여 경제적으로 망 용량을 증대하려 합니다.

이전 블로그인 ICIC 블로그에 있는 그림들처럼 같은 종류의 셀들로 구성된 망 (예, 기존 macro 망)을 homogeneous network이라 하고, 다른 종류의 셀들로 구성된 망을 heterogeneous network (HetNet) 이라고 합니다. 즉, HetNet은 macro 셀 안에 small cell들이 있는 망이지요. Release 10 이후의 LTE-A 규격들은 HetNet 환경을 고려하여 진행되고 있습니다. 

Figure1.Homogeneous network and heterogeneous network (HetNet)

■ eICIC란?  
eICIC는 3GPP release 10에서 정의된 간섭 제어 기술로, 3GPP release 8에서 정의된 ICIC 기술을 HetNet 환경에 맞게 진화시켰습니다. ICIC가 셀 간 간섭을 피하기 위하여 셀 경계에 있는 인접 셀들의 단말들이 서로 다른 주파수 영역 (RBs or sub-carriers)을 사용하는 것이라면, eICIC는 서로 다른 시간 영역 (sub-frames)을 사용하는 기술입니다. 즉, Co-channel을 사용하는 macro 셀과 small 셀들이 무선 자원을 서로 다른 시간 (즉, sub-frame)에 사용할 수 있는 기술이지요.

eICIC 기술로는 release 10에서 정의된 Almost Blank Subframe (ABS) 기술과 release 11에서 정의된 Cell Range Expansion (CRE) 기술이 있습니다. ABS는 무선 자원을 시간 영역에서 나누어 사용함으로써 셀 경계에 있는 small 셀 단말들이 macro 셀로부터의 간섭을 피하는 기술이고, CRE는 셀 경계에 있는 단말이 small 셀로 접속하도록 small 셀 커버리지를 확대하는 기술입니다. 이 글에서는 ABS를 살펴보겠습니다.

Figure 2. eICIC 기술: ABS

■ ICIC 문제점  

그럼, 무엇이 문제여서 HetNet 에서는 ICIC 대신 eICIC가 사용될까요? ICIC는 인접한 기지국들이 X2 인터페이스를 통해 셀들의 간섭 정보를 교환해서 셀 경계에 있는 단말들이 서로 다른 주파수 자원 (RBs)을 이용하여 통신하도록 합니다. 이러한 방법은 기존 macro 셀 기반의 homogeneous network에서는 셀 간 간섭을 줄이는 효과가 있지만 HetNet에서는 제어 채널 간에 간섭을 겪습니다.   

기지국이 단말과 통신할 때 DL Subframe들은 1 msec 라는 시간 구간에서 제어 채널 전송 구간과 데이터 채널 전송 구간으로 나누어집니다. ICIC에서 셀 경계 단말들에게 서로 다른 주파수 자원이 할당되는 것은 데이터 채널 (PDSCH)에만 해당됩니다. 단말에게 할당한 자원 정보는 제어 채널 (PDCCH)을 통해 전달되는데, 제어 채널들은 데이터 채널들처럼 서로 다른 주파수 영역에서 전송되는 것이 아니라 채널 대역폭 전체에 분산되어 전송되므로 인접 셀 단말들이 같은 주파수 자원을 사용하게 될 수 있습니다.

Figure 3: 제어 채널 (PDCCH)과 데이터 채널 (PDSCH)

이 경우, homogeneous network에서는 인접 셀끼리 안테나의 송신 출력이 비슷해서 셀 경계에서 인접 셀의 제어 채널에 의한 간섭이 크지 않습니다. 하지만 HetNet에서는 macro 셀의 송신 출력이 small 셀의 송신 출력 보다 훨씬 크기 때문에¹  small 셀 제어 채널이 macro 셀 제어 채널에 의해 간섭을 크게 받게 되어 데이터 채널에 적용된 ICIC 효과가 소용없게 됩니다.

Figure 4. HetNet에서 ICIC 문제점: Macro 셀 제어 채널로부터의 간섭

■ eICIC: 셀 간에 무선 자원을 시간 영역에서 나누어 사용하여 ICIC의 문제점 해결    

■ eICIC 동작: X2 인터페이스로 ABS pattern 정보를 전달