본 논문에서는 IEEE 802.16j를 기반으로 하는 중계기를 도입한 와이브로 시스템에서 지향성 안테나를 사용한 3섹터 셀룰러 시스템에서 효율적인 기지국 커버리지 확장에 대해 분석하였다. 현재 진행 중인 IEEE 802.16j MMR 규격에서는 기지국과 멀티홉 중계기에 전방향성 안테나와 지향성 안테나의 사용을 고려하고 있다. 전방향성 안테나는 전방향($360^{circ}$)으로 서비스 제공이 가능하지만 이웃한 기지국과의 신호간섭 때문에 효율이 떨어진다. 그러나 지향성 안테나의 경우는 빔이 방향성을 갖도록 안테나를 배치하여 이웃한 기지국과의 신호간섭을 줄일 수 있어 전방향성 방식보다 효율성이 높다. 그러나 IEEE 802.16j MMR환경에서는 기지국과 멀티홉 중계기가 지향성 안테나를 사용할 경우 채널 재사용 등에 의해 다른 셀에서 쓰이는 동일 채널의 간섭(Co-channel interference) 때문에 지향성 안테나가 갖는 효율성이 달라질 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 지향성 NBTC, WBTC 방식의 기지국에 지향성 안테나를 갖는 중계기를 multi-tier로 배치하는 구조를 제안하고, 기지국과 중계기들의 빔의 방향에 따른 동일 채널 간섭을 분석하였다. 또한, 제안하는 멀티홉 중계기가 배치된 NBTC안테나와 WBTC 안테나 방식을 전방향성 안테나를 갖는 중계기가 배치된 방식과 비교 분석하여 멀티홉 중계기의 홉 수가 증가함에 따른 성능 저하 및 셀 커버리지 확장과의 상관관계를 알아보았다.
In this paper, We analysis of effective coverage extension for Tri-sector cellular systems using Multi-hop Relay based on IEEE802.16j system. In the proposed international standard of IEEE 802.16j MMR (Mobile Multi-hop Relay) use of the omni-directional antenna, 3-sector and 6-sector antenna is considered to Base Station and Relay Station. Omni-directional antenna service can offer as all directions but a throughput decreases due to the signal interference of near Relay Stations. In the directional antenna, cause of an interference with the base station which it arranges an antenna so that a beam can have the direct and does with neighbor Base Station and Relay Station can be reduced interference, therefore the effective throughput is higher than the omni-directional antenna system. But, In case of Base Station and Relay Station use the directional antenna, the efficiency which the directional antenna has the Co-channel interference due to in the different cell by the channel reuse is decreased. In this study, we propose the structure of arranging the Base Station and Relay Station having the directional antenna in the NBTC, WBTC antenna in a multi-tier. It compared and analyzed with the mode that the multi-hop Relay Station has the omni-directional antenna, Relay Station are used the NBTC antenna and the WBTC antenna system also, We analyze a relation between the performance degradation and the cell coverage extension which it follows because the number of hop in the multi-hop Relay Station.
