[論文レビュー] R.F. Pollution Reduction in Cellular Communication

Sumit Katiyar, Rishabh Jain+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 10, 2012

Wireless Communication Networks Research参考文献 13被引用数 10

ひとこと要約

本論文は、低消費電力のマイクロセル、ピコセル、フェムトセルを用いた階層的セル構造を提案し、住宅地域におけるRF汚染を低減するものである。高出力のマクロセルに代わるものであり、適応周波数割り当てとA-SDMAを統合することで、電磁波への露出を最小限に抑えつつ、ネットワーク容量を維持し、インドにおける増加するデータ需要にも対応する。

ABSTRACT

R. F. pollution has been recognized as health hazard in India in the prevailing circumstances. There is lot of hue and cry against cellular towers installed in residential area. Recently high court in India has issued an order not to install towers in residential areas. For meeting the exponential demand of cellular communication in India this will be a set back for future growth. An appropriate solution has to be developed for meeting demand as well as RF pollution concern of the society. This paper deals with the installation of low power base stations in residential areas instead of high power macro cell base stations. Macro stations are proposed to be used for fast traffic, low power micro cell for a slow traffic / pedestrian and pico cell / femto cell for indoor use. These cells will be in hierarchical structure along with adaptive frequency allocation techniques and A-SDMA approach.

研究の動機と目的

• 住宅地域における基地局からのRF汚染に関する公共の懸念を解決すること。
• 都市部の住宅地域における高出力マクロセル基地局に伴う健康リスクを軽減すること。
• 感圧力の高い地域における高出力インfraストラクチャの拡張なしに、セルラー網のデータ需要の増加を維持すること。
• RF露出を低減しつつネットワーク性能を維持するスケーラブルな階層的セル構造を提唱すること。
• スペクトル効率とカバレッジを最適化するための高度な無線資源管理技術を統合すること。

提案手法

• 住宅地域に低消費電力のマイクロセル、ピコセル、フェムトセルを導入し、高出力マクロセルに置き換える。
• マクロセルを高速トラフィック用、マイクロセルを歩行者向けデータ用、ピコセル／フェムトセルを屋内用途用として、階層的セル構造を構築する。
• 動的チャネル割り当てにより、共周波数および隣接周波数干渉を低減するための適応周波数割り当てを実装する。
• スペクトル効率を向上させ、同じ周波数帯でより多くのユーザーをサポートするため、A-SDMA（適応空間多重多重アクセス）を活用する。
• 重複カバレッジを最小限に抑えることで、全体的なRF露出レベルを低減するためのセル計画を最適化する。
• QoSを維持するための電力制御およびハンドオーバー機構を統合し、マルチティア構造での品質を確保する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 セルラー網の容量を損なわせることなく、住宅地域におけるRF汚染をどのように低減できるか？
• RQ2 効果的にカバレッジ、容量、放射線露出をバランスさせる階層的セル展開戦略は何か？
• RQ3 適応周波数割り当てとA-SDMAは、干渉をどの程度低減し、スペクトル効率を向上させられるか？
• RQ4 低消費電力のスモールセルが、QoSを維持しながら都市部の住宅地域におけるマクロセルに置き換え可能か？
• RQ5 ティアドセル構造は、全体的なRF露出レベルおよび公衆の健康懸念にどのような影響を与えるか？

主な発見

• 提唱された階層的アーキテクチャにより、高出力マクロセルを低消費電力スモールセルに置き換えることで、住宅地域におけるRF露出が顕著に低減された。
• 適応周波数割り当てにより、共周波数および隣接周波数干渉が低減され、スペクトル効率が向上した。
• A-SDMAにより、同じ周波数帯内でより多くのユーザーが同時に接続可能となり、ユーザー容量が向上した。
• マイクロセル、ピコセル、フェムトセルの統合により、低放射電力で効率的な屋内および歩行者カバレッジが実現した。
• インドにおける増加するデータ需要を、住宅地域への新たなマクロセル設置なしに満たすことが可能となった。
• 本手法は、技術的に実現可能であり、社会的にも受け入れられる高出力アンテナ設置の代替手段であり、規制上の懸念とも整合する。