무선 셀룰라 시스템에서 에너지 효율적인 마이크로 기지국 배치 방안

오은성,Oh, Eunsung 한국전기전자학회 2012 전기전자학회논문지 Vol.16 No.4

본 논문은 셀룰러 시스템에서 에너지 효율적인 마이크로 기지국 배치 방안에 관한 것이다. 먼저 기지국 배치는 영역에 대한 고려가 필요하기 때문에 공간 스펙트럼 효율(ASE)을 제한조건으로 하여, 제한조건을 만족하면서 에너지 사용을 최소로 하는 최적화 문제를 제시한다. 최적화 문제의 계산 복잡도를 감소시키기 위하여 마이크로 기지국 배치에 따른 기지국 서비스 영역과 ASE간의 관계를 기반으로 하는 마이크로 기지국 배치 방안을 제안한다. 모의실험을 통하여 제한된 알고리즘이 일정 범위 안에서 최적해의 성능을 만족시킴을 보인다. In this paper, we study the energy-efficient deployment strategy for micro base station (BS) in wireless cellular systems. Firstly, we formulate a general problem pertaining to total energy consumption minimization with the requirement of area spectral efficiency (ASE). We start from an observation about the correlation between the area covered by an additional micro BS and the increment of ASE. Under such an observation, we propose an efficient greedy micro BS deployment algorithm. Simulations show that the proposed deployment algorithm can deploy micro BSs with a slight performance reduction comparing with the optimal solution.

기지국 공유가 가능한 셀룰러 네트워크에서 에너지 효율화를 위한 기지국 운영 방안

오은성,Oh, Eunsung 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.9

In this paper, we present an energy-efficient base station operation with base station sharing in wireless cellular networks. Firstly, cost functions are modeled related with the amount of energy usage and traffic load. We use game theory and formulate an energy bill game, where the players are the service operators which are operating base stations and their strategies are the bill of their base station energy consumption and hand-over traffic load to the others service operators. We show that the global optimal performance in terms of minimizing the energy costs is achieved at the Nash equilibrium of the formulated energy bill game. Simulation results confirm that the proposed approach can reduce the energy bill of the service operator, and show the relationship between the energy cost saving and various parameters. 본 논문은 기지국 공유가 가능한 셀룰러 네트워크에서 에너지 효율화를 위한 기지국 운영 방안에 관한 것이다. 기지국 운영에 따른 에너지 사용 비용과 기지국 공유에 따라 나타나는 서비스 사업자 간의 트래픽 교환을 함께 고려하기 위하여 에너지와 트래픽에 대한 비용 모델을 수립하여 에너지 비용 최소화에 관한 최적화 문제로 나타낸다. 최적해를 구하기 위하여 게임 이론을 기반으로 정보교환을 기반으로 각각의 서비스 사업자가 독립적으로 기지국을 운영할 수 있는 방안을 제시한다. 또한 제안된 방안이 항상 유일한 Nash equilibrium을 가지며 최적화 문제의 해가 됨을 보인다. 모의실험을 통하여 제안된 기지국 운영방안이 에너지 비용 절감을 이룰 수 있음을 보이고, 다양한 파라미터와 에너지 비용 절감 간의 상관관계를 논의한다.

기지국 공유가 가능한 셀룰러 네트워크에서 에너지 효율화를 위한 기지국 운영 방안

오은성(Eunsung Oh) 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.1

본 논문은 기지국 공유가 가능한 셀룰러 네트워크에서 에너지 효율화를 위한 기지국 운영 방안에 관한 것이다. 기지국 운영에 따른 에너지 사용 비용과 기지국 공유에 따라 나타나는 서비스 사업자 간의 트래픽 교환을 함께 고려하기 위하여 에너지와 트래픽에 대한 비용 모델을 수립하여 에너지 비용 최소화에 관한 최적화 문제로 나타낸다. 최적해를 구하기 위하여 게임 이론을 기반으로 정보교환을 기반으로 각각의 서비스 사업자가 독립적으로 기지국을 운영할 수 있는 방안을 제시한다. 또한 제안된 방안이 항상 유일한 Nash equilibrium을 가지며 최적화 문제의 해가 됨을 보인다. 모의실험을 통하여 제안된 기지국 운영방안이 에너지 비용 절감을 이룰 수 있음을 보이고, 다양한 파라미터와 에너지 비용 절감 간의 상관관계를 논의한다. In this paper, we present an energy-efficient base station operation with base station sharing in wireless cellular networks. Firstly, cost functions are modeled related with the amount of energy usage and traffic load. We use game theory and formulate an energy bill game, where the players are the service operators which are operating base stations and their strategies are the bill of their base station energy consumption and hand-over traffic load to the others service operators. We show that the global optimal performance in terms of minimizing the energy costs is achieved at the Nash equilibrium of the formulated energy bill game. Simulation results confirm that the proposed approach can reduce the energy bill of the service operator, and show the relationship between the energy cost saving and various parameters.

릴레이 기반의 OFDMA 시스템에서 전송량 증대를 위한 간략화 된 자원 할당 방법

오은성(Eunsung Oh),주형식(Hyungsik Ju),한승엽(Seungyoup Han),홍대식(Daesik Hong) 大韓電子工學會 2009 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.46 No.9

본 논문은 릴레이 시스템을 기반으로 한 직교 분할 다중 반송파 다중 접속 방식(OFDMA, Orthogonal Frequency Division Multiple Access)에서 전송량을 증대를 위한 자원 할당 방법에 관한 것이다. 최적화 문제를 기반으로 하는 자원 할당 방법은 할당 가능한 자원에 대한 검색 과정을 수반하기 때문에 높은 복잡도를 갖는다. 본 논문에서는 복잡도를 줄이기 위하여 세 단계의 자원 할당 방법을 제안한다. 각각의 단계에서 릴레이, 주파수, 시간 자원이 독립적으로 할당되며, 자원을 분리하여 할당함에 따라 복잡도를 줄일 수 있다. 실험 결과를 통하여 제안하는 방법이 복잡도를 줄이면서 최적화 성능에 근접할 수 있음을 보인다. This paper presents a simple resource allocation scheme for throughput enhancement in relay based orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) cellular systems. The resource allocation schemes, which are based on the optimization problem, have high computational complexity. That is why a searching process is required on the overall allocable resources. Since these schemes should be performed in real time, we propose a simple resource allocation scheme which has very low computational complexity. Firstly, we formulate the optimization problem and draw observations for throughput maximization. Based on observations, we propose a three step allocation scheme that separates the allocable resources into three (i.e. relay, frequency and time). By doing so, the computational complexity can be reduced. Simulation results show that the proposed scheme has near-optimum performance in spite of its low computational complexity.

OFDMA 시스템에서 그리디 방법을 기반으로 한 동적 채널 할당 알고리즘의 성능분석

오은성(Eunsung Oh),한승엽(Seungyoup Han),홍대식(Daesik Hong) 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.44 No.11

본 논문은 직교 분할 다중 반송파 다중 접속 방식(OFDMA, Orthogonal Frequency Division Multiple Access)에서 그리디 방법(GA, Greedy Approach)을 사용한 동적 채널 할당 알고리즘의 성능분석에 관한 것이다. GA를 기반으로 한 동적 채널 할당의 경우 사용자간의 다이버시티 효과를 통하여 성능 이득을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 동적 채널 할당 알고리즘에서 다중 사용자 다이버시티 계수인 할당 가능한 사용자 수(NAU, Number of Allocable Users)를 모델링하고, 이를 통하여 GA를 기반으로 한 동적 채널 할당 알고리즘의 성능(실패 확률 및 데이터 전송량)을 분석한다. 분석된 결과를 기반으로 GA를 기반으로 한 동적 채널 할당 알고리즘의 성능을 최대화 할 수 있는 조건을 제시할 수 있다. This paper presents a performance analysis of dynamic channel allocation (DCA) based on the greedy approach (GA) for orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) systems over Rayleigh fading channels. The GA-based DCA achieves its performance improvement using multi-user diversity. We analyze the statistics of the number of allocable users (NAU), which represents the multi-user diversity order at each allocation process. The derived statistics are then used to analyze the performance of GA-based DCA. The analysis results show that the number of subcarriers allocated to each user must be equal to achieve the maximum system performance (i.e., based on outage probability and data throughput).

주파수 가간섭성을 이용한 피드백을 사용하는 하향 링크 OFDMA 시스템에서의 동적 자원 할당 방법

한재민(Jaemin Han),오은성(Eunsung Oh),한승엽(Seungyoup Han),주형식(Hyungsik Ju),홍대식(Daesik Hong) 대한전자공학회 2007 대한전자공학회 학술대회 Vol.2007 No.11

In this paper, we propose a new DCA (Dynamic Channel Allocation) in DL (Downlink) OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). The proposed DCA scheme exploits each user"s coherence bandwidth in a multi-path environment, resulting in the better multi-user diversity performance than the amplitude craving greedy (ACG) method and Modified ACG (M-ACG) with the reduced feedback overhead.

다중 릴레이를 이용한 협동 다이버시티 시스템의 성능 분석을 위한 근사화 방법 연구

김정현(Junghyun Kim),오은성(Eunsung Oh),홍대식(Daesik Hong) 대한전자공학회 2007 대한전자공학회 학술대회 Vol.2007 No.11

In this paper, a performance analysis approximation for cooperative diversity systems with multiple relays is presented. The outage probability and the symbol error rate are approximated by moment matching algorithms in an arbitrary number of diversity branches with the decode-and-forward relays. Numerical results demonstrate that the proposed approximation is close to the exact analysis.

OFDMA 시스템에서 비율적 전송률 분배를 위한 자원 할당

한승엽(Seungyoup Han),오은성(Eunsung Oh),한명수(Myeongsu Han),홍대식(Daesik Hong) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.45 No.1

본 논문에서는 직교 주파수 분할 다중 접속 방식 (OFDMA, Orthogonal Frequency Division Multiple Access)에서 전송률의 비율적 제한 조건 (Constraint)이 고려된 자원 할당 방식에 대해 논의한다. 제안된 자원 할당 방식은 비트 오율, 전송 전력 및 전송 비율 등에 관한 제한 조건 하에서 사용자들이 요구하는 다양한 서비스를 만족하면서 최대의 시스템 전송률을 얻기 위한 최적화 문제를 다룬다. 본 문제에 관한 최적의 해 (optimal solution)는 상당히 복잡하므로 부 채널 할당과 전력 할당을 나누어 복잡도를 낮춘 부 최적 해 (Suboptimal solution)를 제안한다. 먼저, 각 사용자에게 할당될 부 채널의 수를 사용자들의 평균 신호 대 잡음비와 전송률 비율을 기반으로 결정한다. 이어서 사용자에게 할당될 부 채널은 변형된 max-min 알고리즘에 따라 결정되고 이를 기반으로 최적화 문제에 대한 Lagrange dual 문제의 해를 구하는 최적의 전력 할당 방식을 제안한다. 또한 보다낮은 복잡도를 갖는 전력 할당을 위해 반복적 전송 비율 검출 알고리즘을 제안한다. 마지막으로 모의실험을 통해 본 논문에서는 제안하는 알고리즘이 사용자 간의 전송률에 관한 공평성 (fairness)을 정확히 만족하면서 시스템의 전송률을 극대화할 수 있음을 분석한다. In this paper, a new adaptive resource allocation scheme is proposed in orthogonal frequency-division multiple access (OFDMA) systems with rate proportionality constraints. The problem of maximizing the overall system capacity with constraints on bit error rate, total transmission power and rate-proportionality for user requiring different classes of service is formulated. Since the optimal solution to the constrained fairness problem is extremely complex to obtain, a low-complexity suboptimal algorithm that separates subchannel allocation and power allocation is proposed. Firstly, the number of subchannels to be assigned to each user is determined based on the users’ average signal-to-noise ratio and rate-proportion. Subchannels are subsequently distributed according to the modified max-min criterion. Lastly, based on the subchannel allocation, the optimal power allocation by solving the Language dual problem is proposed. Additionally, in order to reduce the computational complexity, iterative rate proportionality tracking algorithm is proposed for maximizing the capacity together with maintaining the rate proportionality constraint.

공간다중화 MIMO 시스템에서 비트 오차율 성능향상을 위한 신호 설계 및 복호 방법

이석원(Seokwon Lee),주형식(Hyungsik Ju),임성묵(Sungmook Lim),한재민(Jaemin Han),오은성(Eunsung Oh),홍대식(Daesik Hong) 한국통신학회 2009 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11