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Relay Station 시스템의 Throughput 향상을 위한 Auction 기반 계층적 링크 할당 알고리듬
강해린(Hae-Lynn Kang),유혜인(Hye-In Yu),김낙명(Nak-Myeong Kim) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.46 No.6
본 논문에서는 relay station (RS)이 도입된 이동통신 시스템의 throughput 향상을 위해 base station (BS)와 RS 및 단말간의 link를 hierarchical하게 allocation하는 auction 기반의 알고리듬을 제안한다. Hierarchical link allocation 방식은 인지무선 기능을 가진 각 RS 단위로 일차적으로 해당 서비스 영역 내의 단말들을 대상으로 QoS 만족 여부를 감지하여 RS와 연결될 단말의 set을 정하고, BS 차원에서 해당 단말 set을 대상으로 auction 과정을 진행하여 최종적으로 BS 및 RS와의 link를 지정하는 방식이다. 제안하는 알고리듬에서는 시스템 throughput의 향상을 위해 인접 셀과의 정보 교환을 통해 얻은 co-channel interference (CCI) 정보 및 RS들로부터 수집한 단말 별 QoS의 개선량에 관한 정보를 바탕으로 auction 과정을 진행하며, auction winner 단말 set에 RS와의 link를 선별적으로 지정한다. 모의실험을 통하여 본 논문에서 제안하는 방식을 적용한 시스템은 셀 내 높은 QoS를 요구하는 사용자의 비율이 높아질수록 기존 알고리듬에 비해 단말의 QoS를 보다 효과적으로 만족 시킬 수 있음을 보였다. 또한 셀의 traffic load가 높고 인접 셀 CCI의 전력이 강할수록 기존의 알고리듬을 적용한 시스템보다 robust한 throughput 성능을 보였다. In this paper, a hierarchical link allocation algorithm between mobile stations (MSs) and the corresponding base station (BS) by an optimal utilization of relay stations (RSs) is proposed to improve throughput of RS systems. In the proposed hierarchical algorithm, each RS operates cognitive radio functions to sense the degree of satisfaction in the quality of services (QoSs) and then selects the candidate set of MSs to have links with the RS. Such information is reported to the BS, where an auction process is performed to get an optimal allocation of communication links between the MSs and the BS. To maximize system throughput, the proposed auction algorithm is conducted upon bidding prices of communication links, considering both the co-channel interference (CCI) information shared among adjacent cells and the QoS enhancement information for each MS collected from RSs. The BS then switches the communication links of the auction winner MSs through the corresponding RS. The computer simulation shows that the proposed algorithm enhances the user QoS more than the conventional algorithm, especially for RS systems with more users requiring higher QoS. The proposed algorithm has also been proved to have more robust performance than the conventional one when the traffic load is higher and the CCI becomes stronger.
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이동 멀티미디어 통신을 위한 Ad-hoc Cognitive Relay의 Cooperative ARQ 재전송 기법
안미은(Mi-Eun An),강해린(Hae-Lynn Kang),김낙명(Nak-Myeong Kim) 大韓電子工學會 2011 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.48 No.3
고용량의 멀티미디어 데이터 전송이 비약적으로 늘어나는 차세대 이동통신 시스템에서 cooperative ARQ 기법은 단말의 QoS를 만족시키기 위한 효과적인 방법이다. 그러나 기존의 cooperative ARQ 기법은 수신노드의 feedback을 받아서 재전송을 하기 때문에 채널 변화가 극심한 MANET 환경에서는 실시간 전송을 보장하기 어렵다는 단점이 있다. 본 논문에서는 ad-hoc OFDMA 통신 네트워크에서 cognitive relay를 이용한 협력통신 기반 cooperative ARQ 재전송 기법을 제안한다. 제안된 기법에서는 송신노드가 전송한 신호의 SINR을 relay가 사전에 sensing함으로써, 수신노드가 feedback 신호를 전송하기 전에 협력통신을 능동적으로 제안한다. 이를 통하여, 무선 채널의 변화에 따른 지연 분산 특성을 극소화함으로써 실시간 통신을 원활하게 한다. 또한, relay에서 협력 통신을 제안할 때, 잘못된 제안을 최소화하기 위하여 최적의 sensing threshold를 유지할 수 있도록 하는 적응적 sensing threshold 최적화 알고리듬을 제안한다. 모의실험을 통하여, 실시간 멀티미디어 데이터 전송 시스템에서 제안된 cooperative ARQ 재전송 기법이 기존의 알고리듬에 비하여 프레임 전달시간 및 프레임 손실률 측면에서 우수한 성능을 가짐을 확인하였다. Cooperative ARQ scheme is effective for better QoS guarantee for the next generation mobile communication systems where multimedia data transmission highly increases. In this paper, we propose a cooperative ARQ strategy in ad hoc cognitive relays for mobile multimedia communication for supporting instantaneous cooperation in MANET environment. In the proposed strategy, to support real time, delay-sensitive services, whenever a frame is transmitted from the source, each relay actively senses the SINR of the signal transmitted from the source, and determine whether to propose retransmission or not before the destination transmits feedback signal. To minimize the false retransmission decision or needless retransmission, we propose an adaptive sensing threshold optimization algorithm to maintain suboptimal sensing thresholds for each relay. By computer simulation, it is shown that the proposed cooperative ARQ retransmission scheme outperforms the conventional schemes with respect to frame transmission delay and frame loss probability in real time multimedia data transmission system.
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Relay Station 기반 최적 핸드오프 우선화 제어 알고리즘
유혜인(Hye-In Yu),강해린(Hae-Lynn Kang),김낙명(Nak-Myeong Kim) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.46 No.7
차세대 멀티미디어 이동통신 시스템에서 자원 예약 기법은 핸드오프 call의 QoS를 보장하기 위한 효과적인 방법이다. 그러나 핸드오프를 위한 자원 예약은 new call의 blocking 확률에는 부정적인 영향을 미친다. 본 논문에서는 핸드오프 dropping 확률과 new call의 blocking확률 사이의 tradeoff관계를 최적화하기 위하여 relay station을 기반으로 한 새로운 핸드오프 우선화 제어 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘에서는, relay가 핸드오프 과정에 개입하여 핸드오프 직후의 단말에게 고효율의 데이터 전달 전송을 가능하게 함으로써 신속한 서비스를 제공해줄 수 있다. 본 논문에서는, 제안된 알고리즘을 Markov chain을 통해 모델링 하고, 핸드오프 패킷의 dropping 확률과 new 패킷의 blocking 확률의 성능을 도출한다. 수치 해석 결과를 통해, 제안된 핸드오프 알고리즘이 기존의 핸드오프 우선화 기법들에 비해 핸드오프 패킷의 dropping 확률과 신규 패킷의 blocking 확률 측면에서 우수한 성능을 가짐을 보였다. Resource reservation scheme is an effective method to guarantee QoS for handoff calls in the next generation multimedia mobile communication systems, but it causes negative impacts on blocking probability of new calls. In this paper, to optimize the tradeoff between dropping probability of handoff calls and blocking probability of new calls, relay station based handoff prioritization control algorithm is proposed. In this algorithm, the relay station participates in handoff procedure and enables mobile stations to have guaranteed prompt service after handoff by providing highly efficient data transmission. In this paper, Markov chain models of the proposed handoff prioritization schemes are developed, and dropping probability of handoff packets and blocking probability of new packets are derived. By numerical analysis, the proposed algorithm has been proved to outperform conventional handoff prioritization schemes in terms of dropping probability of handoff packets and blocking probability of new packets.
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