협업통신 기반 OFDMA 시스템 성능향상을 위한 동적 무선자원 할당 기법 = Dynamic Radio Resource Allocation Schemes for OFDMA Systems based on Cooperation

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 IEEE 802.16e와 같이 OFDMA를 다중접속 기법으로 사용하는 환경에서 공간 다이버시티를 얻을 수 있는 협업통신 기반 동적 자원할당 기법을 제안한다. 제안하는 협업통신 기반 OFDMA 시스템 성능향상을 위한 동적 무선자원 할당 기법은 3 단계로 구성되어 있다. 먼저 OFDMA 환경에서 협업통신을 적용했을 때 발생할 수 있는 문제점을 자원할당을 통해 극복하는 Pair-based OFDMA 프레임 구조를 제안한다. 기존의 협업통신 기법들은 하나의 안테나에서 동시에 송수신 되는 환경을 가정하였다. 그러나 OFDMA 기반의 같은 중심주파수를 사용하는 안테나에서는 송신하는 도중에 수신하는 것이 불가능하므로 협업통신을 하는 사용자는 하나의 pair로 묶어 번갈아 가면서 데이터를 전송하도록 자원할당을 하였다. 두 번째로 시스템에서 요구하는 조건을 만족하는 협업노드 선택기법들을 제안하였다. 제안하는 두 가지 기법은 셀 내에 존재하는 사용자의 처리량을 비슷하게 유지하여 형평성 보장을 보장하는 협업노드 선택 기법과, 수식을 통해 outage 발생 확률을 최소로 하는 최적의 협업노드를 선택하는 outage 확률 최소화를 위한 협업노드 선택 기법이다. 제안하는 협업노드 선택 기법을 적용하여 선택된 사용자와 협업노드들은 cooperative set에 포함되고, 그렇지 못한 사용자들은 non-cooperative set에 포함된다. 마지막으로 구분된 set에 포함된 사용자들에게 효율적으로 OFDMA 부채널을 할당하는 협업기반 부채널 할당 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 Pair-based OFDMA 구조를 기반에서 시스템 처리량을 극대화할 수 있는 최적의 OFDMA 부채널을 할당한다. 본 논문에서는 IEEE 802.16e 시스템 환경에서의 시뮬레이션을 통해 제안하는 기법의 성능을 기존의 비협업통신 기반의 시스템과 비교 분석하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this paper, we propose dynamic radio resource allocation schemes based on cooperative communications in the OFDMA multiple access system like IEEE 802.16e. The proposed schemes based on cooperation consist of three steps. First, we propose a pair-based OFDMA frame structure solving the duplex problem that occurs in the OFDMA environments. The previous cooperative communication schemes assume that the mobile device transmits and receives simultaneously. However since the mobile device using the same center-frequency in the OFDMA system cannot receive the signal from a cooperation partner when transmitting, the users using cooperative communications should be allocated with radio resources to transmit the signal by turns. Second, we propose two partner selection schemes based on system requirements. The first proposed partner selection scheme is for fairness and the second proposed partner selection scheme is for minimum outage probability of system. The proposed schemes classify the users into a cooperative set and a non-cooperative set. Lastly we propose a cooperation-based OFDMA subchannel allocation scheme. The proposed scheme which uses the proposed pair-based OFDMA structure allocates the subchannels to users to maximize the system throughput. Through the simulation based on IEEE 802.16e, we present that proposed scheme is more efficient than the system using non-cooperation.

목차 (Table of Contents)

• 제 1장 서론 = 1
• 제 2장 IEEE 802.16e 시스템 모델 및 Outage 확률 분석 = 5
• 제 1 절 IEEE 802.16e 시스템 모델 = 5
• 제 2 절 Outage 확률 분석 = 10
• 제 3장 협업기반의 동적 무선자원 할당 기법 = 13
• 제 1 절 Pair-based OFDMA 프레임 구조 = 15
• 제 2 절 협업노드 선택 기법 = 17
• 제 3 절 협업기반 OFDMA 부채널 할당 기법 = 24
• 제 4 장 시뮬레이션 = 29
• 제 1 절 시뮬레이션 환경 = 29
• 제 2 절 시뮬레이션 측정 기준 = 32
• 제 3 절 시뮬레이션 결과 = 34
• 제 5 장 결론 = 48
• 참고 문헌 = 50
• Abstract = 53