고정 릴레이 기반 셀룰러 시스템에서 QoS를 보장하기 위한 효율적인 자원 할당

Abstract

셀룰러 시스템의 주어진 서비스 수준을 만족시키면서 기지국의 서비스 커버리지를 확장시키고 사용자당 데이터 처리율 과 통신 링크의 신뢰성 등을 확보하기 위해서 릴레이를 통한 연구가 진행되고 있다. 즉, 셀의 가장자리 부근이나 셀 내의 전파 홀과 같이 채널 환경이 좋지 않은 영역에 릴레이 중계기(Relay Station)를 설치하여 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)을 향상시켜 서비스 커버리지의 증가를 가져오는 것이다. 하지만 시스템의 데이터 처리율을 증가시키는 결과를 가져왔다고 해서 각 사용자의 데이터 처리율을 모두 증가시켰다고 말할 수 없다. 그 이유는 사용자 자원 할당 방법에 따라서 각 사용자가 처리할 수 있는 데이터 처리율이 크게 차이가 날 수 있기 때문이다. 그러므로 차세대 통신에 있어서 사용자의 QoS(Quality of Service)를 만족시킬 수 있는 자원 할당 방법을 통해서 릴레이 중계기를 이용한 셀룰러 시스템의 서비스를 받게 되는 사용자 수의 증가와 직결될 수 있도록 하는 것은 매우 중요한 문제일 것이다. 본 논문에서는 고정 릴레이(Fixed Relay) 기반의 셀룰러 환경에 다중화 기법으로 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA : Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방법을 사용한 사용자 QoS보장 알고리즘을 제안한다. 릴레이 중계기에 적합한 효율적인 자원 할당 방법을 통해서 사용자의 QoS를 보장할 수 있도록 하며, Outage 확률 및 Average User Throughput의 관점에서 기존 알고리즘과의 성능을 비교하도록 한다.; The relay based cellular system has been introduced to provide the service to satisfy the user requirement. The main reasons of using relay station are to expand a service coverage and to increase a system throughput with satisfying the service requirement level. With this procedure, the communication network region can be expanded to the cell edge and inner cell RF hole. In this thesis, we propose a sub-carrier resource allocation algorithm which supports the throughput fairness and service coverage in the fixed relay based cellular system TDD-OFDMA. The performance of the proposed algorithm is compared to proportional fairness algorithm and resource re-allocation algorithm. We analyse the performance in the condition that the throughput requirements are 64kbps and 128kbps. Improving the resource management effectively, the proposed algorithm can provide more active users in the service coverage than conventional PF algorithm. The proposed algorithm pays small amount of throughput loss but improves the number of active users in the condition of relatively larger throughput requirement 128kbps.