다중 사용자 OFDM 시스템에서 안정적인 서비스를 위한 적응적 자원할당

Abstract

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: 직교 주파수 분할 다중) 전송방식은 상호 직교성을 갖는 다수의 부반송파를 사용하므로 주파수 효율이 높고 주파수 선택적 채널 환경에 쉽게 대처할 수 있다. OFDM에서 다중 경로 페이딩(multipath fading)에 대한 강인성은 심볼과 심볼 사이에 보호 구간(guard interval)을 삽입함으로써 더욱 향상될 수 있다. 또한 부반송파 직교성을 이용하여 다수의 디지털 변조파를 서로 겹친 형태로 보내기 때문에 유무선 채널에서의 고속 데이터 전송을 가능하게 한다. 주파수 선택적 채널 환경에서의 다중 사용자 OFDM 시스템에서는 전반적인 채널의 상태를 고려하여 각 사용자에게 채널에 따라 적응적으로 자원을 할당하는 방법에 대한 연구가 진행 되고 있다. 이러한 연구들을 통해서 필요한 총 전송전력을 최소화 하거나 전체 데이터 율을 최대화 하는 방향으로 많은 자원 할당 방법이 제시되었다. 본 논문에서는 전체 전력과 사용자의 QoS 를 만족하면서 전체 대역 폭 효율을 최대화 하여 자원을 효과적으로 사용하는 방법을 제안한다. 먼저, 각 사용자의 최소 데이터 율, 비트 오류 확률, 채널 상태, 전체 전송 전력을 고려하여 사용자당 평균 비트 수를 구한다. 이 평균 비트 수를 이용하여 서비스를 받을 수 있는 사용자를 결정하고, 결정된 사용자에게 전체 데이터 율이 최대가 되도록 부반송파를 할당한다. 모의실험을 통해 다중 경로 페이딩 채널 하에서 제안된 방법이 기존의 방법보다 성능이 향상됨을 보인다. 제안된 방법은 기존방법에 비해 복잡도가 약간 증가하지만 사용자의 증가에도 안정적인 성능을 유지할 수 있으며 대역폭 효율도 높일 수 있다.; Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) has proven to be an effective method for high data rate transmission in wireless communications due to its ability to mitigate the effects of frequency selective fading and combat inter-symbol interference. Multiuser OFDM systems improve spectral efficiency more effectively than single user OFDM systems over frequency selective fading channel. Even if a user’s signal is in deep fading for a specific subcarrier, the other users may not be in deep fading as the channel fading of each user is independent. Lately, a lot of research has been done on resource allocation for multiuser OFDM systems due to its spectral efficiency Adaptive resource allocation provides efficient utilization of the limited resources in multiuser OFDM systems. In this thesis, we propose an adaptive subcarrier allocation technique to maximize the spectral efficiency under the constraints on the total power while still satisfying the user’s QoS requirements. The proposed algorithm has two steps. In the first step, the number of users who require the services is calculated by the constraints on BER, each user’s rate requirements and channel information. In the second step, subcarriers are allocated to the users . The proposed algorithm has better system performance than the conventional algorithm in terms of outage probability and spectral efficiency. Numerical results show that the proposed algorithm outperforms conventional subcarrier algorithm schemes in multiuser OFDM systems.