LTE 기반 임의접근을 위한 새로운 도착률 추정기

Abstract

Owing to the increasing demand for machine-to-machine (M2M) communications, random access is being intensively researched. With M2M communications, numerous devices can transmit random access packets simultaneously. This results in congestion in random access and degrades its performance.

To control congestion scenarios, the arrival rate of random access must be obtained with a short delay and high accuracy. In this dissertation, a new composite estimator is proposed to estimate the arrival rate in a long-term evolution system considering the estimation delay. Using the proposed composite estimator, the arrival rate can be estimated based on the two measurements, which are the received energy vector for preamble sequences and the number of detected preamble sequences without additional delay.

Analyses and simulations are performed to compare the estimation performance of the several estimators. The results show that the composite estimator presents better performance for estimating the arrival rate than conventional approaches. An application algorithm of the composite estimator is also presented. The results demonstrate that using the proposed composite estimator presents better performance to control burst traffic than using the conventional estimators. |M2M (Machine-to-Machine) 통신에 대한 수요가 증가함에 따라 임의접근이 집중적으로 연구되고 있다. M2M 통신을 사용하면 여러 장치에서 임의접근 패킷을 동시에 전송할 수 있다. 여러 UE 가 동일한 시퀀스를 사용하여 임의접근 패킷을 동시에 전송하면 시퀀스 충돌이 발생한다. 이로 인해 임의접근 혼잡이 발생하고 성능이 저하된다. 혼잡 시나리오를 제어하려면 짧은 지연과 높은 정확도로 임의접근의 패킷 도착률을 얻어야 한다. 혼잡 트래픽이 발생하는 상황에서 추정 지연을 고려한 패킷 도착률 추정에 대한 선행 연구는 없었다. 본 논문에서는 LTE 시스템에서 패킷 도착률을 얻기 위해 추정 지연을 고려한 새로운 추정기를 제안한다. 임의접근 패킷 도착률은 각 슬롯의 추정된 임의접근 패킷 수를 이용하여 계산할 수 있다. 본 논문에서는 제안된 추정기를 이용하여 프리앰블을 수신하자마자 추가적인 지연없이 수신된 시퀀스 에너지 벡터와 탐지된 시퀀스 수를 기반으로 패킷 도착률을 추정할 수 있다. 또한 제안된 추정기를 이용하면 트래픽이 많은 상황에서도 정확한 추정성능을 제공할 수 있다.

기존의 패킷 도착률 추정기와 제안된 패킷 도착률 추정기를 포함한 여러 추정기의 추정 성능을 비교하기 위해 분석 및 시뮬레이션을 수행하였다. 결과들로부터 제안된 추정기가 기존 접근 방식보다 임의접근 패킷 수를 결정하는 데 더 나은 성능을 보인다는 것을 확인할 수 있다. 본 논문에서는 제안된 추정기의 적용 예도 제시된다. 적용 사례를 기반으로 LTE 기반 임의접근 방식에서 제안한 패킷 도달 추정기의 성능을 평가한다. 결과들로부터 제안된 추정기를 사용하는 것이 기존 추정기를 사용하는 것보다 혼잡 트래픽을 더 효과적으로 제어할 수 있음을 확인할 수 있다.