다중채널 다중홉 중계 시스템에서의 효율적인 자원 분배 기법 연구 : A Study on Efficient Resource Allocation for Multi-channel Multi-hop Relay Systems
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 홍대형
- 발행년도 2008
- 학위수여년월 2008. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 전자공학
- 식별자(기타) 000000107824
- 본문언어 한국어
목차
본 논문에서는 다중 채널을 사용하는 다중 홉 시스템의 하향링크에서 사용자의 quality-of-service (QoS) 요구 조건을 효과적으로 충족 시키면서 셀 수율(cell throughput)을 극대화 할 수 있는 중앙 집중식 자원 할당 방안을 제안한다. 이를 위해 우선 다중 채널 단일 홉 시스템에서 스케쥴러와 채널 할당 블록을 통합한 자원 할당 기법을 제시한다. 본 기법에서 스케쥴러는 채널 자원 할당 기능의 일부분으로 통합되어, 사용자들의 다양한 QoS 요구 조건들을 채널 할당을 위한 제약 조건들로 변환하는 기능만을 수행하도록 한다. 채널 자원 할당 블록은 스케쥴러로부터 제공된 제약 조건들을 근거로 셀 수율을 극대화 할 수 있도록 사용자 채널 환경을 근거로 한 동적 채널 할당을 수행한다. 본 연구에서는 이러한 채널 할당 기법을 cell throughput의 최대화를 목적으로 하는 선형 계획 문제(linear programming problem)로 표현한다. 제시한 기법은 다양한 선형 계획 해법을 이용하여 최대 셀 수율과 최적의 채널 할당 결과를 용이하게 도출 할 수 있다. 다중 채널/다중 홉에서의 채널 할당을 위해서 우선 2단계 자원 할당 절차를 제안한다. 첫 번째 단계는 전송을 위해 요구되는 자원양이 최소가 되도록 사용자들의 service station을 결정하는 단계이다. 두 번째 단계에서는 제안하는 중앙 집중식 자원 할당 기법을 사용하여 채널을 할당하는 단계이다. 궁극적인 다중 홉에서의 자원 할당을 위한 기법으로서 2단계 절차를 통합하여 service station 선택, 스케쥴링, 그리고 채널 할당을 동시에 수행하는 통합 자원 할당 기법으로서 joint approach를 제안한다. Joint approach는 채널 단위의 송신 경로 선정을 수행함으로써 자원 할당의 유연성을 극대화 할 수 있다. 다양한 최적 성능 결과 도출 및 분석을 통해 제안한 joint approach가 2-step approach와 비교하여 사용자 QoS 만족은 물론 가장 높은 셀 수율을 달성함을 보였다.
목차
In this dissertation, we propose a centralized resource allocation scheme in multi-channel multi-hop relay systems. The proposed scheme aims to maximize the cell throughput while satisfying the given quality-of-service (QoS) requirements of all users. First, we suggest a combined structure of scheduling and channel allocation functions in multi-channel single-hop systems to achieve the goal. In our approach, the scheduling function is embedded in the channel allocation function in an implicit manner, and the implicit scheduler only translates QoS requirements into a set of constraints on channel allocation. The channel allocation function then allocates the multi-channels to users in order to maximize the cell throughput under the given QoS constraints. The channel allocation problem is formulated as a linear programming problem to investigate achievable performance bounds, and the optimal solution can be easily obtained through various linear programming algorithms. We propose a 2-step approach for resource allocation for the multi-channel multi-hop relay systems. In the first step, each user selects its target service station (or path selection) in such a way that the total required radio resources should be minimized. Next, the resource allocation for multi-hop relay systems under the service route determined by the 1st step is performed by using the proposed resource allocation scheme for single-hop systems, which is modified to fit into multi-hop relay systems. Finally, we propose a joint approach as an ultimate resource allocation scheme for multi-hop systems, where the path selection, scheduling and channel allocation functions are combined together. The joint approach allows each subchannel to select its own transmission path so that the proposed approach can allocate multi-channels to users in a more flexible way. Through extensive numerical experiments, it is demonstrated that the joint approach drastically outperforms the 2-step approach in the cell throughput performance under the same given QoS requirements for multi-hop relay systems.
