OFDMA 기반 Relay 시스템에서 Throughput 성능 향상을 위한 적응적 커버리지 조절 기법
An Adaptive Coverage Control Algorithm for Throughput Improvement in OFDMA Based Relay Systems
- 주제(키워드) OFDMA , Relay , Coverage
- 발행기관 서강대학교 일반대학원 전자공학과
- 지도교수 홍대형
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000044927
- 본문언어 한국어
초록/요약
본 논문에서는 relay 기반 OFDMA 시스템에서 cell throughput 향상을 위한 Base Station (BS), Relay Station (RS) sub-cell 커버리지 조절 기법을 제안하였다. Relay 시스템에서는 셀 경계 지역이나 음영 지역 사용자의 수신 신호의 품질을 향상시켜 throughput 성능을 증대시킬 수 있다. 하지만 BS - RS 링크에서 무선 자원을 추가로 소비하기 때문에, 멀티홉 전송에 의한 자원 소모를 고려하지 않고 sub-cell 커버리지를 설정하면 throughput이 저하될 수 있다. 즉, RS sub-cell 커버리지가 불필요하게 크게 설정 되었을 경우에는 멀티홉 전송으로 인한 자원 사용량이 증가하여 throughput이 저하될 수 있기 때문에 이를 고려한 sub-cell 커버리지 설정이 필요하다. 이 때, 설정된 sub-cell 커버리지를 고정하여 운용할 수도 있지만, 시간의 흐름에 따른 트래픽 상황의 변화에 따라서 BS sub-cell와 RS sub-cell 커버리지를 효과적으로 조절해주면, 시스템의 throughput 성능을 더욱 향상 시킬 수 있다. 본 연구에서는 MS가 이동할 때에, 멀티홉 전송에 따른 relay link에서의 자원의 소모와 자원 재사용 정도를 함께 고려하여 sub-cell 커버리지를 조절하는 기법을 제안하고 분석하였다. 제안하는 커버리지 조절 기법에서는 BS와 RS로부터의 수신 SINR 값 비율로 threshold 값을 정하고 이를 이용하여 sub-cell 경계를 설정하였다. 이 기법에서는 트래픽의 변화에 따라 멀티홉에서의 자원의 소모와 자원 재사용을 고려한 effective transmitted bits per subchannel을 이용하여 sub-cell 경계를 적응적으로 조절하였다. 성능 분석을 위해 이 경우 cell throughput을 도출하였다. 제안하는 커버리지 조절 방법에 따라 sub-cell 커버리지를 조절할 때, 커버리지를 고정하여 운용하는 경우에 비해, cell throughput이 향상되는 것을 확인하고 정량적으로 분석하였다.
more목차
I. 서론 = 1
II. Relay system의 커버리지 설정 기법 = 3
2.1 Relay system의 커버리지 설정에 대한 기존 연구 현황 = 3
2.1.1 커버리지 설정 관련 연구 현황 = 3
2.2 Relay 시스템에서 적응적 커버리지 설정의 필요성 = 5
2.2.1 Relay 시스템에서 효율적인 커버리지 설정의 필요성 = 5
2.2.2 자원 재사용과 커버리지 설정 = 6
2.2.3 적응적 커버리지 설정의 필요성 = 7
III. Relay 시스템의 성능 분석 모델 = 9
3.1 적응적 커버리지 조절 기법 적용 모델 = 9
3.1.1 Effective transmitted bits = 9
3.1.1.1 자원 재사용에 따른 자원량 증가 = 9
3.1.1.2 홉 간 자원 분배 = 10
3.1.1.3 Effective transmitted bits per subchannel = 11
3.1.2 Sub-cell 커버리지 결정 방법 = 12
3.1.3 적응적 커버리지 조절 기법 = 13
IV. 모의 실험 환경 및 수행 모델 = 16
4.1 모의 실험 적용 모델 = 16
4.1.1 BS / RS 배치 모델 = 16
4.1.2 RS간 자원 재사용 기법 적용 모델 = 18
4.1.3 MS 발생 및 mobility model = 19
4.1.4 전자파 전파 모델 = 21
4.1.5 Effective SINR 모델 = 22
4.1.6 안테나 패턴 모델 = 23
4.1.7 간섭 모델 = 24
4.1.8 전송률 제어 기법 = 25
4.1.9 성능 분석 지표 = 26
4.1.9.1 User throughput = 26
4.1.9.2 Cell throughput = 27
4.2 모의 실험 수행 모델 = 27
4.2.1 모의 실험 수행 파라미터 = 27
4.2.2 모의 실험 흐름도 = 29
V. 커버리지 조절 기법 적용에 따른 성능 결과 = 30
5.1 RS 간 자원 재사용에 따른 성능 분석 = 30
5.1.1 재사용 정도에 따른 SINR 성능 분석 = 30
5.2 커버리지 조절에 따른 성능 분석 = 32
5.2.1 Fading을 고려 안 한 경우의 성능 분석 = 32
5.2.2 Fading을 고려한 경우의 성능 분석 = 37
5.2.3 재사용 패턴에 따른 성능 분석 = 43
5.2.4 최대 throughput 이 도출되는 sub-cell 커버리지 고정과 비교 분석 = 48
5.2.5 Scheduling 방법에 따른 성능 도출 결과 = 53
VI. 결론 = 56
그림차례
그림 II-1 자원 소모를 고려한 path 선택 기법 = 4
그림 II-2 Dynamic coverage control 기법 = 5
그림 III-1 Subcell 경계 결정 방법 = 13
그림 IV-1 Macro hexagonal cell 환경에서 기지국 배치 = 16
그림 IV-2 RS 배치 모델 = 17
그림 IV-3 자원 재사용 패턴 = 19
그림 IV-4 단말의 이동 각도 = 20
그림 IV-5 발생 영역에서의 단말의 이동 모델 = 20
그림 IV-6 Relay system 에서 형성되는 link 분류 = 24
그림 V-1 Reuse factor 에 따른 수신 SINR 의 CDF = 31
그림 V-2 Full reuse 인 경우 threshold 의 변화 = 32
그림 V-3 Full reuse 인 경우 cell throuhgput 의 변화 = 33
그림 V-4 kr=3 일 때의 threshold 변화 = 34
그림 V-5 kr=3 일 때의 cell throughput 변화 = 34
그림 V-6 Noreuse 일 때의 threshold 변화 = 36
그림 V-7 No reuse 일 때의 cell throughput 변화 = 36
그림 V-8 Full reuse 일 때의 threshold 변화 = 38
그림 V-9 Full reuse 일 때의 cell throughput 변화 (100sec) = 38
그림 V-10Full reuse 일 때의 cell throughput 변화 (5sec) = 39
그림 V-11 kr=3 일 때의 threshold 변화 = 40
그림 V-12 kr=3 일 때의 cell throughput 변화 (100sec) = 40
그림 V-13 kr=3 일 때의 cell throughput 변화 (5sec) = 41
그림 V-14 Noreuse 일 때의 threshold 변화 = 42
그림 V-15 Noreuse 일 때의 cell throughput 변화 (100sec) = 42
그림 V-16 Noreuse 일 때의 cell throughput 변화 (5sec) = 43
그림 V-17 재사용 패턴에 따른 threshold 변화 (Path loss 만 고려) = 45
그림 V-18 재사용 패턴에 따른 cell throughput (Path loss 만 고려) = 46
그림 V-19 재사용 패턴에 따른 threshold 변화 = 47
그림 V-20 재사용 패턴에 따른 cell throughput = 47
그림 V-21Threshold 에 따른 cell throughput 성능 = 48
그림 V-22 Full reuse 일 때의 cell throughput 성능 결과 = 49
그림 V-23 Full reuse 일 때의 threshold 변화 = 50
그림 V-24 Kr=3 일 때의 cell throughput 성능 결과 = 50
그림 V-25 kr=3 일 때의 threshold 변화 = 51
그림 V-26 No reuse 일 때의 cell throughput 성능 결과 = 51
그림 V-27 No reuse 일 때의 threshold 변화 = 52
그림 V-28 Cell throughput 결과 정리 = 52
그림 V-29 Full reuse 일 때의 cell throughput - scheduling 차이 = 53
그림 V-30 kr=3 일 때의 cell throughput - scheduling 차이 = 54
그림 V-31 No reuse 일 때의 cell throughput - scheduling 차이 = 54
그림 V-32 재사용 패턴에 따른 throughput 성능 - scheduling 차이 = 55
표차례
표 4-IV-1 적용된 flat fading 과 ITU Ped A 채널 모델 = 22
표 4-IV-2 Link 별 사용되는 antenna 종류 및 gain = 24
표 V-1 Cell throughput 성능 - Fading 고려 안 한 경우 = 37
표 V-2 Cell throughput 성능 결과 - Fading 고려한 경우 = 43
