Frequency Reuse Scheme During Relay Transmission for Two-hop IEEE 802.16j Relay Networks
IEEE 802.16j 2홉 릴레이 네트워크의 릴레이 전송 구간에서 주파수 재사용 기법
- 주제(키워드) IEEE802.16j , frequency reuse , WiMAX
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 장주욱
- 발행년도 2010
- 학위수여년월 2010. 2
- 학위명 석사
- 학과 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000045623
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권에 의해 보호받습니다
초록/요약
Frequency reuse among RSs (Relay Stations) in downlink access zone is widely adopted for enhancement the throughput in IEEE 802.16j relay networks. Since areas covered by RSs or BS (Base Station) may overlap, some Mobile Stations (MSs) on the border between two neighboring transmitting stations (RS or BS) using an identical frequency band may suffer severe interference or outage. This co-channel interference within the cell degrades fairness in QoS among MSs as well as system throughput. Exclusive use of frequency band by division (orthogonal resource allocation) among RSs can solve this problem, but it reduces system throughput. Thus, there is trade-off between system throughput and QoS fairness in previous schemes using frequency reuse. In this paper, we propose a new frequency reuse scheme which achieves high system throughput with higher fairness level in QoS, positioning our scheme far above the trade-off curve formed by previous schemes. We claim our scheme is beneficial to applications which require high QoS level even with MSs on the border. By exploiting features of a directional antenna for BS we create a new zone in the frame structure. During the new zone, RSs are able to serve their subordinate MSs which are on the border and prone to interference. For 3-RS topology where 3 RSs are located 120 degrees apart, our scheme achieves 10.64 Mbps with fairness of 0.62 while the previously published overlapped allocation scheme or orthogonal allocation scheme achieve 8.22 Mbps with 0.48 and 3.99Mbps with 0.80, respectively. For 6-RS topology, our scheme achieves 18.38 Mbps with fairness of 0.68 while the previous schemes with FRF(frequency reuse factor) of 1, 2, 3, or 6 achieves 15.24 Mbps with 0.53, 12.42Mbps with 0.71, 8.84Mbps with 0.88, or 4.57 Mbps with 0.88, respectively.
more초록/요약
IEEE 802.16j 네트워크에서 전송률 향상을 위하여 다운링크 엑세스 구간에서 RS간에 주파수를 재사용하는 기법이 많이 연구 되었다. 엑세스 구간에서 주파수를 재사용하는 경우, 기지국과 중계기 커버리지의 경계에 위치한 단말기들은 심한 동일 간섭 채널에 의하여 매우 낮은 MCS 레벨을 가지게 되거나 심지어 서비스 불능에 빠지게 된다. 주파수 재사용에 의한 동일 채널 간섭은 셀 내 단말기들의 공정성을 크게 떨어뜨릴 뿐 아니라, 시스템 전송률 저하를 야기한다. 기지국과 중계기 간에 주파수 대역을 직교 할당 방식으로 할당할 경우 이러한 셀 내의 동일 채널 간섭 문제를 해결할 수 있다. 하지만 직교 할당 방식의 경우 주파수 재사용을 하는 중첩 할당 방식에 비하여 시스템 총 전송률이 낮다. 주파수 재사용에 관한 기존 연구들은 주파수 재사용에 따른 시스템 전송률과 단말기들의 공정성의 trade-off 관계를 보여준다. 본 논문에서는 기존 엑세스 구간에서의 주파수 재사용 기법이 보이는 trade-off 곡선을 뛰어 넘는, 시스템 전송률과 단말기들간의 공정성을 동시에 고려한 릴레이 구간에서의 주파수 재사용 기법을 제안한다. 릴레이 구간에서 기지국의 방향성 안테나를 이용한 릴레이 전송으로 우리는 릴레이 구간에 새로운 엑세스 구간을 만든다. 새로 만든 엑세스 구간에서 중계기들은 직교 할당 방식으로 기지국의 주파수를 재사용함으로써, 엑세스 구간에서의 동일 채널 간섭으로 낮은 MCS 레벨을 가지거나 서비스 불능에 처한 단말기를 서비스 한다. 시뮬레이션 결과 제안 방식에 의하여 시스템 전송률이 약 29.4%, 단말기간의 공정성이 29.1% 증가 하였다.
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