협력적 신호 전송을 위한 안테나 방향성 및 송신 클러스터 구성 방식 연구
On Antenna Directivity and Transmission Clustering Methods for Collaborative Signal Transmission
- 주제(키워드) 안테나 방향성 , 클러스터 , 협력적 신호
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 성원진
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000046496
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
셀룰러 시스템에 존재하는 다수 명의 사용자에게 자원을 할당하는 문제는 사용자들의 공평성 측면에서 바라볼 수 있으며, 셀 경계지역 사용자는 낮은 전송률을 갖고 이는 시스템 전송률의 공평성을 평가할 때 주요 지표가 된다. 본 논문에서는 사용자들의 공평성을 고려하여, 낮은 전송률을 갖는 사용자들의 전송률 증대를 위한 안테나 틸팅 방식과 클러스터 방식을 제안한다. 최근 3GPP LTE-Advanced 및 IEEE802.16m과 같은 차세대 통신 규격에서 셀 경계지역 사용자들의 전송률 증대를 위한 협력 전송이 중요 연구주제가 되었다. 본 논문에서는 섹터 간 협력 전송 및 비협력 전송 시 최적의 안테나 틸팅 각도를 결정하는 방식들을 제안한다. 이 방식은 섹터 반경 내에 동일하게 분포하는 사용자에 대한 셀 평균 전송률, 셀 평균 로그 전송률 최대화를 목적함수로 활용한다. 또한 이론적 용량인 Shannon 전송률 대신 실제 셀룰러 시스템에서 활용되는 AMC (adaptive modulation and coding) 방식을 고려한 셀 평균 AMC 전송률을 최대화하는 목적함수도 함께 활용한다. 협력 및 비협력 전송 시 셀 평균 전송률을 목적함수로 고려하는 경우에는 시스템 전송 효율성을 최대화 하며, 셀 평균 로그 전송률 및 AMC를 목적함수로 활용하는 경우에는 특히 셀 경계 사용자의 전송 효율성 증대를 크게 반영하는 최적의 안테나 틸팅 각도를 결정하는 방식을 제시한다. 협력 기지국 사이에 존재하는 사용자는 전송률이 증가하지만, 협력 전송하는 기지국들과 거리가 먼 사용자는 여전히 낮은 전송률을 갖는다. 이는 사용자들의 공평성을 보장할 수 없고, 이에 따라 사용자의 위치에 따라 협력 기지국을 조절하는 클러스터 방식의 필요성이 대두되고 있다. 최적의 방식으로는 모든 송신 기지국이 협력하여 전송하는 network MIMO 방식이 있지만, 복잡도가 높고 궤환 데이터가 방대하기 때문에 실질적인 구현이 불가능하다. 본 논문에서는 저 복잡도의 클러스터 방식을 제안하고, 각 방식에 따른 성능을 분석한다. 그리고 클러스터 사이즈와 섹터를 적용한 클러스터의 성능을 비교 및 분석한다.
more초록/요약
The problem which allocates resources to multiple users in cellular systems can be evaluated in the view point of fairness. In the thesis, we propose an optimal antenna tilting method and a clustering algorithm to enhance the performance of users experiencing severe unfairness in multi-user MIMO systems. Enhancing transmission rates of users located near the cell boundaries has become an important research issue, motivating the collaborative transmission between sectors in next generation communications standards, e.g., 3GPP LTE-Advanced and IEEE 802.16m. We propose a method of determining an optimal antenna tilting angle for both the cases of non-collaborative and collaborative transmissions between sectors. The proposed method uses an objective function that maximizes the cell average log rate or the cell average rate for users distributed uniformly within the sector. Also, the objective function which maximizes the cell average rate determined by adaptive modulation and coding (AMC) used in actual cellular systems is considered. When the cell average rate becomes the objective function, the system rate efficiency increases significantly. When the cell average log rate and the AMC rate become the objective functions, an optimal antenna tilting decision method which effectively increases the efficiency of cell boundary users is studied. Since the rate for users located near the cell boundaries is low, a clustering method to adjust collaborative base stations in accordance with the users’ location is needed. The optimal clustering method is a network MIMO which is a fully collaborative system, but this method has high complexity and requires high feedback data. In this thesis, we propose a sequential clustering method for low complexity and analyze the performance.
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