협력 비직교 다중 접속 네트워크에서 새로운 인센티브 기반 주파수 할당 기법
A new Incentive based Bandwidth Allocation Scheme For Cooperative Non-orthogonal Multiple Access
- 주제(키워드) 다중 접속 기술 , 비직교 다중 접속 기술 , 협력 비직교 다중 접속 네트워크 , 게임 이론 , 메커니즘 디자인 , VCG 메커니즘
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 김승욱
- 발행년도 2021
- 학위수여년월 2021. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 컴퓨터공학과
- UCI I804:11029-000000065692
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
비 직교 다중 접속(NOMA : Non Orthogonal Multiple Access) 기술은 5G 네트워크의 등장으로 폭발적으로 증가한 사용자의 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위한 기술이다. NOMA는 기존의 직교 다중 접속(OMA : Orthogonal Multiple Access)에서 주파수의 직교성을 없애고 다른 신호를 구분하기 위해 전력을 차등적으로 할당하는 기술이다. NOMA는 OMA보다 높은 통신 속도를 보장해줄 수 있다. 그러나 NOMA는 사용자와 거리가 멀 수록 전력을 많이 소비한다는 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 협력 NOMA 기술은 중계 노드가 기지국 대신 데이터를 받아서 사용자와 통신하는 방법이다. 협력 NOMA에서는 중계 노드가 협력 NOMA에 참여하는 동기가 반드시 필요하다. 이를 위해 기지국은 중계 노드에게 인센티브를 지급할 수 있지만 중계 노드가 기여한 만큼 공정하게 지급해야 한다. 인센티브 체계를 수립할 때 발생하는 문제점이 있는데 그것은 중계 노드가 자신의 기여를 속인다면 기지국 입장에서는 전체 시스템 성능도 하락할 뿐 아니라 높은 인센티브를 지급해야 한다는 문제점이다. 본 논문에서는 협력 NOMA 네트워크에 참여하는 중계 노드들이 이기적으로 행동하여 주파수 할당에 어려움을 주는 것을 방지하기 위해 메커니즘 디자인을 사용한 기법을 제안한다. 메커니즘 디자인 중 비크리-클라크-그로브즈(VCG : Vickrey-Clarke-Groves) 메커니즘을 사용하여 중계 노드들의 이기적인 행동을 제어하고 전체 시스템 성능을 높일 수 있도록 한다. 실험 결과로 VCG 메커니즘을 사용하여 중계 노드들이 진실하게 행동했을 때 다른 기법보다 전체 시스템 성능이 증가함을 보인다.
more초록/요약
Non Orthogonal Multiple Access (NOMA) is a technology to guarantee the explosively increased Quality of Service(QoS) of users in 5G networks. NOMA can remove the frequent orthogonality in Orthogonal Multiple Access (OMA) while allocating the power differentially to classify user signals. NOMA can guarantee higher communication speed than OMA. However, the OMA has one disadvantage; it consumes a more energy power when the distance increases. To solve this problem, relay nodes are employed to implement the cooperative NOMA control idea. In a cooperative NOMA network, relay node participations for cooperative communications are essential. In this paper, a new bandwidth allocation scheme is proposed for cooperative NOMA platform. By employing the idea of Vickrey-Clarke-Groves (VCG) mechanism, the proposed scheme can effectively prevent selfishly actions of relay nodes in the cooperative NOMA network. Especially, base stations can pay incentives to relay nodes as much as the contributes of relay nodes. Therefore, the proposed scheme can control the selfish behavior of relay nodes to improve the overall system performance. As a result of the experiment, it is shown that when the relay nodes act truthfully using the VCG mechanism, the overall system performance increases compared to other existing protocols.
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