전송률 분할 다중 접속 기술을 활용한 비면허 대역 트래픽과 공정성 최대화 기법
Unlicensed Band Traffic and Fairness Maximization Approach Based on Rate-Splitting Multiple Access
- 주제어 (키워드) 5G 네트워크 , 전송률 분할 다중 접속 , 비면허 대역 , 게임 이론 , 협상 해법 , 강화 학습 , 5G Network , Rate Splitting Multiple Access , Unlicensed Band , Game Theory , Bargaining Solution , Reinforcement Learning
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 김승욱
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 컴퓨터공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000069945
- UCI I804:11029-000000069945
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
본 연구에서는 NR-U(New Radio-Unlicensed) 네트워크 사용자와 WiFi 네트워크 사용자가 공존해있는 비면허 대역(Unlicensed Band)의 처리량과 비면허 대역의 사용에 대한 공평성을 동시에 최대화하는 것을 목표로 한다. 먼저 비면허 대역에서 전송률 분할 다중 접속 기술을 활용한 NR-U 네트워크의 합-전송 속도(Sum of Rate)를 최대화하기 위해 강화 학습의 몬테 카를로 정책 하강법(Monte Carlo Policy Gradient)을 활용한 최적의 전력 할당 기법을 제안하였다. 그 뒤, 동일한 비면허 대역에서 NR-U 네트워크와 WiFi 네트워크의 공존을 위해 시스템 처리량과 공정성을 동시에 최대화할 수 있는 게임 이론의 순차적 라이파 협상 해법(Sequential Raiffa Bargaining Solution)을 활용한 채널 점유 시간 분할 알고리즘을 제안하였다. 시뮬레이션 결과에서 동일한 전력 할당 기법을 사용하였을 때, 전송 전력이 동일한 상황에서 결과 값이 최종 수렴했을 때의 합-전송 속도를 비교하고, 전송 전력이 증가하는 상황에서의 합-전송속도를 비교해본 결과 본 논문에서 제안한 전송률 분할 다중 접속 기술이 기존의 다중 접속 기술들보다 더 우수한 성능을 보임을 확인하였다. 또한 NR-U 네트워크 사용자와 WiFi 네트워크 사용자, 총 시스템의 데이터 전송량과 공평성을 비교해본 결과 본 논문의 순차적 라이파 협상 해법을 활용한 채널 점유 시간 분할 알고리즘이 타 알고리즘보다 처리량과 공정성을 동시에 만족함을 입증하였다.
more초록 (요약문)
In this paper, we aim to simultaneously maximize the fairness and throughput of the unlicensed band, where the new radio-unlicensed (NR-U) network users and the WiFi network users coexist. First, we propose an optimal power allocation scheme based on Monte Carlo Policy Gradient of reinforcement learning to maximize the sum of rates of NR-U networks utilizing rate-splitting multiple access in unlicensed bands. Then, we propose a channel occupancy time division algorithm based on sequential Raiffa bargaining solution of game theory that can simultaneously maximize system throughput and fairness for the coexistence of NR-U and WiFi networks in the same unlicensed band. Simulation results show that the rate splitting multiple access shows better performance than the conventional multiple access technology by comparing the sum-rate when the result value is finally converged under the same transmission power. In addition, we compare the data transfer amount and fairness of NR-U network users, WiFi network users, and total system, and prove that the channel occupancy time division algorithm based on sequential Raiffa bargaining solution of this paper satisfies throughput and fairness at the same time than other algorithms.
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