Optimal Power and Spectrum Allocation Scheme in Multicell WRAN

Multicell WRAN에서의 최적 전력 및 주파수 할당 기법

  • 황인관 (충북대학교 전파공학과 이동.위성통신연구실) ;
  • 임연준 (충북대학교 전파공학과 이동.위성통신연구실) ;
  • 조해근 (충북대학교 전파공학과 이동.위성통신연구실) ;
  • 송명선 (한국전자통신연구원)
  • Published : 2008.06.30

Abstract

The IEEE 802.22 standard is being developed with the target of improving the efficiency of spectrum utilization and importing the new wireless communication service. The WRAN standard based on Cognitive Radio is being processed for sharing TV bands. In this paper, the efficient spectrum allocation scheme and the optimal power allocation scheme, Partial Constant Power Water Filling (PCPWF), are proposed to maximize the channel capacity and spectrum efficiency and minimize the interference between adjacent cells. And we maximize the system throughput and fairness by using proposed dynamic cell plan that efficiently allocates channel. The results of the simulations are presented to verify the utilization of our proposed scheme.

현재 IEEE 802.22에서는 스펙트럼 사용 효율을 높이고 새로운 무선 통신 서비스 도입을 용이하게 하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 TV 대역을 대상으로 주파수를 공유하고자 하는 Cognitive Radio를 적용한 WRAN 시스템에 대한 표준화가 진행되고 있다. 본 논문에서는 WRAN 시스템에서의 주파수 효율과 채널 용량을 극대화하구 인접 셀 간 간섭을 최소화할 수 있도록 하는 효율적인 주파수 할당 기법과 최적 전력 제어 기법인 PCPWF(Partial Constant Power Water Filling)을 제시하였다. 또한 제안된 동적 셀 설계(dynamic cell plan)를 통해 가용할 수 있는 채널을 효율적으로 할당하여 전체 시스템의 데이터 처리율(throughput)과 형평성을 극대화하였으며, 제안된 기법의 효용성을 검증하기 위해서 시뮬레이션 결과도 수록하였다.

Keywords

References

  1. Carl R. Stevenson, Eli Sofer Gerald Chouinard, 'IEEE P802.22/D0.1 Draft Standard for Wireless Regional Area Network Part 22', May 2006
  2. Wei Yu and M. Cioffi., 'On Constant Power Water-Filling', IEEE Communications, Vol.6, pp.1665-1669, June 2001
  3. Gerald Chouinard, 'WRAN keep-out region', IEEE 802.22-06/0052r2, June 2006
  4. Gerald Chouinard, 'WRAN Reference Model', IEEE 802.22-04/0002r13, May 2005
  5. 'Update of OFDM SI simulation methodology', 3GPP TSG-RAN-1 meeting #30, San Diego, USA, January 2003
  6. 이명걸, 송정익, 손성환, 김재명, 'Cognitive Radio 시스템에서 이웃 셀 Incumbent User 인지를 통한 효율적인 주파수 활용 방안,' 한국통신학회 논문지, Vol.32, No.1A, pp.66-74, 2007년 1월
  7. C. E. Shannon, 'A Mathematical Theory of Communication', Bell Syst. Tech. J., Vol.27, pp.379-423, 1948 https://doi.org/10.1002/j.1538-7305.1948.tb01338.x
  8. ITU-R RECOMMENDATION P.1546-1, 'Method for point-to-area predictions for terrestrial services in the frequency range 30 MHz to 3000 MHz', Geneva, 2003
  9. Carl R. Stevenson, Carlos Cordeiro, Eli Sofer Gerald Chouinard, 'Functional requirements for the 802.22 WRAN standard', March 2006
  10. Sameh Najeh, Hichem Besbes, and Ammar Bouallegue, 'Greedy Algorithm for Dynamic Resource Allocation in Downlink of OFDMA System', IEEE 2nd International Symposium on Wireless Communication Systems, No.5-7, pp.475-479, September 2005
  11. Zhu Han, Zhu Ji, and K. J. Ray Liu, 'Fair Multiuser Channel Allocation for OFDMA Networks Using Nash Bargaining Solutions and Coalitions', IEEE Transactions on Communications, Vol.53, No.8, pp.1366-1376, August 2005 https://doi.org/10.1109/TCOMM.2005.852826
  12. A. G. Spilling, A. R. Nix, and M. A. Beach, 'Adaptive cell sizing in cellular networks', IEEE Colloquium on capacity and range enhancement techniques for the third generation mobile communications, No.11, pp.4/1-4/5, February 2000
  13. C. Y. Lee, Mobile Communications Design Fundamentals, 2nd edtion, John Wiley & Sons, 1993
  14. Tri T. Ha, Digital satellite Communications, 2nd edition, McGrew-Hill, 1990
  15. 김주석, 김경석, 박우구, 김진업, 'IEEE 802.22 WRAN에서 Cognitive Radio를 위한 효율적인 Spectrum 할당 기법,' 한국통신학회 논문지, Vol.31, No.12B, pp.1068-1075, 2006년 12월
  16. Samir Ginde, James Neel, R., Michael Buehrer, 'Game Theoretic Analysis of Joint Link Adaptation and Distributed Power Control in GPRS', Virginia Tech., 2003
  17. Nan Feng, 'Joint Network-Centric and User-Centric Radio Resource Management in a Multicell System', IEEE Transactions on Communication, Vol.53, No.7, 2005