The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

Efficient Resource Allocation Schemes for Relay-based Cooperative Networks in 3GPP LTE-Advanced Systems

3GPP LTE-Advanced 시스템에서 릴레이 기반의 협력 네트워크를 위한 효율적인 자원할당 기법

  • 김산해 (숭실대학교 정보통신전자공학부 통신및정보처리 연구실) ;
  • 양모찬 (숭실대학교 정보통신전자공학부 통신및정보처리 연구실) ;
  • 이제연 (숭실대학교 정보통신전자공학부 통신및정보처리 연구실) ;
  • 신요안 (숭실대학교 정보통신전자공학부 통신및정보처리 연구실)
  • Received : 2010.05.12
  • Accepted : 2010.06.01
  • Published : 2010.06.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Unlike single-hop systems, multi-hop systems that use relay nodes assign a part of the overall resources to relay communications. If efficient resource allocation schemes are not adopted, this leads to a loss of resources. Moreover, because we may not be able to guarantee high-link performance due to the adjacent-cell interference in relay-based cellular systems, resource efficiency can be severely decreased. In this paper, we propose efficient resource allocation schemes for downlink relay-based networks in 3GPP (3rd Generation Partnership Project) LTE (Long Term Evolution)-Advanced systems. Unlike conventional schemes that have static resource regions for each data link, the proposed schemes dynamically allocate the resources of each link to resource blocks, by considering the channel state and the capacity of each link. We also propose resource overlapping schemes in which two different links overlap at the same resource region, so as to improve cell or user throughput performance. The proposed resource overlapping schemes do not require additional processes such as interference cancellation in users, thank to considering additional interference from resource overlapping in advance.

릴레이를 이용한 다중 홉 시스템은 기존의 단일 홉 시스템과 달리 주어진 전체 리소스 영역의 일부를 릴레이 통신에 할당하게 되어 효율적인 자원할당 알고리즘을 도입하지 않으면, 실제 사용이 가능한 리소스의 손실을 초래하게 된다. 또한, 릴레이 기반 셀룰러 시스템에서 생기는 인접 셀 간섭으로 인해 기지국과 단말기 또는 릴레이와 단말기 사이의 높은 링크 성능을 보장하지 못하는 경우가 발생해 리소스 효율이 급격히 떨어질 수 있다. 본 논문에서는 3GPP (3rd Generation Partnership Project) LTE (Long Term Evolution)-Advanced 시스템의 하향링크 릴레이 협력 네트워크에서의 효율적인 자원할당 기법을 제안한다. 릴레이 협력 네트워크에서 각각의 통신 링크마다 고정 리소스 영역을 갖는 기존의 기법과는 달리, 제안된 자원할당 알고리즘은 각 통신 링크 간의 채널 상태 및 전송 가능 용량 등을 고려하여 각 리소스 블록 단위 별로 적응적으로 자원을 할당하는 기법이다. 또한 셀 또는 단말의 추가적인 전송률 증대를 위해 특정 통신 링크가 할당된 리소스 영역에 다른 통신 링크의 리소스를 중복하여 자원을 재사용하는 기법을 제안한다. 제안된 리소스 중복 할당 방식은 리소스 중복으로 인한 추가적인 간섭을 미리 고려하여 동적으로 자원을 할당하는 방식으로 단말기에서 간섭 제거 등의 추가적인 절차가 불필요하다.

Keywords

References

  1. Y. Yang, H. Hu, J. Xu, and G. Mao, "Relay technologies for WiMAX and LTE-Advanced mobile systems," IEEE Commun. Mag., Vol.47, No.10, pp.100-105, Oct. 2009.
  2. 3GPP TR 36.912 V9.1.0, "Feasibility study for further advancements for E-UTRA (LTE- Advanced)," Dec. 2009.
  3. 3GPP TSG-RAN WG1, R1-091799, "Downlink CoMP system evaluation and feedback analysis for each category," Huawei, May 2009.
  4. R. Schoenen, W. Zirwas, and B. H. Walke, "Capacity and coverage analysis of a 3GPPLTE multihop deployment scenario," Proc. IEEE ICC 2008, pp. 31-36, Beijing, China, May 2008.
  5. R. Schoenen and B. H. Walke, "On PHY and MAC performance of 3G-LTE in a multi-hop cellular environment," Proc. IEEE WiCOM 2007, pp.926-929, Shanghai, China, Oct. 2007.
  6. D. Kivanc, G. Li, and H. Liu, "Computationally efficient bandwidth allocation and power control for an OFDMA system," IEEE Trans. Wireless Commun., Vol.2, No.6, pp.1150-1158, Nov. 2003. https://doi.org/10.1109/TWC.2003.819016
  7. G. Song and Y. Li, "Utility-based resource allocation and scheduling in OFDM-based wireless broadband networks," IEEE Commun. Mag., Vol.43, No.12, pp.127-134, Dec. 2005.
  8. Y. Liu and C. Ngo, "Radio resource allocation for relay enhanced cellular systems," Proc. IEEE CCNC 2009, pp.1-6, Las Vegas, USA, Jan. 2009.
  9. P. Li, Y. Xue, and E. Schulz, "Reuse one frequency planning for two-hop cellular system with fixed relay nodes," Proc. IEEE WCNC 2007, pp.2253-2258, Kowloon, China, March 2007.
  10. 강민규, 상영진, 고병훈, 김광순, "중계기를 사용하는 다중 사용자 OFDMA 시스템을 위한 효율적인 인지 협력 통신 기법," 한국통신학회논문지, 제34권, 제3호, pp.235-243, Mar.2009.
  11. 3GPP TS 36.211 v8.4.0, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels and modulation," Sept. 2008.
  12. R. Schoenen, R. Halfmann, and B. H. Walke, "An FDD multihop cellular network for 3GPP-LTE," Proc. IEEE VTC 2008-Spring, pp.1990-1994, Singapore, May 2008.
  13. R. Schoenen, R. Halfmann, and B. H. Walke, "MAC performance of a 3GPP-LTE multihop cellular network," Proc. IEEE ICC 2008, pp.4819-4824, Beijing, China, May 2008.
  14. 3GPP2 C.R1002-A, "CDMA2000 evaluation methodology," May 2009.
  15. H. J. Bang, T. Ekman, and D. Gesbert, "A channel predictive proportional fair scheduling algorithm," Proc. IEEE SPAWC 2005, pp. 620-624, New York, USA, June 2005.
  16. 3GPP TSG-RAN WG1, R1-082554, "Evaluation methodology for LTE-A-heterogeneous networks," Qualcomm Europe, Vodafone, June 2008.
  17. 3GPP TSG-RAN WG1, R1-093677, "TP for relay backhaul channel model," Ericsson, ST-Ericsson, Huawei, Research In Motion UK Limited, Qualcomm, Aug. 2009.
  18. Recommendation ITU-R M.1225, Guidelines for Evaluation of Radio Transmission Technologies for IMT-2000, 1997.