무선전력 통신 네트워크에서 공평성 향상을 위한 우선순위 기반 랜덤 접속 제어

Prioritized Random Access Control for Fairness Improvement in Wireless-Powered Communication Networks

단말의 수가 증가하고 사물 인터넷 환경이 분산화 됨에 따라 랜덤 접속 기반의 무선전력 통신 네트워크에 관한 연구가 필요하다. 랜덤 접속 기반 무선전력 통신 네트워크에서 단말은 주어진 프레임 내에서 늦게 접속할수록 전송 전에 더 많은 에너지를 하베스팅하여 더 높은 파워로 송신할 수 있기 때문에 접속 성공시 더 높은 처리율을 얻을 수 있다. 이러한 특성에 기반하여 제안하는 랜덤 접속 제어 프로토콜은 채널 값에 따라 단말에게 우선순위를 부여하고 우선순위에 따라 랜덤 슬롯을 구분함으로써 접속점과의 근거리 단말이 원거리 단말보다 먼저 접속하게 만든다. 이를 통하여 근거리 단말의 처리율을 낮추고 원거리 단말의 처리율을 높이는 방식으로 이중 원근 문제를 완화시키고 사용자 공평성을 향상시킨다. 수학적 분석 및 모의실험 결과 제안 접속 제어 방식은 우선순위 레벨에 따라 채널 처리율 및 사용자 공평성 성능을 향상시킨다.

As Internet of things with a large number of nodes emerges, wireless-power communication networks (WPCN) based on a random access protocol needs to be investigated. In the random access-based WPCN, a terminal accessing later in given random access (RA) slots can harvest more energy before transmission and thus can transmit data with higher power and achieve higher throughput if the access is successful. On the basis of this property, the proposed random access control protocol gives the terminals priority and distinguishes the RA slots according to the priority level, so that a near terminal with access point allows to access preferentially other than a remote terminal. This operation decreases the throughput of near terminal and increases the throughput of remote terminal, and then, the doubly near-far problem in WPCN is resolved and the user fairness is improved. Results show that the proposed random access control improves both channel throughput and user fairness according to the priority level.