주파수 재사용도 K = 1을 사용하는 셀룰러 OFDMA 시스템에서 셀 경계 사용자의 동일 채널 간섭에 의한 수율 저하 문제를 완화하기 위한 대역 분산적 자원 할당 알고리즘을 제안하고, 이에 따른 성능 향상 효과를 분석한다. 본 논문에서 고려한 대역 분산적 자원 할당 알고리즘은 셀 내의 사용자를 경로 감쇄 순서로 내림차순으로 정렬한 후에 각 셀마다 다르게 미리 정해져 있는 자원 할당 영역부터 자원을 할당한다. 셀마다 다른 시간과 공간적인 영역에서 자원 할당을 시작하도록 되어 있으므로 셀 경계의 사용자부터 셀 중앙의 사용자들까지 셀 내 특정위치의 사용자를 특정 시간대에 배치하여 셀 경계 사용자들이 동시에 같은 자원을 사용하여 간섭이 매우 커지는 경우를 미리 방지하고 셀 내의 사용자들에게 간섭이 평준화되어 고르게 영향을 받도록 한다. 이러한 대역 분산적 자원 할당 방식을 사용하여 셀 경계 사용자의 전송률과 outage 성능이 향상되었음을 확인하였다.
셀룰러 네트워크에서 D2D 통신을 지원하기 위해서는 기존의 셀룰러 통신과 D2D 통신이 셀룰러 자원을 공유하므로 주파수 효율성과 간섭에 대한 고려가 반드시 필요하다. 따라서 D2D 통신을 위한 자원할당은 셀룰러 통신과의 간섭을 최소화하면서 동시에 주파수 재사용에 따른 스펙트럼 이용 효율을 최대화하는 것이 바람직하다. 본 논문에서는 D2D 단말과 기지국이 상호 협력적인 방법으로 D2D 자원을 할당하는 기법을 제안한다. D2D 단말은 스펙트럼 센싱을 통해 셀룰러 단말과 다른 D2D 단말로부터 오는 간섭을 인지하여 최적의 셀룰러 자원을 선택하여 기지국에 보고한다. 기지국은 해당 셀룰러 단말과 D2D 단말이 동일한 자원을 공유하도록 자원할당을 함으로써 간섭의 영향을 최소화한다. 3GPP LTE (Long Term Evolution)-Advanced 환경에서 모의실험을 통해 제안한 자원할당 기법의 성능을 검증한다.
5G 셀룰러 네트워크 하의 언더레이 기법은 매우 전망 있는 자원공유 기법으로써 이 기법은 5G의 서비스 성능향상과 셀룰러 링크와 D2D(Device to Device) 링크 간의 통신 부하를 줄일 수 있는 효과적인 기법이다. 본 논문에서는 gNB(gNodeB)상에서 5G기반의 멀티 클래스 서비스를 수행하는데 있어서 발생하는 자원간섭을 최소화하고, 분석된 간섭의 제어조건에 따라 5G 통신 서비스를 극대화하기 위한 협력적 우선순위 기반의 자원할당 스케줄링 CPRAS(Cooperative Priority-based Resource Allocation Scheduling)기법을 제안한다. 제안된 CPRAS기법은 각 디바이스들에 대한 통신 자원을 최적화하며, 5G의 통신에 필요한 서비스 요청과 네트워크의 현재 상태에 따라 자원할당을 최적화한다. 또한 제안된 기법은 gNB하의 셀룰러 링크와 D2D링크 간의 자원간섭을 최소화함으로써 기가급의 서비스를 보장하는 기능을 제공한다. 시뮬레이션 결과 제안된 기법이 Pure cellular기법과 Force cellular기법에 비해서 더 나은 시스템 성능을 보였으며, 특히 우선순위가 높고 UE(User Equipment)들 간의 협력이 높을수록 자원간섭 제어가 효과적임을 보인다.
LTE-Advanced 네트워크에서 D2D 통신은 기지국의 부하를 감소시켜줄 뿐만 아니라 네트워크 성능을 향상시키는 통신 기술이다. 그러나 이 기술은 셀룰러 사용자와 D2D 페어들간에 자원을 공유함으로써 많은 양의 간섭이 발생할 수 있는 문제점이 있으므로 D2D 통신의 자원 할당 시 간섭에 의한 영향이 고려되어야 함에도 불구하고, 기존 자원 할당 관련 기존 연구는 셀룰러 사용자에 기할당된 자원 중 최고의 CQI 값을 가지는 자원을 재사용하여 D2D 페어에 할당한다. 이로인해 D2D 페어와 셀룰러 통신이 같은 자원을 공유하기 때문에 D2D 페어는 주 통신인 셀룰러 통신에 간섭을 야기하며, 기할당된 셀룰러 자원의 재사용으로인해 계산 복잡도가 높아지는 문제점이 있다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위해 셀 내 간섭을 제거하면서 계산 복잡도가 낮은 D2D 자원 할당 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 전체 자원 중 미사용 중인 자원을 임의로 선택하여 할당하고, 할당 받은 자원을 D2D 페어들간에 공유하게 한다. 즉 D2D 페어들 간 간섭이 발생하지 않는다면, 해당 페어들 간에는 같은 자원을 사용하도록 허용한다. 시뮬레이션을 통한 성능 분석 결과 비교 알고리즘에 비해 제안 알고리즘이 수용하는 D2D 페어의 개수에 비례하여 최대 11배까지 계산 복잡도가 낮아지는 것을 확인하였다.
릴레이 간섭채널에서 하향링크 용량 극대화를 위한 전력할당 최적화 방안을 다룬다. 제 1 시간자원 영역에서 기지국은 단말과 릴레이 기지국에 직교채널을 통해서 전력전송을 한다. 제 2 시간자원 영역에서 기지국과 릴레이 기지국은 서로에게 간섭을 일으키면서 각각의 단말에게 전력을 전송한다. 본 논문에서 얻어진 전력 할당 최적화 방안은 제 2 시간자원 영역에서의 간섭 레벨이 낮을 경우, 기지국과 릴레이 기지국의 동시 전력전송을 허용하고, 반면에 간섭레벨이 높을 경우, 릴레이 기지국의 전력전송을 차단한다.
최근 전 세계적으로 전파통신 기술이 급속히 발전하면서 여러 가지 형태의 다양한 통신 방식을 사용하는 무선 기기들이 새롭게 도입되고 있다. 이에 따라 새로운 주파수 자원에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있으나 각 나라에서는 주파수 자원의 유한함으로 인하여 주파수 재할당과 재분배를 통하여 주파수 이용 효율성의 최대화를 위한 제도를 수립하거나 법 제정을 진행중이다. 대표적인 것으로서 수신기에 대한 법규 제정움직임을 들 수 있다. 지금까지 모든 무선기기는 송신기 관점의 기술기준을 통하여 규제되어 왔으며 수신기 관점의 규제는 기술기준에 거의 포함되어 있지 않았다. 그러나 앞으로는 주파수 또는 스펙트럼 이용의 효율성을 높이기 위하여 수신기 관점의 규제가 기술기준에 도입될 것이다. 본 논문에서는 연방통신위원회(Federal Communications Commission, 이하 FCC라 한다)가 수신기에 대하여 어떻게 생각하고 있는지, 수신기관점의 규제를 위하여 간섭을 정량화하고 관리함으로써 스펙트럼의 효율적인 관리를 추구하는 간섭온도의 개념과 간섭온도에 대하여 어떻게 생각하고 있는지를 FCC의 관련 문서를 통하여 정리하고 분석할 것이다. 이러한 간섭량의 측정과 관리를 통해 효율적인 스펙트럼 관리를 추구하는 것은 FCC에서 지금까지 수행해 왔던 스펙트럼 관리방법에 대한 근본적인 패러다임이 송신기에서 수신기로 이동함을 의미한다.
본 논문은 대칭섹터 간 주파수 재사용에 따른 주파수 간섭 감소를 위한 편파 분리 및 자원 제어방법에 대한 것이다. 기지국 장비가 운용되면서 발생하는 대칭섹터 간 주파수 간섭을 감소시키기 위한 실험을 진행하였다. 기지국 장비는 대칭섹터에서 같은 주파수를 재사용 하는 구조로 In-Band 주파수 간섭이 야기된다. 따라서 주파수 간섭을 최소화하기 위해 본 논문에서는 2가지 방안을 제시하였다. 첫 번째로 대칭섹터의 안테나 편파 분리 방법이다. 편파 분리 방법을 사용함으로 CINR이 17dB에서 27dB로 약 10dB의 향상되었다. 두 번째 방법은 기지국 링크별 자원을 제어하는 방법으로 링크별 RF 송신출력을 정렬하여 자원을 할당하는 방법과 링크별 RF 송신출력 제어범위를 조정하는 방법이 있다. 본 논문에서는 제안된 두 가지 방안을 사용하여 주파수 재사용하는 구조에서 주파수 간섭을 줄일 수 있는 방안을 제시하였다.
본 논문에서는 셀룰러 네트워크에서 단말간 직접(D2D; Device-to-Device) 통신을 위한 간섭 인지 기반의 효율적인 자원할당 방법을 제시한다. 최근 들어, 기지국이 주 채널 정보뿐만 아니라 CUE (Cellular UE)와 DUE 사이의 간섭 채널 정보까지 알고 있는 상황에서 DUE (D2D User Equipment)에 자원을 할당하는 방법들이 많이 연구되었으나, 현실적으로 이러한 간섭 채널 정보를 획득하는 것은 어렵다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 논문에서는 기지국이 간섭 채널 정보를 전달 받지 않고 전송 전력과 거리 정보를 이용하여 CUE의 간섭을 인지하고 자원을 할당하는 방법을 제시한다. 모의실험 결과는 제안 기법의 효율성을 보여준다.
가상화 기술은 물리머신의 자원을 다수의 가상머신이 공유하여 유휴 자원을 활용할 수 있도록 한다. 가상화 기술의 핵심은 가상머신 간의 효율적인 자원 분배에 있다. 그러나 현재의 가상화 환경에서는 가상머신에서 수행되는 작업의 특성을 파악할 수 없기 때문에 효율적인 자원 분배가 어렵다. 비효율적인 자원 분배는 가상머신 간의 성능 간섭을 발생시켜 가상머신의 성능 저하를 야기한다. 가상머신 간 성능 간섭 현상을 해결하기 위해 다양한 연구들이 진행되었다. 본 논문은 가상머신 성능 간섭 현상 해결을 위한 대표적인 방법인 피드백 제어를 활용하여 I/O 성능을 보장하는 CPU 스케줄링 기법을 소개하고, 특히 모델기반 피드백 제어 방식과 동적 피드백 제어 방식을 비교 분석한다.
4G 이동통신 핵심 기술 중 펨토셀 시스템 실제 구현 시에 매크로셀과 펨토셀이 동일 주파수를 사용하면 동일채널 간섭이발생되기 때문에 이를 해결하기 위해 주파수 자원을 서로 다르게 할당하는 간섭 회피 기술이 필요하다. 본 논문에서는 매크로셀과 펨토셀 간의 기존 자원 할당 방식을 분석하여, 문제점을 도출하고 이를 기반으로, 본 논문에서는 FFR (Fractional Frequency Reuse) 기반의 펨토셀이 분포된 환경에서 셀 용량을 증가시키고 주파수 효율을 최대화하기 위한 적응 주파수 자원 할당 방식에 대해 제안하였다. 모의 실험 수행 결과, 기존 방식과 비교하여 SINR (Signal to Interference Noise Ratio) 분포에서는 근소한 개선 효과를 보였고, 전체 셀 용량에서는 큰 개선 효과를 보여주었다. 본 논문의 현실적인 구현을 위해 펨토 및매크로 유저 분포의 검출 방안 등에 대한 연구 및 전력 제어나 다중 신호 간섭 검출을 통해 간섭을 완화하는 방안 과의 결합방식 들에 대한 연구가 향후 추가 적으로 더 진행 되어야 할 것으로 생각 된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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