기존의 협력통신 관련 연구는 주로 단일 송 수신기와 다중 중계기가 존재하는 시스템 상에서 최적의 중계기를 선택하여 협력전송을 하거나 다중 중계기 모두를 이용한 협력통신이 이루어지고 반대로 단일 수신기, 중계기와 다중 송신기가 존재하는 시스템에서 최적의 사용자를 선택하는 것에 관한 것이 대부분 이었다. 하지만 실질적으로 보았을 때는 시스템 전체적인 관점에서 보았을 때 각각의 사용자에 대하여 최선의 중계기를 선택할 경우 오히려 전체적인 시스템 성능은 떨어질 수 있다. 본 논문에서는 다중사용자 협력시스템에서 각각의 사용자들이 자신들의 중계기 역할을 할 사용자를 선택하는 기법에 대하여 알아본다. 각 사용자에 대하여 자신이 중계기 역할을 할 경우 복호및재전송 기법을 이용하여 중계역할을 하고 그렇지 않을 경우 자신의 신호를 재전송한다. 제안된 시스템에서의 각 사용자에 대한 불능확률을 구하고 그것을 기반으로 사용자를 선택하게 된다. 모의실험을 통해 제안된 시스템에서의 사용자 선택 기법들의 성능을 알아보았고 이를 평균 불능확률로 나타내었다. 모의실험 결과 제안된 시스템에서 랜덤선택은 협력통신을 하지 않은 경우보다 안 좋은 성능을 보였고 나머지 기법들의 경우 협력통신을 하지 않은 경우보다 월등히 좋은 성능을 보였다.
최근 3GPP LTE-Advanced 및 IEEE 802.16m과 같은 차세대 통신 규격에서 섹터 간 협력 전송이 중요 연구주제가 되었고, 그에 따라 기존 비협력 전송에서와 마찬가지로 섹터 간 협력 전송 시에도 최적의 안테나 틸팅 각도를 결정하는 방식의 필요성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 섹터 간 협력 전송 및 비협력 전송 시 최적의 안테나 틸팅 각도를 결정하는 방식들을 제안한다. 제안하는 방식은 섹터 반경 내에 동일하게 분포하는 사용자의 전송률 평균인 셀 평균 전송률 또는 셀 평균 로그 전송률을 최대화하는 목적함수를 활용한다. 또한 이론적 용량인 Shannon 전송률 대신 실제 셀룰러 시스템에서 활용되는 AMC (adaptive modulation and coding) 방식을 고려한 셀 평균 AMC 전송률을 최대화하는 목적함수도 함께 활용한다. 협력 및 비협력 전송 시 셀 평균 전송률을 목적함수로 고려하는 경우에는 시스템 전송 효율성을 최대화 하며, 셀 평균 로그 전송률 및 AMC를 목적함수로 활용하는 경우에는 특히 셀 경계 사용자의 전송 효율성 증대를 크게 반영하는 최적의 안테나 틸팅 각도를 결정하는 방식을 제시한다.
본 논문에서는 다수의 중계 노드들과 목적지 노드들을 갖는 중첩 전송 기반의 무선 협력 멀티캐스트 통신 시스템을 고려하여, 멀티캐스트 통신의 데이터 전송률을 향상시키기 위한 중계 노드 선택 기법을 제안한다. 또한, 제안하는 중계 노드 선택 기법의 데이터 전송률을 극대화하기 위하여 중첩 전송시 최적의 전력 할당 계수를 이용한다. 중계 노드 선택 기법을 제안하기 위하여 중첩 전송 기반의 무선 협력 멀티캐스트 통신 시스템의 데이터 전송률의 근사식을 유도하고, 그 근사식을 토대로 부분적인 채널 상태 정보만을 이용하는 중계 노드 선택 기법을 제안한다. 또한, 제안하는 중계 노드 선택 기법에 대한 근사적인 평균 데이터 전송률을 유도한다. 수치적 결과에서, 제안하는 중계 노드 선택 기법과 전체 채널 상태 정보를 이용하는 최적의 중계 노드 선택 기법에 대한 평균 데이터 전송률을 비교하여, 높은 신호 대 잡음 전력비의 영역에서 제안하는 중계 노드 선택 기법이 최적의 중계 노드 선택 기법과 매우 유사한 성능을 제공함을 확인한다.
본 논문에서는 셀룰라시스템의 상향링크 자원을 사용하는 D2D 단말의 전송전력 최적화문제를 게임이론적 방법으로 고찰해본다. 먼저, 전송전력 최적화문제를 비협력적 전송전력게임으로 구성하고, 구성된 전송전력게임이 나쉬 평형을 가지게 됨을 확인한다. 본 논문에서 도출된 나쉬 평형에서는 개별 D2D 단말은 오로지 자신의 전송전력을 최적화하도록 전송전력값을 선택한다. 하지만, 시스템 입장에서는 결국 모든 단말의 전송전력값은 나쉬평형이라고 하는 전송전력의 유일한 수렴점에 도달하게 된다. 컴퓨터실험을 통하여 다수 개의 D2D 사용자 환경에서 나쉬평형이 존재함을 확인한다.
본 논문에서는 클러스터 기반 다중 홉 무선 네트워크에서 중계기 협력 ARQ 를 이용한 기회적 중계 기법을 제안한다. 클러스터 간 통신 시 성능을 열악하게 만들 수 있는 채널 페이딩 효과를 줄이기 위하여 각 클러스터 간 통신에 중계기를 이용한 협력 통신을 적용한다. 또한 다중 홉 통신에서는 중간 홉에서 오류가 발생할 경우 전송 도중 정보를 잃게 되는 전송 실패의 가능성이 존재한다. 따라서 전송 실패의 가능성을 줄이기 위하여 중계기로부터 재전송을 받을 수 있는 중계기 협력 ARQ 기법을 적용한다. 본 논문에서는 제안한 기법에 대한 전송 실패 확률을 분석한다. 그리고 모의 실험에서는 제안한 기법이 ARQ 를 사용하지 않은 기법과 성능 비교하여 신뢰도 측면에서 더 좋은 성능을 보임을 확인한다.
가상 및 증강현실(VR/AR), 원격 제어, 산업 자동화를 위한 실시간 애플리케이션이 증가함에 따라 무선 통신 네트워크의 처리량과 지연시간 성능이 중요해졌다. 이에 따라 Wi-Fi 8 에서는 초고신뢰 (Ultra-High Reliable, UHR)을 목표로 표준화가 진행 중이며 다수의 AP가 협력하여 데이터를 전송하는 다중 AP 협력 기법이 핵심 기술로 논의되고 있다. 하지만 기존의 다중 AP 협력 환경에서 협력 전송을 위한 제어 정보로 인한 간섭 증가와 OBSS(Overlapped Basic Service Set) 간섭 문제를 고려하지 못하고 있다. 따라서 본 논문에서는 효율적인 다중 AP 협력 전송을 위한 단순화된 채널 관리 방법(Simplified Channel Management Mechanism, SCMM)을 제안한다. 실험 결과에 따르면, SCMM 이 종래모델 대비 처리량은 평균 21.23% 증가했고, 지연시간은 평균 51.02% 감소했다.
본 논문에서는 두 셀 대칭적 간섭 채널 환경에서 세 가지 방식의 협력적 불규칙 빔형성 방법을 분석한다. 먼저, 기지국 선택을 통한 간단한 형태의 부분 협력 빔형성 방법은 연계적 인코딩을 적용한 불규칙 빔형성 방법과 동일한 평균 합 전송률을 갖는다는 것을 증명한다. 또한, 전송 모드 선택 방법을 적용하는 경우에 시스템의 사용자가 많을 때에 부가적인 합 전송율의 이득이 발생하는 것을 증명하였다. 모의 실험 결과를 통해서 성능에 대한 분석이 유효함과 정확성을 확인하였다.
프레임 집약 기법은 MAC 계층에서의 처리율 향상을 위한 기법으로, 새로운 무선랜 표준인 IEEE 802.11n에서는 MSDU 단위의 집약기법(A-MSDU) 과 MPDU 단위의 집약기법 (A-MPDU)을 지원한다. 본 논문에서는 IEEE 802.11n의 A-MPDU 기법을 릴레이 기반의 협력 통신환경에 적용하여 수신단에서 협력적으로 프레임을 복구할 수 있는 협력적 프레임 집약 기법을 제안한다. 제안한 협력적 프레임 기법은 채널 상태가 나쁜 경우에도 두 개 이상의 프레임을 수신하여 복구시키는 것이 가능하기 때문에 기존 기법에 비해 처리율을 향상시킬 수 있다. 성능 분석 모델을 통한 수치 분석 결과는 채널 상태에 따라 제안 기법이 기존의 릴레이 전송 기법 또는 직접적 전송 기법보다 성능이 더 좋아짐을 보여준다.
최근에 에너지 효율적이며 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하기 위한 많은 라우팅 기법의 연구가 진행되고 있다. 하지만 현재까지 무선센서네트워크에서의 표준 라우팅 기법이 없는 상황에서 신뢰성을 제공하기 위한 새로운 라우팅 기법을 제안하는 것은 실용적이지 않으며 비효율적이다. 본 논문에서는 신뢰성 있는 데이터 전송을 범용적으로 보장하기 위해서 기존의 라우팅 기법의 신뢰성 및 확장성을 제공하는 모듈기법인 DRDT(Delay-based Reliable Data Transmission)를 향상시킨 ADRDT(Advenced Delay-based Reliable Data Transmission) 기법을 제안한다. ADRDT는 수신노드가 불안정한 링크상태로 인해 데이터 수신을 실패하는 경우 데이터를 오버히어링한 헬퍼노드(helper node)의 협력적인 재전송을 통해 신뢰성을 제공한다. 헬퍼노드는 수신노드의 이웃노드가 데이터를 오버히어링할 때 딜레이를 이용한 분산적 방법을 통해 동적으로 선정되며, 수신노드와의 링크상태를 고려하기 때문에 효과적으로 재전송 횟수를 감소시킨다. 제안 기법은 기존 기법과 비교해 전송 비용을 약 16.5% 감소시킨다.
Wireless Sensor Networks(WSN) 기반의 Border Surveillance Networks(BSN)는 다양한 제한조건을 동반하며 침입 혹은 환경 등을 감시함을 목적으로 하고 있기 때문에 이벤트 발생시 신뢰적인 데이터 전송은 매우 중요한 부분을 차치하게 된다. 본 논문에서 적용한 대표적인 요구기반 라우팅 방법인 Ad hoc On-demand Distance Vector Routing(AODV)는 BSN 에 적용하였을 경우 홉 수(Hop Count)를 메트릭으로 최적의 경로를 계산하고 선택하여 Uni-Path 로 데이터를 전송하게 된다. 이때 AODV 는 Uni-path 로 데이터 전송을 진행하게 되며 링크의 단절이 빈번히 발생하는 BSN 의 환경적 요인으로 데이터 전송의 신뢰성이 감소하게 될 것이며 이는 비효과적인 데이터 전송을 야기하게 된다. 따라서 본 논문에서는 Multi-path 개념을 도입하여 데이터 전송 시 링크단절에 의해 발생하는 시간의 지연을 줄이고 더욱 신뢰성 있게 데이터를 전송할 수 있는 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 송, 수신하는 두 노드의 전송범위에 공통으로 속한 노드들이 전송되는 데이터를 중복 전송하게 된다. 그리하여 링크의 단절이 일어날 경우 발생하는 경로 재 탐색 및 경로복구의 발생 빈도를 줄이고 동시에 데이터 전송률을 증가시켜 신뢰적인 데이터 전송을 하게 된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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