As the number of CDMA subscribers increases, CDMA systems utilize more than one CDMA carrier In order to accommodate Increasing capacity requirement. In this paper, we present a new analytical method for evaluating the Erlang capacity of CDMA systems with multiple CDMA carriers. in the case of the algorithm proposed in 〔5〕, the calculation complexity for evaluating the call blocking probability Is increased proportionally to the sixth power of the number of used CDMA carriers when the CDMA system supports voice and data services. Consequently, It is Impractical to calculate Erlang capacity with the algorithm of 〔5〕especially when the number of used CDMA carriers is larger than 3. To resolve this problem, we propose a new analytical method for evaluating the Erlang capacity. The calculation complexity of the proposed method for evaluating call blocking probability is increased just proportionally to the second power of the number of used CDMA carriers when the CDMA systems support voice and data services.
본 논문은 무선인지시스템이 갖는 얼랑 용량을 분석하였다. 무선 인지 사용자들의 신규 호 및 스펙트럼 핸드오프를 요청하는 호들에 대해 버퍼를 사용하는 무선 자원 관리 기법을 고려하였으며, 성능 분석을 위해 마르코프(Markov) 모델을 사용하였다. 이를 기반으로 무선 인지 시스템에서 기사용자 및 무선 인지 사용자가 겪는 호 차단(call blocking) 확률, 강제 호 종료(forced call termination) 확률, 호 서비스 비완료(non-completion) 확률 등을 유도하였다. 시뮬레이션을 통해 버퍼의 크기가 증가함에 따라, 인지 무선 시스템에서 수용될 수 있는 얼랑 용량 또한 증가함을 보였다.
본 논문에서는 레일레이 페이딩(Rayleigh fading) 채널에서 음성 및 데이터 서비스를 지원하는 DS/ CDMA 셀룰라 시스템의 역방향 링크에 대한 확장된 블럭킹 확률식(blocking probability formula)을 유도한다. 또한, 전파음영(shadowing)만을 고려한 경우와 전파음영과 다중경로 페이딩을 모두 고려한 경우에 대하여 얼랑용량을 비교 분석한다. 레일레이 페이딩 채널에서 1%의 블럭킹 확률을 가정하면, 데이터률 $R_b$=9.6 kbps에서는 13.38 얼랑의 음성 얼랑용량과 8.92 얼랑의 데이터 얼랑용량을 지원하고, $R_b$=14.4 kbps에서는 7.47 얼랑의 음성 얼랑용량과 4.98 얼랑의 데이터 얼랑용량을 지원하여 음영효과만을 고려한 경우보다 $R_b$=9.6 kbps에 대해서는 21.4%, $R_b$=14.4 kbps에 대해서는 24.9%의 용량이 감소함을 알 수 있다. 다중경로 페이딩의 영향을 무시해서는 안된다는 것을 보이며 DS/CDMA 셀룰라 시스템이 지원할 수 있는 정확한 음성 얼랑용량과 데이터 얼랑용량을 제공한다.
IS-95 셀룰라 시스템에서는 다른 역방향 사용자들의 통화로 인한 간섭 레벨(level)이 이미 정해져 있는 레벨 이상이 되었을 때 통화 블럭킹(blocking)이 일어난다. 본 논문에서는 이동 무선채널을 전파음영(shadowing) 채널로 가정하고 불완전 전력제어된 IS-95 셀룰라 시스템의 역방향 링크에 대한 얼랑용량(Erlag capacity)을 산출한다. 블록킹 확률(blocking probability)은 로그노말 근사(lognormal approximation)를 사용하여 유도하고 가우시안 근사와 로그노말 근사의 결과들을 서로 비교 분석한다. 데이터율 $R_b$=9.6kbps 와 $R_b$=14.4kbps에서 1% 블록킹 확률을 가정하면, 로그노말 근사를 사용한 얼랑용량은 각각 13.68 얼랑과 7.08 얼랑으로 가우시안 근사가 약 24,4%와 40.4% 의 근사한 오차를 발생시킨다는 것을 알 수 있다. 또한 전력제어가 완벽하게 된다면 얼랑용량은 전력제어 오차가 2.5㏈인 불완전 전력제어보다 6.99 얼랑과 4.21 얼랑 증가하고, 음성활동율을 40%로 간주하면 음성활동을 고려하지 않은 경우보다 8.21 얼랑과 4.25 얼랑이 각각 증가함을 알 수 있다.
불완전 전력제어된 역방향 링크에서 얼랑용량과 링크마진을 구하는 각각의 차단확률을 유도하고, 시스템 파라메터와 차단확률이 같은 조건에서 그 값을 구하여 도시, 교외, 개방지역에서 사용자 수와 셀 커버리지와의 관계를 분석할 때 파라메터로 적용하였다. 이때 얼랑용량은 현실적인 셀 용량으로 적용될 수 있고, 링크마진의 적용은 셀 커버리지 계산에서 신뢰성을 높일 수 있었다. 차단확률이 5 % 이내에서 E$_{b}$/N$_{o}$ 값을 7 dB에서 5 dB로 낮추는 경우에 링크마진을 2.8 dB로 똑같이 적용해도 셀 용량은 18 얼랑에서 31 얼랑으로 증가하였고, 이때 도시, 교외, 개방지역에서 셀 커버리지는 각각 0.4 km, 1 km, 2.5 km씩 증가하였다. 또한 E$_{b}$/N$_{o}$ 값이 5 dB에서 차단확률을 5 %에서 2 %로 낮출 경우 링크마진은 0.88 dB 더 증가시켜야 하며, 이때 용량이 31 얼랑에서 3얼랑 감소함에 따라 0.15 km, 0.5 km, 1.5 km 씩 줄어드는 범위 내에서 신뢰성을 높이고 양질의 서비스 제공이 가능하였다.
본 논문에서는 이동 무선채널이 레일레이(Rayleigh) 분포된 다중경로 페이딩 채널(multipath fading channel)일 경우에 불완전 전력제어된 DS/CDMA 셀룰라 시스템의 역방향 링크에 대하여, 음영효과와 다중 경로 페이딩을 모두 고려한 확장된 DS/CDMA 블럭킹 확률식(blocking probability formula)을 유도한다. 음영효과(shadowing)만을 고려한 경우와 음영효과와 다중경로 페이딩을 모두 고려한 경우에 대하여 각각 얼랑용량과 등가 채널수를 비교 분석한다. DS/CDMA 블럭킹 확률은 각 사용자에 해당하는 E/sub b(i)//Ⅰ/sub 0/의 중간 값(median value)을 이용하여 얼랑용량과 간섭보정계수를 구하는 분석방법으로 계산한다. 2%의 블럭킹 확률을 가정하면 데이터를 R/sub b/=9.6 kbps에서는 19.97 얼랑, R/sub b/=14.4 kbps에서는 11.67 얼랑으로 음영효과만을 고려한 경우보다 각각 16%와 19%의 용랑이 감소함을 알 수 있다. 또한 다중경로 페이딩의 영향을 무시해서는 안된다는 것을 보이고 DS/CDMA 셀룰라 시스템이 지원할 수 있는 정확한 얼랑용량과 등가채널수를 제공한다.
음성과 데이터를 동시에 다양한 전송속도로 서비스하는 불완전 전력제어된 WCDMA 시스템의 역방향 링크에서 사용자 수 분포도에 따라 유도한 차단확률로부터 얼랑용량을 계산하고, COST231 WI(Walfisch-Ikegami) 모델로부터 전파손실을 계산해서 사용자 수와 셀 커버리지의 관계를 새롭게 제안하여 분석하였다. 데이터 전송속도 15 kbps에서 960 kbps 사이 음성과 데이터 사용자에 대한 얼랑용량은 상호 역 선형관계로 나타났고, 음성사용자를 8 kbps속도에서 50얼랑 기준으로 할 때 차단확률 2 %에서 $E_{b/}$$N_{o}$ 가 4 ㏈에서 3 ㏈로 낮출 경우 15 kbps 저속에서는 데이터 용량이 8.5 얼랑 용량증가와 함께 도시 교외지역에서 셀 커버리지가 100 m 확장되었고, 960 kbps 고속에서는 0.11 얼랑 증가와 함께 셀 커버리지도 40 m 확장되었다. 여기서 차단확률을 조금 높였을 때 얼랑용랑은 증가하지만 셀 커버리지에는 별 영향이 없었고, 셀 내 사용자 수의 증가에 따라 셀 커버리지는 감소하였다.다.
.9 GHz/14.4 kbps CDMA시스템의 역방향 링크에서 핸드오프방식 유형별 얼랑용량과 링크마진을 구하는 차단 확률을 각각 유도하였다. 현실적인 셀 최대용량으로 얼랑용량과 링크동작의 신뢰성을 위한 마진을 동일한 시스템 파라메터로 계산하고, COST-231모델을 적용한 전파손실을 구해 여러 지역에서 셀 커버리지와의 관계를 새로운 관점에서 제안하여 분석하였다. 소프트핸드오프를 하는 상황에서 $E_b/N_0$=5 dB에서 차단확률을 5%에서 2%로 낮출 경우 마진은 0.88 dB 더 높여야하고 용량은 2 얼랑 감소와 도시, 교외, 개방지역의 셀 커버리지가 0.12 km, 0.25 km, 1 km씩 줄어드는 정도에서 신뢰성과 서비스품질을 높일 수 있었다. 차단확률 5%인 경우 $E_b/N_0$=7 dB에서 5 dB로 맞춘다면 똑같은 2.8 dB 마진으로 9 얼랑 증가와 도시지역에서 0.2 km가 늘어났다. 이때 단일 셀 경우에 비해 용량은 10 얼랑 이상 줄어들어도 1.31 dB의 마진을 줄일 수 있어 각각의 지역에서 0.17 km, 0.3 km, 1 km 씩 커버리지가 증가하였다 또한 하드핸드오프에 비하면 2.16 dB의 마진을 더 줄일 수 있어 10 얼랑 증가와 0.22 km, 0.5 km, 2 km씩 늘어나는 소프트핸드오프 이득이 함께 발생하였다.
이동통신에서는 무선자원의 효율적인 사용을 위하여 variable rate vocoder 및 VoX 기법을 이용한 음성 전송이 일반적 추세이며, 버스티 특성을 갖는 패킷 트래픽의 경우 statistical multiplexing을 이용하여 무선 채널의 사용을 극대화 시킨다. 트래픽 밀도를 나타내는 Erlang 용량은 일정속도의 회선교환 트래픽에 대하여 동시에 점유할 수 있는 dedicated circuit의 수에 기초하는 개념이므로 statistical multiplexing으로 처리되는 데이터 패킷의 트래픽 밀도는 queuing model에 근거한 데이터 스루풋이 현실적이다. 그러나 이동통신 시스템에서 트래픽 특성을 달리하는 circuit 및 패킷 타입의 혼합 서비스가 동시에 제공될 경우 네트워크 planning을 위한 구성 시스템의 용량산정을 위해 트래픽 밀도의 통합적인 표현을 요구한다. 따라서 Erlang 용량과 데이터 스루풋의 상호 변환을 통하여 네트워크 구성요소의 용량 산정에 적당한 용량표현을 선택할 수 있다. 본 고에서는 트래픽 처리기로서의 통신시스템을 기술하기 위하여 일반적인 텔레트래픽 시스템 모델과 파라미터를 정의한다. 또한 음성 및 비음성 서비스의 혼합 트래픽 환경에서 트래픽 밀도계산을 위한 Erlang 용량과 데이터 스루풋의 상호 변환 관계를 소개한다. 마지막으로 3G1x 무선접속환경에서 음성 및 HSPD 서비스가 공존할 경우 기지국 CE dimensioning에 필요한 혼합 트래픽 Erlang 용량 산출 방법을 기술한다.
Castellanos-Lopez, S. Lirio;Cruz-Perez, Felipe A.;Rivero-Angeles, Mario E.;Hernandez-Valdez, Genaro
Journal of Communications and Networks
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제16권2호
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pp.130-139
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2014
Due to the unpredictable nature of channel availability, carrying delay-sensitive traffic in cognitive radio networks (CRNs) is very challenging. Spectrum leasing of radio resources has been proposed in the so called coordinated CRNs to improve the quality of service (QoS) experienced by secondary users (SUs). In this paper, the performance of coordinated CRNs under fixed-rate with hard-delay-constraints traffic is analyzed. For the adequate and fair performance comparison, call admission control strategies with fractional channel reservation to prioritize ongoing secondary calls over new ones are considered. Maximum Erlang capacity is obtained by optimizing the number of reserved channels. Numerical results reveal that system performance strongly depends on the value of the mean secondary service time relative to the mean primary service time. Additionally, numerical results show that, in CRNs without spectrum leasing, there exists a critical utilization factor of the primary resources from which it is not longer possible to guarantee the required QoS of SUs and, therefore, services with hard delay constraints cannot be even supported in CRNs. Thus, spectrum leasing can be essential for CRN operators to provide the QoS demanded by fixed-rate applications with hard delay constraints. Finally, the cost per capacity Erlang as function of both the utilization factor of the primary resources and the maximum allowed number of simultaneously rented channels is evaluated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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