이 논문에서는 중첩 코딩 다중화를 이용하여 다중 사용자 신호를 동시에 전송하는 다중 사용자 다이버시티 스케줄링 방법들을 다룬다. 이 방법들은 다중 사용자 신호들을 동시에 전송함에 따른 제1순위 및 제1 순위 이후 사용자 우선 순위 선정 전략과 사용자 별 전력할당 전략을 결합하는 방식에 따라 다양한 스케줄링 방법들이 가능하도록 한다. 제1 순위 사용자 선정 전략으로는 1) 채널상태 우수 사용자 순서, 2) PFS(proportional fair scheduling) 사용자 순서, 3) 평균 제공 전송률 낮은 사용자 순서를 따르는 3가지 전략들을 고려한다. 제1 순위 이후 사용자순서도 제1 순위 사용자와 동일한 전략을 고려한다. 그러나 다수의 사용자들이 선정되어야 하는 경우, 한번의 PFS 순서를 따르도록 하거나 매 추가 사용자마다 잔여전력과 사용자간 간섭을 고려하여 PFS 기준에 따라 하나의 사용자를 단계적으로 선정하도록 할 수 있다. 전력할당 전략으로는 우선적으로 사용자 별 최대 허용 전송률을 제공하는 전력을 할당하거나 사용자 별 최소 전송률을 제공하는 전력을 할당하고, 잔여전력을 각 사용자에게 재할당하는 두 가지 전략들을 고려한다. 스케줄링 목적으로는 전송률 합 최대화, 형평성 극대화, PFS 방법에 준하는 형평성 유지 및 전송률 합 최대화의 3가지를 고려한다. 또한 각각의 목적을 위하여 max CIR (carrier-to-interference power ratio), max-min fair, PF 스케줄링 방법들([1]과 해당 참고문헌들 참조)을 각각의 목적별 비교 기준으로 정하고, 전송률 합 또는 형평성 측면에서 기준 방법에 준하거나 우수하면서 나머지 척도인 형평성이나 전송률 합이 우수한 방법들을 후보 스케줄링 방법들로 선정한다. 모의실험을 통하여 다양한 스케줄링 방법의 사용자 수에 따른 전송률 합과 JFI(Jain's fairness index)에 따른 형평성을 분석한다.
이 논문에서는 중첩 코딩 다중화를 이용하여 다중 사용자 신호를 동시에 전송하는 다중 사용자 다이버시티 스케줄링 방법들을 다룬다. 이 방법들은 다중 사용자 신호들을 동시에 전송함에 따른 제1순위 및 제1 순위 이후 사용자 우선 순위 선정 전략과 사용자 별 전력할당 전략을 결합하는 방식에 따라 다양한 스케줄링 방법들이 가능하도록 한다. 제1 순위 사용자 선정 전략으로는 1) 채널상태 우수 사용자 순서, 2) PFS(proportional fair scheduling) 사용자 순서, 3) 평균 제공 전송률 낮은 사용자 순서를 따르는 3가지 전략들을 고려한다. 제1 순위 이후 사용자순서도 제1 순위 사용자와 동일한 전략을 고려한다. 그러나 다수의 사용자들이 선정되어야 하는 경우, 한번의 PFS 순서를 따르도록 하거나 매 추가 사용자마다 잔여전력과 사용자간 간섭을 고려하여 PFS 기준에 따라 하나의 사용자를 단계적으로 선정하도록 할 수 있다. 전력할당 전략으로는 우선적으로 사용자 별 최대 허용 전송률을 제공하는 전력을 할당하거나 사용자 별 최소 전송률을 제공하는 전력을 할당하고, 잔여전력을 각 사용자에게 재할당하는 두 가지 전략들을 고려한다. 스케줄링 목적으로는 전송률 합 최대화, 형평성 극대화, PFS 방법에 준하는 형평성 유지 및 전송률 합 최대화의 3가지를 고려한다. 또한 각각의 목적을 위하여 max CIR (carrier-to-interference power ratio), max-min fair, PF 스케줄링 방법들([1]과 해당 참고문헌들 참조)을 각각의 목적별 비교 기준으로 정하고, 전송률 합 또는 형평성 측면에서 기준 방법에 준하거나 우수하면서 나머지 척도인 형평성이나 전송률 합이 우수한 방법들을 후보 스케줄링 방법들로 선정한다. 모의실험을 통하여 다양한 스케줄링 방법의 사용자 수에 따른 전송률 합과 JFI(Jain's fairness index)에 따른 형평성을 분석한다.
In this paper, we deal with multi-user diversity scheduling methods that transmit simultaneously signals from multiple users using superposition coding multiplexing. These methods can make various scheduling methods be obtained, according to strategies for user selection priority from the first user...
In this paper, we deal with multi-user diversity scheduling methods that transmit simultaneously signals from multiple users using superposition coding multiplexing. These methods can make various scheduling methods be obtained, according to strategies for user selection priority from the first user to the first-following users, strategies for per-user power allocation, and resulting combining strategies. For the first user selection, we consider three strategies such as 1) higher priority for a user with a better channel state, 2) following the proportional fair scheduling (PFS) priority, 3) higher priority for a user with a lower average serving rate. For selection of the first-following users, we consider the identical strategies for the first user selection. However, in the second strategy, we can decide user priorities according to the original PFS ordering, or only once an additional user for power allocation according to the PFS criterion by considering a residual power and inter-user interference. In the strategies for power allocation, we consider two strategies as follows. In the first strategy, it allocates a power to provide a permissible per-user maximum rate. In the second strategy, it allocates a power to provide a required per-user minimum rate, and then it reallocates the residual power to respective users with a rate greater than the required minimum and less than the permissible maximum. We consider three directions for scheduling such as maximizing the sum rate, maximizing the fairness, and maximizing the sum rate while maintaining the PFS fairness. We select the max CIR, max-min fair, and PF scheduling methods as their corresponding reference methods [1 and references therein], and then we choose candidate scheduling methods which performances are similar to or better than those of the corresponding reference methods in terms of the sum rate or the fairness while being better than their corresponding performances in terms of the alternative metric (fairness or sum rate). Through computer simulations, we evaluate the sum rate and Jain’s fairness index (JFI) performances of various scheduling methods according to the number of users.
In this paper, we deal with multi-user diversity scheduling methods that transmit simultaneously signals from multiple users using superposition coding multiplexing. These methods can make various scheduling methods be obtained, according to strategies for user selection priority from the first user to the first-following users, strategies for per-user power allocation, and resulting combining strategies. For the first user selection, we consider three strategies such as 1) higher priority for a user with a better channel state, 2) following the proportional fair scheduling (PFS) priority, 3) higher priority for a user with a lower average serving rate. For selection of the first-following users, we consider the identical strategies for the first user selection. However, in the second strategy, we can decide user priorities according to the original PFS ordering, or only once an additional user for power allocation according to the PFS criterion by considering a residual power and inter-user interference. In the strategies for power allocation, we consider two strategies as follows. In the first strategy, it allocates a power to provide a permissible per-user maximum rate. In the second strategy, it allocates a power to provide a required per-user minimum rate, and then it reallocates the residual power to respective users with a rate greater than the required minimum and less than the permissible maximum. We consider three directions for scheduling such as maximizing the sum rate, maximizing the fairness, and maximizing the sum rate while maintaining the PFS fairness. We select the max CIR, max-min fair, and PF scheduling methods as their corresponding reference methods [1 and references therein], and then we choose candidate scheduling methods which performances are similar to or better than those of the corresponding reference methods in terms of the sum rate or the fairness while being better than their corresponding performances in terms of the alternative metric (fairness or sum rate). Through computer simulations, we evaluate the sum rate and Jain’s fairness index (JFI) performances of various scheduling methods according to the number of users.
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문제 정의
이 논문에서는 사용자 별 최대 및 최소 전송률 제한들이 있는 경우, 중첩 코딩 다중화를 통하여 독립된 다중 사용자 신호들을 동시에、전송하는데 따른 다중사용자 다이버시티 스케줄링 방법들을 제안한다. 제안하는 스케줄링 방법들은 제1순위 사용자 선정 전략 및 제1 순위 이후 사용자 우선 순위 선정 전략, 사용자 별 전력할당 전략으로 구성되며, 각각의 결합 방식에 따라 다양한 스케줄링이 가능하다.
이 논문에서는 중첩 코딩 다중화를 이용한 다중 사용자 동시 전송에 따른 다중 사용자 다이버시티 스케줄링 방법들을 제안하였다. 제안하는 스케줄링 방법은 제 1 순위 사용자 선정 전략 및 제 1 순위 이후 사용자 우선 순위 선정 전략 사용자 별 전력할당 전략, 잔여 전력 재할당 전략으로 구성된다.
이 논문에서는 한 개의 안테나를 가진 하나의 기지국과 각각 한 개의 안테나를 가진 K 개의 사용자 단말기들로 구성되는 페이딩 방송 채널에서 중첩 코딩 다중화를 이용하여 동일한 자원으로 하나의 전송구간에 다수의 독립된 사용자 신호들을 동시에 전송하는 다중 사용자 다이버시티 스케줄링 방법들을 다룬다. 이를 위하여 기지국과 각각의 사용자 단말기들 사이의 채널들은 독립적인 주파수 균일 레일레이 페이딩을 겪으며, 기지국은 K 개의 사용자 단말기들로부터 채널 품질 정보(CQI: channel quality information)를지속적으로 제공받는다고 가정한다.
가설 설정
전송률 제공 전력 할^; 2) 최소 제한 전송률 제공 전력 할당다.
순서, 3) 평균 제공 전송률이 낮은 사용자 순서이다
다룬다. 이를 위하여 기지국과 각각의 사용자 단말기들 사이의 채널들은 독립적인 주파수 균일 레일레이 페이딩을 겪으며, 기지국은 K 개의 사용자 단말기들로부터 채널 품질 정보(CQI: channel quality information)를지속적으로 제공받는다고 가정한다.
중첩 코딩 다중화 전송을 위한 송신전력 할당을 위하여 다음과 같이 사용자 index 에 따라 사용자 별 채널 상태가 나빠지는 순서로 정의되어 있다고 가정한다.
제안 방법
그림 2를 참조 하면이 논문에서 선택된 4가지 방법들은 기준 방법인 PFS 방법과 비교하여 형평성도 우수하면서 전송률 합 또한 PFS 방법보다 우수하다는 것을 볼 수 있다. 4 가지 제안되는 방법들로는 (Imax, 3-min) 방법, (2-rnax, 2-min) 방법, (2-max, 2-max) 방법, (2-min, 2-min) 방법이며, 각각의 방법들에 대한 간단한 설명은 다음과 같다. 먼저 (2-max, 3-min) 방법은 제 1 순위 사용자를 PFS 순서로 선정흐}고 제 1 순위 이후 사용자들은 평균 제공 전송률이 낮은 순서로 선정하며, 제 1 순위 사용자에게는 최대 제한 전송률 제공을 위한 전력을 할당하고 제 1 순위 이후 사용자들에게는 최소전송률 제공을 위한 전력 할당하는 전략을 채택하는 방법이다 다음으로 (2-max, 2-min) 방법은 제 1 순위 및 제 1 순위 이후 사용자들을 모두 PFS 순서로 선정흐]-고 제 1 순위 사용자에게 최대 제한 전송률 제공을 위한 전력을 할당하고 제 1 순위 이후 사용자에게는 최소 전송률 제공을 위한 전력 할당하는 전략을 채택하는 방법이다.
제안되는 스케줄링 방법들은 사용자 우선 순위 선정 부분과 전력할당 부분으로 이루어지며’ 우선 순위 선정 전략과 선정된 사용자 별 전력할당 전략에 따라 다양한 스케줄링을 할 수 있다. 다양한 전략들을 사용할 수 있지만 이 논문에서는 3가지 사용자 우선 순위 선정 전략들과 2가지 전력 할당 전략들만 고려한다.
단일 사용자 신호의 다중 사용자 다이버시티 스케줄링 방법인 PFS 방법에 준하는 형평성을 유지하면서 전송률 합 성능을 최대화 하도록 하기 위하여 PFS 방법에 따라 사용자 순서를 선정한다. 즉, m 번째 전송구간에서 사용자 우선 순위는 다음과 같이 사용자의 전송 가능한 최대 전송률과 평균 제공 전송률의 비, 값이 큰 순서로 결정한다&
그러나 모든 스케줄링 방법들이 만족할 만한 성능을 가지지는 못한다. 따라서 이 논문에서는 모의실험을 통하여 다양한 스케줄링 방법들을 실험하고 그 결과 사용자 선정 전략과 전력 할당 전략의 조합으로 구성 가능한 모든 스케줄링 방법들 중에서 전송률 합이나 형평성 측면에서 3가지 기준 방법들 각각에 준하거나 우수하면서 나머지 척도인 형평성이나 전송률이 기준 방법보다 우수한 스케줄링 방법들을 후보 스케줄링 방법으로 선정하였다. 이 논문에서 수행된 모든 모의실험들에서는 잔여전력 재할당을 위한 사용자 선정 전략으로 제 1 순위 이후 사용자들의 사용자 선정 전략과 동일하게 선정하였다.
스케줄링 목적으로는 전송률 합을 최대화 하거나 사용자 간 형평성을 극대화 하거나 PFS 방법에 준하는 형평성을 유지하면서 전송률 합이 최대가 되도록 절충하도록 3가지 중에서 하나를 선택하도록 한다. 또한 각각의 목적들에 따른 단일 사용자 신호의 전송을 위한 기준 스케줄링 방법으로서 max CIR 방법, max-min fair 방법, PFS 방법을 선정하고 이들 기준 방법들과 성능을 비교한다. 모의실험을 통하여 다양한 스케줄링 방법들을 실험하고 그 결과 사용자 선정 전략과 전력 할당 전략의 조합으로 구성 가능한 모든 스케줄링 방법들 중에서 전송률 합이나 형평성 측면에서 기준 방법에 준하거나 우수하면서 나머지 척도인 형평성이나 전송률이 기준 방법보다 우수한 스케줄링 방법들을 후보 스케줄링 방법으로 선정한다.
총 전송률 합을 추구하는 후보 스케줄링 방법으로 (1-max, 1-max) 방법, (1-max, 1-min) 방법, (1-max, 2-min) 방법을 고려하였고 PFS 방법에 준하는 형평성 유지와 전송률 합 최대화를 추구하는 후보 스케줄링 방법으로 (2-max, 3-min) 방법, (2-max, 2-min) 방법, (2-max, 2-max) 방법, (2-min, 2-min) 방법을 고려하였다. 또한, 형평성을 추구하는 후보 스케줄링 방법으로 (3-min, 3-min) 방법을 고려하였다. 모의 실험결과를 통하여, 중첩 코딩 다*중회* 전송을 이용하여 동”시에 다의 사용자들을 선정하는 스케줄링 방법들은 효율적인 자원분배를 통하여 기존 다중 사용자 다이버시티 전송을 위한 각각에 해당하는 기준 방법들, 즉 max CIR, PFS, max-min fair 스케줄링 방법들에 비하여 총 전송률 합에 있어서 큰 손실 없이 형평성이 크게 증가하는 것을 알 수 있었다.
5bps/Hz로 모든 사용자에게 동일하게 설정하였다网. 모의실험을 통한 각사 용자의 평균 전송률과 총 전송률 합의 평균을 구하기 위하여 10, 000번의 독립적인 전송구간에 대하여 모의실험을 수행하였다. 각 사용자의 평균 제공 전송률을 갱신하기 위한 윈도우 크기 ne 1,000으로 설정하였고, 형평성을 측정하기 위한 지표로서 JFT를 사용하였다闵.
제안하는 스케줄링 방법은 제 1 순위 사용자 선정 전략 및 제 1 순위 이후 사용자 우선 순위 선정 전략 사용자 별 전력할당 전략, 잔여 전력 재할당 전략으로 구성된다. 스케줄링 목적으로는 총 전송률 합 최대화, 형평성 최대화, PFS 방법에 준하는 형평성 유지와 전송률 흐扌 최대화를 추구하는 것으로 나누고, 각각의 목적에 따라 기준 방법으로 max CIR, PFS, max-min fair 방법들을 설정하고 이들과 비교를 통하여 후보 스케줄링 방법들을 선정하였다. 후보 스케줄링 방법들의 제 1 순위 사용자 우선순위 선정 전략은 기준 방법의 사용자 우선 순위 선정전략과 동일하게 유지하고 있으며, 그 이상의 형평성 또는 총 전송률 합을 얻기 위하여 제 1 순위 이후 사용자 또는 전력 재할당에서의 사용자 우선 순위 전략을 적절하게 변경하고 있다.
따라서 이 논문에서는 모의실험을 통하여 다양한 스케줄링 방법들을 실험하고 그 결과 사용자 선정 전략과 전력 할당 전략의 조합으로 구성 가능한 모든 스케줄링 방법들 중에서 전송률 합이나 형평성 측면에서 3가지 기준 방법들 각각에 준하거나 우수하면서 나머지 척도인 형평성이나 전송률이 기준 방법보다 우수한 스케줄링 방법들을 후보 스케줄링 방법으로 선정하였다. 이 논문에서 수행된 모든 모의실험들에서는 잔여전력 재할당을 위한 사용자 선정 전략으로 제 1 순위 이후 사용자들의 사용자 선정 전략과 동일하게 선정하였다.
이 절에서는 모의실험을 통하여 제안된 중첩 코딩 다중화를 이용한 다중 사용자 동시 전송에 따른 다중사용자 다이버시티 스케줄링 방법의 성능을 분석한다. 전체 사용자들의 사용자 평균 SNR의 평균 값은 20dB 로 설정하고 각 사용자의 人]용자 평균 SNRe 등간격으로 3dB 차이를 갖도록 설정하였다.
스케줄링 방법들을 설명한다. 제안되는 스케줄링 방법들은 사용자 우선 순위 선정 부분과 전력할당 부분으로 이루어지며’ 우선 순위 선정 전략과 선정된 사용자 별 전력할당 전략에 따라 다양한 스케줄링을 할 수 있다. 다양한 전략들을 사용할 수 있지만 이 논문에서는 3가지 사용자 우선 순위 선정 전략들과 2가지 전력 할당 전략들만 고려한다.
제안되는 스케줄링 방법은 먼저 사용자 우선 순위전략에 따라 제 1 순위 사용자를 선정하고 제 1 순위사용자 전력 할당 전략에 따라 제 1 순위 사용자에게 전력을 할당한다. 이때, 잔여전력을 구하고, 이 잔여 전력으로 제 1 순위 이후 사용자 우선 순위 선정 전략에 따라 동시에 전송할 한 명의 사용자를 추가로 선정하고, 선정된 사용자에게 제 1 순위 사용자 신호의 간섭을 고려하여 해당 사용자에게 최소 제한 전송률 이상으로 전송률을 제공 가능할 경우 제 1 순위 이후 사용자 전력 할당 전략에 따라 해당 사용자에게 전력을 할당한다.
제안하는 스케줄링 방법들은 제1순위 사용자 선정 전략 및 제1 순위 이후 사용자 우선 순위 선정 전략, 사용자 별 전력할당 전략으로 구성되며, 각각의 결합 방식에 따라 다양한 스케줄링이 가능하다. 스케줄링 목적으로는 전송률 합을 최대화 하거나 사용자 간 형평성을 극대화 하거나 PFS 방법에 준하는 형평성을 유지하면서 전송률 합이 최대가 되도록 절충하도록 3가지 중에서 하나를 선택하도록 한다.
제안하는 스케줄링 방법들의 성능을 비교하기 위하여 사용자 별 전송률 제한을 고려하지 않고 단일 사용자 신호를 다중 사용자 다이버시티 전송하는 기준 방법들인 max CIR, PFS, max-min fair 스케줄링 방법들의 성능도 제시한다.
방법들을 제안하였다. 제안하는 스케줄링 방법은 제 1 순위 사용자 선정 전략 및 제 1 순위 이후 사용자 우선 순위 선정 전략 사용자 별 전력할당 전략, 잔여 전력 재할당 전략으로 구성된다. 스케줄링 목적으로는 총 전송률 합 최대화, 형평성 최대화, PFS 방법에 준하는 형평성 유지와 전송률 흐扌 최대화를 추구하는 것으로 나누고, 각각의 목적에 따라 기준 방법으로 max CIR, PFS, max-min fair 방법들을 설정하고 이들과 비교를 통하여 후보 스케줄링 방법들을 선정하였다.
후보 스케줄링 방법들의 제 1 순위 사용자 우선순위 선정 전략은 기준 방법의 사용자 우선 순위 선정전략과 동일하게 유지하고 있으며, 그 이상의 형평성 또는 총 전송률 합을 얻기 위하여 제 1 순위 이후 사용자 또는 전력 재할당에서의 사용자 우선 순위 전략을 적절하게 변경하고 있다. 총 전송률 합을 추구하는 후보 스케줄링 방법으로 (1-max, 1-max) 방법, (1-max, 1-min) 방법, (1-max, 2-min) 방법을 고려하였고 PFS 방법에 준하는 형평성 유지와 전송률 합 최대화를 추구하는 후보 스케줄링 방법으로 (2-max, 3-min) 방법, (2-max, 2-min) 방법, (2-max, 2-max) 방법, (2-min, 2-min) 방법을 고려하였다. 또한, 형평성을 추구하는 후보 스케줄링 방법으로 (3-min, 3-min) 방법을 고려하였다.
이론/모형
모의실험을 통한 각사 용자의 평균 전송률과 총 전송률 합의 평균을 구하기 위하여 10, 000번의 독립적인 전송구간에 대하여 모의실험을 수행하였다. 각 사용자의 평균 제공 전송률을 갱신하기 위한 윈도우 크기 ne 1,000으로 설정하였고, 형평성을 측정하기 위한 지표로서 JFT를 사용하였다闵.
가능한 송신 전력 중에서 일부만을 이용하여 해당 사용자 신호를 신뢰성 있게 전송할 수 있는 경우, 해당 사용자 신호에는 송신 전력의 일부만을 할당하고 남은 전력으로 추가의 다른 사용자 신호들을 중첩하여 동시에 전송한다면 자원을 더욱 효율적으로 이용할 수 있을 것이다. 이 논문에서는 중첩 전송을 위하여 중첩 코딩 다중화 방법山을 사용한다.
성능/효과
max-min fair 방법에 있어서 평균 SNR이 낮은 사용자는 채널상태가 매우 열악하여 선정되더라도 제공 전송률이 낮기 때문에 선정 기히가 높아지므로 전송 효율이 크게 감소한다. 그러나, (3-min, 3-min) 방법은 중첩 코딩 다중화로 인하여 다수의 사용자들을 선정하므로 평균 SNR이 가장 낮은 사용자에게 선정 기회가 집중되는 것을 방지하고 사용자 별 선정 기회를 분산시키므로 max-min fair 방법에 비하여 전송률 합이 향상되는 것을 알 수 있다.
또한, (1-max, 2-min) 방법은 제1 순위사용자는 채널상태가 가장 우수한 사용자 기준으로, 제1순위 이후 사용자들은 PFS 기준으로 선정하며, 제 1순위 사용자에게는 최대 제한 전송률 제공을 위한 전력을 할당하고, 제:!순위 이후 사용자들에게는 최소전송률 제공을 위한 전력 할당하는 전략을 채택하는 방법이다. 그림 1을 참조하면, 총 전송률 합을 추구하는 세 가지 제안된 방법들은 기준 방법 인 max CIR 방법에 비하여 종 전송률 합 성능은 거의 동일하게 유지하면서 형평성을 크게 향상시킬 수 있음을 보여준다. 세 가지 제안된 방법들은 총 전송률 합 성능을 추구하기 위하여 제 1 순위 및 제 1 순위 이후 사용자 선정을 위하여 채널상태를 우선적으로 고려하였고 채널 상태가 가장 우수한 제 1 순위 사용자에게는 최대 제한전송률 제공을 위한 전력을 할당한다.
성능과 비교하고 있다. 그림 2를 참조 하면이 논문에서 선택된 4가지 방법들은 기준 방법인 PFS 방법과 비교하여 형평성도 우수하면서 전송률 합 또한 PFS 방법보다 우수하다는 것을 볼 수 있다. 4 가지 제안되는 방법들로는 (Imax, 3-min) 방법, (2-rnax, 2-min) 방법, (2-max, 2-max) 방법, (2-min, 2-min) 방법이며, 각각의 방법들에 대한 간단한 설명은 다음과 같다.
자간 평균 SNR이 3dB 간격으로 차이가 나는 환경에 대하여 형평성을 추구하는 (3-min, 3-min) 스케줄링 방법의 형평성 성능과 총 전송률 합성 능을 PFS 및 max-min fair 방법들의 성능과 비교하고 있다. 그림 3을 참조하면 제안된 방법이 기준 방법인 max-min fair 방법과 유사한 형평성을 가지면서 전송률 합 성능은 기준 방법보다 크게 개선되며 PFS 방법의 성능에 접근해 감을 볼 수 있다. (3-min, 3-min) 방법은 제!■순위 및 제 1 순위 이후 사용자들을 모두 평균 제공 전송률이 낮은 순서로 선정하며, 제1 순위 및 제 1 순위 이후 사용자들에게 모두 최소 전송률 제공을 위한 전력을 할당하는 전략을 채택하는 방법이다.
모의 실험결과를 통하여, 중첩 코딩 다*중회* 전송을 이용하여 동”시에 다의 사용자들을 선정하는 스케줄링 방법들은 효율적인 자원분배를 통하여 기존 다중 사용자 다이버시티 전송을 위한 각각에 해당하는 기준 방법들, 즉 max CIR, PFS, max-min fair 스케줄링 방법들에 비하여 총 전송률 합에 있어서 큰 손실 없이 형평성이 크게 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한, 제 1 순위 및 제 1 순위 이후 사용자들을 위한 사용자 우선 순위 선정 전략과 전력 할당 전략에 따라 다양한 총 전송률 합 및 형평성 성능을 제공하는 스케줄링이 가능한 것을 알 수 있었다.
또한, 형평성을 추구하는 후보 스케줄링 방법으로 (3-min, 3-min) 방법을 고려하였다. 모의 실험결과를 통하여, 중첩 코딩 다*중회* 전송을 이용하여 동”시에 다의 사용자들을 선정하는 스케줄링 방법들은 효율적인 자원분배를 통하여 기존 다중 사용자 다이버시티 전송을 위한 각각에 해당하는 기준 방법들, 즉 max CIR, PFS, max-min fair 스케줄링 방법들에 비하여 총 전송률 합에 있어서 큰 손실 없이 형평성이 크게 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한, 제 1 순위 및 제 1 순위 이후 사용자들을 위한 사용자 우선 순위 선정 전략과 전력 할당 전략에 따라 다양한 총 전송률 합 및 형평성 성능을 제공하는 스케줄링이 가능한 것을 알 수 있었다.
또한 각각의 목적들에 따른 단일 사용자 신호의 전송을 위한 기준 스케줄링 방법으로서 max CIR 방법, max-min fair 방법, PFS 방법을 선정하고 이들 기준 방법들과 성능을 비교한다. 모의실험을 통하여 다양한 스케줄링 방법들을 실험하고 그 결과 사용자 선정 전략과 전력 할당 전략의 조합으로 구성 가능한 모든 스케줄링 방법들 중에서 전송률 합이나 형평성 측면에서 기준 방법에 준하거나 우수하면서 나머지 척도인 형평성이나 전송률이 기준 방법보다 우수한 스케줄링 방법들을 후보 스케줄링 방법으로 선정한다.
그림 1을 참조하면, 총 전송률 합을 추구하는 세 가지 제안된 방법들은 기준 방법 인 max CIR 방법에 비하여 종 전송률 합 성능은 거의 동일하게 유지하면서 형평성을 크게 향상시킬 수 있음을 보여준다. 세 가지 제안된 방법들은 총 전송률 합 성능을 추구하기 위하여 제 1 순위 및 제 1 순위 이후 사용자 선정을 위하여 채널상태를 우선적으로 고려하였고 채널 상태가 가장 우수한 제 1 순위 사용자에게는 최대 제한전송률 제공을 위한 전력을 할당한다. 또한 중첩 코딩 다중화를 통하여 제 1 순위 이후 사용자들을 수용함으로써 형평성을 향상시킬 수 있다.
마지막으로 (2-min, 2-mm) 방법은 제 1 순위 및 제 1 순위 이후 人]용자들을 모두 PFS 순서로 선정하고 제 1 순위 및 제 1 순위 이후 사용자들 T 모두에게 최소 제한 전송률 제공을 위한 전력을 할당하는 전략을 채택하는 방법이다. 제안하는 4 가지 방법들의 특징은 제 1 순위 및 제 1 순위 이후 사용자 선정에 있어서 PFS 사용자 순서를 적용하고 있다는 것이다. 그러나 단순한 PFS 방법과 비교하는 경우, 4가지 방법들은 PFS 순서 선정으로 인하여 평균 SNR이 낮은 사용자의 선정 기회가 높아지므로 평균 SNR이 높은 사용자와 낮은 사용자간 평균 제공전송률 비를 낮추고 중첩 코딩 다중화로 인하여 동시에 다수의 사용자 신호들을 전송하므로 형평성이 향상된다.
또한, 동시에 다수의 사용자들을 선정하는 중첩 코딩 다중화로 인하여 제1순위 이후 사용자 선정에 있어서 채널상태가 우수한 사용자에 대하여 선정 기회가 높아지므로 전송률 합을 증가시키게 된다. 즉 중첩 코딩 다중화 전송을 위하여 PFS 사용자 순서의 스케줄링 방법을 이용하는 경우 동시에 다수의 사용자들을 선정하고, PFS 특성에 따라 채널상태가 우수하면서 평균 제공 전송률이 상대적으로 낮은 사용자들을 선정하므로 기존 PFS 방법에 비하여 자원을 효율적으로 분배함으로써 형평성과 전송률 합의 양 측면에서 기존 PFS 방법보다 우수하다. 특히, (2-max, 3-min) 방법은 제 1 순위 이후 사용자 선정에 있어서 평균 제공 전송률이 낮은 순서로 선정하고 최소 전송률 제공을 위한 전력 할당 전략을 채택하므로 入] 용자선정에 평균 제공 전송률이 미치는 영향이 증가하면서 형평성이 매우 향상되는 것을 알 수 있다
후속연구
이 경우, 하나의 통신 채널로 한 명의사 용자 신호만을 전송하는 것은 매우 비효율적일 수 있다. 가능한 송신 전력 중에서 일부만을 이용하여 해당 사용자 신호를 신뢰성 있게 전송할 수 있는 경우, 해당 사용자 신호에는 송신 전력의 일부만을 할당하고 남은 전력으로 추가의 다른 사용자 신호들을 중첩하여 동시에 전송한다면 자원을 더욱 효율적으로 이용할 수 있을 것이다. 이 논문에서는 중첩 전송을 위하여 중첩 코딩 다중화 방법山을 사용한다.
참고문헌 (9)
Y. Ofuji, S. Abeta, A. Morimoto, and M. Swahashi, "Comparison of packet scheduling algorithms focusing on user throughput in high speed downlink packet access," IEICE Trans. Commun., Vol.E86B, No.1, pp.132-139, Jan. 2003.
L. Liu, P. Parag, J. Tang, W. Chen, and J. Chamberland, "Resource allocation and quality of service evaluation for wireless communication systems using fluid models," IEEE Trans. Inf. Theory, Vol.53, No.5, pp.1767-1777, May 2007.
3GPP Tech. Spec. 25.308 ver. 9.0.0, High Speed Downlink Packet Access (HSDPA): Overall description, June 2009.
IEEE 802.16 WG, "IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems," IEEE STD 802.16e, Dec. 2005.
T. M. Cover, "Broadcast channels," IEEE Trans. Inf. Theory, Vol.IT-18, No.1, pp.2-14, Jan. 1972.
N. Jindal and A. Goldsmith, "Capacity and optimal power allocation for fading broadcast channels with minimum rates," IEEE Trans. Inf. Theory, Vol.49, No.11, pp.2895-2909, Nov. 2003.
이민, 오성근, 정병장 "전송률 제한을 둔 페이딩 방송채널을 위한 중첩코딩 다중화," 한국통신학회논문지, Vol.33, No.11, pp.1072-1078, Nov.2008.
P. Viswanath, D. N. C. Tse, and R. Laroia, "Opportunistic beamforming using dumb antennas," IEEE Trans. Inform. Theory, Vol.48, pp.1277-1294, June 2002.
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