[논문]5G 무선 네트워크 효율성 향상을 위한 Full Duplex NOMA Relay 최소 전송전력 시스템

김규하; 유원석; 정종문

doi:10.7472/jksii.2019.20.3.13

[국내논문] 5G 무선 네트워크 효율성 향상을 위한 Full Duplex NOMA Relay 최소 전송전력 시스템
Minimized Transmit Power Full Duplex NOMA Relay System for 5G Wireless Networks 원문보기

Journal of Internet Computing and Services = 인터넷정보학회논문지, v.20 no.3, 2019년, pp.13 - 24

김규하 (School of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University) , 유원석 (School of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University) , 정종문 (School of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University)

초록
AI-Helper

5G 네트워크의 기술 중 NOMA의 핵심은 각 노드별 파워할당계수를 할당하는 것이다. 본 연구에서는 Full Duplex NOMA 릴레이 시스템을 대상으로 성공적인 디코딩을 위한 수신단 최소 필요 신호 대 잡음비 분석을 통해 NOMA 기술의 핵심인 Uplink/Downlink 파워할당계수를 산출하는 알고리즘을 구현하였다. 이를 통해 제안된 알고리즘과 기존 파워 할당 방식과의 성능비교를 실시하였으며 에르고딕 처리용량 및 전송실패율에 관하여 우수한 성능을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The key concept of NOMA among 5G network technologies is to set the power allocation coefficient for each node. In this study, we implemented the algorithm that calculates the uplink/downlink power allocation coefficients which is the key concept of NOMA technology through analysis of minimum SNR required for successful decoding at the receiver, based on Full Duplex NOMA relay system. The performance comparison between the proposed algorithm and the existing power allocation methods is performed and the performance is confirmed in terms of ergodic sum capacity and outage probability.

주제어

표/그림 (14)

표 (표 1) 4G와 5G 네트워크 간 비교 (Table 1) Comparison between 4G and 5G networks
그림 (그림 1) OFDMA방식 (좌)과 NOMA방식 (우) 비교 (Figure 1) Comparison of OFDMA method (left) and NOMA method (right)
그림 (그림 2) NOMA 방식의 다운링크 데이터 전송 예시 (Figure 2) Example of NOMA Downlink Data Transmission
그림 (그림 3) 기존 FD-NOMA 모델 (Figure 3) Previous FD-NOMA model
표 (표 2) 변수 표기 목록 (Table 2) Parameter notation list
그림 (그림 4) 시스템 모델 (Figure 4) System model
그림 (그림 5) 3차원 공간 모델 (Figure 5) 3D spatial model
그림 (그림 6) Excessive Path Loss 모델 (Figure 6) Excessive Path Loss model
그림 (그림 7) APAC 알고리즘 순서도 (Figure 7) APAC algorithm flowchart
그림 (그림 8) APAC 알고리즘 pseudocode (Figure 8) APAC algorithm pseudocode
표 (표 3) 시뮬레이션 parameter (Table 3) simulation parameter
그림 (그림 9) 전송파워에 따른 Ergodic Capacity 변화량 (Figure 9) Capacity variation depending on transmission power
그림 (그림 10) Ergodic Capacity에 따른 전송파워 (Figure 10) Transmission power depending on Ergodic Capacity
그림 (그림 11) 전송파워에 따른 Outage Probability 변화량 (Figure 11) Outage Probability Variation depending on transmission power

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	NOMA기술은 무엇인가?	NOMA (Non-Orthogonal Multiple Access)는 셀의 용량 증대를 위해 동일한 시간, 주파수, 공간 자원 상에 복수의 단말에 대한 데이터를 동시에 전송하여 주파수 효율을 향상시키는 기술이다. 기존의 OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식에 비교했을 때 같은 주파수상에 복수의 단말을 동시에 중첩 할당하여 자원효율을 높이는데 특징이 있으며 그림 1과 같이 나타낼 수 있다 [7].
	APAC 알고리즘의 특성은?	모든 알고리즘의 Outage Probability는 전송 SNR의 증가에 따라 감소한다. APAC 알고리즘은 낮은 SNR에서는 Outage Probability가 상대적으로 높지만 전송파워가 10 dB 이상으로 높아지면 급격히 감소하여 가장 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 이는 충분히 높은 송신 파워가 이용가능할 시, APAC 알고리즘이 수신단의 필요 SNR 정보를 이용하여 효율적으로 파워를 분배해 주기 때문이다.
	NOMA방식에서 효율적 데이터 송수신을 위해 중요한 것은?	NOMA는 동일한 주파수 대역에서 에너지 파워를 달리하는 신호를 전송하고, 수신기에서 SIC (Successive Interference Cancellation)을 통해서 신호를 찾는 방식이다. 이때 효율적인 데이터 송수신을 위해서 신호마다 적절한 파워할당 계수 (Power Allocation Coefficient)를 할당하는 것이 중요하다.

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