대한전자공학회논문지TC (Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC)

대한전자공학회 (The Institute of Electronics and Information Engineers)
권호 표지

저전력 무선통신 시스템에서 사용자 다중화가 지연 QoS 성능에 미치는 영향 분석

Effect Analysis of User-Multiplexing on Delay QoS Performance in Low-Power Wireless Communication Systems

  • 안성우 (연세대학교 전기전자공학부) ;
  • 홍대식 (연세대학교 전기전자공학부)
  • Ahn, Seong-Woo (Dept. of Electrical and Electronic Engin., Yonsei University) ;
  • Hong, Dae-Sik (Dept. of Electrical and Electronic Engin., Yonsei University)
  • 투고 : 2011.01.06
  • 심사 : 2011.04.14
  • 발행 : 2011.04.25
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초록

본 논문은 지연 QoS (delay Quality of Service)에 대한 제약이 주어졌을 때의 시스템 용량을 정량화 할 수 있는 분석모델을 제시하고, 이를 바탕으로 다중사용자 저전력 무선통신 시스템에서 사용자 다중화가 지연 QoS에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해, 한 프레임에서 스케줄 되는 사용자 수를 다중화도 (degree of multiplexing)이라 정의하고, 다중화도가 지연 서비스 품질과 시스템 용량 간의 관계에 미치는 영향을 분석하였다. 또한, 저전력 통신환경에서 에너지 효율성을 고려할 때 최적의 다중화도가 어떻게 변화하는지를 확인하였다. 마지막으로 모의실험을 통하여, 최적의 다중화도를 이용할 때 상당한 성능이득을 얻을 수 있음을 확인하였다.

In this paper, we present the analytic model to quantify the system capacity with delay Quality of Service (QoS) constraints, and analyze the effect of user-multiplexing on the delay QoS performance in multiuser low-power wireless communication systems. For this purpose, we define the degree of multiplexing as the number of scheduled users to be served in a frame, and investigate the effect of degree of multiplexing (DoM) on the trade-off of throughput and delay QoS constraints. Through this analysis, we characterize the optimal DoM maximizing the energy efficiency in low-power communication environments. Finally, through the simulation results, we verify that our approach with its optimal DoM yields substantial capacity gain.

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참고문헌

  1. 정성인, 이승민, 이효성, 이흥호, "무선전력통신 시스템의 저전력화를 위한 기술적 개선방안" 대한전자공학회, 전자공학회논문지, 제47권 TC편, 제1호, 53- 57쪽, 2010년 1월.
  2. V. Huang andW. Zhuang, "QoS-oriented packet scheduling for wireless multimedia CDMA communications," IEEE Trans. Mobile Comput., vol. 3, no. 1, pp. 73-85, Jan 2004. https://doi.org/10.1109/TMC.2004.1261818
  3. A. K. Parekh and R. G. Gallager, "A generalized processor sharing approach to flow control in integrated services networks: The single-node case," IEEE/ACM Trans. Netw., vol. 1, no. 3, pp. 344-357, Jun 1993. https://doi.org/10.1109/90.234856
  4. J. C. R. Bennett and H. Zhang, "WF2Q:Worst-case fair weighted fair queueing," in Proc. IEEE INFOCOM, pp. 120-128, 1996.
  5. V. B. S. Lu and R. Srikant, "Fair scheduling in wireless packet networks," IEEE/ACM Trans. Netw., vol. 7, no. 4, pp. 473-489, Aug 1999. https://doi.org/10.1109/90.793003
  6. R. Knopp and P. A. Humblet, "Information capacity and power control in sigle-cell multiuser communications," in Proc. IEEE Int. Conf. Commun. (ICC'95), Seattle, WA, Jun. 1995.
  7. P. Viswanath, D. Tse and R. Laroia, "Opportunistic beamforming using dumb antennas," IEEE Trans. Information Theory., vol. 48, no. 6, pp. 1277-1294, Jun. 2002. https://doi.org/10.1109/TIT.2002.1003822
  8. S. W. Ahn, H. Wang, S. Han, and D. Hong, "The Effect of Multiplexing Users in QoS Provisioning Scheduling," IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 59, no. 5, pp. 2575-2581, Jun 2010. https://doi.org/10.1109/TVT.2010.2042088
  9. S. Verdu, "Spectral efficiency in the wideband regime," IEEE Trans. Information Theory., vol. 48, no. 6, pp. 1319-1343, Jun. 2002. https://doi.org/10.1109/TIT.2002.1003824
  10. L. Yang and M.-S. Alouini, "Performance Analysis of Multiuser Selection Diversity," IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 55, no. 3, pp. 1003-1018, May 2006.
  11. D. Wu and R. Negi, "Effective capacity: a wireless link model for support of quality of service," IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 2, no. 4, pp. 630- 643, July 2003.
  12. C.-S. Chang, "Stability, Queue Length, and Delay of Deterministic and Stochastic Queueing Networks," IEEE Trans. Autom. Control, vol. 39, no. 5, pp. 913-931, May 1994. https://doi.org/10.1109/9.284868
  13. P. A. and P. S.U, Probability, Random Variables and Stochastic Processes. McGraw-Hill, 2002.
  14. N. M. P. Peter G. Harrison, Performance Modeling of Communication Networks and Computer Architectures. Addison-Wesley, 1993.
  15. David, H. A., Nagaraja, H. N, Order Statistics (3rd Edition). Wiley, New Jersey pp 458, 2003.