고속 이동통신 시스템에서 음성 서비스를 위한 하향링크 스케줄링 기술 = Downlink scheduling algorithm for voice services in high-speed mobile communication systems

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 고속 이동통신 시스템에서 음성 서비스 지원을 위한 하향링크 스케줄링 기술에 초점을 두고 있다. 특히, 음성 서비스의 전력할당 방식을 주 대상으로 하고 있다. 따라서 음성 서비스의 전력할당 방식을 제안하고, 음성 서비스의 전송효율 향상을 확인하고자 한다. 제안한 전력할당 방식의 성능을 위해 셀 반경, 음성 용량측면을 측정하였다.
고속 이동통신 시스템에서 음성 서비스 지원은 1개의 채널코드만으로 충분 한다. 그러나 고속 이동통신 시스템은 하향링크로 전송되는 각 채널 코드의 전력제어를 하지 않는다. 다시 말해서, 각 채널 코드는 동일한 전송전력을 가지게 된다. 그렇기 때문에 기지국은 음성 패킷 을 전송할 때 단말의 채널상태를 고려하지 않고 동일한 전송전력을 할당해주는 비효율적인 스케줄링을 실행하게 된다. 따라서 이러한 문제를 보완하기 위해 단말의 채널상태를 고려한 전력할당 방식을 제안하고자 한다. 음성 서비스의 전력할당 방식은 2가지 방안을 제안하였다. 1) 기준이 되는 target CQI를 설정한 후 기준보다 낮은 CQI를 갖는 단말의 전력 값을 기준 전력 값으로 재조정해준다. 2) target CQI값 외에 allocation CQI 추가로 설정한 후, target CQI와 allocation CQI 사이에 값을 가지는 단말에게 추가로 전력을 할당해준다.
시뮬레이션을 위해 NS-2 네트워크 시뮬레이터를 사용했으며, HSDPA 환경에서 음성 서비스를 지원하기 위해서 eurane 패치를 한 후 수정하였다. 시뮬레이션은 제안하는 전력할당 방식에서 셀 반경과 단말 수를 변경하면서 성능을 측정하였다. 제안한 방법과 결과를 비교하기 위해서 기존의 시스템은 HS-SCCH less 방식으로 동작한다고 가정하였다.
시뮬레이션 결과를 보면, 음성 서비스 전송의 성능향상을 볼 수 있다. HS-SCCH less 방식으로 동작하는 기존 시스템에서는 약 120명의 음성 단말을 지원할 수 있지만, 1) 방안을 적용하면 target CQI 6 기준으로 약 21%의 성능 향상을 보였다. 2)번 방안 역시 기준 값 대비 10% 이상씩의 향상을 보였다. 이러한 결과로 볼 때, 제안한 음성 서비스의 전력할당 방식이 기존의 방법 보다 효율적이라는 것을 알 수 있다. 결론적으로 음성 서비스 단말의 전력 재할당 방안은 실시간 서비스인 음성 서비스 전송효율을 높인다고 볼 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The thesis focus in the downlink scheduling algorithm for voice services in high-speed mobile communication systems. In particular, transmission power allocation method of voice services is the main object. Therefor, I suggest the power reallocation method of voice services and confirm the transmission efficiency of the voice service. For the performance of the proposed scheme, I measure cell radius and voice capacity aspects.
High-speed mobile communication systems support voice services from a single channel code should be sufficient. However, high-speed mobile communications system not perform the downlink power control for transferred to each channel code. In other words, each channel code will have the same transmission power.
As a result, the Node B will be ineffective scheduling. Because, Node B send voice packets to the terminal without considering the status of the channel and assigns the same transmission power. Therefore, to complement the scheduling problem, considering the state of terminal channel power reallocation scheme is proposed. For voice service, two kinds of power allocation scheme is proposed. 1) after setting a target CQI which is standard values, power values of Ue with lower CQI than the target CQI re-enables. 2) In addition to target CQI value is set to add after the allocation CQI, target CQI and allocation CQI has a value between the terminals allocated to allow additional power.
NS-2 network simulator for the simulation were used. For supporting voice services in HSDPA, Eurane patch were used and it modified. I supposed the existing system to work by a HS-SCCH less operation method to compare a result with the method that I suggested.
Simulation results show a performance enhancement of the transmission of voice services. The existing system working by a HS-SCCH less operation method can support about around 120 voice terminals. But, power reallocation method 1) shows about 21% performance enhancements and 2) present about 10% performance enhancements in target CQI 6 standards. These results show that the proposed power reallocation method of voice service is more efficient than existing methods can be seen that.
In conclusion, the power reallocation of voice terminal would improve the transmission efficiency.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 7
• 제2장 이론적 배경 10
• 제1절 WCDMA / HSDPA 기술 10
• 1. WCDMA의 기술개요 10
• 2. HSDPA의 개요 및 동작원리 12
• 3. HSDPA 시스템의 물리채널 18
• 4. HSDPA 프로토콜 구조 22
• 5. 스케줄링 23
• 제2절 HSDPA를 통한 음성 서비스 지원 27
• 1. AMR 음성 패킷 생성 모델 27
• 2. 음성 서비스 지원을 위한 하향링크 자원 30
• 3. HS-SCCH를 통한 음성 지원 33
• 4. HS-SCCH less operation 34
• 5. 문제점 분석 38
• 제3장 제안하는 스케줄링 알고리즘 39
• 1. 전력 재할당 방안 1 42
• 2. 전력 재할당 방안 2 44
• 3. 수학모델에 의한 분석 46
• 제4장 성능평가 및 분석 59
• 제1절 시뮬레이션 환경 59
• 제2절 결과 및 분석 65
• 1. 셀 반경에 따른 성능평가 66
• 2. 음성 용량에 따른 성능평가 68
• 제5장 결론 및 향후 연구 73
• 참고문헌 75
• ABSTRACT 78