cdma2000 1xEV-DO technology, also known as, High Data Rate (HDR) or IS-856 standard, provides a cost-effective packet data service solution for consumers and business professionals. It offers high speed, high capacity wireless Internet technology, which is compatible with CDMA networks and optimized for packet data services. On the reverse link of 1xEV-DO system, a Reverse Traffic Channel is assigned to each mobile, and the data rate is autonomously controlled based on a probabilistic rate control model.
In the literature, the capacity of the reverse link in the 1xEV-DO has been analyzed by a computer simulation and an analytic model using Markov model. In addition, several schemes to enhance the performance of the reverse link rate control have been introduced. However, in spite of the importance for controlling the maximum possible data rate, there has not been research on the means to control the maximum possible data rate, called RateLimit. Therefore, this dissertation proposes several schemes to control the value of RateLimit.
First, we propose a new adaptive rate control scheme based on the reverse link traffic load. Since the Data Channel gain is not entirely proportional to the data rate and increases rapidly in a high data rate, the interference level may increase significantly in Data Channels with high data rates for a large number of mobiles. Therefore, it is desirable to restrict the available maximum data rate by controlling the RateLimit. Numerical and simulation results show that our proposed scheme outperforms 1xEV-DO rate control, in view of overload probability, reverse link throughput and reverse link capacity, both in single-cell and multi-cell environments. Moreover, since the proposed scheme provides a tighter control on the noise rise, it reduces an overload probability and allows stable operation at high traffic loads.
Second, we propose a new reverse-link rate control scheme that controls the maximum possible data rate by considering traffic load and channel condition. When mobiles with high data rates are located near the cell-boundary, they significantly increase the other-cell interference to the neighboring cells, thus make it impossible that the rate control works well. Therefore, the use of high data rates for the mobiles in a cell-edge or bad channel condition should be restricted. Simulation results show that the proposed scheme reduces the inter-cell interference by appropriately limiting the maximum data rate. In addition, the proposed rate control scheme achieves a significant capacity gain compared to 1xEV-DO rate control. Thus, the proposed scheme can support a stable operation of the reverse link rate control in multi-cell environments.
Finally, we consider the method to support priority services in the 1xEV-DO reverse link. We propose a new rate control scheme that controls the data rates of mobiles based on the priority of each mobile. The proposed scheme supports the requirement for the high priority group by controlling the value of RateLimit for the low priority group according to the reverse link traffic load. The simulation results show that the proposed scheme is very simple, but efficiently supports multi-priority traffics. Moreover, the proposed scheme doesn't degrade the fair allocation of data rates for the mobiles in each group.
High Data Rate (HDR) 또는 IS-856 표준으로도 불리는 cdma2000 1xEV-DO 기술은 소비자들에게 효과적인 패킷 데이터 서비스를 제공한다. 1xEV-DO 시스템은 cdma2000 시스템으로부터 진화하여 패킷 데이터 서비스를 최적으로 지원하기 위해 설계되었으며, 고속의 고용량 무선 인터넷 기술을 제공한다. 1xEV-DO 시스템의 역방향 링크에서는 각각의 단말에게 하나의 역방향 트래픽 채널이 할당되며, 각 단말의 데이터 전송율은 확률에 기반한 전송율 제어 모델에 의해 단말마다 자율적인 방법으로 제어된다.
기존에 1xEV-DO의 역방향 용량 분석에 관한 연구가 컴퓨터 시뮬레이션 및 Markov 모델에 기반한 분석적 모델에 의해 연구되었다. 또한, 역방향 데이터 전송율 제어 방안의 성능을 향상시키고자 하는 연구들이 다양한 방면에서 이루어졌다. RateLimit라고 불리는 각 단말이 사용할 수 있는 최대 데이터 전송율을 제어하는 것이 전송율 제어 방안의 성능에 큰 영향을 미침에도 불구하고, RateLimit를 제어하는 방안에 대한 연구는 이루어지지 않았다. 따라서, 본 논문에서는 RateLimit를 제어하는 효과적인 방법들을 제안하고 성능을 분석한다.
첫번째로, 역방향 트래픽 부하에 기반하여 RateLimit를 제어하는 방안을 제안한다. 데이터 채널의 전송 출력은 데이터 전송율에 비례하여 증가하는 것이 아니라, 높은 데이터 전송율에서 더욱 급격하게 증가한다. 따라서, 시스템에 데이터 서비스를 사용하는 단말의 수가 많아 트래픽 부하가 높은 상태에서 높은 데이터 전송율을 갖는 단말들의 수가 증가하면, 시스템내의 간섭량이 급격히 증가하게 된다. 따라서, 시스템내의 트래픽 부하에 따라 RateLimit의 값을 적절하게 제한하는 것이 바람직하다. 이론적 분석과 시뮬레이션 결과를 통해 제안한 전송율 제어 방안이 기존의 1xEV-DO 전송율 제어 방안과 비교하여 과부하율, 역방향 링크 수율 및 역방향 링크 용량 면에서 성능이 훨씬 높음을 알 수 있다. 또한, 제안한 전송율 제어 방안은 잡음 증가량을 강력하게 제어함으로써, 트래픽 부하가 높은 환경에서도 전송율 제어 방안이 안정적으로 동작할 수 있도록 보장해준다.
두번째로, 역방향 트래픽 부하와 전송 채널 환경에 기반하여 전송율을 제어하는 방안을 제안한다. 높은 데이터 전송율을 갖는 단말들이 셀 경계에 위치하는 경우, 인접셀에 미치는 간섭량이 크게 증가하며 전체적인 역방향 전송 성능이 저하되고, 데이터 전송율 제어 방안의 성능 또한 현저히 나빠진다. 따라서, 셀 경계에 위치하는 단말들이 고속의 데이터 전송율을 사용하거나, 채널 환경이 좋지 않은 단말들이 고속의 데이터 전송율을 사용하는 것을 제한하는 것이 바람직하다. 시뮬레이션 결과, 제안한 전송율 제어 방안이 RateLimit 값을 적절히 조절함으로써 인접셀간의 간섭량을 현저히 줄이고, 데이터 전송율 제어 방안의 성능을 향상시킴을 알 수 있다. 따라서 제안한 전송율 제어 방안은 다중 셀 환경에서 역방향 데이터 전송율 제어 방안의 안정적인 동작을 보장해준다.
마지막으로, 1xEV-DO 역방향 링크의 우선 순위 서비스를 지원하는 방안을 제안한다. 단말이 원하는 데이터 전송율 요구 조건에 따라 차별적인 서비스를 지원하기 위해 각 단말의 우선순위에 따라 단말의 데이터 전송율을 제어한다. 이 때, 단말의 데이터 전송율 지원 방안은 동일하며, 우선순위 그룹에 따라 RateLimit의 값을 조절하는 방안을 사용한다. 시뮬레이션 결과, 제안한 전송율 제어 방안은 매우 간단하나, 단말의 우선순위 그룹에 따라 효과적으로 차별화된 데이터 전송율을 제공하는 것을 알 수 있다. 따라서, 제한된 역방향 자원을 효과적으로 활용하여 단말들의 QoS를 보장하는 것이 가능하다. 또한, 각 우선순위 그룹내의 단말들은 공평하게 데이터 전송율을 할당받으며, 제안한 전송율 제어 방안이 동일 우선순위 그룹내의 단말들의 공평성을 저하시키지 않고 잘 동작함을 확인할 수 있다.
