In this thesis, we provide a radio resource allocation scheme for P2P(peer to peer) communications in cellular networks. First we investigate the feasibility of P2P enabled cellular systems based on a cross layer framework with orthogonal resource allocation policy. For multi-carrier systems,the resource allocation part of cross layer algorithm becomes NP-hard and thus difficult to tackle in practice. By considering that, we propose a low complexity suboptimal algorithm with comparable performance. Second we change our resource allocation policy and moved onto the issue of sharing of spatially separate resource with peer nodes. We develop a distributed power allocation algorithm with minimal global information. The performance obtained from simulation results proves an added benefit of P2P in cellular networks.
차세대 이동통신 규격인 IMT-advanced 에서는 기존의 셀룰러 시스템에 융합된 형태의 단말 간 통신을 정의하고 있다. 단말 간 통신은 단말이 기지국을 거치지 않고 직접적으로 통신하는 형태로, 고유의 유연성과 신뢰성을 가지며 기지국과의 링크에서 발생할 수 있는 병목현상을 완화함으로써 각 사용자 별 서비스 품질을 향상 시킬 수 있다. 본 연구에서는 계층 교차 설계에 기반한 최적 망 효용 문제를 통해 단말 간 통신이 도입된 셀룰러 시스템의 타당성을 연구한다.
계층 교차 설계를 통해 임의 근사 망 효용도를 달성할 수 있음에도 불구하고, 일반적으로 계층 교차설계에서의 최적 자원 할당 문제는 매우 복잡도가 높은 문제로 여겨진다. 따라서 본 연구에서는 특히 단말 간 통신이 도입된 셀룰러 시스템에서의 자원 할당 문제를 다룬다. 대부분의 최신 무선 통신 시스템들이 직교 주파수 분할 다중화 방식을 채택하고 있다는 점을 감안하여 다중 반송파 시스템에서의 독립적 자원할당 및 공간 재사용 방안을 제시하였다. 독립적 자원할당에서는 제약조건을 완화하여 외부점을 찾은 다음 가용영역에 들어가도록 보정해주는 방법으로 낮은 복잡도의 준최적 부반송파 및 전력 할당을 달성하였다. 또한 지역적으로 분리된 단말 간 통신 연결들의 무선 자원 재사용을 위하여 분산적 반복 연산을 통한 부반송파 할당 방안을 제안하였다. 각 단말이 자율적인 형태로 채널의 상황에 적응함으로써 단일반송파 및 다중반송파 시스템에서 추가적인 재사용 이득을 획득할 수 있다.
본 연구를 통해 단말 간 통신의 성능 분석을 위한 기초 프레임워크를 제시함과 동시에 이에 특화된 효율적인 자원 할당 방안을 제안하였다. 모의 실험을 통해 서비스 품질과 망 효용 측면에서의 시스템 성능을 분석하였으며, 기존 방안 대비 제안 방안의 성능 향상을 검증하였다.
