We propose a user selection algorithm for full-duplex cellular system. In full-duplex cellular system, besides self-interference (SI), the user-equipment (UE)-UE interference at downlink (DL) users is induced by adjacent uplink (UL) users thereby degrading the performance severely. Thus, we alleviate the UE-UE interference and improve the achievable rate of UL users at the same time by means of our proposed user selection algorithm. Specifically, we first select DL users adopting semiorthogonal user selection (SUS) algorithm [17] with ZF precoder. After the DL users selection is done, proposed user selection algorithm selects UL users considering the trade-off between increasing the rate of UL users and decreasing the UE-UE interference. However, all UL user candidates fail to be selected if every UL user candidate decreases the sum-rate of our full-duplex cellular system when selected as an actual UL user. With this constraint, proposed user selection algorithm can successfully reduce the energy. Moreover, we also propose a mode selection based on our proposed algorithm. As a result, we provide the improved achievable sum-rate of full-duplex system as guaranteeing better achievable rate for both DL and UL users, compared with those of users in half-duplex system. In addition, we analyze the complexity of the proposed user selection algorithm along with analysis of full-search algorithm. In the end, our numerical results show that the proposed user selection algorithm improves not only the achievable sum-rate but also the energy efficiency (EE) compared with the other user selection algorithms.
본 논문에서는 전이중 셀룰러 시스템을 위한 사용자 선택기법을 제시하였다. 전이중 셀룰러 시스템에서는 자가 간섭뿐만아니라 하향 사용자에게 상향 사용자의 신호가 사용자간 간섭으로 발생되고, 이 때문에 성능 열화가 나타나게 된다. 그러므로 본 논문에서는 사용자 선택기법을 통해서 사용자간 간섭을 완화시킬 뿐만 아니라 상향 사용자의 정보 전송량도 향상시키는 것을 목표로 한다. 특히, 하향 사용자를 위해서는 제로포싱 빔형성에 최적이라고 알려진 semiorthogonal user selection (SUS) [17]을 적용한 뒤, 상향 정보 전송량 증가와 사용자간 간섭으로 인한 하향 정보 전송량 감소간에 트레이드 오프를 고려하여 상향 사용자를 선택한다. 덧붙여 제시한 사용자 선택기법은 어느 상향 사용지원자도 성능향상에 도움이 되지 않을 때는 상향 사용자을 더 이상 선택하지 않음으로써, 필요없는 에너지 소모를 줄이도록 디자인하였다. 본 논문에서는 모드 선택기법을 부가적으로 제시하여, 결과적으로 상향 및 하향 정보 전송량을 보장하며 더욱 향상된 전이중 통신 시스템의 정보 전송량을 제공한다. 또한 전역 탐색하여 사용자를 선택하는 기법과 복잡도를 비교하여 분석하였다. 마지막으로 실험을 통해 제시한 사용자 선택기법이 다른 사용자 선택기법과 비교했을 때, 정보 전송량뿐만 아니라 에너지효율까지 향상되었음을 알 수 있었다.
