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정해 용
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1 韓國電磁波學會誌電磁波技術第 17 卷第 2 號 2006 年 4 月 CR 을위한 OFDMA 기반적응전송방식 김윤희 김광순 * 경희대학교전자정보학부 * 연세대학교전기전자공학부 요약 CR은사용자환경의실시간조건에따라무선파형을적응시킴으로써주파수스펙트럼을유연하고, 효율적이며, 신뢰성있게활용하는지능적인무선통신방식을의미한다. 한편, 무선채널의다양한특성에따라시간및주파수영역에서자원의동적할당이가능한 OFDMA 방식은 CR 시스템에잘부합되는방식이라할수있다. 본고에서는무선환경에서주파수효율을증대시키기위해 OFDMA 기반적응전송방식의기술동향을살펴보고, 사용자환경에좀더지능적으로대처하는 CR 시스템을구현하기위한재구성가능한 OFDMA 전송플랫폼을소개한다. Ⅰ. 서론 CR(Cognitive Radio) 은시스템이사용자및시스템주변환경을인식하고그환경의통계학적변화를학습하여그에적응하는방법을적용하는지능적인무선통신시스템이라할수있다 [1]~[3]. 이렇게시스템주변환경에적응하는것은언제, 어디서나신뢰성있는통신을가능하게하면서주파수스펙트럼을효율적으로사용하기위한것이다. 최근에미국연방통신협회 (FCC) 가주파수부족현상을해결하기위해주파수이용현황및효율적인주파수관리방법을연구하여개방형주파수관리정책을점진적으로수용할것을제안함에따라 CR 기술이특히주목을받게되었다 [4],[5]. 개방형주파수관리정책이란특정사용자에게인가된주파수대역에서주사용자들에게간섭을주지않는한에서다른사용자가그대역을빌려쓸수있도록하는것이다. 이때, 전파환경을감지하여특정주파수대역의사용유무를판단하고, 가장알맞은주파수대역 (spectrum holes) 을찾자통신을수행하는과정은바로 CR 개념과잘부합하는것이다. 이러한방식을 CR로지칭하기도하나이는 CR의많은응용가운데, 주파수대역에적응하는것으로 spectrum agile radio 라는이름이더적합하다고볼수있다 [6]. 이렇게주파수대역을차용하는개념을세계최초로적용한무선통신시스템표준을개발하기위한 IEEE 표준화그룹이결성되어활발하게표준화를수행하고있다 [7]. 한편, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multi- Plexing) 방식은다중경로감쇄 (multipath fading) 에강인하고송수신기의복잡도가적은장점으로 DAB (Digital Audio Broadcasting) 나 DVB(Digital Video Broadcasting) 같은디지털방송및무선랜및휴대인터넷등의패킷기반무선시스템에서전송효율을높이는데활용되어왔다 [8]~[13]. 또한, OFDM 기반다중접속방식가운데 OFDMA(OFDM-Frequency Division Multiple Access) 방식은여러사용자에대한자원할당이용이하고셀내간섭이없다는장점으로차세대이동통신시스템에서의유력한전송방식으로고려되고있다 [14]~[16]. 이렇게 OFDM 방식은방송, 고정광대역망, 이동셀룰러환경의이종시스템및이종서비스에공통으로적용되고있기때문에, 사용자환경및요구서비스에따라최적의방 9

특집 CR 을위한 OFDMA 기반적응전송방식 식을선택하는 CR 알고리즘과이를실현시키는재구성가능한하드웨어를설계하는데가장좋은전송플랫폼이될수있다. 본고에서는효율적인주파수활용을위해무선채널환경에적응하는 CR 기술의한분야로, OFDMA 기반적응전송기술을소개한다. 이때, 성능과복잡도에서차이가두드러지는두가지서로다른적응전송기법을소개하고, 각적응전송방식의장단점을분석한다.

한채널구조이다 [17]. 한편, [ 그림 1(b)] 는부분블록적응변조부호화또는대역선택을위해물리채널을인접한부반송파들로구성한구조이다 [18]. 본논문에서는전자를분산자원채널, 후자를인접자원채널로부르기로한다. 두물리채널구조는주파수선택성페이딩특성을지니는무선채널에서의적응전송을다른방법으로접근하며이에대한자세한설명은다음절에서다룬다.

2 특집 CR 을위한 OFDMA 기반적응전송방식 식을선택하는 CR 알고리즘과이를실현시키는재구성가능한하드웨어를설계하는데가장좋은전송플랫폼이될수있다. 본고에서는효율적인주파수활용을위해무선채널환경에적응하는 CR 기술의한분야로, OFDMA 기반적응전송기술을소개한다. 이때, 성능과복잡도에서차이가두드러지는두가지서로다른적응전송기법을소개하고, 각적응전송방식의장단점을분석한다. 이에따라한프레임내에서두적응전송방식을함께지원하는방법과사용자환경에따라서로다른두적응전송방식을적용하는채널비율을다르게설정하는방법을제안한다. 제안하는 OFDMA 플랫폼은시스템파라미터를다르게설정함으로써고정및이동의서로다른셀환경에각각적합한전송기술을적용할수있으며, 더나아가셀및사용자환경의실시간특성에따라송신파라미터를재설정하여전송효율을더욱증대할수있도록한다. 한채널구조이다 [17]. 한편, [ 그림 1(b)] 는부분블록적응변조부호화또는대역선택을위해물리채널을인접한부반송파들로구성한구조이다 [18]. 본논문에서는전자를분산자원채널, 후자를인접자원채널로부르기로한다. 두물리채널구조는주파수선택성페이딩특성을지니는무선채널에서의적응전송을다른방법으로접근하며이에대한자세한설명은다음절에서다룬다. [ 그림 2] 는적응전송을적용하는 OFDMA 시스템구조를보인것이다. 기지국송신단의패킷스케줄러는고정또는이동수신단에서보내온채널상태정보 (channel state information) 와각사용자들의전송데이터버퍼상태에따라, 한프레임에데이터를전송할사용자와각사용자의전송옵션을결정한다. 이때, 전송옵션은채널상태정보에따라요구하는품질을만족시키는 AMC(Adaptive Modulation & Co- Ⅱ. OFDMA 시스템모형 OFDMA 방식은 [ 그림 1] 과같이다수의 OFDM 심볼로이루어진시간슬롯을시간과주파수영역에서서로직교하는다수의물리채널로나누고, 여러사용자들이물리채널을공유하여사용하는방식이다. 이때, 자원 (resource) 할당의최소단위는 OFDM 심볼을구성하는한부반송파에해당한다. OFDMA 에서는시간, 주파수 2차원자원격자에서물리채널을구성하는자원의위치를다르게함으로써다양한형태의물리채널을만들수있다. [ 그림 1] 은 OFDMA 에서데이터전송을위해물리채널을구성하는두가지대표적인방법을보인것이다. [ 그림 1(a)] 는물리채널을시간 / 주파수에퍼져있는자원으로구성하는방법으로주파수도약 (frequency hopping) 으로주파수다이버시티및셀간간섭평준화를얻기위 (a) 분산자원채널 (b) 인접자원채널 [ 그림 1] OFDMA 시스템의물리채널구성방법 [ 그림 2] 적응전송을위한 OFDMA 시스템구조 10

3 韓國電磁波學會誌第 17 卷第 2 號 2006 年 4 月 ding) 옵션또는전력또는데이터를전송하는물리채널위치등을포함할수있다. 이때선택된 AMC 옵션에따라입력데이터패킷에대해채널부호화및심볼대응을수행하고, 프레임구성기 (frame formatter) 에서할당된물리채널의위치와송신전력에따라심볼진폭을증폭하여 [ 그림 1] 과같은물리채널의프레임내시간 / 주파수위치로대응한다. 대응된심볼은 IFFT 및보호구간삽입등의 OFDM 변조를통해전송하게된다. 이때, 제어채널을통해해당물리채널의전송옵션이함께전송된다. 수신단은해당채널에대한전송모드에따라송신단의역과정을통해보내온정보를복원한다. Ⅲ. OFDMA 기반적응전송기술 3-1 분산자원채널에서의적응전송분산자원채널구조에서각단말이기지국에전송하는채널상태정보는 cdma2000 1xEv-DO 시스템과같은 CDMA 기반의기존이동셀룰러시스템에서처럼물리채널을구성하는심볼들의수신 SNR (Signal-to-Noise power Ratio) 의평균을이용할수있다. 기존 CDMA 시스템에서는레이크수신기로수신심볼마다시간다양성을동일하게얻기때문에채널의시간변화를무시하면심볼마다 SNR 값이동일하다. 따라서, 전력제어를수행할경우 AWGN (Additive White Gaussian Noise) 채널에서와동일한성능을얻을수있다. 그러나, OFDMA에서분산자원채널로데이터패킷을전송하는경우주파수선택성페이딩에의해각심볼마다의수신 SNR은평균수신 SNR과다르게된다. 따라서, 평균수신 SNR 로전력제어를수행할경우 OFDMA 분산자원채널에서의특정전송옵션에대한성능은 AWGN 채널의성능보다나빠진다. 이렇게 CDMA 시스템과다른 OFDMA 분산자원 채널구조에서의성능을 [ 그림 3] 에나타내었다. 이그림은부호율이 2/3인 LDPC(Low-Density Parity- Check) 부호를 [19] 적용하고 16 QAM을사용할때, 평균 SNR으로전력제어시의패킷오류율 (PER) 을채널변화율에따라성능을보인것이다. 그림에서채널변화율정보는다음과같이정의되는정규화된표준편차를 8 레벨로양자화한 std0, std1,, std7 값을사용하였다. σ SNR = σ SNR m SNR. 여기서, m SNR = 1-1 N f -1 N f W n W SNR n, k, =0 k =0 σ 2 SNR= 1 W -1 N f -1 ( WN f -1) (SNR n, k -m SNR ) 2 n =0 k =0 이며, W 는물리채널을구성하는 OFDM 심볼수, N f 는한 OFDM 심볼을구성하는부반송파수, 그리고 SNR n,k 는 n번째 OFDM 심볼의 k번째부반송파에대한수신심볼이다. 그림에서 std0은채널변화가거의없는경우이고, std7은채널변화가가장큰경우를나타내는데, 채널변화율이클수록성능이나빠지는것을볼수있다. OFDMA 시스템에서이러한채널변화율에따른성능저하를보상하기위해평균 SNR 값에부가적으로정규화된표준편차를귀환하여전력제어및 AMC를수행하는방법이제안되었다 [20]. 제안한방식은평균 SNR만을귀환하는방법보다 1/2의송신전력으로동일한전송률 (throughput) 을제공한다. 분산자원채널에서의적응전송방식은주파수대역마다페이딩세기가다른주파수선택성페이딩채널의주파수다양성을활용하지않고단순히평균화하는방식이다. 따라서, 채널상태정보도평균 SNR 또는표준편차와같이전체대역에대한평균정보를귀환하므로귀환정보량이적고, 전송옵션을선택하는알고리즘도비교적간단하다. 11

특집 CR 을위한 OFDMA 기반적응전송방식 [ 그림 3] 분산자원채널에서평균 SNR에따른전력제어시 SNR의변화율에따른성능 [20] 3-2 인접자원채널구조에서의적응전송광대역채널에서 OFDM 심볼을구성하는부반송파는주파수대역에서위치에따라서로다른페이딩을겪는다.

4 특집 CR 을위한 OFDMA 기반적응전송방식 [ 그림 3] 분산자원채널에서평균 SNR에따른전력제어시 SNR의변화율에따른성능 [20] 3-2 인접자원채널구조에서의적응전송광대역채널에서 OFDM 심볼을구성하는부반송파는주파수대역에서위치에따라서로다른페이딩을겪는다. 만약, 이러한페이딩값을송신단에서알수있다면부반송파마다그에알맞은변조방식과전력을할당함으로써성능을향상시킬수있다 [21]~[23]. 이러한방식을비트- 로딩 (bit-loading) 알고리즘이라고하며, 모든부반송파에대해동일한전력과변조방식으로전송하는분산자원채널에서의방법에비교하여성능이우수한다. 그러나, FDD(Frequency Division Duplex) 시스템이나패킷기반의 TDD (Time Division Duplex) 시스템에서송신단이각부반송파가겪은수신 SNR 정보를알기위해서는사용자가각부반송파마다의채널상태정보를전송해야하는단점이있다. 따라서, 귀환정보량을줄이기위해 [ 그림 4] 와같이인접한 F B 부반송파를하나의부대역으로묶고부대역에대한평균채널상태정보만을귀환채널로전송하여부대역에대한전송옵션을선택하는방법이제안되었다 [24],[25]. 이러한방식을구현하기위해서는물리채널을인접자원으로구성하는것이필요하다. 한편, 다중사용자환경에서는특정부반송파에서사용자의채널상태가다른점을이용하여사용자마다채널상태가좋은부반송파그룹을동적으로할당하면다중사용자다양성 (multiuser diversity) 을추가적으로얻을수있다. 기존연구에서는사용자마다부반송파그룹을동적으로할당하고할당된부반송파별로변조방식과전력을함께제어함으로써성능을크게향상시킬수있음을보였다 [26],[27]. 그러나, 이러한적응전송방식은 2가지문제가있다 : 한정된용량의귀환채널로여러사용자로부터부반송파별채널상태정보를수신해야하는점과주어진채널상태정보로다중사용자의최적부반송파그룹과 AMC 옵션 ( 또는변조방식 ) 및전력을합리적인복잡도로선택할수있어야한다는점이다. 귀환정보량을줄이기위한노력으로, 부반송파대신부대역에대한대표채널상태정보를보내는방법이제안되었고, 채널상태가좋은일부부대역만을선정하여부대역인덱스와그에대한채널상태정보를전송하는방법도제안되었다 [13]. 또한, 부대 [ 그림 4] 부반송파별전력제어, 부대역별전력제어의예 12

韓國電磁波學會誌第 17 卷第 2 號 2006 年 4 月 역에대한채널상태정보를초기에만전송하고채널상태정보의변화만을추가적으로전송하는방법과채널상태정보를소스코딩기법으로압축하여전송하는방법등이제안되었다. 하지만, 분산자원채널구조에서의평균 SNR 정보만을이용하는방식보다채널상태정보가많이필요함을볼수있다.

따라서, 전력을고정하고부반송파및변조방식만을최적화한다면복잡도를줄일수있다. 그러나, 셀내사용자분포에따라전력제어가성능에크게미칠수도있다. [ 그림 5] 는 16 사용자가셀에균일하게분포할때적응변조방식을수행한경우부반송파와전력를어떻게할당하느냐에따른성능을보인것이다 [30].

5 韓國電磁波學會誌第 17 卷第 2 號 2006 年 4 月 역에대한채널상태정보를초기에만전송하고채널상태정보의변화만을추가적으로전송하는방법과채널상태정보를소스코딩기법으로압축하여전송하는방법등이제안되었다. 하지만, 분산자원채널구조에서의평균 SNR 정보만을이용하는방식보다채널상태정보가많이필요함을볼수있다. 한편, 주어진채널상태정보를이용하여다중사용자에게자원할당을최적화하기위해서는최적화하려는목적함수와제한조건을정의하여야하는데이를어떻게정의하느냐에따라성능과복잡도의손익관계가발생할수있다. 기존연구결과에서는동적으로부반송파 ( 또는부대역 ) 를선택하고선택된부반송파에대한변조방식및전력을할당할때, 전력할당에따른성능향상은미비한것으로밝혀졌다 [28],[29]. 따라서, 전력을고정하고부반송파및변조방식만을최적화한다면복잡도를줄일수있다. 그러나, 셀내사용자분포에따라전력제어가성능에크게미칠수도있다. [ 그림 5] 는 16 사용자가셀에균일하게분포할때적응변조방식을수행한경우부반송파와전력를어떻게할당하느냐에따른성능을보인것이다 [30]. 그림에서볼수있듯이다중사용자환경에서는전력제어보다는부반송파를동적으로할당하는것이전송률을더향상시킴을볼수있다. 그러나, 전력제어를함께수행하면셀경계에서의성능을더욱향상시킴을볼수있다. 따라서, 성능향상측면에서 OFDMA 자원을인접자원채널구조로나누고동적부반송파 ( 부대역 ) 할당및그에대한적응전송을고려할필요가있다. Ⅳ. 재설정가능한프레임구조 4-1 물리채널다중화 [ 그림 5] OFDMA에서적응변조수행시부반송파및전력할당방법에따른성능비교 (I: 고정부반송파할당 & 고정전력할당, II: 동적부반송파할당 & 고정전력할당, III: 동적전력할당 & 고정부반송파할당, IV: 동적부반송파 & 동적전력할당 ) [30]. 지금까지살펴본분산자원채널구조와인접자원채널구조는사용자환경에따라서로다른장단점을지닌다. 분산자원채널구조는다중사용자다양성을활용하지못하나, 귀환해야할채널상태정보가적기때문에채널상태정보를자주전송할수있고채널변화에좀더빠르게적응할수있다. 따라서, 이동환경의단말에게알맞은방법이라할수있다. 한편, 인접자원채널구조는동적으로부대역 ( 부반송파 ) 을할당함으로써다중사용자다양성을 13

특집 CR 을위한 OFDMA 기반적응전송방식 확보할수있으나, 부대역선택을위해서는귀환정보양이많아채널변화를빠르게추적할수없다. 한편, 채널의주파수선택성이높아부대역내에 SNR 이주파수대역내의평균 SNR과비슷한경우에는부대역을선택함으로써얻는성능이득이줄어든다.

휴대인터넷시스템에서는 [ 그림 6(a)] 와같이두종류의물리채널을시분할로다중화하여이동사용자나스마트안테나를사용하지않는경우분산자원채널을할당하고, 고정사용자나스마트안테나를적용하는환경에서는인접자원물리채널을할당한다. 이렇게하면, 분산자원채널에주로이동환경및셀경계의열악한채널환경에있는사용자들이할당받게되어한정된전력으로전송률을향상시키기가어렵게된다.

6 특집 CR 을위한 OFDMA 기반적응전송방식 확보할수있으나, 부대역선택을위해서는귀환정보양이많아채널변화를빠르게추적할수없다. 한편, 채널의주파수선택성이높아부대역내에 SNR 이주파수대역내의평균 SNR과비슷한경우에는부대역을선택함으로써얻는성능이득이줄어든다. 따라서, 인접자원채널구조를사용하여동적으로부대역을할당하는방식은고정환경, 특히주파수선택성이적은셀안쪽에위치한사용자에게알맞다. 본절에서는한프레임에서두종류의채널구조를지원하면서셀내사용자환경에따라두채널의비율을다르게하는재구성이가능한프레임구조를고려한다. [ 그림 6] 은기존시스템에서두채널구조를동시에지원하는방법으로시분할방식 [13] 과주파수분할방식을나타낸다 [18]. 휴대인터넷시스템에서는 [ 그림 6(a)] 와같이두종류의물리채널을시분할로다중화하여이동사용자나스마트안테나를사용하지않는경우분산자원채널을할당하고, 고정사용자나스마트안테나를적용하는환경에서는인접자원물리채널을할당한다. 이렇게하면, 분산자원채널에주로이동환경및셀경계의열악한채널환경에있는사용자들이할당받게되어한정된전력으로전송률을향상시키기가어렵게된다. 반면, [ 그림 6(b)] 와같이주파수다중화를하면동일한시간에분산자원채널구조에적합한이동사용자및셀경계사용자와같은열악한환경의사용자와인접자원구조를선호하는안정적인고정사용자가함께할당됨으로써, 전력분배를효과적으로할수있다. 즉, 좋은환경의사용자로부터여분의전력을받아열악한사용자에게할당함으로써최소전송률을향상시킬수있다. 그러나, 분산자원채널을구성하는자원이시간에따라주파수위치가바뀌지않음으로인해서다양성이득을충분히얻을수없다. [ 그림 7] 은동일프레임내에분산자원채널과인접자원채널을동시에지원하는또다른방법을나타낸것이다. 이방식에서는사용자마다선호하는 (a) 시분할 (b) 주파수분할 [ 그림 6] 기존의두종류의물리채널지원방법부대역을선택하는방식을지원하기위해주파수자원을인접하는여러부대역으로나누고, 분산자원채널은도약으로부대역의시간 / 주파수영역에서골고루퍼져있는자원으로구성한다. 이때, 주파수도약을하는기본단위는자원할당을쉽게하도록최소단위보다큰 R f R t 크기로설정할수있으며, R f 는주파수영역에서의자원수, R t 는시간영역에서의자원수이다. [ 그림 7(a)] 는최소단위인 1 1 자원을기반으로한주파수도약, [ 그림 7(b)] 와 8 1 자원블록을기반으로한주파수도약을나타내며주파수선택성이높은채널에서는 [ 그림 7(a)] 와 [ 그림 7(b)] 의성능차이가그리크지않다. 이때, 인접자원채널은각부대역에서분산자원채널을뺀나머지자원들로구성된다. 그러면, [ 그림 6(b)] 의주파수분 (a) (b) [ 그림 7] 분산자원채널을시간 / 주파수분할로구성하는방법 14

7 韓國電磁波學會誌第 17 卷第 2 號 2006 年 4 月 할경우와마찬가지로최소전송률을향상시킬수있으면서, 분산자원채널을구성할때시간축에서도도약하는패턴을사용함으로써주파수다양성을추가적으로얻을수있다. 4-2 프레임재구성본절에서는두종류의물리채널을함께지원하는프레임구조에서분산자원채널과인접자원채널비율 C d : C c 에대한재구성방법을논의한다. 앞절에서명시했듯이분산자원채널과인접자원채널이적합한사용자환경은다르고, 각채널에따른적응전송방식을적용할때귀환정보와성능에서의손익관계가발생한다. 따라서, 셀내사용자분포및사용자개개인의무선채널환경특성에따라최적의물리채널을할당하고그에따라프레임구조를재구성하며각사용자정보에따라할당된채널에알맞은적응전송방식을적용한다면자원이용효율을더욱증가시킬수있다. 예를들어셀내사용자가주파수선택성이적은고정사용자들만있을경우 C d : C c 를 0 : 8로설정하여인접자원채널을기반으로한적응전송방식을적용하고, 이동환경의사용자나주파수선택성이높은사용자들만있을경우 C d : C c=8 : 0로설정하여분산자원채널을기반으로한적응전송을수행할수있다. 이렇게비율에따라다른프레임구성모드를설정하고셀내액티브사용자들의특정채널환경에따라프레임구성모드를바꾸며, 해당프레임내에서각사용자에대한채널상태정보로부대역선택또는적응변조부호화방식을적용하게된다. 이러한프레임구성은셀특성에따라기지국설치시고정값으로설정할수있고, 한셀내에서액티브사용자들의분포가시간적으로바뀌는것을추적하여장기적인시간에서재구성할수있으며, 사용자들이소규모페이딩특성에따라부대역선택및 AMC 전송모드를선택할때물리채널종류도 함께설정하여변경할수도있다. 이때, 두물리채널의비율을선택하는방법으로액티브사용자들로부터무선채널의변화율정보를이용할수있다. 고정환경에서의채널변화는주로무선채널의주파수선택성에기인하는한편, 이동환경에서는시간선택성및주파수선택성에기인한다. 따라서, 사용자마다무선채널의변화율을시간과주파수영역에서각각추정하여송신단에알려줄수있다. 이때, 시간축으로는도플러주파수또는코히이런스 (coherence) 시간을추정할수있고, 주파수축으로는 RMS 지연확산또는코히이런스대역폭을추정할수있다. 또한, 무선채널변화율을시간과주파수영역에상관없이 3장에서구한정규화된표준편차를대푯값으로추정하여제공할수있다. 사용자환경에따른프레임재구성은비단분산자원채널과인접자원채널의비율만으로국한되지않는다. 하드웨어복잡도가허용하는한시스템이사용하는대역폭, 파일럿패턴, 보호구간길이나 FFT 크기등의 OFDM 파라미터등도사용자및셀내환경에따라최적화할수있다. 이러한방법들은앞으로개발될지능적인 CR 시스템을구성하는한요소로써고려할수있다. Ⅴ. 결론일반적으로 CR을빈주파수대역을찾아통신을수행하는통신시스템과동일하게생각하고있으나, 넓은의미에서의 CR은시스템이사용자및시스템주변환경을인식하고그환경의통계학적변화를학습하여그에적응하는방법을적용하는지능적인무선통신시스템이라할수있다. 따라서, 현재대부분의무선통신시스템에서적용하고있는전력제어및 AMC 등의적응전송기법들은 CR의일부기능을수행하고있는것이다. 본고에서는자원할당과적응송신에유연한 OFDMA를기반으로한적 15

8 특집 CR 을위한 OFDMA 기반적응전송방식 응전송방식을살펴보았다. 이때사용자환경에따라다른장단점을지니는두적응전송방식을동일프레임내에지원하고, 한정된자원을최적으로사용하기위해셀마다다른무선채널환경과시간에따라바뀌는사용자환경에따라알맞은프레임구조와적응전송방식을선택하는개념을제시하였다. 이러한방법은미래의지능적인 CR 시스템을구현하기위한한부분요소로고려할수있다. 그러나, 실제시스템으로의적용을위해서는프레임구조를선정하기위한기준과선정방법, 그에따른제어신호의오버헤드분석, 허용하는복잡도내에서의프레임재구성방안및그에따른성능향상정도가구체적으로제시되어야할것이다. 참고문헌 [1] G. Maguire, J. Mitola, "Cognitive radio: making PCS personal", IEEE PCS Mag., Aug [2] Joseph Mitola III, "Cognitive radio: An integrated agent architecture for software defined radio", Ph. D Dissertation, Royal Institute of Technology(KTH), May [3] S. Haykin, "Cognitive radio: brain-empowered wireless communications", IEEE J. Select. Areas Comm., vol. 23, no. 2, pp , Feb [4] Federal Communications Commission (FCC), "Spectrum policy task force", Rep. ET Docket, no , Nov [5] Federal Communications Commission (FCC), "Notice of proposed rule making", ET Docket, no , May [6] K. Challapali, "Spectrum agile radios: real-time measurements", Cognitive Radio Conference, Washington DC, Oct [7] IEEE Working Group on Wireless Regional Area Networks, [8] IEEE a, High-speed physical layer in the 5 GHz band, [9] ETSI EN , Radio broadcasting systems: digital audio broadcasting(dab) to mobile, portable and fixed receivers, Sep [10] ETSI EN , Digital video broadcasting (DVB); framing, structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television, Jun [11] IEEE Std a-2003, Air interface for fixed broadband wireless access systems-medium access control modifications and additional physical layer specifications for 2-11 GHz, Apr [12] IEEE P802.16e/D3, Amendment for physical and medium access control layers for combined fixed and mobile operation in licensed bands, May [13] TTAS.KO R1, Specifications for 2.3 GHz band portable internet service Physical layer, TTA, Dec [14] J. Chuang, L. J. Cimini, G. Li, L. Lin, B. McNair, N. R. Sollenberger, M. Suzuki, and H. Zhao, "Highspeed wireless data access based on combining EDFE with wideband OFDM", IEEE Commun. Magazine, vol. 37, pp , Nov [15] 김윤희, 안재영, " 차세대이동통신무선전송기술연구동향 ", 한국통신학회지, 22(9), pp , 2005년 9월. [16] 3GPP TR , v0.2.0, "Physical layer aspects for evolved UTRA(Release 7)", Aug [17] EP , Frequency hopping multiple access with multicarrier signals, Lucent technologies, Inc., Sep [18] PCT WO 02/058300, Multicarrier communications with time division multiplexing and carrier selective loading, Broadstorm Telecommunications, Inc., 16

9 韓國電磁波學會誌第 17 卷第 2 號 2006 年 4 月 Jul [19] D. J. C. MacKay, "Good error correcting codes based on very sparse matrices", IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 45, no. 2, pp , Mar [20] K. S. Kim, Y. H. Kim, J. Y. Ahn, and S. G. Hwang, "A pragmatic adaptive OFDM/FDD cellular system in frequency-selective fading channels", Wireless World Research Forum(WWRF) 8bis Meeting, WG4, Beijing, China, Feb [21] I. Kalet, "The multitone channel", IEEE Transactions on Communications, vol. 37, no. 2, pp , Feb [22] P. Chow, J. Cioffi, and J. Bingham, "A practical discrete multitone transceiver loading algorithm for data transmission over spectrally shaped channels", IEEE Transactions on Communications, vol. 43, no. 2, Feb [23] R. Fischer, J. Huber, "A new loading algorithm for discrete multitone transmission", in IEEE Proc. GLOBECOM, pp , Nov [24] T. Keller, L. Hanzo, "Adaptive modulation techniques for duplex OFDM transmission", IEEE Trans. Vehic. Techn., vol. 49, pp , Sep [25] R. Grünheid, E. Bolinth, and H. Rohling, "A blockwise loading algorithm for the adaptive modulation technique in OFDM systems", Proc. IEEE Vehic. Techn. Confer. (VTC), Atlantic City, NJ, U.S.A., 2, pp , Oct [26] C. Y. Wong, R. S. Cheng, K. B. Letaief, and R. Murch, "Multiuser OFDM with adaptive subcarrier, bit and power allocation", IEEE Journal on Selected Areas of Comm., vol. 17, no. 10, pp , Oct [27] D. Kivanc, H. Liu, "Subcarrier allocation and power control for OFDMA", Proc. Conference on Signals, Systems and Computers, vol. 1, pp [28] T. Hunziker, D. Dahlhaus, "Optimal power adaptation for OFDM systems with ideal bit-interleaving and hard-decision decoding", Proc. IEEE Int. Conference on Communications(ICC), vol. 5, pp , [29] W. Rhee, J. Cioffi, "Increase in capacity of multiuser OFDM system using dynamic subchannel allocation", in Proc. Vehicular Technology Conference(VTC), pp , [30] M. Bohge, J. Groass, and A. Wolisz, "The potential of dynamic power and sub-carrier assignments in multi-user OFDM-FDMA cells", Proc. IEEE Globecom, St. Louis, MO, USA, Nov

10 특집 CR 을위한 OFDMA 기반적응전송방식 필자소개 김윤희 1995년 : 한국과학기술원전기및전자공학과 ( 공학사 ) 1997년 : 한국과학기술원전기및전자공학과 ( 공학석사 ) 2000년 8월 : 한국과학기술원전기및전자공학과 ( 공학박사 ) 2000년 9월~2004년 8월 : 한국전자통신연구원선임연구원 2004년 9월~현재 : 경희대학교전자정보학부조교수 [ 주관심분야 ] 무선 / 이동통신, 통신신호처리, 적응전송, 채널부호화 김광순 1994년 2월 : 한국과학기술원전기및전자공학과 ( 공학사 ) 1996년 2월 : 한국과학기술원전기및전자공학과 ( 공학석사 ) 1999년 2월 : 한국과학기술원전기및전자공학과 ( 공학박사 ) 2000년 3월 : Dept. ECE, UC San Diego, Postdoc 연구원 2000년 4월~2004년 2월 : 한국전자통신연구원선임연구원 2004년 3월~현재 : 연세대학교전기전자공학부조교수 [ 주관심분야 ] 이동통신, 통신신호처리, 변복조방식, 적응전송, 채널부호 18

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±è±¤¼ø Ãâ·Â-1 Efficient Adaptive Modulation Technique for MAC-PHY Cross Layer Optimization in OFDMA-based Cellular Systems An adaptive transmission scheme using QAM and LDPC code is proposed for an OFDMA cellular system