The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

A Subchannel Allocation Algorithm for Femtocells in OFDMA Cellular Systems

OFDMA 셀룰러 시스템에서 펨토셀 Subchannel 할당 기법

  • 권정안 (연세대학교 전기전자공학과 통신망 연구실) ;
  • 김병국 (연세대학교 전기전자공학과 통신망 연구실) ;
  • 이장원 (연세대학교 전기전자공학과 통신망 연구실) ;
  • 임재원 (LG전자) ;
  • 김병훈 (LG전자)
  • Received : 2010.02.01
  • Accepted : 2010.04.07
  • Published : 2010.04.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In this paper, we provide a subchannel allocation algorithm for a femtocell system with OFDMA. This algorithm aims to maximize the minimum number of allocated subchannels among all femtocells and in addition, to maximize the total usage of subchannels in all femtocells. The subchannel allocation algorithm consists of three steps: constructing an interference graph, coloring algorithm, and mapping subchannels to colors. In the first step, the femtocell system is modelled by an interference graph, in which each femtocell is modeled as a node and two nodes that interfere with each other are connected by an edge. Based on this interference graph, by using a coloring scheme and mapping subchannels to each color, we can allocate subchannels to each femtocell. Finally, the performance of this algorithm is provided by simulation.

본 논문에서는 OFDMA를 이용하는 dedicated channel 펨토셀 시스템에서 각 펨토셀이 사용할 subchannel을 할당하는 방법에 대하여 연구한다. 본 subchannel 할당 기법은 가장 적은 수의 subchannel을 할당받는 펨토셀의 subchannel 수를 최대화 하면서 시스템 내의 펨토셀들이 사용하는 subchannel 수의 합을 최대화하는 것을 목표로 한다. 제안된 알고리즘은 interference graph 생성, 컬러링 수행, 각 컬러별 subchannel 연결의 세 단계로 구성된다. 첫 번째 단계에서는 펨토셀 시스템을 각 펨토셀을 node로, 서로 간섭을 겪는 펨토셀들을 edge로 한 interference graph로 모델링 한다. 이후 interfrence graph에 graph theory의 컬러링 기법을 이용하여 각 펨토셀에 컬러를 할당하고, 각 컬러에 subchannel들을 매핑하여, 각 펨토셀에 subchannel을 할당한다. 마지막으로 본 알고리즘의 성능을 시뮬레이션을 통하여 검증한다.

Keywords

References

  1. H. Claussen, "Performance of Macro- and Co-Channel Femtocells in a Hierarchical Cell Structure," IEEE PIMRC, Sept., 2007.
  2. L. T. W. Ho and H. Claussen, "Effects of User-Deployed, Co-Channel Femtocells on the Call Drop Probability in a Residential Scenario," IEEE PIMRC, Sept., 2007.
  3. V. Chandrasekhar and J. G. Andrews, "Uplink Capacity and Interference Avoidance for Two- Tier Cellular Networks," IEEE GLOBECOM, Nov., 2007.
  4. X. Li, L. Qian, and D. Kataria, "Downlink Power Control in Co-Channel Macrocell," IEEE CISS, Mar., 2009.
  5. K. Sundaresan and S. Rangarajan "Efficient Resource Management in OFDMA Femto Cells," ACM MobiHoc, May., 2009.
  6. Ismail Guvenc et. al. "A Hybrid Frequency Assignment for Femtocells and Coverage Area Analysis for Co-Channel Operation," IEEE Communications Letters, Vol.12, No.12, pp.880-882, Dec., 2008.
  7. L. Chen, S. H. Low and J. C. Doyle, "Joint Congestion Control and Media Access Control Design for Ad Hoc Wireless Networks," IEEE INFOCOM, Mar., 2005.
  8. R. Jain, D. Chiu, and W. Hawe, "A quantitative measure of fairness and discrimination for resource allocation in shared computer systems," Tech. Rep., Sept., 1984.