KR100483024B1 - Method for adaptively allocating power on forward communication channel in OFDMA system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 OFDMA 이동통신 시스템에서 순방향 통신채널의 초기 전력할당 방법에 관한 것으로서, 특히 OFDMA 이동통신 시스템에서 기지국의 한정된 전력을 이용하여 최대의 시스템 용량을 가질 수 있도록 하는 순방향의 통신채널의 전력할당 방법에 관한 것이다. 이동단말기의 위치를 파악하고 이동단말기와 기지국간의 거리 및 위치에 따라 순방향 통신채널의 전력을 적응적으로 할당함으로써 한정된 전력으로 운용되는 기지국에서 전력의 활용도를 최적화한 시스템을 제공한다. The present invention relates to an initial power allocation method of a forward communication channel in an OFDMA mobile communication system. In particular, the present invention relates to a power allocation method of a forward communication channel to have a maximum system capacity by using a limited power of a base station in an OFDMA mobile communication system. It is about. By identifying the location of the mobile terminal and adaptively allocating power of the forward communication channel according to the distance and location between the mobile terminal and the base station, a system that optimizes the utilization of power in a base station operating with limited power is provided.
Description
본 발명은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히, OFDMA 이동통신 시스템에서 기지국의 한정된 전력을 이용하여 최대의 시스템 용량을 가질 수 있도록 하는 순방향 통신채널의 전력할당 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) mobile communication system, and more particularly, to a power allocation method of a forward communication channel to have a maximum system capacity using a limited power of a base station in an OFDMA mobile communication system. will be.
통상적인 OFDMA 이동통신 시스템에서는 전력할당방법과 전력제어방법의 유무가 CDMA이동통신 시스템에서와는 달리 치명적인 영향을 미치지 않는다. 이러한 OFDMA 이동통신 시스템은 새로운 적응형 변조기법을 이용하는 등의 다양한 방법으로 시스템 용량을 극대화하려는 노력들이 이루어지고 있으며, 그에 따라 OFDMA 이동통신 시스템에서 전력할당과 전력제어가 큰 관심을 갖지 못하였다.In a conventional OFDMA mobile communication system, the presence or absence of a power allocation method and a power control method does not have a fatal effect unlike a CDMA mobile communication system. Efforts have been made to maximize system capacity in various ways, such as using a new adaptive modulation technique. Accordingly, power allocation and power control in the OFDMA mobile communication system have not been of great interest.
하지만 본 발명에서는 OFDMA이동통신 시스템에서 적응형 전력할당 방법을 활용하여 한정된 기지국 전력에서 최적의 통신채널 전력할당 방법을 제공한다.However, the present invention provides an optimal communication channel power allocation method in a limited base station power by using an adaptive power allocation method in an OFDMA mobile communication system.
일반적으로, CDMA 이동통신 시스템에서는 빠른 전력제어를 수행함으로써 통신채널에서 적응형 전력할당을 고려하지 않아도 빠른 전력제어를 이용하여 필요로 하는 특정한 레벨의 전력으로 동작하게 된다.In general, the CDMA mobile communication system performs fast power control to operate at a specific level of power required by using fast power control without considering adaptive power allocation in a communication channel.
그러나, OFDMA 이동통신 시스템은 비교적 느린 전력제어를 이용하고 있으며, CDMA 이동통신 시스템과 같이 비적응형 전력할당 방법을 사용하고 있다. 즉, OFDMA 이동통신 시스템은 접속 시도하는 이동단말기에 대해 초기 전력을 고정된 전력으로 할당하여 제공하는 비적응형 전력할당 방법을 사용하고 있다.However, OFDMA mobile communication systems use relatively slow power control, and use non-adaptive power allocation methods like CDMA mobile communication systems. That is, the OFDMA mobile communication system uses a non-adaptive power allocation method that allocates and provides initial power to a fixed power for a mobile terminal attempting to access.
도 1에 종래 OFDMA 이동통신 시스템에서의 비적응형 전력할당 방법을 보이고 있다. 1 illustrates a non-adaptive power allocation method in a conventional OFDMA mobile communication system.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 OFDMA 이동통신 시스템의 기지국(102)은 접속 시도하는 이동단말기가 기지국(102)과의 거리가 가까이 있던, 멀리 있던간에 고정된 동일한 순방향 통신채널 전력값(PRef_Tx)을 할당하여 이동단말기(101)에 제공하였다. 여기서, UE1은 이동단말기(101)의 이전 위치이고, UE2는 이동단말기(101)의 현재 위치이다.As shown in FIG. 1, the base station 102 of the conventional OFDMA mobile communication system has a fixed forward communication channel power value (P) regardless of whether the mobile terminal attempting to connect is near or far from the base station 102. Ref_Tx ) is allocated to the mobile terminal 101. Here, UE1 is the previous position of the mobile terminal 101, UE2 is the current position of the mobile terminal 101.
따라서, 종래의 OFDMA 이동통신 시스템은 비교적 느린 전력제어로서, 비적응형 전력할당 방법을 사용함으로써, 일정한 수준의 통신품질을 보장받기까지가 상당한 시간이 소요되었다. 그리고, 상기 종래의 방법에 의한 결과로, 기지국(102)에 가까이 있는 이동단말기는 좋은 통신채널 상태로 통신을 수행하고, 기지국(102)에 멀리 있는 이동단말기는 상대적으로 많이 열악한 통신채널 상태를 유지하면서 통화를 수행하게 된다.Therefore, the conventional OFDMA mobile communication system is a relatively slow power control, it takes a considerable time to ensure a certain level of communication quality by using a non-adaptive power allocation method. As a result of the conventional method, the mobile terminal near the base station 102 communicates in a good communication channel state, and the mobile terminal far from the base station 102 maintains a relatively poor communication channel state. You will be making a call.
이렇게 통신채널의 전력값을 일정하게 사용하여 OFDMA 이동통신 시스템을 구축하는 경우에는 인접기지국에서 발생하는 간섭의 영향으로 인하여 통화가 불가능한 지역이 확대되는 문제점이 있다.When constructing an OFDMA mobile communication system using a constant power value of the communication channel as described above, there is a problem in that an area where communication is impossible is enlarged due to the influence of interference occurring in neighboring base stations.
본 발명에서는 이러한 종래 문제점을 해결하기 위하여 것으로서, OFDMA 이동통신 시스템에서도 통신채널 설정시 초기 할당하는 전력을 통신채널에 최적의 적응형 전력값을 할당함으로써, 한정된 기지국의 전력에서 시스템 용량을 극대화하고, 또한 OFDMA시스템에서 통화가 불가능한 지역을 감소시키기 것을 목적으로 한다.In the present invention to solve such a conventional problem, in the OFDMA mobile communication system by allocating the optimal adaptive power value to the communication channel initially allocated power when setting the communication channel, to maximize the system capacity at the power of the limited base station, It also aims to reduce the area where the call is impossible in the OFDMA system.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 OFDMA시스템에서 순방향 통신채널의 적응형 전력할당 방법은, Adaptive power allocation method of the forward communication channel in the OFDMA system according to the present invention for achieving the above technical problem,
이동단말기로부터 채널요구신호를 수신하는 제1 단계; 채널 요구한 이동단말기와 기지국과의 거리를 산출하는 제2 단계; 산출된 거리에 대응하는 비적응적 채널전력을 산출하는 제3 단계; 및 산출된 채널전력을 새로운 채널에 할당하고, 새로운 통신채널에 대한 설정을 허락하는 제4 단계를 포함하며, 상기 과정은 기지국에 의해 달성되는 것을 특징으로 한다.A first step of receiving a channel request signal from a mobile terminal; Calculating a distance between the channel requesting mobile terminal and the base station; Calculating a non-adaptive channel power corresponding to the calculated distance; And a fourth step of allocating the calculated channel power to a new channel and allowing setting for a new communication channel, wherein the process is accomplished by the base station.
이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA시스템에서 순방향 통신채널의 적응형 전력할당 방법을 설명한다.Hereinafter, an adaptive power allocation method of a forward communication channel in an OFDMA system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
상술한 바와 같이, 본 발명은 적응형 전력할당 방법을 이용하는 것에 그 특징이 있다. 적응형 전력할당 방법에 대한 개념이 도 2에 도시되어 있다.As described above, the present invention is characterized by using an adaptive power allocation method. The concept of an adaptive power allocation method is shown in FIG.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 이동통신시스템에서의 적응형 전력할당 방법을 보인 개념도이다. 2 is a conceptual diagram illustrating an adaptive power allocation method in an OFDMA mobile communication system according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 OFDMA 이동통신시스템의 기지국(202)은 이동단말기(201)로부터 접속이벤트를 접수하면, 이동단말기(201)와 기지국(202)간의 거리를 파악한 후, 이동단말기(201)과 기지국(202)간의 거리에 따라 고정되지 않은 즉, 비적응적인 전력할당을 하게 된다.As shown in FIG. 2, when the base station 202 of the OFDMA mobile communication system of the present invention receives a connection event from the mobile terminal 201, the base station 202 determines the distance between the mobile terminal 201 and the base station 202 and then moves. According to the distance between the terminal 201 and the base station 202, a fixed, non-adaptive power allocation is performed.
즉, OFDMA 이동통신시스템의 기지국(202)은 거리가 먼 이동단말기(201)인 UE2에게는 많은 초기 전력을 할당하고, 거리가 가까운 이동단말기(201)인 UE1에게는 상대적으로 작은 초기 전력을 할당한다.That is, the base station 202 of the OFDMA mobile communication system allocates a lot of initial power to UE2, which is a far-distance mobile terminal 201, and allocates relatively small initial power to UE1, which is a short-distance mobile terminal 201.
[수학식 1] [Equation 1]
Pinit = f1(UEposition[t])P init = f1 (UE position [t])
UEposition[t]=f2(UE[t][x,y], BTShome[x,y], BTS1[x,y], BTS2[x,y], BTS3[x,y])UE position [t] = f2 (UE [t] [x, y], BTS home [x, y], BTS1 [x, y], BTS2 [x, y], BTS3 [x, y])
여기서, UE[t][x,y]는 이동단말기의 현재 위치를 나타낸다. 또한, BTShome[x,y]는 홈셀의 기지국의 위치를 나타내고, BTS1[x,y], BTS2[x,y], BTS3[x,y]는 인접셀의 기지국의 위치를 나타낸다.Here, UE [t] [x, y] represents the current position of the mobile terminal. In addition, BTS home [x, y] represents the position of the base station of the home cell, BTS1 [x, y], BTS2 [x, y], BTS3 [x, y] represents the position of the base station of the neighbor cell.
상기 [수학식 1]에서와 같이 f2는 이동단말기의 위치에 따른 기지국간의 거리 또는 위치를 계산하고, f1은 기지국과 이동단말기의 거리의 함수 또는 이동단말기의 2차원적인 위치의 함수에 따른 초기 전력값(Pinit)을 구할 수 있다.As shown in Equation 1, f2 calculates a distance or a position between the base stations according to the position of the mobile terminal, and f1 is an initial power as a function of the distance between the base station and the mobile terminal or a function of two-dimensional position of the mobile terminal. You can get the value (P init ).
여기서, 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이, 비적응형 초기 전력을 두 가지 방법으로 달성할 수 있음을 알 수 있다. 그 첫 번째 방법은 기지국과 이동단말간의 거리에 비례하여 일차함수적으로 증가되는 전력를 할당하게 하는 방법이고, 두 번째 방법은 기지국과 이동단말간의 거리에 비례하여 이차함수적으로 증가하는 전력을 할당하는 방법이다.Here, it can be seen that the present invention can achieve non-adaptive initial power in two ways, as shown in FIG. The first method is to allocate power that is primarily increased in proportion to the distance between the base station and the mobile terminal, and the second method is to allocate power that is increased secondarily in proportion to the distance between the base station and the mobile station. Way.
첫 번째 방법인 1차 함수에 비례하는 적응형 전력할당은 셀 가장자리에서 약 7.7% 정도의 통화가 불가능한 지역이 발생함으로써, 종래에 비해 30% 정도 감소하고, 두 번째 방법인 2차 함수에 비례하는 적응형 전력할당은 셀 가장자리에서 약 6.6% 정도의 통신 불능 지역이 발생하여 종래에 비해 약 40% 정도가 감소한다.Adaptive power allocation proportional to the first method, which is proportional to the first-order function, is reduced by 30% compared to the conventional method by generating approximately 7.7% of the area where the call is impossible at the edge of the cell. Adaptive power allocation generates about 6.6% of uncommunicable area at the edge of the cell, which is about 40% less than in the prior art.
단, 여기서 본 발명은 이동단말기와 기지국간의 거리 및 위치의 함수에 따라 적응형 통신채널의 전력을 할당하더라도 기지국의 한정된 전력을 일정한다. 그렇게 함으로써 한정된 기지국의 전력을 효율적으로 사용하는 방법이 제시 될 수 있다.However, in the present invention, even if the power of the adaptive communication channel is allocated as a function of the distance and position between the mobile station and the base station, the limited power of the base station is constant. By doing so, a method of efficiently using a limited base station power can be proposed.
결국, 첫 번째 방법에 비해 두 번째 방법이 더 효율적이라고 할 수 있으나, 본 발명은 두 번째 방법에 국한되지 않는다.After all, the second method is more efficient than the first method, but the present invention is not limited to the second method.
여기서, 이동국(즉, 이동단말기)의 위치 정보를 이용하는 경우, 즉 2 차원적인 이동국의 위치 정보를 이용하는 경우가 1 차원적인 위치 정보인 기지국과 이동국간의 거리 정보를 이용하는 경우보다 더욱 정밀하고, 효율적이다.Here, the use of the location information of the mobile station (ie, the mobile terminal), that is, the use of the location information of the two-dimensional mobile station is more precise and efficient than the use of the distance information between the base station and the mobile station, which is one-dimensional location information. .
이하, 도 3을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA시스템에서 순방향 통신채널의 적응형 전력할당 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, an adaptive power allocation method of a forward communication channel in an OFDMA system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA시스템에서 순방향 통신채널의 적응형 전력할당 방법의 순서도이다. 3 is a flowchart of an adaptive power allocation method of a forward communication channel in an OFDMA system according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 사용자가 자신의 이동단말기를 조작하여 기지국(202)측으로 채널 요구신호를 전송하면, 기지국(202)은 이동단말기로부터 채널 요구신호를 수신한다(S310).As shown in FIG. 3, when a user operates a mobile terminal and transmits a channel request signal to the base station 202, the base station 202 receives the channel request signal from the mobile terminal (S310).
그러면, 기지국(202)은 새로운 통신채널에 대한 요구로 판단하여 채널 요구한 이동단말기의 위치를 파악하고, 파악된 이동단말기의 위치와 자신의 위치간의 거리를 산출한다(S320).Then, the base station 202 determines the position of the mobile terminal requesting the channel by determining that the request for a new communication channel, and calculates the distance between the identified position of the mobile terminal and its own position (S320).
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 시스템4 세대 이동통신 시스템에서는 이동단말기의 위치 정보를 파악하는 것은 크게 문제가 되지 않는다. 이러한 위치 측정방법은 그 기술의 발달로 인해 이동단말기의 위치정보를 이용한 다양한 응용분야들이 개발되고 있는 실정이다. 따라서, 이동단말기의 위치정보를 파악하는 것은 아주 다양하며, 이러한 방법들은 이미 공지 공용의 기술로서 알려져 있다. 예를 들면, GPS(Global Position Sensor)를 이용하는 방법이 있으며, 이동단말기로부터 수신되는 신호에 포함된 헤더 정보를 파악하여 위치 정보를 파악하는 방법 등이 있다. In the fourth generation mobile communication system of the OFDMA system according to the embodiment of the present invention, it is not a big problem to grasp the position information of the mobile terminal. Such a position measuring method has been developed due to the development of various technologies using various location information of the mobile terminal. Therefore, grasping the location information of the mobile terminal is very diverse, these methods are already known as publicly known technology. For example, there is a method using a global position sensor (GPS), and a method of identifying position information by grasping header information included in a signal received from a mobile terminal.
기지국(202)은 이동단말기의 위치 및 이동단말기와 자신과의 거리를 산출하면, 산출된 이동단말기와 자신과의 거리에 대응하는 통신채널의 할당전력을 계산한다(S330).When the base station 202 calculates the position of the mobile terminal and the distance between the mobile terminal and itself, the base station 202 calculates the allocated power of the communication channel corresponding to the calculated distance between the mobile terminal and itself (S330).
이때, 기지국(202)은 이동단말기와 기지국간의 거리별 할당된 전력치가 테이블로 미리 저장되어 사용할 수 있으며, 이동단말기와 기지국간의 거리에 따른 전력의 일차함수 또는 이차함수가 지정되어 있어서 산출된 거리를 상기 일차함수 또는 이차함수에 대입함으로써 할당 전력이 산출되도록 할 수 있다.In this case, the base station 202 may store and use the allocated power value for each distance between the mobile station and the base station in advance as a table, and calculate the distance calculated by designating the primary or secondary function of power according to the distance between the mobile station and the base station. The assigned power can be calculated by substituting the first or second function.
기지국(202)은 상기 과정(S330)을 통해 할당 전력을 산출하면, 산출한 할당전력을 자신이 수용할 수 있는지를 판단하기 위해, 우선 자신의 총 전력을 확인한다(S340). 그리고, 기지국(202)은 계산된 전력이 자신의 총 전력 한도에서 사용 가능한 값인지를 판단한다(S350).When the base station 202 calculates the allocated power through the process (S330), in order to determine whether it can accept the calculated allocated power, the base station 202 first checks its total power (S340). In addition, the base station 202 determines whether the calculated power is a usable value within its total power limit (S350).
상기 판단 과정(S350)에서, 산출된 할당 전력이 자신의 총 전력 한도내에서 수용할 수 없는 것으로서 사용할 수 없는 것이라고 판단하면, 기지국(202)은 새로운 통신채널의 호 수락을 거부한다(S360).In the determination process (S350), if it is determined that the calculated allocated power is not available as unacceptable within its total power limit, the base station 202 rejects the call acceptance of the new communication channel (S360).
그러나, 상기 판단 과정(S360)에서, 산출된 할당 전력이 수용할 수 있는 것으로서 사용한 것이라고 판단하면, 기지국(202)은 새로운 통신채널에 계산된 전력을 할당하고, 호 수락을 허락한다(307).However, if it is determined in step S360 that the calculated allocated power is used as acceptable, the base station 202 allocates the calculated power to the new communication channel and allows call acceptance (307).
이에, 이동단말기는 이동통신망에 접속하여 통신 서비스를 제공받을 수 있게 된다.Accordingly, the mobile terminal can access a mobile communication network and receive a communication service.
비록 본 발명이 가장 실제적이며 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 상기 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다.Although the present invention has been described with reference to the most practical and preferred embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, but also includes various modifications and equivalents within the scope of the following claims.
본 발명에 따르면, 기지국과 이동단말간의 위치 또는 거리에 따라 적응적으로 전력을 할당함으로써, 인접 기지국에서 발생하는 간섭의 영향을 최소화하고, 거리가 먼 이동단말도 충분한 채널 전력이 공급되어 통신품질이 향상되며, 기지국의 한정된 전력을 최적으로 활용할 수 있게 하는 효과가 있다.According to the present invention, by adaptively allocating power according to the position or distance between the base station and the mobile terminal, the influence of interference from adjacent base stations is minimized, and even a far-distance mobile terminal is supplied with sufficient channel power to improve communication quality. It is improved, and there is an effect of making optimal use of the limited power of the base station.
도 1은 종래 OFDMA 시스템에서의 비적응형 전력할당 방법을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a non-adaptive power allocation method in a conventional OFDMA system.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 시스템에서 적응형 전력할당 방법을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating an adaptive power allocation method in an OFDMA system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 시스템에서 적응형 전력할당 방법의 순서도이다.3 is a flowchart of an adaptive power allocation method in an OFDMA system according to an embodiment of the present invention.
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