KR100848191B1 - 이동 통신 시스템에서 협력적 다이버시티를 위한 파트너지정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에서 하나의 셀 내에 존재하는 이동 통신 단말기 중에서 협력적 다이버시티를 위한 파트너를 지정하는 방법에 관한 것으로서, 상기 하나의 셀 내에 존재하는 각 단말기(T_i)가 다른 단말기(T_j)와의 사용자간 채널 신호대 잡음비(IC-SNR, Inter-user Channel SNR)를 계산하고, 각 단말기 별로 파트너 후보자 목록 L_i,δ를 작성하여, 기지국에 상기 파트너 후보자 목록을 전송하는 단계(a); 기지국에서 각 단말기(T_i)에 대하여 IC-SNR이 큰 순서대로 짝 파트너 후보자 목록 L_p,i를 작성하는 단계(b); 파트너로 지정되지 아니한 단말기 중에서 상기 짝 파트너 후보자 목록의 원소의 개수가 가장 적은 단말기 T_σ를 선택하고, 상기 단말기 T_σ의 짝 파트너 후보자 목록 L_{p ,σ}의 첫 번째 후보자 단말기인 T_p1과 상기 T_σ를 파트너로 정하는 단계(c); 상기 파트너로 정하여진 T_σ와 T_p1을 모든 짝 파트너 후보자 목록에서 제거하는 단계(d); 및 상기 셀 내에 있는 모든 단말기에 대하여 파트너가 정해지거나, 상기 짝 파트너 후보자 목록이 모두 비워지게 될 때까지 상기 단계(b) 및 단계(c)를 반복하는 단계(e)를 포함한다. 본 발명에서는 단말기들 사이의 채널 정보를 이용하여 파트너(즉, 협력적 다이버시티를 구성하기 위한 타 단말기)를 효율적으로 지정할 수 있다.

Description

이동 통신 시스템에서 협력적 다이버시티를 위한 파트너 지정 방법 {A method for assigning a partner for cooperative diversity in mobile communication system}

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 파트너 지정 방법에서 셀 내에 단말기들이 분포하는 모습을 도시한 것.

도 2는 단일 파트너를 갖는 반복적 복호후 전달 방식(RDF)의 작동불량(outage)에 대한 사용자 간의 채널 상태의 효과를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 파트너 지정 방법을 설명하기 위한 순서도.

도 4는 본 발명(PPAA) 및 종래의 소모적 검색(EPAA)에 대하여 협력적 전송의 확률을 도시한 것.

도 5는 사용자가 비교적 많은 경우에 본 발명에 의한 협력적 전송 확률을 도시한 것.

도 6은 다양한 사용자 수에 대하여 파트너 후보자 M의 최대값이 협력적 전송 확률에 미치는 영향을 도시한 것.

도 7은 다양한 파트너 후보자의 최대수에 대하여 협력적 전송 확률에 미치는 사용자의 수의 효과를 도시한 것.

본 발명은 이동 통신 시스템에서 하나의 셀 내에 존재하는 이동 통신 단말기 중에서 협력적 다이버시티를 위한 파트너를 지정하는 방법에 관한 것이다.

무선 페이딩 채널 환경에서 다중 송신 및 수신 안테나(multiple-input multiple-output(MIMO) channel)의 사용을 통하여 채널 용량을 획기적으로 증대시킬 수 있다는 사실이 알려져 있다. 그러나, 일반적으로 단말기의 크기 제한 등으로 인하여 이동통신 시스템의 상향링크에서는 다중 송신 안테나를 구현하는 것이 곤란하다.

이러한 제한 조건을 극복하기 위한 하나의 방법으로서, 단일 송신 안테나를 구비하는 단말기들이 서로의 안테나와 채널을 공유함으로써 가상의 다중 송수신 안테나 시스템을 형성하여, 다중 송수신 안테나 시스템의 이점을 실현하는 협력적 다이버시티(cooperative diversity) 기법이 최근에 제안되었다. 상기 협력적 다이버시티 기술은 MIMO 시스템의 이점을 활용하여 단일 안테나 사용자가 그의 안테나 및 다른 자원을 공유하게 한다.

종래에 무선 다중 접속 채널을 위한 2인 사용자 협력이 제안되었고, 코드-분할 다중-접속(CDMA)의 구현이 예시되었다. 또한, 고정 중계기 구조, 선택 중계기 구조, 및 증가 중계기 구조를 포함하는 다양한 2인 사용자 협력적 다이버시티 전략이 개발되었다. 다중 파트너를 갖는 협력적 다이버시티에 관하여, 반복적 복호 후 전달(repetition decode-and-forward, RDF) 방식의 협력적 다이버시티 알고리듬 및 시공간 부호화 협력적 다이버시티 알고리듬 모두가 최대의 다이버시티를 달성하는 것으로 알려져 있다.

지금까지 대부분의 협력적 다이버시티 기법들에 관한 연구는 협력(cooperation)이 이루어지는 단말기들이 이미 결정되어 있고, 단말기들 간의 평균 채널 특성이 결정된 경우를 전제로 진행되었다. 그러나, 실제 무선 통신 환경에 적용하는 경우에는 우수한 채널 환경을 갖는 단말기들을 협력 그룹(cooperative group)으로 결정하는 효과적인 알고리듬의 개발이 필요하다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에서는 단말기들 사이의 채널 정보를 이용하여 파트너(즉, 협력적 다이버시티를 구성하기 위한 타 단말기)를 효율적으로 지정할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이동 통신 시스템에서 협력적 다이버시티를 구성하기 위한 파트너 선택 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 이동 통신 시스템에서 하나의 셀 내에 존재하는 이동 통신 단말기 중에서 협력적 다이버시티를 위한 파트너를 지정하는 방법에 관한 것이다.

더욱 구체적으로, 본 발명은,

상기 하나의 셀 내에 존재하는 각 단말기(T_i)가 다른 단말기(T_j)와의 평균 사용자간 채널 신호대 잡음비(IC-SNR, Inter-user Channel SNR)를 계산하고, 각 단말기 별로 파트너 후보자 목록 L_i,δ를 작성하여, 기지국에 상기 파트너 후보자 목록을 전송하는 단계(a);

기지국에서 각 단말기(T_i)에 대하여 IC-SNR이 큰 순서대로 짝 파트너 후보자 목록 L_p,i를 작성하는 단계(b);

파트너로 지정되지 아니한 단말기 중에서 상기 짝 파트너 후보자 목록의 원소의 개수가 가장 적은 단말기 T_σ를 선택하고, 상기 단말기 T_σ의 짝 파트너 후보자 목록 L_p,σ의 첫 번째 후보자 단말기인 T_p1과 상기 T_σ를 파트너로 정하는 단계(c);

상기 파트너로 정하여진 T_σ와 T_p1을 모든 짝 파트너 후보자 목록에서 제거하는 단계(d); 및

상기 셀 내에 있는 모든 단말기에 대하여 파트너가 정해지거나, 상기 짝 파트너 후보자 목록이 모두 비워지게 될 때까지 상기 단계(b) 및 단계(c)를 반복하는 단계(e)를 포함한다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 하기 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.

우선, 본 발명에 따른 파트너 지정 방법이 적용될 수 있는 이동 통신 시스템을 모델화하고, 작동불량(outage: 미리 설정된 소정의 전송 속도대로 전송하지 못 하는 경우를 의미함)이 발생할 확률에 대하여 설명한다.

K명의 사용자들에게 서비스를 제공하는 단일 셀의 상향링크를 고려한다. 본 명세서에서 상기 "사용자"는 사용자가 사용하고 있는 "이동 통신 단말기"와 동일한 의미로 사용된다. 상기 K명의 사용자들은 2차원 원형 셀 내에 무작위로 분포한다. 기지국(destination)(T_d)는 상기 셀의 중심에 위치하는 것으로 가정한다.

협력적 다이버시티를 위하여, 사용자들은 각 사용자가 임의의 다른 사용자가 정보를 전송하는 것을 돕는 협력적 그룹으로 나뉘어진다. 모델을 단순화하고, 용이하게 구현할 수 있도록, 협력적 그룹 내의 사용자의 수는 2명으로 제한하였다. 즉, 각 사용자는 최대 한 명의 파트너를 가질 수 있는 것으로 가정하였다. 셀 내에서 다른 사용자와의 사용자간 채널이 불량하거나, 우수한 사용자간 채널을 갖는 모든 사용자들이 다른 사용자들에게 파트너로서 지정된 경우, 일부 사용자들은 파트너를 가지지 아니할 수도 있다. 도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 파트너 지정 방법에서 상기한 바와 같이 셀 내에 단말기들이 분포하는 모습을 도시한 것이다. 설명의 편의를 위하여, K는 짝수인 것으로 가정한다.

현재의 많은 이동 통신 시스템에서와 같이, 비-협력적 다이버시티 전송에 대하여 사용자들은 (예를 들어, 시간, 주파수, 또는 확산 코드에서) 직교 채널을 갖는 것으로 가정하였다. 협력적 다이버시티에 대하여, 각 사용자는 자신의 채널을 직교의 부채널(subchannel)로 분할한다. 본 발명에서는 이동 통신 환경에 적합하고, 단말기에서의 복잡도가 적은 반복적 복호후 전달(RDF) 방식을 사용하였다. 단 말기 T_r에서 단말기 T_t의 순시적 수신 SNR은 하기 수학식 1과 같다:

[수학식 1]

상기식에서,

|h_t,r|은 크기가 E{|h_t,r|²}=1인 레일레이 분포 페이딩이고,

Γ_t,r은 페이딩 상에서 채널의 평균 SNR을 의미하며, 하기 수학식 2와 같이 모델화할 수 있다:

[수학식 2]

상기식에서,

P_t는 T_t의 전송 전력이고,

N₀는 부가적 잡음 전력이며,

Λ₀는 거리 d₀에서의 기준 경로 손실이고,

χ_t,r은 평균이 0이고, 표준편차가 σ(dB)인 로그 정규(log-normal)의 섀도우(shadowing) 성분이며,

d_t,r은 T_t 및 T_r 사이의 거리이고,

n은 경로 손실 성분이다.

본 실시예에서, n=2.7, σ=11.8인 것으로 가정하였다. 또한, 기준 거리가 0.1km이고, 셀의 반경이 10km인 것으로 가정하였다. 또한, 단말기 간 평균 대용량의 경로 손실은 상호 동등한 것으로 가정하여, χ_t,r=χ_r,t인 것으로 가정하였다. 본 실시예에서 모든 단말기 짝(pair) 사이의 주어진 평균 SNR은 네트워크 현실을 고려하여 정의하였다.

의사 정적(quasi-static) 평판 페이딩으로 가정하였으며, 느린 페이딩으로 인하여, 수신단에서 정확한 채널 정보를 평가할 수 있다. 따라서, 각각의 모든 수신단에서 완전한 채널 상태 정보를 가지는 것으로 가정하였다. 반면에, 송신단은 단지 페이딩의 통계치만을 알고 있으며, 현재의 실제 상태는 모르는 것으로 가정하였다. 이러한 경우, 작동불량에 대한 용량이 성능 측정으로서 광범위하게 사용된다.

파트너 T_j를 갖는 사용자 T_i 및 기지국 T_d 사이의 상호 정보

는 T_j가 성공적으로 T_i의 정보를 복호하였는지 여부에 의하여 좌우되며, 하기 수학식 3과 같다:

[수학식 3]

상기식에서, I(.)는 지표(indicator) 함수로서, (.)이 참인 경우 1의 값을 갖고, (.)이 거짓인 경우 0의 값을 갖는다.

레인맨(J. N. Laneman) 등의 문헌[J. N. Laneman and G. W. Wornell, "Distributed space-time-coded protocols exploiting cooperative diversity in wireless networks," IEEE Trans, Inform. Theory, vol. 49, pp. 2415-2425, Oct. 2003] 및 하이포익스포넨셜(hypoexponential) 확률 변수를 사용하여, 파트너로 T_j를 갖는 사용자 T_i와 기지국 T_d 사이의 상호 정보의 작동불량 확률의 정확한 수식을 다음과 같이 얻는다:

[수학식 4]

상기식에서,

=2^2R-1이다.

또한, 지수 함수의 테일러 급수를 사용하는 경우, 상기 수학식 4는 하기 수학식 5와 같은 최대 SNR을 갖는다.

[수학식 5]

도 2는 단일 파트너를 갖는 RDF의 작동불량에 대한 사용자 간의 채널 상태의 효과를 도시한 것이다. 비교를 위하여, 협력이 없는 경우의 작동불량 확률 및 완전하게 협력하는 경우(Γ_i,j/Γ_i,d = inf)의 작동불량 확률도 함께 도시하였다. 여기에서 완전 협력은 파트너가 항상 정확하게 복호에 성공하는 것을 의미한다. 본 실시예에서 기지국 T_d에서 원 사용자(source) T_i 및 파트너 T_j의 평균 수신 SNR은 동일한 것으로 가정하였다(즉, Γ_i,d=Γ_j,d).

상기 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 충분한 협력적 다이버시티 이득을 구현하기 위해서는 우수한 채널 환경을 갖는 단말기들을 협력적 그룹으로 지정하는 것이 중요함을 알 수 있다.

상기한 바와 같이 우수한 채널 환경을 갖는 단말기들을 협력적 그룹으로 지정하기 위하여, 본 발명에서는 후술하는 바와 같은 알고리듬으로 파트너를 지정한다.

본 실시예에서 기지국에서의 모든 사용자의 수신 SNR은 동일한 것으로(즉, 완전 전력 제어) 가정하였다. 협력적 다이버시티 이득을 얻기 위하여, 우수한 사용자간 채널 상태를 갖는 사용자들이 협력적 그룹으로 지정되어야 한다. 용이하게 구현될 수 있도록, 파트너 지정 알고리듬에 사용되는 사용자간 채널 상태에 관한 정보는 최소화시키고자 하였다.

또한, 모델을 단순화하기 위하여 사용자의 일부 짝 사이의 부분적 채널 정보를 이용한다. 느린 페이딩 채널에서 동작불량 확률이 의미있는 성능 척도이므로, 느리게 변화하는 네트워크 현실에서 협력적 전송 확률(PCT, probability of cooperative transmission)을 성능 척도로 도입하였다. 상기 확률은 느리게 변화하는 네트워크 현실에 의하여 유도되는 무작위 동작불량 확률이, 최대 허용가능한 소정의 동작불량 확률보다 적을 확률이다.

각 사용자는 사용자간 채널 정보의 양을 줄이기 위하여, 평균 사용자간 채널 SNR (IC-SNR, Inter-user Channel SNR, 즉 완전 채널 정보) 대신에, 평균 IC-SNR이 큰 순서대로 나열된 제한된 숫자의 원소를 갖는 파트너 후보자 목록을 기지국에 통지한다.

또한, 사용자간 정보는 순시 SNR이 아니라 평균 SNR과 관련있기 때문에, 각 사용자는 빈번하게 사용자간 채널 정보를 전송할 필요가 없다. 후보 역치는 최대 허용가능한 동작불량 확률을 결정한다.

여기에서, 각 사용자는 미리 정한 소정치(후보 역치 δ)보다 높은 평균 IC-SNR을 갖는 파트너 후보자들의 신호를 수신한다. 이후, 기지국은 협력 그룹의 개수를 최대화하는 협력 그룹을 결정하고, 사용자에게 그의 결정사항을 통지한다. 설명의 편의를 위하여, δ보다 높은 평균 IC-SNR을 갖는 협력 단말기(즉, 파트너) 의 집합을 표시하기 위하여 S_δ를 사용한다. 즉, 상기 S_δ에는 소정 셀 내에 존재하는 단말기 중에서 파트너로 지정된 단말기의 집합이다. 상기 S_δ에는 서로 파트너인 관계의 단말기를 이웃하게 나열하여, 파트너 관계도 함께 표시할 수 있다.

기지국이 각 후보자에 대하여 후보 역치 δ를 갖는 모든 파트너 후보자들을 알고 있고, 수치 연산에 한계가 없는 경우, 기지국은 소모적 검색(exhaustive search)을 통하여 S_δ의 원소 개수(cardinality)를 최대화하기 위하여 파트너 지정을 수행할 수 있다. 이러한 알고리듬을, 레벨 δ의 소모적 파트너 지정 알고리듬(EPAA-δ, Exhaustive Partner Assignment Algorithm)이라 칭한다. 즉, EPAA-δ는 최대 개수의 협력적 단말기를 갖는 최선의 파트너 지정을 제공한다.

그러나, 실제 상황에서, 기지국이 각 사용자에 대하여 모든 파트너 후보자를 알고 있는 것은 아니다. 기지국이 각 사용자에 대하여 모든 파트너 후보자들을 알고 있다 하더라도, 소모적 검색은 사용자 수가 적은 경우에도(예를 들어, 사용자가 16명인 경우), 2×10⁶보다 큰 개수의 파트너 지정을 검색하여야 하기 때문에, 실제로는 구현이 불가능하다.

따라서, 본 발명에서는 후보 역치 δ를 갖는 파트너 후보자 목록에 기초하여 다음과 같이 파트너를 지정한다. 도 3은 본 발명에 따른 파트너 지정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

우선, 각 사용자 T_i는 다른 사용자 {T_j}와의 평균 사용자간 채널 신호대 잡 음비(IC-SNR){Γ_j,i}를 계산한다. 또한, 파트너 후보자 목록 L_{i ,δ}={T_c1, T_c2, ..., T_cv}을 작성한다. 여기에서, Γ_c1≥Γ_c2≥...≥Γ_cv≥δ이다. 즉, 평균 IC-SNR이 큰 순서대로 파트너 후보자 단말기를 나열한다. 또한, v≤M이고, 여기에서, M은 파트너 후보자들의 최대 개수로서, 미리 소정 값으로 설정해 놓는다. 이후, 각각의 사용자들은 기지국에 그의 파트너 후보자 리스트를 통지한다(S10).

이후, 기지국은 각각의 사용자 T_i에 대하여 IC-SNR이 큰 순서대로 짝 파트너 후보자 목록 L_p,i를 생성한다. 여기에서, T_i 및 T_j가 L_j,δ 및 L_i,δ에 각각 포함되어 있는 경우, T_i 및 T_j는 서로 짝 파트너 후보자이다. 기지국은 협력적 단말기 파트너 집합 S_δ를 초기화하여 공집합으로 설정한다(S20).

이후, 기지국은 파트너로 지정되지 아니한 단말기 중에서(즉, S_δ의 여집합인 S_δ ^c 집합 중에서) 짝 파트너 후보자 목록의 원소의 개수가 가장 적은 단말기 T_σ를 찾아낸다. 기지국은 상기 T_σ의 짝 파트너 후보자 목록인 L_p,σ에서 첫 번째 후보자 단말기인 T_p1을 상기 T_σ의 협력적 파트너 단말기로 지정하고, 상기 T_σ 및 T_p1을 협력적 단말기 파트너 집합 S_δ에 추가한다(S30).

이후, 기지국은 상기 파트너로 정해진 T_σ 및 T_p1을 모든 짝 파트너 후보자 목록에서 제거한다(S40).

이후, 기지국은 S_δ ^c가 공집합이 되거나(즉, 모든 단말기에 대하여 파트너가 정해지거나), S_δ ^c 집합(즉, 파트너가 정해지지 아니한 단말기 집합) 내의 단말기에 대한 짝 파트너 후보자 목록이 공집합이 될 때까지(즉, 짝 파트너 후보자 목록이 비워지게 될 때까지), 상기 단계 (S30) 및 단계 (S40)를 반복한다(S50).

상기 단계 (S10) 내지 단계 (S50)을 소정 주기마다 반복적으로 실시함으로써, 단말기의 이동으로 인하여 상기 셀 내의 단말기 집합이 변화되더라도 적합한 파트너를 계속하여 지정할 수 있다.

본 발명에서, 상기 집합 S_δ ^c에 단말기가 남아있는 경우, 기지국은 상기 남아 있는 사용자를 임의로 협력적 단말기로 지정하고, 이를 단말기에 통지할 수 있다.

또한, 각 단말기는 사용자간 채널 상태와 후보 역치 δ를 다시 비교하여, 상기 현재 채널 상태가 후보 역치 δ보다 작은 경우에 파트너 지정을 거절하고, 이를 기지국에 통지할 수 있다. 하나의 사용자가 협력을 거절하는 경우, 기지국은 관련 파트너 지정을 철회하고, 파트너 지정 철회를 파트너에게 통지한 후에 협력적 단말기 집합 S_δ를 업데이트한다.

도 4는 본 발명(PPAA) 및 종래의 소모적 검색(EPAA)에 대하여 협력적 전송의 확률(즉, Pr[T_i∈S_δ])을 도시한 것이다. 본 실시예에서, 완전한 전력 제거 및 사 용자들의 공간적 균일 분포를 가정하였다. 또한, 본 발명은 파트너 후보자의 수에 제한이 없고(즉, M=K-1), 모든 사용자들은 전송 속도 1bps/Hz를 갖는 것으로 가정하였다. 시뮬레이션 곡선은 10⁶ 몬테 카를로 수행의 결과에 기초하였다.

본 발명은 수치적 복잡성을 유의하게 감소시키면서도, 다양한 후보 역치 δ 및 사용자 수 K에 대하여 EPAA와 별다른 차이가 없음을 알 수 있다. 도 4로부터 후보 역치가 감소함에 따라 협력적 전송 확률이 증가함을 알 수 있는데, 이로부터 협력적 전송 및 협력적 다이버시티 이득 사이에서 트레이드 오프(trade off)를 제공할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 사용자 수가 증가함에 따라 협력적 전송 확률은 증가함을 알 수 있다. 이는 협력적 다이버시티의 실현 가능성에 대한 잠재적 잇점을 제공한다. 각 사용자 T_i가 셀 내에 단지 14명의 사용자만 있는 경우에, 기지국에서의 SNR보다 3dB 이상 높은 IC-SNR을 갖는 파트너를 가질 확률은 약 0.8이다. 기지국에서의 원 사용자 및 파트너의 수신 SNR 수치가 아니라, 그 차이가 협력적 전송 확률에 영향을 미침을 알 수 있다.

도 5에는 수많은 사용자가 존재하는 경우에 본 발명에 의한 협력적 전송 확률을 도시한 것이다. 상기 도 4 및 도 5로부터 파트너 후보자 역치가 적절하게 선택되는 경우에 협력적 다이버시티의 잠재적 잇점이 실현될 수 있음을 알 수 있다.

도 6은 다양한 사용자 수에 대하여 파트너 후보자 M의 최대값이 협력적 전송 확률에 미치는 영향을 도시한 것이다. 모든 사용자들은 전송 속도가 1bps/Hz인 것으로 가정하였다. 시뮬레이션 곡선은 10⁶ 몬테 카를로 수행 결과에 기초하였다.

파트너 후보자 수의 최대값에서 협력적 전송 확률이 증가함을 알 수 있는데, 이는 협력적 전송 및 사용자 간 채널의 평균 SNR 정보량 사이에서 트레이드 오프를 제공할 수 있다. 파트너 후보자 수가 적은 경우에 대하여, 협력적 전송 확률은 셀 내의 사용자 수가 증가함에 따라 감소하였다.

도 7은 다양한 파트너 후보자의 최대수(M=1, 3, 5, 7, 9)에 대하여 협력적 전송 확률에 미치는 사용자의 수의 효과를 도시한 것이다. 도 7은 사용자가 많이 존재하는 경우에 소수의 사용자를 갖는 부집합(subset)으로 적절히 분할한다면, 협력 전송 확률이 제한된 수의 파트너 후보자에 대하여 증가할 수 있음을 암시한다.

따라서, 본 발명의 상기 단계(S10) 이전에, 기지국이 상기 셀 내에 존재하는 전체 이동 통신 단말기 집합을 부분집합으로 분할하고, 상기 분할된 부분집합에 대하여 상기 단계(S10) 내지 단계(S50)를 수행하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 기지국은 전체 단말기 집합을 L 또는 L+2의 사용자를 갖는

K/Lopt

개의 파트너 지정 부집합으로 분할하는 것이 바람직하다. 여기에서

a

는 a보다 크지 않은 최대 정수를 의미하고, Lopt는 주어진 최대 파트너 후보자 수 M에 대한 최적의 사용자 수이며, L은

K/Lopt

파트너 지정 부집합의 합집합이 u가 되도록 하는 Lopt보다 크거나 같은 정수이다. 사용자는 파트너 지정 부집합에 대하여 무작위로 분포하는 것으로 가정한다.

상기와 같이 변형된 경우, 상기 단계 (S10) 내지 단계(S50)가 분할된 부집합에 대하여 독립적으로 수행될 수 있고, 이는 파트너 지정 알고리듬의 수치 복잡성 을 감소시킨다.

본 발명에서는 단말기들 사이의 채널 정보를 이용하여 파트너(즉, 협력적 다이버시티를 구성하기 위한 타 단말기)를 효율적으로 지정할 수 있다.

수치 실험 결과, 본 발명에 따른 파트너 지정 방법은 소모적 검색을 사용하는 파트너 지정 알고리듬에 비하여 비교할만한 협력적 전송 확률을 제공함을 보여준다. 즉, 본 발명은 수치적 복잡성을 유의하게 감소시키면서도, 그 결과가 소모적 검색과 별다른 차이가 없음을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 것으로 한정되지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (8)

1. 이동 통신 시스템에서 하나의 셀 내에 존재하는 이동 통신 단말기 중에서 협력적 다이버시티를 위한 파트너를 지정하는 방법으로서,

   상기 하나의 셀 내에 존재하는 각 단말기(T_i)가 다른 단말기(T_j)와의 평균 사용자간 채널 신호대 잡음비(IC-SNR, Inter-user Channel SNR)를 계산하고, 각 단말기 별로 파트너 후보자 목록 L_i,δ를 작성하여, 기지국에 상기 파트너 후보자 목록을 전송하는 단계(a);

   기지국에서 각 단말기(T_i)에 대하여 평균 IC-SNR이 큰 순서대로 짝 파트너 후보자 목록 L_{p ,i}를 작성하는 단계(b);

   파트너로 지정되지 아니한 단말기 중에서 상기 짝 파트너 후보자 목록의 원소의 개수가 가장 적은 단말기 T_σ를 선택하고, 상기 단말기 T_σ의 짝 파트너 후보자 목록 L_p,σ의 첫 번째 후보자 단말기인 T_p1과 상기 T_σ를 파트너로 정하는 단계(c);

   상기 파트너로 정하여진 T_σ와 T_p1을 모든 짝 파트너 후보자 목록에서 제거하는 단계(d); 및

   상기 셀 내에 있는 모든 단말기에 대하여 파트너가 정해지거나, 상기 짝 파트너 후보자 목록이 모두 비워지게 될 때까지 상기 단계(b) 및 단계(c)를 반복하는 단계(e)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파트너 지정 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 단계(a)에서 상기 평균 IC-SNR이 소정치 δ 이상인 단말기만을 상기 평균 IC-SNR 값이 큰 순서대로 상기 파트너 후보자 목록 L_{i ,δ}에 등재하는 것을 특징으로 하는 파트너 지정 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 단계(b)에서 상기 짝 파트너 후보자 목록 L_p,i에 등재된 단말기 T_i 및 T_j는 단말기 별 파트너 후보자 목록 L_j,δ 및 L_i,δ에 각각 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 파트너 지정 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(c)에서 상기 단말기 T_p1은 상기 짝 파트너 후보자 목록 L_p,σ 중에서 IC-SNR이 가장 큰 후보자 단말기인 것을 특징으로 하는 파트너 지정 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(a) 내지 단계(e)는 주기적으로 반복 실시되는 것을 특징으로 하는 파트너 지정 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(e)에서 상기 단계(b) 및 단계(c)는 상기 짝 파트너 후보자 목록이 모두 비워지게 될 때까지 반복되며,

   상기 셀 내에 있는 단말기 중에 파트너가 정해지지 않은 단말기가 남아 있는 경우에, 상기 파트너가 정해지지 않은 단말기끼리 무작위로 파트너를 정하는 단계(f)를 더 포함하는 것을 특징으로 파트너 지정 방법.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 단계(c)에서 상기 단말기 T_σ와 상기 후보자 단말기인 T_p1이 파트너로 정해진 경우, 상기 기지국에서 상기 단말기 T_σ 및 T_p1에게 서로 파트너로 지정되었음을 통지하는 단계(g);

   상기 단계(g)에서 서로 파트너로 지정되었음을 통지받은 단말기 단말기 T_σ 및 T_p1은 각각 현재의 IC-SNR을 체크하여, 현재 IC-SNR이 상기 소정치 δ보다 작은 경우에 상기 파트너 지정을 거절한다는 통지를 상기 기지국에 전송하는 단계(h); 및

   상기 기지국이 상기 단계(h)에서 상기 파트너 지정을 거절한다는 통지를 받은 경우에 상기 단말기 T_σ 및 T_p1의 파트너 지정을 취소하는 단계(i)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파트너 지정 방법.
8. 이동 통신 시스템에서 하나의 셀 내에 존재하는 이동 통신 단말기 중에서 협력적 다이버시티를 위한 파트너를 지정하는 방법으로서,

   기지국이 상기 셀 내에 존재하는 전체 이동통신 단말기 집합을 복수개의 부분집합으로 분할하는 단계(a);

   상기 복수개의 부분집합 중 어느 하나의 부분집합 내에 존재하는 각 단말기(T_i)가 상기 어느 하나의 부분집합 내 다른 단말기(T_j)와의 평균 사용자간 채널 신호대 잡음비(IC-SNR, Inter-user Channel SNR)를 계산하고, 각 단말기 별로 파트너 후보자 목록 L_i,d를 작성하여, 기지국에 상기 파트너 후보자 목록을 전송하는 단계(b);

   기지국에서 각 단말기(T_i)에 대하여 평균 IC-SNR이 큰 순서대로 짝 파트너 후보자 목록 L_p,i를 작성하는 단계(c);

   파트너로 지정되지 아니한 단말기 중에서 상기 짝 파트너 후보자 목록의 원소의 개수가 가장 적은 단말기 T_s를 선택하고, 상기 단말기 T_s의 짝 파트너 후보자 목록 L_p,s의 첫 번째 후보자 단말기인 T_p1과 상기 T_s를 파트너로 정하는 단계(d);

   상기 파트너로 정하여진 T_s와 T_p1을 모든 짝 파트너 후보자 목록에서 제거하는 단계(e);

   상기 어느 하나의 부분집합 내에 있는 모든 단말기에 대하여 파트너가 정해지거나, 상기 짝 파트너 후보자 목록이 모두 비워지게 될 때까지 상기 단계(c) 및 단계(d)를 반복하는 단계(f); 및

   상기 복수개의 부분집합 중 나머지 부분집합 각각에 대해서도 상기 단계(b) 내지 단계(f)를 반복하여 수행하는 단계(g)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파트너 지정 방법.

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