KR100975700B1 - 통신 시스템에서 전력 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중 셀 구조를 갖는 통신 시스템에서 인접 셀 간의 셀 간섭(interference)을 최소화하기 위한 전력 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 통신 시스템에서 송신기의 전력 제어 방법에 있어서, 송신기가 자신이 관장하는 소정 셀 내에 존재하는 다수의 수신기들로부터 피드백 정보를 수신하는 과정과, 상기 수신한 피드백 정보에 상응하여 상기 수신기들의 데이터 레이트를 결정하고, 상기 각 수신기들로 송신할 데이터양을 산출함으로써 상기 소정 셀의 로드를 산출하는 과정과, 상기 산출된 로드와 미리 결정된 값을 비교하여 상기 송신기의 전송 전력을 산출하는 과정을 포함한다.
전력 제어, 전송 전력, 데이터 전송율, 전송 전력 가중치, SINR

Description

통신 시스템에서 전력 제어 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING POWER IN A COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 송신기가 전송 전력을 제어하는 동작을 도시한 도면.
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 다중 셀 구조를 갖는 통신 시스템에서 인접 셀 간의 셀 간섭(interference)을 최소화하기 위한 전력 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템에서는 고속의 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS' 칭하기로 함)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다.
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특히, 통신 시스템은 한정된 자원, 예컨대 주파수(frequency) 자원과, 코드(code) 자원, 타임 슬럿(time slot) 자원 등을 상기 통신 시스템을 구성하는 다수의 셀들이 분할하여 사용하므로 상기 다수의 셀들 간, 특히 인접한 셀들 간의 간섭이 발생한다. 이러한 인접한 셀들 간의 간섭으로 인해 소정의 셀 내에 존재하는 MS들, 특히 상기 소정의 셀 가장 자리에 위치한 이동 단말기(MS:Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 함)는 자신이 위치한 셀, 즉 상기 소정의 셀을 관장하는 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 함)(이하 '서빙(serving) BS'라 칭하기로 함)으로부터 신호의 수신 성능이 현저히 저하되는 문제점이 있다.
또한, 소정의 셀을 관장하는 서빙 BS는, 전술한 인접한 셀들 간의 간섭으로 인해 상기 소정의 셀 내에 존재하는 MS들로부터 신호의 수신 성능이 현저히 저하되는 문제점이 있다. 즉, 다중 셀 구조를 갖는 통신 시스템에서 각 셀을 관장하는 BS와 상기 각 셀 내에 존재하는 MS들은 인접한 셀들, 예컨대 상기 인접한 셀들을 관장하는 BS(이하 '인접(neighbor) BS'라 칭하기로 함)들과, 상기 인접한 셀들 내에 존재하는 MS들로부터 간섭을 받는다.
이렇게 다중 셀 구조를 갖는 통신 시스템에서 인접한 셀들 간의 간섭이 발생함에 따라 상기 통신 시스템은 신호의 송수신 성능이 저하되며, 또한 사용자들에게 QoS를 보장하지 못하는 문제점이 있다. 그러므로, 다중 셀 구조를 갖는 통신 시스템에서 인접한 셀들 간의 간섭을 최소화하기 위한 전력 제어 방안이 필요하다. 또한, 상기 다중 셀 구조를 갖는 통신 시스템의 성능 및 효율성을 증대하기 위한 전력 제어 방안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 전력 제어 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중 셀 구조를 갖는 통신 시스템에서 전력 제어 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중 셀 구조를 갖는 통신 시스템에서 인접 셀들 간의 간섭을 최소화하기 위한 전력 제어 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 통신 시스템에서 송신기의 전력 제어 방법에 있어서, 송신기가 자신이 관장하는 소정 셀 내에 존재하는 다수의 수신기들로부터 피드백 정보를 수신하는 과정과, 상기 수신한 피드백 정보에 상응하여 상기 수신기들의 데이터 레이트를 결정하고, 상기 각 수신기들로 송신할 데이터양을 산출함으로써 상기 소정 셀의 로드를 산출하는 과정과, 상기 산출된 로드와 미리 결정된 값을 비교하여 상기 송신기의 전송 전력을 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 통신 시스템에서 전력 제어 시스템에 있어서, 자신이 관장하는 소정 셀 내에 존재하는 다수의 수신기들로부터 피드백 정보를 수신하고, 상기 수신한 피드백 정보에 상응하여 상기 수신기들의 데이터 레이트를 결정하고, 상기 각 수신기들로 송신할 데이터양을 산출함으로써 상기 소정 셀의 로드를 산출하고, 상기 산출된 로드와 미리 결정된 값을 비교하여 자신의 전송 전력을 산출하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설 명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은, 통신 시스템, 일예로 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access, 이하 'BWA'라 칭하기로 함) 통신 시스템인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템에서 전력 제어 방법 및 시스템을 제안한다. 여기서, 후술할 본 발명의 실시예에서는, 설명의 편의상 상기 통신 시스템을 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 함)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 함) 방식을 적용한 통신 시스템을 일예로 하여 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 전력 제어 방법 및 시스템은 다른 통신 시스템들에도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명은 다중 셀 구조를 갖는 통신 시스템에서 송신기, 예컨대 소정의 셀을 관장하는 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 함)과, 상기 송신기로부터 데이터를 수신하는 수신기, 예컨대 상기 소정의 셀 내에 존재하며 상기 BS로부터 통신 서비스를 제공받는 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 함) 간의 데이터를 송수신할 경우의 전력 제어 방법 및 시스템을 제안한다. 후술할 본 발명의 실시예에서는, 상기 OFDM/OFDMA 방식을 적용한 다중 셀 구조를 갖는 통신 시스템에서 하향링크(downlink), 즉 소정의 셀을 관장하는 BS가 상기 소정의 셀 내에 존재하는 MS로 데이터를 송신할 경우와 상향링크(uplink), 즉 상기 소정의 셀을 관장하는 BS로부터 통신 서비스를 제공받는 MS가 상기 BS로 데이터를 송신할 경우에 전력 제어 방법 및 시스템을 제안한다. 특히, 후술할 본 발명의 실시예에서는 하향링크에서 송신기, 즉 BS가 각 수신기들, 즉 MS들로 데이터를 송신할 경우를 중심으로 설명하지만 본 발명에서 제안하는 전력 제어 방법 및 시스템은 통신 시스템이 데이터를 송수신하는 모든 경우에도 적용될 수 있다.
아울러, 본 발명은 다중 셀 구조를 갖는 통신 시스템에서 인접한 셀들 간의 간섭을 최소화하기 위한 전력 제어 방법 및 시스템을 제안한다. 여기서, 후술할 본 발명의 실시예에서는, 상기 OFDM/OFDMA 방식을 적용한 다중 셀 구조를 갖는 통신 시스템에서 소정의 셀을 관장하는 BS와 상기 셀 내에 존재하는 MS간의 데이터를 송수신할 경우 상기 BS와 MS가 받는 인접한 셀들 간의 간섭을 최소화하기 위한 전력 제어 방법 및 시스템을 제안한다. 또한, 후술한 본 발명의 실시예에서는, 소정 셀의 가장자리 영역에 존재하여 상기 인접 셀들 간의 간섭을 많이 받는 MS, 다시 말해 상기 소정 셀을 관장하는 BS로부터 원거리에 존재함으로써 상기 BS와 근거리에 위치, 즉 상기 소정 셀의 중심 영역에 위치하는 MS와 비교하여 상대적으로 상기 인접 셀들 간 간섭을 많이 받는 MS의 데이터 수신 성능을 향상시켜 고속의 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS' 칭하기로 함)을 보장하기 위한 전력 제어 방법 및 시스템을 제안한다.
즉, 본 발명은, 통신 시스템에서 송신기가 수신기로부터 전송받은 피드백 정보와 상기 수신기로 전송할 데이터 양에 상응하여 상기 수신기로 데이터 전송할 경 우의 전력 제어 방법 및 시스템을 제안한다. 여기서, 상기 송신기가 수신기로부터 전송받은 피드백 정보는, 상기 수신기가 송신기로부터 데이터를 수신할 경우의 수신 신호의 세기와 상기 송신기 자신을 제외한 다른 송신기가 데이터를 송신할 경우 상기 수신기에게 간섭을 주는 간섭 신호들의 세기를 측정한 측정 정보, 즉 채널 상태 정보(CQI: Channel Quality Information, 이하 'CQI'라 칭하기로 함)로서, 예컨대 신호대 간섭 잡음비(SINR: Signal to Interference and Noise Ratio, 이하 'SINR'이라 칭하기로 함) 정보, 또는 캐리어대 간섭 잡음비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio, 이하 'CINR'이라 칭하기로 함) 정보 등이다. 즉, 상기 송신기는 수신기로부터 피드백 정보로서 SINR 또는 CINR 등을 수신하며, 이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 송신기가 SINR 정보를 수신하는 경우로 가정하여 설명하기로 한다. 그러면 여기서, 도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 전력 제어 시스템을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 통신 시스템은, 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀1(110)과 셀2(120), 셀3(130)을 가지며, 상기 각 셀들(110,120,130)을 관장하며 통신 서비스를 제공하는 송신기들, 즉 BS1(112), BS2(122), BS3(132), 및 상기 셀1(110) 내에 존재하며 상기 BS1(112)로부터 통신 서비스를 제공받는 수신기들, 즉 MS1(114), MS2(116)를 포함한다. 여기서, 상기 MS들, 즉 MS1(114)과 MS2(116)는 이동성 및 고정성을 모두 가지며, 설명의 편의를 위해 MS1(114)은 상기 BS1(112)과 근거리에 존재, 즉 셀1(110)의 중심 영역에 존재하며, MS2(116)는 상기 BS1(112)과 원거리에 존재, 즉 셀1(110)의 가장자리 영역에 존재하는 것으로 가정하여 설명하기로 한다. 또한, 상기 BS들(112,122,132)과 상기 각 셀들(110,120,130) 내에 존재하는 MS들(114,116) 간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어짐으로 가정하여 설명하기로 한다.
상기 MS1(114)은 앞서 설명한 바와 같이 셀1(110)의 중심 영역에 존재하므로 다른 MS들, 예컨대 MS2(116)와 비교하여 작은 경로 감쇄가 발생하며, 상기 MS2(116)는 셀1(110)의 가장자리 영역에 존재하므로 다른 MS들, 예컨대 MS1(114)과 비교하여 큰 경로 감쇄가 발생한다. 이렇게 각 MS들(114,116)이 BS1(112)로부터 데이터를 수신할 경우 경로 감쇄가 발생하면, 상기 각 MS들(114,116)은 상기 발생한 경로 감쇄를 측정한다. 보다 구체적으로 설명하면, 전술한 바와 같이 상기 셀1(110)의 수신기들, 즉 각 MS들(114,116)은 자신에게 데이터를 송신하는 송신기, 즉 BS1(112)로부터 수신되는 수신 신호의 세기와 상기 BS1(112)를 제외한 송신기들, 즉 BS2(122)와 BS3(132)로부터 수신되는 신호, 즉 간섭 신호의 세기를 측정한 후, 상기 측정 정보를 BS1(112)로 전송한다. 여기서, 상기 측정 정보는 BS1(112)로 전송되는 피드백 정보로서, 예컨대 SINR 또는 CINR 등을 측정한 정보이며, 상기 SINR 또는 CINR은 송신기들로부터 수신되는 신호의 파일럿 등을 측정하여 산출한다. 여기서, 상기 SINR 또는 CINR의 측정은 본 발명과 직접적인 관련이 없으므로 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
이렇게 소정의 셀, 예컨대 셀1(110)을 관장하는 송신기, 즉 BS1(112)는 자신 으로부터 통신 서비스를 제공받는 수신기들, 즉 MS1(114)과 MS2(116)로부터 수신한 피드백 정보, 예컨대 SINR 정보를 수신하면 상기 수신기들로 데이터를 송신하기 위한 전력을 산출한다. 상기 송신기의 전송 전력은 하기 수학식 1과 같이 나타낸 유티릴티(utility) 함수를 통해 결정된다. 즉, 상기 송신기는 하기 수학식 1과 같이 나타낸 유틸리티 함수를 최대화하는 전송 전력을 산출한 후, 상기 산출된 전송 전력을 통해 데이터를 수신기들로 전송하여 상기 수신기들에게 통신 서비스를 제공한다.
Figure 112006040740814-pat00001
상기 수학식 1에서 K는 상기 송신기로부터 통신 서비스를 제공받는 수신기의 개수를 의미하고, M은 상기 송신기가 상기 K개의 수신기들로 통신 서비스를 제공하기 위해 할당된 서브채널의 개수를 의미하며,
Figure 112006040740814-pat00002
는 임의 수신기 k의 가중치(weighting factor)로서 서브채널 할당 알고리즘 또는 수신기들에게 제공하는 QoS에 상응하여 결정되는 값으로서 상기
Figure 112006040740814-pat00003
의 산출은 본 발명과 직접적인 관련이 없으므로 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다. 그리고,
Figure 112006040740814-pat00004
은 임의 서브채널 m에 할당한 전력을 의미하고,
Figure 112006040740814-pat00005
는 임의 수신기 k의 데이터 레이트(data rate)로서 데이터 전송율을 의미하고, p는 단위 전송 전력당 프라이 스(price)로서 전송 전력 가중치를 의미하며, 상기 프라이스에 관해서는 하기에서 구체적으로 설명할 것이므로 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
또한, 상기 수학식 1에서
Figure 112006040740814-pat00006
는 각 수신기들로의 전송 전력 벡터가 각각
Figure 112006040740814-pat00007
일 경우, 즉 상기 각 수신기들로의 전송 전력 밀도(power density)가
Figure 112006040740814-pat00008
일 경우 각 수신기들, 즉 임의 수신기 k의 데이터 레이트, 즉 데이터 전송율을 의미한다. 여기서, 상기 각 수신기들로의 전송 전력 벡터
Figure 112006040740814-pat00009
, 즉 상기 각 수신기들로의 전송 전력 밀도
Figure 112006040740814-pat00010
은 각 수신기들에 할당된 서브채널의 전력, 즉 M개의 서브채널 각각의 전송 전력을 의미한다. 이때, 상기
Figure 112006040740814-pat00011
는 전술한 바와 같이 각 수신기들로부터 수신된 피드백 정보, 예컨대 각 수신기들로부터 수신된 SINR에 상응하여 산출되는 값으로서, 상기 송신기는 각 수신기들로부터 수신한 피드백 정보인 SINR 정보를 통해 해당 수신기들의 채널 이득(channel gain)과 각 수신기들의 간섭 및 잡음 정보를 인지한다.
이렇게 상기 송신기가 각 수신기들로부터 전송된 SINR 정보에 상응하여 상기
Figure 112008007209853-pat00012
을 산출하면, 상기 수학식 1에서
Figure 112008007209853-pat00013
는 K개의 각 수신기들로 전송할 전체 데이터 양을 의미한다. 아울러, 상기 송신기가 앞서 설명한 바와 같이 M개의 서브채널들에 각각 할당할 전력과 단위 전송 전력당 프라이스(p), 즉 전송 전력 가중치를 결정하면, 상기 수학식 1에서
Figure 112008007209853-pat00014
은 M개의 각 서브채널들로 할당할 전력을 의미한다. 그러면 여기서 상기 송신기가 전송 전력 가중치인 단위 전송 전력당 프라이스 p를 산출하는 동작을 설명하기로 한다.
상기 송신기는, 자신이 관장하는 소정 셀 내에 존재하는 각 MS들로 전송할 전체 데이터 양, 즉 소정 셀의 로드(load)를 산출한 후, 상기 산출한 로드에 상응하여 상기 프라이스 p를 산출한다. 여기서, 상기 송신기는 소정 주기 동안 각 수신기들의 평균 큐 사이즈(queue size)를 합산함으로써 상기 소정 셀의 로드를 산출한다. 또한, 송신기는, 각 수신기별로 가상적으로 토큰(token)을 주기적으로 발생시켜 토큰 큐(token queue)에 적재한 후, 각 수신기들로 데이터를 전송할 경우 상기 토큰 큐에 적재된 토큰을 제거함으로써 상기 소정 셀의 로드를 산출한다. 이때, 상기 송신기는 각 수신기들로 전송할 데이터의 양 뿐만 아니라 각 수신기들의 QoS에 상응하여 소정 셀의 로드를 산출할 수도 있다. 여기서, 상기 소정 셀의 로드를 산출하는 동작은 본 발명과 직접적인 관련이 없으므로 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
이렇게 산출한 로드에 상응하여 전송 전력을 제어하도록, 즉 상기 산출한 로드가 클 경우 상기 프라이스를 작게 하여 상기 수학식 1에 나타낸 유틸리티 함수에 의한 전송 전력이 큰 값을 갖도록, 즉 전송 전력을 업(up)시키며, 그에 따라 각 수신기들의 데이터 수신 성능을 향상시킨다. 반면, 상기 산출한 로드가 작을 경우 상기 프라이스를 크게 하여 상기 수학식 1에 나타낸 유틸리티 함수에 의한 전송 전력이 작은 값을 갖도록, 즉 전송 전력을 다운(down)시키며, 그에 따라 전력의 낭비를 방지하며 액티브(active) 상태인 서브채널의 개수를 감소시켜 자원의 낭비를 방지한다. 또한, 전술한 바와 같이 각 수신기들로부터 수신한 피드백 정보와 각 수신기들로 전송할 데이터 정보에 상응하여 전송 전력을 제어함으로써 인접한 셀들로의 간섭을 최소화한다.
보다 구체적으로 설명하면, 초기 전송 전력을 통신 시스템 및 통신 환경에 상응하여 사용자, 또는 시스템이 임의
Figure 112006040740814-pat00015
로 설정하면, 상기 송신기가 전술한 바와 같이 전송 전력과 프라이스가 상호 반비례 관계이므로 소정의 주기 동안 업데이트(update)를 수행함으로써 상기 소정 주기 이후의 프라이스는 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006040740814-pat00016
상기 수학식 2에서
Figure 112006040740814-pat00017
는 이전 주기에서의 프라이스로서 초기 프라이스
Figure 112006040740814-pat00018
는 통신 시스템 및 통신 환경에 상응하여 사용자, 또는 시스템에 의해 설정된다. 그리고,
Figure 112006040740814-pat00019
는 이전 주기 동안 데이터 전송을 위해 사용한 평균 전송 전력을 의미하고,
Figure 112006040740814-pat00020
는 소정 주기 이후의 프라이스를 의미한다.
이렇게 소정 주기 동안 업데이트를 수행하여 프라이스를 결정하면, 상기 송신기는 전술한 바와 같은 소정 셀의 로드에 상응하여 프라이스를 산출한다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 송신기는 상기 소정 셀의 로드를 제1임계값, 즉
Figure 112008007209853-pat00021
및 제2임계값, 즉 과 비교한 후 상기 비교 결과에 상응하여 하기의 수학식 3 또는 수학식 4에 나타낸 바와 같이 상기 프라이스를 산출한다. 여기서, 상기 제1임계값, 즉
Figure 112008007209853-pat00023
은 최대 데이터 버퍼 사이즈에 근접한 값으로서 상향 임계값을 의미하고, 상기 제2임계값, 즉
Figure 112008007209853-pat00024
은 최소 데이터 버퍼 사이즈, 즉 0에 근접한 값으로서 하향 임계값을 의미한다. 또한, 상기 소정 셀의 로드가 제1임계값
Figure 112008007209853-pat00025
보다 크면 상기 프라이스는 하기 수학식 3과 같이 나타낼 수 있으며, 상기 소정 셀의 로드가 제2임계값
Figure 112008007209853-pat00026
보다 작으면 하기 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006040740814-pat00027
Figure 112006040740814-pat00028
상기 수학식 3 및 수학식 4에서 W는 상기 소정 셀의 로드를 의미하고, 상기
Figure 112006040740814-pat00029
와
Figure 112006040740814-pat00030
은 계단 함수의 스텝 사이즈(step size)로서 프라이스의 변동 크기를 의미한다. 여기서, 상기
Figure 112006040740814-pat00031
와
Figure 112006040740814-pat00032
은 통신 시스템 및 통신 환경에 상응하여 사용자, 또는 시스템이 설정한 값이다.
상기 송신기가 전술한 바와 같이 프라이스를 산출하면, 상기 송신기는 상기 수학식 1에 나타낸 바와 같이 유틸리티 함수를 통해 소정 셀의 각 수신기들로 데이터를 전송하기 위해 사용할 전송 전력을 산출한다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이 수학식 1에서 송신기는 자신이 관장하는 소정 셀에 존재하는 각 수신기들로부터 수신한 피드백 정보를 통해 각 수식기들의 데이터 레이트를 산출한 후, 상기 산출한 데이터 레이트와 상기 각 수신기들로 전송할 데이터 양을 통해 상기 소정 셀의 로드를 산출, 즉 각 수신기들로 전송할 전체 데이터 양을 산출한다. 그런 다음, 상기 송신기는 상기 산출한 소정 셀의 로드를 제1임계값과 제2임계값을 비교한 후, 상기 비교 결과에 상응하여 상기 수학식 3과 수학식 4를 통해 프라이스를 산출한다.
즉, 상기 송신기는 소정 셀의 로드가 클 경우, 즉 상기 소정 셀의 로드가 제1임계값보다 클 경우 상기 수학식 3을 통해 프라이스를 이전 주기보다 작게 하여 상기 수학식 1에 나타낸 유틸리티 함수에 의한 전송 전력이 작은 값을 갖도록 한다. 또한, 상기 송신기는 소정 셀의 로드가 작을 경우, 즉 상기 소정 셀의 로드가 제2임계값보다 작을 경우 상기 수학식 4를 통해 프라이스를 이전 주기보다 크게 하여 상기 수학식 1에 나타낸 유틸리티 함수에 의한 전송 전력이 큰 값을 갖도록 한다. 그에 따라, 송신기는 소정 셀의 로드가 클 경우, 즉 각 수신기들로 전송할 데이터 양이 많을 경우 프라이스를 작게 하여 전송 전력을 크게함으써, 즉 전송 전력을 업시킴으로써 각 수신기들의 데이터 수신 성능을 향상시켜 시스템의 성능을 향상시킨다. 또한, 상기 송신기는 소정 셀의 로드가 작을 경우, 즉 각 수신기들로 전송할 데이터 양이 적을 경우 프라이스를 크게 하여 전송 전력을 작게함으로써, 즉 전송 전력을 다운시킴으로써 전송 전력의 낭비를 방지하며, 액티브 상태인 서브채널의 개수를 감소시켜 자원의 낭비를 방지한다. 또한, 전술한 바와 같이 각 수신기들로부터 수신한 피드백 정보와 각 수신기들로 전송할 데이터 정보에 상응하여 전송 전력을 제어함으로써 인접한 셀들로의 간섭을 최소화한다. 그러면 여기서 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 전력 제어 동작을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 송신기가 전송 전력을 제어하는 동작을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 송신기는, 201단계에서 앞서 설명한 바와 같이 자신이 관장하는 소정 셀에 존재하는 각 수신기들로부터 수신한 피드백 정보, 예컨대 SINR 정보를 수신한다. 그런 다음, 상기 송신기는 203단계에서 상기 수신한 피드백 정보, 즉 SINR 정보에 상응하여 상기 각 수신기들의 데이터 레이트, 즉 각 수신기들의 데이터 전송율을 산출한 후 205단계로 진행한다. 상기 205단계에서 송신기는 상기 산출한 데이터 레이트와 상기 각 수신기들로 전송할 데이터 양을 통해 상기 소정 셀의 로드를 산출, 즉 각 수신기들로 전송할 전체 데이터 양을 산출한다.
그러면, 상기 송신기는 207단계에서 상기 산출한 소정 셀의 로드를 제1임계값과 제2임계값을 비교한 후, 상기 비교 결과에 상응하여 상기 수학식 3과 수학식 4를 통해 프라이스를 산출한다. 즉, 상기 송신기는 소정 셀의 로드가 클 경우, 즉 상기 소정 셀의 로드가 제1임계값보다 클 경우 상기 수학식 3을 통해 프라이스를 이전 주기보다 작게 하여 상기 수학식 1에 나타낸 유틸리티 함수에 의한 전송 전력이 작은 값을 갖도록 한다. 또한, 상기 송신기는 소정 셀의 로드가 작을 경우, 즉 상기 소정 셀의 로드가 제2임계값보다 작을 경우 상기 수학식 4를 통해 프라이스를 이전 주기보다 크게 하여 상기 수학식 1에 나타낸 유틸리티 함수에 의한 전송 전력이 큰 값을 갖도록 한다. 이렇게 프라이스를 산출한 송신기는 209단계에서 상기 수학식 1에 나타낸 유틸리티 함수를 최대로 하는 전송 전력을 산출한 후, 상기 산출한 전송 전력을 통해 데이터를 수신기들로 전송하여 상기 수신기들에게 통신 서비스를 제공한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 송신기가 각 수신기들로부터 수신한 피드백 정보와 각 수신기들로 전송할 데이터 정보에 상응하여 전송 전력을 제어함으로써 각 수신기들의 데이터 수신 성능을 향상시킬 수 있으며, 전력의 낭비를 방지하고 자원의 낭비를 방지할 수 있다. 또한, 인접한 셀들 간의 간섭을 최소화함으로써 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (24)

  1. 통신 시스템에서 송신기의 전력 제어 방법에 있어서,
    송신기가 자신이 관장하는 소정 셀 내에 존재하는 다수의 수신기들로부터 피드백 정보를 수신하는 과정과,
    상기 수신한 피드백 정보에 상응하여 상기 수신기들의 데이터 레이트를 결정하고, 상기 각 수신기들로 송신할 데이터양을 산출함으로써 상기 소정 셀의 로드를 산출하는 과정과,
    상기 산출된 로드와 미리 결정된 값을 비교하여 상기 송신기의 전송 전력을 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 각 수신기들로부터 수신한 피드백 정보는 신호 대 잡음율(Signal to Noise Ratio,SNR), 비트에러율(Bit Error Ratio, BER) 혹은 캐리어 대 잡음율(Carrier to Noise Ratio)인 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수신기들로 데이터 전송을 위한 전송 전력을 산출하는 과정은, 상기 산출된 로드를 임계값과 비교하고, 상기 비교 결과에 상응하여 상기 전송할 각 수신기들에게 할당된 서브채널의 전송 전력 가중치를 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 서브채널의 전송 전력 가중치를 산출하는 과정은, 상기 산출한 전체 데이터 양이 임계값보다 클 경우 상기 수신기들로 데이터 전송을 위한 전송 전력을 업(up)시키는 가중치를 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 임계값은, 상기 송신기의 최대 데이터 버퍼 크기에 상응하여 설정된 상향 임계값임을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 서브채널의 전송 전력 가중치를 산출하는 과정은, 상기 산출한 전체 데이터 양이 임계값보다 작을 경우 상기 수신기들로 데이터 전송을 위한 전송 전력을 다운(down)시키는 가중치를 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 임계값은, 상기 송신기의 최소 데이터 버퍼 크기에 상응하여 설정된 하향 임계값임을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소정 셀의 로드를 산출하는 과정에 있어서, 상기 송신기는 소정 주기 동안 각 수신기들의 평균 큐 사이즈(queue size)를 합산함으로써 상기 소정 셀의 로드를 산출함을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 소정 셀의 로드를 산출하는 과정에 있어서,
    상기 송신기는, 상기 각 수신기별로 토큰(token)을 주기적으로 발생시켜 토큰 큐(token queue)에 적재한 후, 상기 각 수신기들로 데이터를 전송할 경우 상기 토큰 큐에 적재된 토큰을 제거함으로써 상기 소정 셀의 로드를 산출함을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 각 수신기들로부터 수신한 피드백 정보에 상기 각 수신기들의 채널 이득 정보를 더 포함함을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 소정 셀의 로드를 산출하는 과정에 있어서,
    상기 송신기는, 상기 각 수신기별로 QOS를 고려하여 상기 각 수신기들의 전송 데이터 양을 측정함으로써 상기 소정 셀의 로드를 산출함을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 미리 결정된 값은 하기 수학식 2를 통해 결정됨을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
    [수학식 2]
    Figure 112008007209853-pat00035
    상기 수학식 2에서
    Figure 112008007209853-pat00036
    는 초기 전송 전력 , 상기
    Figure 112008007209853-pat00037
    값은 통신시스템 및 통신 환경에 상응하여 사용자 또는 시스템에 의하여 결정되고,
    Figure 112008007209853-pat00038
    는 이전 주기에서의 프라이스이며,
    Figure 112008007209853-pat00039
    는 이전 주기 동안 데이터 전송을 위해 사용한 평균 전송 전력을 나타냄.
  13. 통신 시스템에서 전력 제어 시스템에 있어서,
    자신이 관장하는 소정 셀 내에 존재하는 다수의 수신기들로부터 피드백 정보를 수신하고, 상기 수신한 피드백 정보에 상응하여 상기 수신기들의 데이터 레이트를 결정하고, 상기 각 수신기들로 송신할 데이터양을 산출함으로써 상기 소정 셀의 로드를 산출하고, 상기 산출된 로드와 미리 결정된 값을 비교하여 자신의 전송 전력을 산출하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 각 수신기들로부터 수신한 피드백 정보는 신호 대 잡음율(Signal to Noise Ratio,SNR), 비트에러율(Bit Error Ratio, BER) 혹은 캐리어 대 잡음율(Carrier to Noise Ratio)인 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 송신기는, 상기 산출된 로드를 임계값과 비교하고, 상기 비교 결과에 상응하여 상기 전송할 각 수신기들에게 할당된 서브채널의 전송 전력 가중치를 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 송신기는, 상기 산출한 전체 데이터 양이 임계값보다 클 경우 상기 수신기들로 데이터 전송을 위한 전송 전력을 업(up)시키는 상기 서브채널의 전송 전력 가중치를 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 임계값은, 상기 송신기의 최대 데이터 버퍼 크기에 상응하여 설정된 상향 임계값임을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 송신기는, 상기 산출한 전체 데이터 양이 임계값보다 작을 경우 상기 수신기들로 데이터 전송을 위한 전송 전력을 다운(down)시키는 상기 서브채널의 전송 전력 가중치를 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 임계값은, 상기 송신기의 최소 데이터 버퍼 크기에 상응하여 설정된 하향 임계값임을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  20. 제13항에 있어서, 상기 송신기는 소정 주기 동안 각 수신기들의 평균 큐 사이즈(queue size)를 합산함으로써 상기 소정 셀의 로드를 산출함을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  21. 제 13항에 있어서,
    상기 송신기는, 상기 각 수신기별로 토큰(token)을 주기적으로 발생시켜 토큰 큐(token queue)에 적재한 후, 상기 각 수신기들로 데이터를 전송할 경우 상기 토큰 큐에 적재된 토큰을 제거함으로써 상기 소정 셀의 로드를 산출함을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 각 수신기들로부터 수신한 피드백 정보는 상기 각 수신기들의 채널 이득 정보를 포함함을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  23. 제 13항에 있어서,
    상기 송신기는, 상기 각 수신기별로 QOS를 고려하여 상기 각 수신기들의 전송 데이터 양을 측정함으로써 상기 소정 셀의 로드를 산출함을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  24. 제 13항에 있어서,
    상기 미리 결정된 값은 하기 수학식 2를 통해 결정됨을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
    [수학식 2]
    Figure 112008007209853-pat00040
    상기 수학식 2에서
    Figure 112008007209853-pat00041
    는 초기 전송 전력 , 상기
    Figure 112008007209853-pat00042
    값은 통신시스템 및 통신 환경에 상응하여 사용자 또는 시스템에 의하여 결정되고,
    Figure 112008007209853-pat00043
    는 이전 주기에서의 프라이스이며,
    Figure 112008007209853-pat00044
    는 이전 주기 동안 데이터 전송을 위해 사용한 평균 전송 전력을 나타냄.
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