KR101124738B1 - 적응적 ｍｃｓ 레벨 기반의 분산 형 전력 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

적응적 ｍｃｓ 레벨 기반의 분산 형 전력 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분산 형 전력 제어 알고리즘 시스템에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 MCS 레벨을 고려하여 송신 전력을 제어하는 시스템 및 방법이 개시된다. 애드 혹 네트워크의 전력 제어 시스템은 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하는 MCS 레벨 결정부; 및 결정된 상기 MCS 레벨의 SINR(Signal-to-interference ratio) 임계 값을 사용하여 송신 전력의 값을 업데이트하는 송신 전력 업데이트부를 포함한다.

Description

적응적 ＭＣＳ 레벨 기반의 분산 형 전력 제어 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DISTRIBUTED BIT LOADING AND POWER CONTROL BASED ADAPTIVE MCS LEVEL}
본 발명은 분산 형 전력 제어 알고리즘 시스템에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 MCS 레벨을 고려하여 송신 전력을 제어하는 기술에 관한 것이다.
애드 혹 (Ad-hoc) 네트워크는 네트워크 내부에 기지국이 존재하지 않으므로 각 노드가 스스로 자신의 송신 전력을 제어하는 분산 형 전력 제어 알고리즘을 사용한다.
그러나, 종래의 분산 형 전력 제어 알고리즘은 MCS 레벨을 고려하지 않기 때문에 전체 스루풋 향상에 제한이 있었다.
따라서, 각 노드가 MCS 레벨을 고려하여 송신 전력을 제어할 수 있는 시스템 및 방법이 요구된다.
본 발명의 일실시예는 애드 혹 네트워크의 각 노드들이 자신의 목표 SINR을 만족하면서 최대 송신 전력보다 작은 전력으로 송신하고 있는 경우, 잉여전력을 이용하여 자신의 MCS 레벨을 업데이트할 수 있는 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 애드 혹 네트워크의 전력 제어 시스템은 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하는 MCS 레벨 결정부; 및 결정된 상기 MCS 레벨의 SINR(Signal-to-interference ratio) 임계 값을 사용하여 송신 전력의 값을 업데이트하는 송신 전력 업데이트부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 애드 혹 네트워크의 각 노드들이 자신의 목표 SINR을 만족하면서 최대 송신 전력보다 작은 전력으로 송신하고 있는 경우, 잉여전력을 이용하여 자신의 MCS 레벨을 업데이트함으로써 시스템 전체 스루풋 (throughput)을 향상시키고, 신호 두절(outage) 확률을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 애드 혹 네트워크의 전력 제어 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 애드 혹 네트워크의 전력 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따라 MCS 레벨을 설정하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따라 송신 전력을 업데이트 하는 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 애드 혹 네트워크의 전력 제어 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 애드 혹 네트워크의 전력 제어 시스템은 애드 혹(AD-hoc) 네트워크에서 MCS 결정부(110)와 송신 전력 업데이트부(120)를 포함하는 각각의 노드(100)로 구성될 수 있다.
MCS 레벨 결정부(110)는 노드(100)의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정한다.
이때, MCS 레벨 결정부(110)는 임의로 설정된 초기 송신 전력에 따라 수신한 수신 SNIR 의 값과 가장 가까운 MCS 레벨을 초기 MCS 레벨로 설정할 수 있다.
그리고, MCS 레벨 결정부(110)는 컨버전스의 값이 랜덤 하게 설정된 최대 컨버전스의 값보다 큰 경우에 MCS 레벨을 한 단계 높일 수도 있다.
이때, 컨버전스(convergence)는 I 링크의 수렴상태를 확인하기 위한 파라미터이며 송신 전력 업데이트부(120)에서 설정될 수 있다.
또한, i 링크의 컨버전스인 ci 는 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.
Figure 112010027195593-pat00001
이때, Ri (k)는 타임 슬롯 값이 k인 시점에서 수신한 수신SINR의 값이고,
Figure 112010027195593-pat00002
는 i번째 MCS 레벨의 타겟 SINR 값일 수 있다.
그리고, MCS 레벨 결정부(110)는 송신 전력 업데이트부(120)에서 설정된 컨버전스 값에 하기 수학식 2를 사용하여 MCS 레벨을 적응적으로 변화시킬 수 있다.
Figure 112010027195593-pat00003
이때, MCS i 는 i 링크의 MCS 레벨이고, max_c i 는 랜덤 하게 설정한 최대 컨버전스일 수 있다.
그리고, MCS 레벨 결정부(110)는 c i 가 max_c i 보다 커지면 해당 링크의 수신 SINR 이 수렴되었다고 판단하여 MCS 레벨을 한 단계 업데이트할 수 있다.
또한, MCS 레벨 결정부(110)는 송신 전력 업데이트부(120)에서 업데이트된 송신 전력이 송신 가능한 최대 송신 전력 보다 작은 경우에 MCS 레벨을 한 단계 높일 수 있다. 이때, MCS 레벨 결정부(110)는 현재 MCS 레벨이 최대 MCS 레벨인 경우에는 MCS 레벨을 변경하지 않을 수도 있다.
또한, MCS 레벨 결정부(110)는 송신 전력 업데이트부(120)에서 DPC-ALP 알고리즘을 통해 계산된 송신 전력이 송신 가능한 최대전력 보다 크거나 같은 경우에는 현재의 MCS 레벨을 만족시킬 수 없으므로, MCS 레벨을 한 단계 낮출 수 있다.
이때, MCS 레벨 결정부(110)는 현재의 MCS 레벨이 가장 낮은 레벨인 경우에 해당 링크를 더 이상 유지할 수 없는 링크라고 판단하여 드랍 아웃(drop out)을 실행할 수 있다.
그리고, MCS 레벨 결정부(110)는 c i 가 max_c i 보다 작거나 같고, 송신 전력이 송신 가능한 최대전력보다 작거나 같은 경우에 기존의 MCS 레벨을 유지하여 전력 업데이트를 수행할 수 있다.
송신 전력 업데이트부(120)는 MCS 레벨 결정부(110)에서 결정된 MCS 레벨의 SINR(Signal-to-interference ratio) 임계 값을 사용하여 송신 전력의 값을 업데이트한다. 이때, 노드(100)는 송신 전력 업데이트부(120)에서 업데이트된 송신 전력의 값에 따라 송신 전력을 제어할 수 있다.
구체적으로, 송신 전력 업데이트부(120)는 하기 수학식 3을 사용하는 DPC-ALP(Distributed Power Control with Active Link Protection)알고리즘을 사용하여 송신 전력을 업데이트할 수 있다.
Figure 112010027195593-pat00004
이때, δ는 1 보다 약간 큰 값이 설정된 파라미터이고, Pi(k)는 k 시간에 i 링크의 송신 전력이며, Ri(k)는 k시간에 i 링크의 수신 SINR일 수 있다.
이때, 송신 전력 업데이트부(120)는 수신 SINR이 임계 값보다 큰 경우에 δ 를 삽입하여 수신 SINR이 수렴하는 과정에서의 임계 값을 보장할 수 있다.
또한, 송신 전력 업데이트부(120)는 수신 SINR이 임계 값보다 작은 경우에 수학식 3에 도시된 바와 같이 송신 전력에 δ 를 곱하여 수신 SINR을 조금씩 증가시킬 수 있다.
또한, 송신 전력 업데이트부(120)는 수신 SINR이 타겟 SINR보다 크거나 같은 경우에 컨버전스 값을 증가 시키고, 수신 SINR 이 타겟 SINR보다 작은 경우에 컨버전스 값을 초기화 시킬 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 애드 혹 네트워크의 전력 제어 방법을 도시한 순서도이다.
단계(S210)에서 송신 전력 업데이트부(120)는 각각의 링크에 초기 송신 전력을 랜덤으로 설정한다.
단계(S220)에서 노드(100)는 단계(S210)에서 설정된 초기 송신 전력에 따라 다른 노드에 SINR을 송신한다.
단계(S230)에서 노드(100)은 다른 노드가 단계(S220)를 실행하여 전송한 SINR을 수신한다.
단계(S240)에서 MCS 레벨 결정부(110)는 단계(S230)에서 수신한 SINR에 기초하여 MCS 레벨을 설정한다. 이때, MCS 레벨 결정부(110)는 MCS 레벨 중에서 수신한 SINR 값과 가장 가까운 값을 가지는 MCS 레벨을 초기 MCS 레벨로 설정할 수 있다.
MCS 레벨을 설정하는 방법은 이하 도 3을 사용하여 상세히 설명한다.
이때, 단계(S240)가 실행되는 시점에서 타임 슬롯 t와, MCS 레벨 k및 컨버전스 c는 0으로 초기화될 수 있다.
단계(S250)에서 송신 전력 업데이트부(120)는 단계(S240)에서 설정된 MCS 레벨에 기초하여 송신 전력을 업데이트 한다.
도 3은 본 발명에 따라 MCS 레벨을 설정하는 방법을 도시한 순서도이다. 여기서, 단계(S310) 내지 단계(S360)는 도 2를 통해 설명한 단계(S240)에 포함될 수 있다.
이때, 본 발명에 따라 MCS 레벨을 설정하는 방법은 도 3에 도시된 바와 같이 외부 루프(Outer Loop) 형태일 수 있다.
단계(S310)에서 MCS 레벨 결정부(110)는 단계(S230)에서 수신한 SINR의 전송에 사용한 송신 전력이 현재의 MCS 레벨에 설정된 최대 송신 전력보다 적은지 여부를 할 수 있다.
단계(S320)에서 MCS 레벨 결정부(110)는 단계(S310)에서 송신 전력이 기 설정된 최대 송신 전력보다 크거나 같은 경우에 MCS 레벨이 가장 낮은 레벨인지 여부를 확인할 수 있다. 구체적으로 MCS 레벨 결정부(110)는 MCS 레벨 k가 0인지 여부를 확인할 수 있다.
이때, MCS 레벨 결정부(110)는 현재 MCS 레벨이 가장 낮은 레벨인 최소 MCS인 경우에 해당 링크를 더 이상 유지할 수 없는 링크라고 판단하여 드랍 아웃(drop out)을 실행할 수 있다.
단계(S330)에서 MCS 레벨 결정부(110)는 단계(S320)에서 현재 MCS 레벨이 최소 MCS 레벨이 아닌 것으로 확인된 경우에 현재 MCS 레벨을 한 단계 감소 시킨 다음에 단계(S250)를 실행할 수 있다.
단계(S340)에서 MCS 레벨 결정부(110)는 단계(S310)에서 송신 전력이 기 설정된 최대 송신 전력보다 적은 경우에 현재 MCS 레벨이 최대 MCS 레벨보다 낮은지 여부를 확인할 수 있다. 이때, 현재 MCS 레벨이 최대 MCS 레벨보다 높거나 같은 경우에 MCS 레벨의 변화 없이 단계(S250)를 실행한다.
단계(S350)에서 MCS 레벨 결정부(110)는 현재 MCS 레벨이 최대 MCS 레벨보다 낮은 것으로 확인된 경우에 현재 MCS 레벨을 한 단계 증가 시킨 다음에 단계(S250)를 실행할 수 있다.
단계(S360)에서 MCS 레벨 결정부(110)는 단계(S250)에서 전력이 업데이트되면 컨버전스의 값을 0으로 초기화한 다음에 단계(S310)를 실행할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따라 송신 전력을 업데이트 하는 방법을 도시한 순서도이다. 여기서, 단계(S410) 내지 단계(S470)는 도 2를 통해 설명한 단계(S250)에 포함될 수 있다.
이때, 본 발명에 따라 송신 전력을 업데이트 하는 방법은 도 4에 도시된 바와 같이 MCS 레벨을 설정하는 방법에 대응하는 내부 루프(Inner Loop) 형태일 수 있다.
단계(S410)에서 송신 전력 업데이트부(120)는 단계(S330), 단계(S340), 또는 단계(S350)에서 수신한 SINR이 타겟 SINR보다 큰지 여부를 확인할 수 있다.
단계(S420)에서 송신 전력 업데이트부(120)는 타겟 SINR과 수신 SINR을 사용하여 다음 송신 전력을 계산할 수 있다.
구체적으로 송신 전력 업데이트부(120)는 하기 수학식 4를 사용하여 다음 송신 전력을 계산할 수 있다.
Figure 112010027195593-pat00005
이때, R(t)는 타임 슬롯 값이 t인 시점에서 수신한 수신SINR의 값이고,
Figure 112010027195593-pat00006
는 k번째 MCS 레벨의 타겟 SINR 값일 수 있다.
단계(S430)에서 송신 전력 업데이트부(120)는 컨버전스 값을 1 증가 시킬 수 있다.
단계(S440)에서 송신 전력 업데이트부(120)는 타임 슬롯 값을 1 증가시켜 다음 SINR 값을 확인할 수 있다.
단계(S450)에서 송신 전력 업데이트부(120)는 송신 전력을 사용하여 다음 송신 전력을 계산할 수 있다.
구체적으로 송신 전력 업데이트부(120)는 하기 수학식 5를 사용하여 다음 송신 전력을 계산할 수 있다.
Figure 112010027195593-pat00007
단계(S460)에서 송신 전력 업데이트부(120)는 컨버전스 값을 0으로 초기화할 수 있다.
단계(S470)에서 송신 전력 업데이트부(120)는 단계(S430)이나 단계(S460)에서 변경된 컨버전스의 값이 최대 컨버전스보다 큰지 여부를 확인하고, 최대 컨버전스보다 큰 경우에만 송신 전력을 업데이트하고, MCS 레벨을 설정하는 방법의 단계(S360)을 실행할 수 있다.
이때, 송신 전력 업데이트부(120)는 단계(S460)에서 컨버전스가 초기화되거나, 송신 전력 업데이트부(120)는 단계(S430)에서 증가된 컨버전스의 값이 최대 컨버전스보다 적은 경우에 단계(S410)로 돌아가서 다시 전력 업데이트 과정을 반복할 수 있다.
본 발명은 애드 혹 네트워크의 각 노드들이 자신의 목표 SINR을 만족하면서 최대 송신 전력보다 작은 전력으로 송신하고 있는 경우, 잉여전력을 이용하여 자신의 MCS 레벨을 업데이트함으로써 시스템 전체 스루풋(throughput)을 향상시키고, 신호 두절(outage) 확률을 감소시킬 수 있다
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 노드
110: MCS 결정부
120: 송신 전력 업데이트부

Claims (5)

  1. 링크의 수렴 상태를 나타내는 파라미터인 컨버전스 값과 링크의 송신 전력의 값을 기초로 링크의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하는 MCS 레벨 결정부; 및
    결정된 상기 MCS 레벨의 SINR(Signal-to-interference ratio) 임계 값을 사용하여 링크의 송신 전력의 값을 업데이트하는 송신 전력 업데이트부
    를 포함하고,
    상기 MCS 레벨 결정부는,
    타임 슬롯에 따른 수신 SINR과 MCS 레벨과 관련된 타겟 SINR을 비교하여 컨버젼스 값을 결정하며, MCS 레벨이 최소 MCS 레벨로 결정된 링크를 드랍 아웃(drop out)하는 것을 특징으로 하는 애드 혹 네트워크의 전력 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 MCS 레벨 결정부는,
    임의로 설정된 초기 송신 전력에 따라 수신한 수신 SNIR 의 값과 가장 가까운 MCS 레벨을 초기 MCS 레벨로 설정하는 것을 특징으로 하는 애드 혹 네트워크의 전력 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 MCS 레벨 결정부는,
    상기 송신 전력 업데이트부에서 업데이트된 송신 전력이 송신 가능한 최대 송신 전력 보다 크거나 같은 경우에 상기 MCS 레벨을 한 단계 낮추는 것을 특징으로 하는 애드 혹 네트워크의 전력 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 송신 전력 업데이트부는,
    수신 SINR 이 타겟 SINR보다 크거나 같은 경우에 해당 링크의 수렴 상태를 나타내는 파라미터인 컨버전스 값을 증가 시키고, 수신 SINR 이 타겟 SINR보다 작은 경우에 컨버전스 값을 초기화 시키는 것을 특징으로 하는 애드 혹 네트워크의 전력 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 MCS 레벨 결정부는,
    상기 컨버전스 값이 랜덤 하게 설정된 최대 컨버전스 값보다 큰 경우에 상기 MCS 레벨을 한 단계 높이는 것을 특징으로 하는 애드 혹 네트워크의 전력 제어 시스템.
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