KR101212171B1 - Method And Apparatus for Allocating Radio Resource - Google Patents

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KR101212171B1 KR1020090039158A KR20090039158A KR101212171B1 KR 101212171 B1 KR101212171 B1 KR 101212171B1 KR 1020090039158 A KR1020090039158 A KR 1020090039158A KR 20090039158 A KR20090039158 A KR 20090039158A KR 101212171 B1 KR101212171 B1 KR 101212171B1
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Abstract

본 발명은 무선 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a radio resource allocation method and apparatus.

본 발명은 우선 망(Primary Network)으로부터 협력 요청을 수신하고, 제시된 협력 시간(t)을 수신하여 적용하는 협력 요청 및 협력 시간 적용부; CR 사용자 단말기를 선택한 후 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산하는 전력 할당 및 처리량 계산부; 상기 우선 망과 협력이 허락된 경우, 상기 우선 망으로 제어 메시지를 송출하는 제어 메시지 송출부; 및 우선 링크와 CR 링크로 구성된 타임 슬롯을 이용하여 상기 우선 망과 통신이 이루어지도록 하는 통신 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 장치를 제공한다.The present invention firstly receives a cooperation request from a primary network (Primary Network), the cooperation request and cooperation time application unit for receiving and applying the proposed cooperation time (t); A power allocation and throughput calculator configured to calculate power allocation and network throughput required for cooperation after selecting a CR user terminal; A control message transmitter for transmitting a control message to the preferred network when cooperation with the preferred network is permitted; And a communication setting unit configured to communicate with the preferred network using a time slot including a priority link and a CR link.

본 발명에 의하면, 우선 링크와 CR 링크들의 품질이 모두 보장될 수 있고, 채널 사용 효율 또한 더 향상될 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, both the quality of the first link and the CR links can be guaranteed, and the channel usage efficiency can be further improved.

무선, 자원, CR, Congnitve Radio Radio, resource, CR, Congnitve Radio

Description

무선 자원 할당 방법 및 장치{Method And Apparatus for Allocating Radio Resource}Method and apparatus for allocating radio resources {Method And Apparatus for Allocating Radio Resource}

본 발명은 무선 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 우선 망(Primary Network)에서 CR 망(Cognitive Radio Network)으로 협력을 요청하고, 협력 시간(t)을 제시하고, CR 망에서 CR 사용자 단말기를 선택한 후 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산함으로써, 우선 링크와 CR 링크로 구성된 타임 슬롯을 이용하여 우선 망과 CR 망 간에 통신이 이루어지도록 하는 무선 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a radio resource allocation method and apparatus. More specifically, first, request cooperation from the primary network to the CR network (Cognitive Radio Network), present the cooperation time (t), select the CR user terminal in the CR network, and then the power allocation and network necessary for cooperation The present invention relates to a radio resource allocation method and apparatus for performing communication between a priority network and a CR network by using a time slot composed of a priority link and a CR link by calculating throughput.

최근에 있어서, 무선 통신 기술의 급속한 발전에 따라, 시스템 간의 공존을 해결하기 위하여, 각각의 무선 통신 시스템은 자신만의 주파수 대역을 확보/유지해야 한다. 그러나, 현재 실질적으로 사용 가능한 거의 모든 주파수 대역이 국가 정책적으로 할당됨에 따라, 새로운 무선 통신 시스템을 위한 주파수 자원의 고갈 문제가 발생하고 있다. 현재의 주파수 할당 상황을 고려하면, 일단위의 Hz 부터 백단위의 GHz까지 기 사용되고 있어서, 추가로 사용 가능한 주파수 대역이 거의 없는 실정이다.In recent years, with the rapid development of wireless communication technology, each wireless communication system must secure / maintain its own frequency band in order to solve coexistence between systems. However, as virtually all frequency bands currently available are nationally allocated, there is a problem of depletion of frequency resources for new wireless communication systems. Considering the current frequency allocation situation, since the frequency is used from one unit of Hz to hundreds of GHz, there is almost no additional frequency band available.

이러한 무선 자원의 부족 문제를 해결하기 위해, 최근에 논의되고 있는 기술 중 하나는, 무선 인지(Cognitive Radio : CR) 기술이다. 무선 인지 기술은, 사용 효율이 떨어지는 무선 자원을 검색하여, 종래 주파수를 할당 받아 사용하던 시스템에 간섭을 주지 않고, 주파수 무선 자원을 공유함으로써, 이론적으로는 무선 자원 효율을 제고시킬 수 있을 것으로 기대를 받고 있다.In order to solve this shortage of radio resources, one of the technologies recently discussed is Cognitive Radio (CR) technology. The radio recognition technology can theoretically improve the radio resource efficiency by searching for radio resources that are inefficient in use and sharing frequency radio resources without interfering with the conventionally allocated system. I am getting it.

또한, CR 기술은 무선 주파수 대역을 돈을 내지 않고 사용함으로써, 기존의 무선 통신 서비스 보다 가격이 저렴해 지는 장점이 있다. CR 기술은, 다중 채널에 대한 무선 채널 관리와 분배, 간섭 검출 기술로서, 향후 차세대 무선 통신과 연동하여 서로 상호 보완적으로 사용될 개연성이 있다. 예를 들어, 셀룰러(cellular) 환경에서 발생하는 음영지역이나, 셀의 크기를 제고시켜야 하는 시골 지역 등에서, CR 기술은 주파수 간섭을 일으키지 않고, 효과적으로 고속데이터를 전송할 수 있는 도구로 사용될 수 있다.In addition, the CR technology uses the radio frequency band at no cost, thereby making the price cheaper than the conventional wireless communication service. The CR technology is a radio channel management, distribution, and interference detection technology for multiple channels, and may be used to complement each other by interworking with the next generation wireless communication in the future. For example, in shaded areas that occur in cellular environments, or in rural areas where cell sizes must be increased, CR technology can be used as a tool that can effectively transmit high-speed data without causing frequency interference.

하지만, 종래의 CR 사용자 단말기들과 이동통신 시스템 사이의 상호작용의 부족 및 장치와 네트워크의 불확실성에서 오는 불규칙한 채널 때문에 스펙트럼 감지(Spectrum Sensing)의 신뢰성이 항상 보장되지 않는다는 단점이 있다. However, there is a disadvantage in that reliability of spectrum sensing is not always guaranteed due to a lack of interaction between conventional CR user terminals and a mobile communication system and irregular channels resulting from device and network uncertainty.

예를 들어서, 숨어있는 노드(Node)에 의한 잘못된 스펙트럼 홀을 감지할 수도 있으며, 통신에 이용된 CR 링크의 전송과 이동통신 링크 사이에 간섭이 발생할 수도 있다. 또한, CR 사용자 단말기가 존재하고 있는 스펙트럼 홀을 찾아내지 못하면, 채널 이용 효율이 낮아지는 단점이 있는 것이다.For example, false spectral holes may be detected by a hidden node, and interference may occur between transmission of a CR link used for communication and a mobile communication link. In addition, if the CR user terminal does not find the spectral hole that exists, there is a disadvantage that the channel utilization efficiency is lowered.

전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 우선 망(Primary Network)에서 CR 망(Cognitive Radio Network)으로 협력을 요청하고, 협력 시간(t)을 제시하고, CR 망에서 CR 사용자 단말기를 선택한 후 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산함으로써, 우선 링크와 CR 링크로 구성된 타임 슬롯을 이용하여 우선 망과 CR 망 간에 통신이 이루어지도록 하는 무선 자원 할당 방법 및 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention first requests cooperation from a primary network to a CR network (Cognitive Radio Network), presents a cooperation time (t), selects a CR user terminal from the CR network, and then cooperates. It is a main object of the present invention to provide a radio resource allocation method and apparatus for performing communication between a priority network and a CR network by calculating a power allocation and network throughput required for the first time.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 우선 망(Primary Network)으로부터 협력 요청을 수신하고, 제시된 협력 시간(t)을 수신하여 적용하는 협력 요청 및 협력 시간 적용부; CR 사용자 단말기를 선택한 후 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산하는 전력 할당 및 처리량 계산부; 상기 우선 망과 협력이 허락된 경우, 상기 우선 망으로 제어 메시지를 송출하는 제어 메시지 송출부; 및 우선 링크와 CR 링크로 구성된 타임 슬롯을 이용하여 상기 우선 망과 통신이 이루어지도록 하는 통신 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention firstly, the cooperation request from the network (Primary Network), the cooperation request and cooperation time applying unit for receiving and applying the proposed cooperation time (t); A power allocation and throughput calculator configured to calculate power allocation and network throughput required for cooperation after selecting a CR user terminal; A control message transmitter for transmitting a control message to the preferred network when cooperation with the preferred network is permitted; And a communication setting unit configured to communicate with the preferred network using a time slot including a priority link and a CR link.

또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 우선 망(Primary Network)에서 CR 망(Cognitive Radio Network)으로 협력을 요청하고, 협력 시간(t)을 제시하는 협력 요청 및 협력 시간 제시 단계; 상기 CR 망에서 CR 사용자 단말기를 선택한 후 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산하는 전력 할당 및 처리량 계산 단계; 상기 CR 망에서 상기 우선 망과 협력이 허락된 경우, 상기 CR 망에서 상기 우선 망으로 제어 메시지를 송출하는 제어 메시지 송출 단계; 및 상기 우선 망에서 상기 제어 메시지를 검출하며, 우선 링크와 CR 링크로 구성된 타임 슬롯을 이용하여 상기 우선 망과 상기 CR 망 간에 통신이 이루어지도록 하는 우선 망과 CR 망 간 통신 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법을 제공한다.In addition, according to another object of the present invention, first, requesting cooperation from the primary network (CR) (Cognitive Radio Network), the cooperation request and the cooperation time presentation step of presenting the cooperation time (t); A power allocation and throughput calculation step of calculating a power allocation and network throughput required for cooperation after selecting a CR user terminal in the CR network; A control message transmission step of transmitting a control message from the CR network to the priority network when cooperation with the priority network is allowed in the CR network; And detecting the control message in the preferred network, and performing communication between the preferred network and the CR network using a time slot formed of the preferred link and the CR link to communicate with the preferred network and the CR network. A radio resource allocation method is provided.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 우선 망(Primary Network)에서 CR 망(Cognitive Radio Network)으로 협력을 요청하고, 협력 시간(t)을 제시하고, CR 망에서 CR 사용자 단말기를 선택한 후 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산함으로써, 우선 링크와 CR 링크로 구성된 타임 슬롯을 이용하여 우선 망과 CR 망 간에 통신이 이루어지도록 하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, first, request cooperation from a primary network to a CR network (Cognitive Radio Network), present a cooperation time (t), select a CR user terminal from the CR network, and then By calculating the required power allocation and network throughput, there is an effect that the communication between the first network and the CR network is made by using a time slot composed of the first link and the CR link.

또한, 본 발명에 의하면, CR 사용자 단말기들은 우선 데이터 전송에 협력할 수 있고 그에 대한 보상으로 채널 시간의 일부를 획득할 수 있는 효과가 있으며, 종래의 기회주의적 방법 대신 CR 사용자 단말기들이 우선 링크에 할당된 채널 시간을 직접적으로 이용할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the CR user terminals can cooperate with the data transmission first and obtain a part of the channel time as a reward thereof, and the CR user terminals are assigned to the preferred link instead of the conventional opportunistic method. The channel time can be directly used.

또한, 본 발명에 의하면, 우선 링크와 CR 링크들의 품질이 모두 보장될 수 있고, 채널 사용 효율 또한 더 향상될 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, both the quality of the first link and the CR links can be guaranteed, and the channel usage efficiency can be further improved.

또한, 본 발명에 의하면, CR 사용자 단말기들을 위한 최적의 전력 할당을 사용하면, CR 망의 처리량을 최대화하고 채널을 효과적으로 이용할 수 있다.In addition, according to the present invention, by using an optimal power allocation for CR user terminals, it is possible to maximize the throughput of the CR network and effectively use the channel.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the component of this invention, terms, such as 1st, 2nd, A, B, (a), (b), can be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, It should be understood that an element may be "connected," "coupled," or "connected."

도 1은 본 실시예에 따른 무선 자원 할당 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.1 is a block diagram schematically showing a radio resource allocation system according to the present embodiment.

본 실시예에 따른 무선 자원 할당 시스템은 우선 망(Primary Network)(110), 우선 기지국(Primary Base Station)(112), 우선 사용자(Primary User) 단말기 (114), CR 망(Cognitive Radio Network)(120), AP(Access Point)(122) 및 CR 사용자(Cognitive Radio User) 단말기 (124)를 포함한다.The radio resource allocation system according to the present embodiment includes a primary network (110), a primary base station (112), a primary user terminal (114), a CR network (Cognitive Radio Network) ( 120, an access point (AP) 122, and a Cognitive Radio User (CR) terminal 124.

우선 망(110)은 허가된 주파수 대역을 점유하는 망으로서 다수의 우선 기지국(112) 및 우선 사용자 단말기(114)를 포함한다. 여기서, 우선 망(110)은 TDMA(Time Division Mulitple Acess) 기반의 셀룰러 네트워크인 것이 바람직하다.The preferred network 110 is a network occupying a licensed frequency band and includes a plurality of preferred base stations 112 and preferred user terminals 114. Here, it is preferable that the network 110 is a cellular network based on TDMA (Time Division Mulitple Acess).

즉, 우선 망(110)은 허가된 주파수 대역의 사용에 대해 합법적으로 대가를 지불하고, 주파수 사용의 권리를 가지고 있는 무선 통신망을 의미한다.That is, first, the network 110 refers to a wireless communication network that legally pays for the use of the licensed frequency band and has a right to use the frequency.

본 실시예에 따른 우선 망(110)은 CR 망(120)으로 협력을 요청하고, 협력 시간(t)을 제시하는 기능을 수행한다. 여기서, 우선 망(110)은 제어 채널을 통해 CR 망(120)으로 협력을 요청할 수 있다.Priority network 110 according to the present embodiment requests the cooperation to the CR network 120, and performs the function of presenting the cooperation time (t). Here, the network 110 may request cooperation to the CR network 120 through the control channel.

또한, 본 실시예에 따른 우선 망(110)은 CR 망(120)으로부터 제어 메시지를 검출하며, CR 망(120)으로 우선 링크와 CR 링크로 구성된 타임 슬롯을 이용하여 우선 망(110)과 CR 망(120) 간에 통신이 이루어지도록 제어하는 기능을 수행한다. 여기서, 제어 메시지는 CR 사용자 단말기를 위한 전력 할당 파라미터를 포함한다.In addition, the priority network 110 according to the present embodiment detects a control message from the CR network 120, and the priority network 110 and the CR using a time slot composed of the priority link and the CR link to the CR network 120. It performs a function to control the communication between the network (120). Here, the control message includes a power allocation parameter for the CR user terminal.

우선 기지국(112)은 우선 망(110)에 대한 기지국으로서, 서로 다른 타임 슬롯 동안에 서로 다른 우선 사용자 단말기(114)들과 통신을 수행할 수 있다.The first base station 112 is a base station for the first network 110 and may communicate with different first user terminals 114 during different time slots.

우선 사용자 단말기(114)는 우선 망(110)과 연동하여 무선 통신으로 통상적인 음성 통화 및 데이터 통신을 수행하는 단말기를 의미한다.First, the user terminal 114 refers to a terminal that performs a normal voice call and data communication by wireless communication in cooperation with the network 110.

CR 망(120)은 허가된 주파수 대역이 없는 망으로서, 우선 망(110)의 통신 영역 안에 위치한다. 이때, CR 망(120)은 다수의 AP(122) 및 CR 사용자 단말기(124)를 포함한다. The CR network 120 is a network without a licensed frequency band, and is located first in the communication area of the network 110. In this case, the CR network 120 includes a plurality of APs 122 and CR user terminals 124.

즉, CR 망(120)은 우선 망(110)의 통신 영역 안에 위치하므로 우선 망(110)의 주파수 대역이 할당되어 있지만, 실제로 사용되지 않고 비어 있는 주파수 대역을 감지해, 이를 사용할 수 있는 망을 의미한다.That is, since the CR network 120 is located first in the communication area of the network 110, the frequency band of the network 110 is allocated first, but the network that detects an empty frequency band that is not actually used and uses the network can be used. it means.

구체적으로 설명하면, CR 망(120)의 CR 사용자 단말기(124)들은 무선 통신 환경을 감지하고, 우선 사용자 단말기(114)들에 의해서 사용되고 있지 않은 주파수 대역이나 시간으로 이루어진 스펙트럼 홀(Hole)들을 찾는다.Specifically, the CR user terminals 124 of the CR network 120 detect a wireless communication environment, and first find spectral holes formed of frequency bands or times that are not being used by the user terminals 114. .

이때, 스펙트럼 홀이 감지가 되면, CR 사용자 단말기(124)는 이를 전송 기회로 활용할 수 있으나, 스펙트럼 홀이 감지되지 않는 경우, CR 사용자 단말기(124)는 계속해서 스펙트럼 홀들을 찾게 된다. CR 사용자 단말기(124)의 데이터 전송과 우선 링크 사이에서 간섭이 발생하지 말아야 하므로, 우선 망(110)은 CR 사용자 단말기(124)들의 존재를 감지하지 못하고, CR 사용자 단말기(124)들이 없는 것과 같이 동작한다.At this time, if the spectrum hole is detected, the CR user terminal 124 may use it as a transmission opportunity, but if the spectrum hole is not detected, the CR user terminal 124 continues to find the spectrum holes. Since there should be no interference between the data transmission of the CR user terminal 124 and the preferred link, the network 110 does not detect the presence of the CR user terminals 124 and, as in the absence of the CR user terminals 124. It works.

본 실시예에 따른 CR 망(120)은 CR 사용자 단말기(124)를 선택한 후 우선 망(110)과 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산하는 기능을 수행한다.The CR network 120 according to the present embodiment selects the CR user terminal 124 and first calculates power allocation and network throughput required for cooperation with the network 110.

본 실시예에 따른 CR 망(120)은 우선 망(110)과 협력이 허락된 경우, 우선 망(110)으로 제어 메시지를 송출하는 기능을 수행한다.The CR network 120 according to the present embodiment first transmits a control message to the network 110 when cooperation with the network 110 is allowed.

AP(122)는 CR 기술을 기반으로, 무선 인터페이스를 통하여 여러가지 단말과 송수신을 수행하고, 자신의 통신 영역 안에서 이루어지는 통신을 제어하는 장치를 의미한다.The AP 122 refers to a device that transmits / receives to / from various terminals through a wireless interface and controls communication in its own communication area based on the CR technology.

CR 사용자 단말기(124)는 CR 기지국과 무선으로 통신할 수 있는 단말을 의미하며, 사용자 장치 및 기기를 공중 통신 사업자의 전송로에 접속하여 이용할 수 있게 하는 장치를 의미한다.The CR user terminal 124 refers to a terminal capable of wirelessly communicating with a CR base station, and refers to a device that allows a user device and a device to be connected to and used by a public carrier.

도 2는 본 실시예에 따른 전력 할당을 설명하기 위한 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.2 is a block diagram schematically illustrating a system for describing power allocation according to the present embodiment.

본 실시예에 따른 CR 망(120)은 CR 사용자 단말기(124)를 선택한 후 우선 망(110)과 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산하는 기능을 수행한다.The CR network 120 according to the present embodiment selects the CR user terminal 124 and first calculates power allocation and network throughput required for cooperation with the network 110.

여기서, 전력 할당에 대해 구체적으로 설명하자면, CR 망(120)은 협력 시간 할당 파라미터(t)를 검출하고, 라그란지안(Lagrangian) 계수를 초기화하고, CR 사용자 단말기(124)를 위한 워터 표면(Water Surface)과 워터 레벨(Water Level)을 설정하고, 워터 필링(Water Filling) 알고리즘으로 전력을 할당하고, 할당된 전력이 최적인지의 여부를 확인하고, 확인 결과에 근거하여 할당된 전력을 전송하는 기능을 수행한다.Here, to specifically describe the power allocation, the CR network 120 detects the cooperative time allocation parameter t, initializes the Lagrangian coefficients, and provides a water surface for the CR user terminal 124. Set the Surface and Water Level, assign power with Water Filling Algorithm, check whether the allocated power is optimal or not, and transmit the allocated power based on the check result Do this.

한편, CR 망(120)은 할당된 전력이 최적이 아닌 경우, 라그란지안 계수를 업데이트한 후 워터 표면과 워터 레벨을 재설정하는 기능을 수행한다.Meanwhile, when the allocated power is not optimal, the CR network 120 updates the Lagrangian coefficient and then resets the water surface and the water level.

CR 망(120)은 [수학식 1] 식에 의해 네트워크 처리량을 극대화할 수 있다.CR network 120 may maximize the network throughput by the equation (1).

Figure 112009027052245-pat00001
Figure 112009027052245-pat00001

수학식 1에서 K는 잠재된 CR 사용자 단말기 수, t는 데이터 전송 시간, N은 부가 백색 가우스 잡음의 전력, Pk는 데이터 전송에 할당된 전력(1≤k≤K) 및 Gkc는 k번째 CR 사용자 단말기와 AP 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득이다.In Equation 1, K is the number of potential CR user terminals, t is data transmission time, N is power of additional white Gaussian noise, P k is power allocated for data transmission (1≤k≤K), and G kc is kth The channel power gain associated with the channel gain of the CR user terminal and the AP link.

도 2에 도시된 바와 같이 우선 링크 전송은 K명이 잠재하는 CR 사용자 단말기(124)들의 도움을 받을 수 있다(K≥1). 여기서, 우선 기지국(112)의 전송 전력은 P0로 고정하고, 다른 우선 망(110)과의 간섭을 억제하기 위해서 CR 망(120)을 위한 총 전력은

Figure 112009027052245-pat00002
으로 제한한다. As shown in FIG. 2, the first link transmission may be assisted by the CR user terminals 124 of K persons (K≥1). Here, first, the transmission power of the base station 112 is fixed at P0, and the total power for the CR network 120 is reduced in order to suppress interference with other preferred networks 110.
Figure 112009027052245-pat00002
Restrict to

또한, 각 CR 사용자 단말기(124)는 협력과 자신의 데이터 전송에

Figure 112009027052245-pat00003
의 같은 전력을 할당한다. 모든 채널 링크들은 경로 손실과 쉐도잉, 페이딩 채널 이득으로 설명되는 독립적인 복소수 가우시안 확률 변수로 설계된다.
Figure 112009027052245-pat00004
,
Figure 112009027052245-pat00005
,
Figure 112009027052245-pat00006
,
Figure 112009027052245-pat00007
는 각각 BS-PU, BS-CUk, CUk-PU, CUk-AP 링크의 채널 이득을 나타내고, 연계된 채널 전력 이득은 Gpp, Gpk, Gkp, Gkc로 나타낼 수 있다. 부가 백색 가우스 잡음(AWGN : Additional White Gaussian Noise)의 전력은 모든 수신기에서 N이다. 공통 제어 채널은 서로 다른 사용자들 사이의 협력 시간과 채널 상태 정보(CSI : Channel Sate Information) 등과 같은 파라미터들의 교환에 사용될 수 있 다. In addition, each CR user terminal 124 is responsible for cooperation and data transfer.
Figure 112009027052245-pat00003
Allocate the same power. All channel links are designed with independent complex Gaussian random variables, described as path loss, shadowing, and fading channel gain.
Figure 112009027052245-pat00004
,
Figure 112009027052245-pat00005
,
Figure 112009027052245-pat00006
,
Figure 112009027052245-pat00007
Denotes the channel gains of the BS-PU, BS-CU k , CU k -PU, and CU k -AP links, respectively, and the associated channel power gains may be represented by G pp , G pk , G kp , and G kc . The power of Additional White Gaussian Noise (AWGN) is N at all receivers. The common control channel may be used for exchanging parameters such as cooperation time and channel state information (CSI) between different users.

즉, 이와 같은 상황에서 우선 링크 처리량의 제한과 CR 망(120)의 전송 전력의 제한을 한 상태에서 처리량 극대화 방법은 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있는 것이다.That is, in such a situation, the method of maximizing throughput in the state of first limiting link throughput and limiting transmission power of the CR network 120 may be represented by Equation 1 below.

한편, CR 망(120)은 [수학식 1]의 제한 조건으로 [수학식 2]와, [수학식 3]을 이용한다.On the other hand, the CR network 120 uses [Equation 2] and [Equation 3] as the constraint condition of [Equation 1].

Figure 112009027052245-pat00008
Figure 112009027052245-pat00008

수학식 2에서 t는 데이터 전송 시간, P0는 데이터 전송에 할당된 전력, Gpp는 우선 기지국과 우선 사용자 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득, Gkp는 k번째 CR 사용자 단말기와 우선 사용자 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득,

Figure 112009027052245-pat00009
와
Figure 112009027052245-pat00010
은 k번째 CR 사용자 단말기로부터 우선 신호와 잡음이 증독된 비율로서,
Figure 112009027052245-pat00011
,
Figure 112009027052245-pat00012
이고, Gpk는 우선 기지국과 k번째 CR 사용자 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득 및 N은 부가 백색 가우스 잡음의 전력이다.In Equation 2, t is the data transmission time, P 0 is the power allocated to the data transmission, G pp is the channel power gain associated with the channel gain of the preferred base station and preferred user link, and G kp is the kth CR user terminal and preferred user. Channel power gain associated with the channel gain of the link,
Figure 112009027052245-pat00009
Wow
Figure 112009027052245-pat00010
Is the ratio of the priority signal and noise added from the kth CR user terminal.
Figure 112009027052245-pat00011
,
Figure 112009027052245-pat00012
Where G pk is first the channel power gain associated with the channel gain of the base station and the k-th CR user link and N is the power of the additive white Gaussian noise.

Figure 112009027052245-pat00013
Figure 112009027052245-pat00013

수학식 3에서 Pk는 데이터 전송에 할당된 전력(1≤k≤K), K는 잠재된 CR 사용자 단말기 수 및 Pm는 CR 망의 총 전력이다. In Equation 3, P k is power allocated for data transmission (1 ≦ k ≦ K), K is the number of potential CR user terminals, and P m is the total power of the CR network.

즉,

Figure 112009027052245-pat00014
과
Figure 112009027052245-pat00015
는 각각 k번째 CR 사용자 단말기(124)로부터 연계된 우선 신호와 잡음의 증폭된 비율을 나타낸다. 두 제한 조건을 만족하는 모든 전력 할당 세트들 중에서 네트워크 처리량 극대화를 위해 선택된다. 이때 [수학식 1]을 COVEX 최적화 방식이라고 한다. [수학식 1]은 목적함수가 P의 COVEX 함수이고, 이는 [수학식 1]의 제한 조건인 [수학식 2]과 [수학식 3]이 P의 COVEX 세트로 열거되기 때문이다.In other words,
Figure 112009027052245-pat00014
and
Figure 112009027052245-pat00015
Denotes an amplified ratio of the priority signal and noise associated with the k-th CR user terminal 124, respectively. All power allocation sets that meet both constraints are selected to maximize network throughput. Equation 1 is called COVEX optimization. Equation 1 is the COVEX function of P because the constraints of Equation 1 and Equation 3 are enumerated as COVEX sets of P.

또한, CR 망은 [수학식 4]에 의해 최적의 전력을 할당할 수 있다.In addition, the CR network may allocate an optimal power by Equation 4.

Figure 112009027052245-pat00016
Figure 112009027052245-pat00016

수학식 4에서 Pk는 데이터 전송에 할당된 전력(1≤k≤K), λ≥0와 ν≥0는 라그란지안 계수, [x]+: max(x,0), Gkp는 k번째 CR 사용자 단말기와 우선 사용자 링 크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득, Gkc는 k번째 CR 사용자 단말기와 AP 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득,

Figure 112009027052245-pat00017
는 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio : SNR)
Figure 112009027052245-pat00018
, P0는 데이터 전송에 할당된 전력, N: 부가 백색 가우스 잡음의 전력, Gpp는 우선 기지국와 우선 사용자 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득,
Figure 112009027052245-pat00019
와
Figure 112009027052245-pat00020
은 k번째 CR 사용자 단말기로부터 신호와 잡음이 증폭된 비율로서,
Figure 112009027052245-pat00021
,
Figure 112009027052245-pat00022
및 Gpk는 우선 기지국과 k번째 CR 사용자 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득이다.In Equation 4, P k is the power allocated for data transmission (1≤k≤K), λ ≥ 0 and ν ≥ 0 are Lagrangian coefficients, [x] +: max (x, 0), and G kp is kth The channel power gain associated with the channel gain of the CR user terminal and the preferred user link, G kc is the channel power gain associated with the channel gain of the k-th CR user terminal and the AP link,
Figure 112009027052245-pat00017
Signal to Noise Ratio (SNR)
Figure 112009027052245-pat00018
Where P 0 is the power allocated for data transmission, N is the power of the additive white Gaussian noise, G pp is the channel power gain associated with the channel gain of the primary base station and preferred user link,
Figure 112009027052245-pat00019
Wow
Figure 112009027052245-pat00020
Is the ratio of the signal and noise amplified from the k-th CR user terminal.
Figure 112009027052245-pat00021
,
Figure 112009027052245-pat00022
And G pk is first the channel power gain associated with the channel gain of the base station and the k-th CR user link.

즉, 라그란지안 계수에 의한 최적의 전력 할당은 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있는 것이다.That is, the optimal power allocation by the Lagrangian coefficient can be expressed as shown in [Equation 4].

한편, 우선 망(110)은 확인 결과에 근거하여 협력이 허락되지 않은 경우, 재협력이 요청되는지의 여부를 확인하고, 확인 결과에 근거하여 재응답 전송과 협력 시간을 조정하는 기능을 수행한다.On the other hand, first, when the cooperation is not allowed based on the confirmation result, the network 110 checks whether or not re-cooperation is requested, and performs a function of adjusting the re-response transmission and cooperation time based on the confirmation result.

또한, 우선 망(110)은 재협력이 요청되지 않으면, 우선 사용자 단말기(114)에게 다이렉트 우선 링크를 전송하는 기능을 수행한다.In addition, the priority network 110 performs a function of transmitting a direct priority link to the user terminal 114 first, unless re-cooperation is requested.

도 3은 본 실시예에 따른 무선 자원 할당 장치를 개략적으로 나타난 블럭 구성도이다.3 is a block diagram schematically illustrating an apparatus for allocating a radio resource according to the present embodiment.

본 실시예에 따른 무선 자원 할당 장치는 협력 요청 및 협력 시간 적용부(310), 전력 할당 및 처리량 계산부(320), 제어 메시지 송출부(330) 및 통신 설정부(340)를 포함한다.The apparatus for allocating a radio resource according to the present embodiment includes a cooperation request and cooperation time application unit 310, a power allocation and throughput calculation unit 320, a control message transmitter 330, and a communication setting unit 340.

본 실시예에서는 무선 자원 할당 장치가 협력 요청 및 협력 시간 적용부(310), 전력 할당 및 처리량 계산부(320), 제어 메시지 송출부(330) 및 통신 설정부(340)만을 포함하여 구성되는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 무선 자원 할당 장치에 포함되는 구성 요소에 대하여 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.In the present embodiment, the radio resource allocation apparatus includes only the cooperation request and cooperation time application unit 310, the power allocation and throughput calculation unit 320, the control message transmitter 330, and the communication setting unit 340. Although the description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, those skilled in the art to which the present embodiment belongs will be included in the radio resource allocation apparatus without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Various modifications and variations to the components will be applicable.

협력 요청 및 협력 시간 적용부(310)는 우선 망(110)으로부터 협력 요청을 수신하고, 제시된 협력 시간(t)을 수신하여 적용하는 기능을 수행한다.The cooperation request and cooperation time application unit 310 first receives a cooperation request from the network 110 and performs a function of receiving and applying the presented cooperation time t.

전력 할당 및 처리량 계산부(320)는 CR 사용자 단말기(124)를 선택한 후 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산하는 기능을 수행한다.The power allocation and throughput calculator 320 selects the CR user terminal 124 and calculates power allocation and network throughput required for cooperation.

제어 메시지 송출부(330)는 우선 망(110)과 협력이 허락된 경우, 우선 망(110)으로 제어 메시지를 송출하는 기능을 수행한다.The control message transmitter 330 first transmits a control message to the network 110 when cooperation with the network 110 is allowed.

통신 설정부(340)는 우선 링크와 CR 링크로 구성된 타임 슬롯을 이용하여 우선 망(110)과 통신이 이루어지도록 하는 기능을 수행한다.The communication setting unit 340 performs a function of communicating with the network 110 first using a time slot formed of a priority link and a CR link.

전력 할당 및 처리량 계산부(320)는 협력 시간 할당 파라미터(t)를 검출하고, 라그란지안(Lagrangian) 계수를 초기화하고, CR 사용자 단말기를 위한 워터 표 면(Water Surface)과 워터 레벨(Water Level)을 설정하고, 워터 필링(Water Filling) 알고리즘으로 전력을 할당하고, 할당된 전력이 최적인지의 여부를 확인하고, 확인 결과에 근거하여 할당된 전력을 전송하는 기능을 수행한다.The power allocation and throughput calculation unit 320 detects the cooperative time allocation parameter t, initializes Lagrangian coefficients, and provides a water surface and a water level for the CR user terminal. It is set to, to allocate power by the water filling (Water Filling) algorithm, to determine whether the allocated power is optimal, and to transmit the allocated power based on the check result.

한편, 전력 할당 및 처리량 계산부(320)는 할당된 전력이 최적이 아닌 경우, 라그란지안 계수를 업데이트한 후 워터 표면과 워터 레벨을 재설정하는 기능을 수행한다.Meanwhile, when the allocated power is not optimal, the power allocation and throughput calculation unit 320 updates the Lagrangian coefficient and then resets the water surface and the water level.

또한, 전력 할당 및 처리량 계산부(320)는 [수학식 1]에 의해 처리량을 극대화하는 기능을 수행한다.In addition, the power allocation and throughput calculation unit 320 performs a function of maximizing throughput by Equation 1.

또한, 전력 할당 및 처리량 계산부(320)는 [수학식 1]의 제한 조건으로 [수학식 2]와 [수학식 3]을 이용한다.In addition, the power allocation and throughput calculation unit 320 uses [Equation 2] and [Equation 3] as the constraint condition of [Equation 1].

또한, 전력 할당 및 처리량 계산부(320)는 [수학식 4]에 의해 최적의 전력을 할당한다.In addition, the power allocation and throughput calculation unit 320 allocates the optimal power by Equation 4.

도 4는 본 실시예에 따른 무선 자원 할당 방법을 설명하기 위한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a radio resource allocation method according to the present embodiment.

우선 망(110)은 CR 망(120)으로 협력을 요청하고, 협력 시간(t)을 제시한다(S410).First, the network 110 requests cooperation to the CR network 120 and presents a cooperation time t (S410).

CR 망(120)은 CR 사용자 단말기를 선택한 후 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산한다(S420).After selecting the CR user terminal, the CR network 120 calculates power allocation and network throughput required for cooperation (S420).

즉, 우선 망(110)이 제어 채널을 통해서 CR 망(120)으로 협력을 요청하고, 적절한 협력시간 t를 제시하면, CR 망(120)의 AP(122)는 CR 사용자 단말기(124)들을 선택하고, 협력 전송에 적절한 전력을 할당하는 것이다.That is, first, when the network 110 requests cooperation to the CR network 120 through the control channel and presents an appropriate cooperation time t, the AP 122 of the CR network 120 selects the CR user terminals 124. And allocating appropriate power for cooperative transmission.

여기서, 가장 효율적인 방법으로는 여분의 채널 시간 (1-t)를 사용하기 위해서, CR 망(120)은 적절한 전력 할당이 되어있는 최상의 CR 사용자 단말기(124)를 선택함으로써 네트워크의 처리량을 최대화할 수 있을 것이다.Here, in order to use the extra channel time (1-t) in the most efficient way, the CR network 120 can maximize the throughput of the network by selecting the best CR user terminal 124 with appropriate power allocation. There will be.

CR 망(120)은 우선 망(110)이 협력을 허락하는지의 여부를 확인한다(S430).The CR network 120 first checks whether the network 110 permits cooperation (S430).

한편, 단계 S430의 확인 결과, 우선 망(110)이 협력을 허락하지 않은 경우, CR 망(120)은 우선 망(110)으로 메시지를 전송한다(S432).On the other hand, as a result of checking in step S430, first, if the network 110 does not allow cooperation, the CR network 120 first transmits a message to the network 110 (S432).

우선 망(110)은 재협력 요청이 있는지의 여부를 확인한다(S434).First, the network 110 checks whether there is a request for re-cooperation (S434).

단계 S434의 확인 결과, 재협력 요청이 있는 경우, 우선 망(110)은 재응답 전송과 협력 시간을 조정한다(S436).As a result of the check in step S434, if there is a request for re-cooperation, the network 110 first adjusts the re-response transmission and cooperative time (S436).

단계 S434의 확인 결과, 재협력 요청이 없는 경우, 우선 망(110)은 우선 사용자 단말기에게 다이렉트 우선 링크를 전송한다(S438).As a result of checking in step S434, if there is no request for cooperation, first, the network 110 first transmits a direct priority link to the user terminal (S438).

한편, 단계 S430의 확인 결과, 우선 망(110)이 협력을 허락하는 경우, CR 망(120)은 우선 망(110)으로 제어 메시지를 송출한다(S440).On the other hand, as a result of the check in step S430, first, when the network 110 permits cooperation, the CR network 120 first transmits a control message to the network 110 (S440).

우선 망(110)은 제어 메시지를 검출한다(S450).First, the network 110 detects a control message (S450).

우선 망(110)은 CR 망(120)으로 우선 링크와 CR 링크로 구성된 타임 슬롯을 이용하여 우선 망(110)과 CR 망(120) 간에 통신이 이루어지도록 제어한다(S460).First, the network 110 controls the communication between the network 110 and the CR network 120 by using a time slot including a priority link and a CR link to the CR network 120 (S460).

우선 망(110)은 전송 성공 처리한다(S470).First, the network 110 processes the transmission success (S470).

도 4에서는 우선 망(110)과 CR 망(120)이 단계 S410 내지 단계 S470을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식 을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 우선 망(110)과 CR 망(120)이 도 4에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 단계 S410 내지 단계 S470 중 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 4는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.In FIG. 4, first, the network 110 and the CR network 120 sequentially execute steps S410 to S470. However, this is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment. Those skilled in the art can first execute the network 110 and the CR network 120 by changing the order described in FIG. 4 or at least one of steps S410 to S470 without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Since it will be applicable to various modifications and variations by executing the in parallel, Figure 4 is not limited to the time series order.

전술한 바와 같이 도 4에 기재된 본 실시예에 따른 무선 자원 할당 방법은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. As described above, the radio resource allocation method according to the present embodiment described in FIG. 4 may be implemented in a program and recorded in a computer-readable recording medium.

본 실시예에 따른 무선 자원 할당 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for implementing a method for allocating a radio resource according to the present embodiment includes all kinds of recording devices storing data that can be read by a computer system.

이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. Examples of such computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, etc., and also implemented in the form of a carrier wave (e.g., transmission over the Internet) . The computer readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code is stored and executed in a distributed manner.

또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.Also, functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiment may be easily inferred by programmers in the art to which the present embodiment belongs.

도 5는 본 실시예에 따른 전력 할당 방법을 설명하기 위한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a power allocation method according to the present embodiment.

CR 망(120)은 협력 시간 할당 파라미터(t)를 검출한다(S510).The CR network 120 detects the cooperative time allocation parameter t (S510).

즉, 우선 망(110)은 CR 망(120)으로 협력을 요청하고, 협력 시간(t)을 제시하면, CR 망(120)은 CR 사용자 단말기를 선택한 후 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산하기 위해 협력 시간 할당 파라미터(t)를 검출하는 것이다.That is, first, the network 110 requests cooperation to the CR network 120, and when the cooperation time t is presented, the CR network 120 selects a CR user terminal and calculates power allocation and network throughput required for cooperation. To detect the cooperative time allocation parameter t.

CR 망(120)은 라그란지안(Lagrangian) 계수를 초기화한다(S520).The CR network 120 initializes the Lagrangian coefficients (S520).

CR 망(120)은 CR 사용자 단말기(124)를 위한 워터 표면과 워터 레벨을 설정한다(S530).The CR network 120 sets a water surface and a water level for the CR user terminal 124 (S530).

CR 망(120)은 워터 필링 알고리즘으로 전력을 할당한다(S540).The CR network 120 allocates power with a water filling algorithm (S540).

CR 망(120)은 할당된 전력이 최적인지의 여부를 확인한다(S550).The CR network 120 checks whether the allocated power is optimal (S550).

단계 S550의 확인 결과, 할당된 전력이 최적이 아닌 경우, CR 망(120)은 라그란지안 계수를 업데이트한다(S552).As a result of checking in step S550, if the allocated power is not optimal, the CR network 120 updates the Lagrangian coefficient (S552).

즉, 같은 워터 레벨 하에서는 더 높은 CR 링크 이득을 갖는 CR 사용자 단말기(124)에게 더 높은 전력이 할당되므로, 라그란지안 계수(λ, ν의) 설정에 의해 워터 레벨과 할당된 전력들이 변화된다.That is, since the higher power is allocated to the CR user terminal 124 having the higher CR link gain under the same water level, the water level and the allocated powers are changed by setting the Lagrangian coefficients (λ, ν).

한편, 단계 S550의 확인 결과, 할당된 전력이 최적인 경우, CR 망(120)은 할당된 전력을 전송한다(S560).On the other hand, as a result of checking in step S550, when the allocated power is optimal, the CR network 120 transmits the allocated power (S560).

도 5에서는 CR 망(120)이 단계 S510 내지 단계 S560을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 CR 망()이 도 5에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 단계 S510 내지 단계 S560 중 하나 이상의 단계를 병 렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 5는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.In FIG. 5, the CR network 120 sequentially executes steps S510 to S560. However, this is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment. If the person having a variety of modifications and variations by executing the CR network () in the order described in Figure 5 or in parallel with one or more steps of steps S510 to S560 without departing from the essential characteristics of this embodiment As will be applicable, FIG. 5 is not limited to time series order.

전술한 바와 같이 도 5에 기재된 본 실시예에 따른 전력 할당 방법은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. As described above, the power allocation method according to the present embodiment described in FIG. 5 may be implemented in a program and recorded in a computer-readable recording medium.

본 실시예에 따른 전력 할당 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. The computer-readable recording medium having recorded thereon a program for implementing the power allocation method according to the present embodiment includes all kinds of recording devices storing data that can be read by a computer system.

이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. Examples of such computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, etc., and also implemented in the form of a carrier wave (e.g., transmission over the Internet) . The computer readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code is stored and executed in a distributed manner.

또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.Also, functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiment may be easily inferred by programmers in the art to which the present embodiment belongs.

도 6은 본 실시예에 따른 타임 슬롯에 대한 예시도이다.6 is an exemplary view of a time slot according to the present embodiment.

도 6에 도시된 바와 같이 타임 슬롯에 할당된 채널 시간의 사용현황을 비교하였다. 구체적으로, CR 사용자 단말기(124)들은 양방향 모드와 릴레이 프로토콜에서 사용되는 Amplify-and-Forward(AF)를 지원한다. As shown in FIG. 6, the usage status of the channel time allocated to the time slot is compared. Specifically, CR user terminals 124 support Amplify-and-Forward (AF) used in a bidirectional mode and a relay protocol.

도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 다이렉트 우선 링크가 전적으로 점유하고 있 는 원래의 타임 슬롯은 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 두 개의 시간 부분으로 나누어진다. As shown in FIG. 6A, the original time slot occupied entirely by the direct priority link is divided into two time parts as shown in FIG. 6B.

우선 망(110)(우선 기지국(112) 또는 우선 사용자 단말기(114)는 시간 부분 t(0<t<1)동안에 데이터를 전송하고, 동시에 CR 사용자 단말기(124)들은 수신한 우선 데이터를 증폭하여 재전송하며, 남은 시간부분 (1-t)은 CR 링크들에 사용된다.Priority network 110 (priority base station 112 or preferential user terminal 114 transmits data during time portion t (0 < t < 1), and at the same time, CR user terminals 124 amplify received priority data Retransmit, the remaining time portion (1-t) is used for CR links.

도 7은 본 실시예에 따른 워터 필링 알고리즘에 대한 예시도이다.7 is an exemplary view of a water filling algorithm according to the present embodiment.

도 7에 도시된 바와 같이 CR 사용자 단말기(124)들이 서로 다른 워터 레벨들을 갖고 있다. As shown in FIG. 7, the CR user terminals 124 have different water levels.

K 번째 CR 사용자 단말기를 위한 워터 레벨은 우선 기지국(112)의 송신기와 수신기 모두의 링크 품질에 관련된 계수인

Figure 112009027052245-pat00023
의해 결정되며, 이는 우선 링크의 협력 이득의 계산으로 생각할 수 있다. The water level for the K-th CR user terminal is first a coefficient related to the link quality of both the transmitter and receiver of base station 112.
Figure 112009027052245-pat00023
This can be thought of as the calculation of the cooperative gain of the link first.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이 CU2의 예를 들자면, 만약 CR 사용자 단말기(124)가 우선 링크에 더 높은 협력이득을 제공할 수 있다면, 더 높은 워터 레벨이 할당되고 이에 따라 전력이 할당된다. In addition, for example in CU2 as shown in FIG. 7, if CR user terminal 124 can provide higher cooperative gain on the preferred link, a higher water level is assigned and power is allocated accordingly.

이때, 다른 사용자들을 위한 워터 표면은 CR 링크 이득과 역비례 관계를 갖는다.The water surface for other users is then inversely related to the CR link gain.

같은 워터 레벨 하에서는 더 높은 CR 링크 이득을 갖는 CR 사용자 단말기(124)에게 더 높은 전력이 할당된다. 이에 따라서 변수 λ와 ν의 설정에 의해 워터 레벨과 할당된 전력들이 변화한다. 단, CR 사용자 단말기(124)들이 우선 망(110)의 처리량 제한과 CR 망(120)의 전력 제한 조건을 만족하고 있어야 하는 것 이다.Under the same water level, higher power is allocated to CR user terminal 124 having a higher CR link gain. Accordingly, the water level and the allocated powers are changed by setting the variables λ and ν. However, the CR user terminals 124 must first satisfy the throughput limitation of the network 110 and the power limitation condition of the CR network 120.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. In other words, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively operated in combination with one or more. In addition, although all of the components may be implemented as one independent hardware, some or all of the components may be selectively combined to perform a part or all of the functions in one or a plurality of hardware. As shown in FIG. Codes and code segments constituting the computer program may be easily inferred by those skilled in the art. Such a computer program may be stored in a computer readable storage medium and read and executed by a computer, thereby implementing embodiments of the present invention. As the storage medium of the computer program, a magnetic recording medium, an optical recording medium, a carrier wave medium, or the like may be included.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용 어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.It is also to be understood that the terms such as " comprises, "" comprising," or "having ", as used herein, mean that a component can be implanted unless specifically stated to the contrary. But should be construed as including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Terms commonly used, such as predefined terms, are to be interpreted as being consistent with the contextual meaning of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 우선 망(Primary Network)에서 CR 망(Cognitive Radio Network)으로 협력을 요청하고, 협력 시간(t)을 제시하고, CR 망에서 CR 사용자 단말기를 선택한 후 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산함으로써, 우선 링크와 CR 링크로 구성된 타임 슬롯을 이용하여 우선 망과 CR 망 간에 통신이 이루어지도록 하는 무선 자원 할당 방법 및 장치 분야에 적용되어, 우선 링크와 CR 링크들의 품질이 모두 보장될 수 있고, 채널 사용 효율 또한 더 향상될 수 있는 효과를 발생하는 매우 유용한 발명이다.As described above, the present invention first requests cooperation from a primary network to a CR network (Cognitive Radio Network), presents a cooperation time (t), selects a CR user terminal from the CR network, and then requires power for cooperation. By calculating the allocation and the network throughput, it is applied to the radio resource allocation method and apparatus field for communication between the preferred network and the CR network using a time slot composed of the preferred link and the CR link. It is a very useful invention that produces the effect that both can be guaranteed and the channel usage efficiency can be further improved.

도 1은 본 실시예에 따른 무선 자원 할당 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,1 is a block diagram schematically illustrating a radio resource allocation system according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 실시예에 따른 전력 할당을 설명하기 위한 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,2 is a block diagram schematically illustrating a system for explaining power allocation according to the present embodiment;

도 3은 본 실시예에 따른 무선 자원 할당 장치를 개략적으로 나타난 블럭 구성도,3 is a block diagram schematically illustrating an apparatus for allocating a radio resource according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 실시예에 따른 무선 자원 할당 방법을 설명하기 위한 순서도,4 is a flowchart illustrating a radio resource allocation method according to the present embodiment;

도 5는 본 실시예에 따른 전력 할당 방법을 설명하기 위한 순서도,5 is a flowchart illustrating a power allocation method according to the present embodiment;

도 6은 본 실시예에 따른 타임 슬롯에 대한 예시도,6 is an exemplary diagram for a time slot according to the present embodiment;

도 7은 본 실시예에 따른 워터 필링 알고리즘에 대한 예시도이다.7 is an exemplary view of a water filling algorithm according to the present embodiment.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art

110: 우선망 112: 우선 기지국
114: 우선 사용자
120: CR 망 122: AP110: preferred network 112: preferred base station
114: First user
120: CR network 122: AP

삭제delete

124: CR 사용자 단말기 124: CR user terminal

Claims (18)

삭제delete 우선 망(Primary Network)으로부터 협력 요청을 수신하고, 제시된 협력 시간(t)을 수신하여 적용하는 협력 요청 및 협력 시간 적용부;A cooperation request and cooperation time application unit which first receives a cooperation request from a primary network and receives and applies the proposed cooperation time t; CR 사용자 단말기를 선택한 후 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산하는 전력 할당 및 처리량 계산부;A power allocation and throughput calculator configured to calculate power allocation and network throughput required for cooperation after selecting a CR user terminal; 상기 우선 망과 협력이 허락된 경우, 상기 우선 망으로 제어 메시지를 송출하는 제어 메시지 송출부; 및A control message transmitter for transmitting a control message to the preferred network when cooperation with the preferred network is permitted; And 우선 링크와 CR 링크로 구성된 타임 슬롯을 이용하여 상기 우선 망과 통신이 이루어지도록 하는 통신 설정부A communication setting unit for communicating with the preferred network using a time slot composed of a preferred link and a CR link. 를 포함하되, 상기 전력 할당 및 처리량 계산부는 협력 시간 할당 파라미터(t)를 검출하고, 라그란지안(Lagrangian) 계수를 초기화하고, 상기 CR 사용자 단말기를 위한 워터 표면(Water Surface)과 워터 레벨(Water Level)을 설정하고, 워터 필링(Water Filling) 알고리즘으로 전력을 할당하고, 할당된 전력이 최적인지의 여부를 확인하고, 확인 결과에 근거하여 할당된 전력을 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 장치.Wherein the power allocation and throughput calculation unit detects a cooperative time allocation parameter t, initializes a Lagrangian coefficient, and includes a water surface and a water level for the CR user terminal. ), Assigns power with a water filling algorithm, checks whether the allocated power is optimal, and transmits the allocated power based on the verification result. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 할당된 전력이 최적이 아닌 경우, 상기 전력 할당 및 처리량 계산부는 상기 라그란지안 계수를 업데이트한 후 상기 워터 표면과 상기 워터 레벨을 재설정하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 장치.And if the allocated power is not optimal, the power allocation and throughput calculating unit resets the water surface and the water level after updating the Lagrangian coefficients. 우선 망(Primary Network)으로부터 협력 요청을 수신하고, 제시된 협력 시간(t)을 수신하여 적용하는 협력 요청 및 협력 시간 적용부;A cooperation request and cooperation time application unit which first receives a cooperation request from a primary network and receives and applies the proposed cooperation time t; CR 사용자 단말기를 선택한 후 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산하는 전력 할당 및 처리량 계산부;A power allocation and throughput calculator configured to calculate power allocation and network throughput required for cooperation after selecting a CR user terminal; 상기 우선 망과 협력이 허락된 경우, 상기 우선 망으로 제어 메시지를 송출하는 제어 메시지 송출부; 및A control message transmitter for transmitting a control message to the preferred network when cooperation with the preferred network is permitted; And 우선 링크와 CR 링크로 구성된 타임 슬롯을 이용하여 상기 우선 망과 통신이 이루어지도록 하는 통신 설정부A communication setting unit for communicating with the preferred network using a time slot composed of a preferred link and a CR link. 를 포함하되, 상기 전력 할당 및 처리량 계산부는 수학식 1에 의해 상기 네트워크 처리량을 계산하며,Including, The power allocation and throughput calculation unit calculates the network throughput by the equation (1), 상기 수학식 1은 Equation 1 is
Figure 112012053905649-pat00024
이고,
Figure 112012053905649-pat00024
ego, 상기 수학식 1에서 K는 잠재된 CR 사용자 단말기 수, t는 데이터 전송 시간, N은 부가 백색 가우스 잡음의 전력, Pk는 데이터 전송에 할당된 전력(1≤k≤K) 및 Gkc는 k번째 CR 사용자 단말기와 AP 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득인 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 장치.In Equation 1, K is the number of potential CR user terminals, t is data transmission time, N is power of additional white Gaussian noise, P k is power allocated for data transmission (1 ≦ k ≦ K), and G kc is k And a channel power gain associated with a channel gain of the second CR user terminal and the AP link. 제 4 항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 전력 할당 및 처리량 계산부는,The power allocation and throughput calculation unit, 상기 수학식 1의 제한 조건으로 수학식 2 및 수학식 3을 이용하되, Equations 2 and 3 are used as the constraints of Equation 1, 상기 수학식 2는Equation 2 is
Figure 112012053905649-pat00025
Figure 112012053905649-pat00025
 이고, 상기 수학식 2에서 t는 데이터 전송 시간, P0는 데이터 전송에 할당된 전력, Gpp는 상기 우선 기지국과 상기 우선 사용자 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득, Gkp는 k번째 CR 사용자 단말기와 상기 우선 사용자 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득,
Figure 112012053905649-pat00026
와
Figure 112012053905649-pat00027
은 k번째 CR 사용자 단말기로부터 우선 신호와 잡음이 증독된 비율로서,
Figure 112012053905649-pat00028
,
Figure 112012053905649-pat00029
이고, Gpk는 우선 기지국과 k번째 CR 사용자 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득 및 N은 부가 백색 가우스 잡음의 전력이고,In Equation 2, t is a data transmission time, P 0 is power allocated to data transmission, G pp is a channel power gain associated with channel gains of the first base station and the first user link, and G kp is the kth CR. A channel power gain associated with a channel gain of the user terminal and the preferred user link,
Figure 112012053905649-pat00026
Wow
Figure 112012053905649-pat00027
Is the ratio of the priority signal and noise added from the kth CR user terminal.
Figure 112012053905649-pat00028
,
Figure 112012053905649-pat00029
Where G pk is first the channel power gain associated with the channel gain of the base station and the k-th CR user link and N is the power of the additive white Gaussian noise, 상기 수학식 3은 Equation 3 is
Figure 112012053905649-pat00030
이고,
Figure 112012053905649-pat00030
ego, 상기 수학식 3에서, Pk는 데이터 전송에 할당된 전력(1≤k≤K), K는 잠재된 CR 사용자 단말기 수 및 Pm는 상기 CR 망의 총 전력인 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 장치.In Equation 3, P k is the power allocated to the data transmission (1≤k≤K), K is the number of potential CR user terminals and P m is the total power of the CR network, characterized in that . 우선 망(Primary Network)으로부터 협력 요청을 수신하고, 제시된 협력 시간(t)을 수신하여 적용하는 협력 요청 및 협력 시간 적용부;A cooperation request and cooperation time application unit which first receives a cooperation request from a primary network and receives and applies the proposed cooperation time t; CR 사용자 단말기를 선택한 후 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산하는 전력 할당 및 처리량 계산부;A power allocation and throughput calculator configured to calculate power allocation and network throughput required for cooperation after selecting a CR user terminal; 상기 우선 망과 협력이 허락된 경우, 상기 우선 망으로 제어 메시지를 송출하는 제어 메시지 송출부; 및A control message transmitter for transmitting a control message to the preferred network when cooperation with the preferred network is permitted; And 우선 링크와 CR 링크로 구성된 타임 슬롯을 이용하여 상기 우선 망과 통신이 이루어지도록 하는 통신 설정부A communication setting unit for communicating with the preferred network using a time slot composed of a preferred link and a CR link. 를 포함하되, 상기 전력 할당 및 처리량 계산부는 수학식 4에 의해 전력을 할당하며,Including, The power allocation and throughput calculation unit allocates power by the equation (4), 상기 수학식 4는 Equation 4 is
Figure 112012053905649-pat00031
이고,
Figure 112012053905649-pat00031
ego, 상기 수학식 4에서, Pk는 데이터 전송에 할당된 전력(1≤k≤K), λ≥0와 ν≥0는 라그란지안 계수, [x]+: max(x,0), Gkp는 k번째 CR 사용자 단말기와 상기 우선 사용자 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득, Gkc는 k번째 CR 사용자 단말기와 AP 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득,
Figure 112012053905649-pat00032
는 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio : SNR)
Figure 112012053905649-pat00033
, P0는 데이터 전송에 할당된 전력, N: 부가 백색 가우스 잡음의 전력, Gpp는 상기 우선 기지국와 상기 우선 사용자 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득,
Figure 112012053905649-pat00034
와
Figure 112012053905649-pat00035
은 k번째 CR 사용자 단말기로부터 우선 신호와 잡음이 증폭된 비율로서,
Figure 112012053905649-pat00036
,
Figure 112012053905649-pat00037
및 Gpk는 우선 기지국과 k번째 CR 사용자 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득인 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 장치.In Equation 4, P k is the power allocated for data transmission (1 ≦ k ≦ K ), λ ≧ 0 and ν ≧ 0 are Lagrangian coefficients, [x] +: max (x, 0), and G kp is channel power gain associated with channel gain of k-th CR user terminal and the preferred user link, G kc is channel power gain associated with channel gain of k-th CR user terminal and AP link,
Figure 112012053905649-pat00032
Signal to Noise Ratio (SNR)
Figure 112012053905649-pat00033
P 0 is the power allocated for data transmission, N is the power of the additive white Gaussian noise, G pp is the channel power gain associated with the channel gain of the preferred base station and the preferred user link,
Figure 112012053905649-pat00034
Wow
Figure 112012053905649-pat00035
Is the ratio of the first signal and noise amplified from the k-th CR user terminal,
Figure 112012053905649-pat00036
,
Figure 112012053905649-pat00037
And G pk is a channel power gain associated with a channel gain of a base station and a k-th CR user link. 삭제delete 우선 망(Primary Network)에서 CR 망(Cognitive Radio Network)으로 협력을 요청하고, 협력 시간(t)을 제시하는 협력 요청 및 협력 시간 제시 단계;Requesting cooperation from a primary network to a CR network (Cognitive Radio Network), and requesting cooperation and presenting cooperation time (t); 상기 CR 망에서 CR 사용자 단말기를 선택한 후 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산하는 전력 할당 및 처리량 계산 단계;A power allocation and throughput calculation step of calculating a power allocation and network throughput required for cooperation after selecting a CR user terminal in the CR network; 상기 CR 망에서 상기 우선 망과 협력이 허락된 경우, 상기 CR 망에서 상기 우선 망으로 제어 메시지를 송출하는 제어 메시지 송출 단계; 및A control message transmission step of transmitting a control message from the CR network to the priority network when cooperation with the priority network is allowed in the CR network; And 상기 우선 망에서 상기 제어 메시지를 검출하며, 우선 링크와 CR 링크로 구성된 타임 슬롯을 이용하여 상기 우선 망과 상기 CR 망 간에 통신이 이루어지도록 하는 우선 망과 CR 망 간 통신 단계Detecting the control message in the preferred network, the communication between the preferred network and the CR network to communicate between the preferred network and the CR network using a time slot consisting of the preferred link and the CR link 를 포함하되, 상기 전력 할당 및 처리량 계산 단계는,Including, but the power allocation and throughput calculation step, 상기 CR 망에서 협력 시간 할당 파라미터(t)를 검출하는 단계;Detecting a cooperative time allocation parameter t in the CR network; 상기 CR 망에서 라그란지안(Lagrangian) 계수를 초기화하는 단계;Initializing a Lagrangian coefficient in the CR network; 상기 CR 망에서 상기 CR 사용자 단말기를 위한 워터 표면(Water Surface)과 워터 레벨(Water Level)을 설정하는 단계;Setting a water surface and a water level for the CR user terminal in the CR network; 상기 CR 망에서 워터 필링(Water Filling) 알고리즘으로 전력을 할당하는 전력 할당 단계; 및A power allocating step of allocating power with a water filling algorithm in the CR network; And 상기 CR 망에서 할당된 전력이 최적인지의 여부를 확인하고, 확인 결과에 근거하여 할당된 전력을 전송하는 전력 전송 단계A power transmission step of checking whether the allocated power is optimal in the CR network and transmitting the allocated power based on a result of the checking; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.Radio resource allocation method comprising a. 제 8 항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 할당된 전력이 최적이 아닌 경우, 상기 CR 망에서 상기 라그란지안 계수를 업데이트한 후 상기 워터 표면과 상기 워터 레벨을 재설정하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.And resetting the water surface and the water level after updating the Lagrangian coefficient in the CR network if the allocated power is not optimal. 우선 망(Primary Network)에서 CR 망(Cognitive Radio Network)으로 협력을 요청하고, 협력 시간(t)을 제시하는 협력 요청 및 협력 시간 제시 단계;Requesting cooperation from a primary network to a CR network (Cognitive Radio Network), and requesting cooperation and presenting cooperation time (t); 상기 CR 망에서 CR 사용자 단말기를 선택한 후 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산하는 전력 할당 및 처리량 계산 단계;A power allocation and throughput calculation step of calculating a power allocation and network throughput required for cooperation after selecting a CR user terminal in the CR network; 상기 CR 망에서 상기 우선 망과 협력이 허락된 경우, 상기 CR 망에서 상기 우선 망으로 제어 메시지를 송출하는 제어 메시지 송출 단계; 및A control message transmission step of transmitting a control message from the CR network to the priority network when cooperation with the priority network is allowed in the CR network; And 상기 우선 망에서 상기 제어 메시지를 검출하며, 우선 링크와 CR 링크로 구성된 타임 슬롯을 이용하여 상기 우선 망과 상기 CR 망 간에 통신이 이루어지도록 하는 우선 망과 CR 망 간 통신 단계Detecting the control message in the preferred network, the communication between the preferred network and the CR network to communicate between the preferred network and the CR network using a time slot consisting of the preferred link and the CR link 를 포함하되, 상기 전력 할당 및 처리량 계산 단계는,Including, but the power allocation and throughput calculation step, 수학식 1에 의해 상기 네트워크 처리량을 계산하며,The network throughput is calculated by Equation 1, 상기 수학식 1은 Equation 1 is
Figure 112012053905649-pat00038
이고,
Figure 112012053905649-pat00038
ego, 상기 수학식 1에서 K는 잠재된 CR 사용자 단말기 수, t는 데이터 전송 시간, N은 부가 백색 가우스 잡음의 전력, Pk는 데이터 전송에 할당된 전력(1≤k≤K) 및 Gkc는 k번째 CR 사용자 단말기와 AP 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득인 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.In Equation 1, K is the number of potential CR user terminals, t is data transmission time, N is power of additional white Gaussian noise, P k is power allocated for data transmission (1 ≦ k ≦ K), and G kc is k And a channel power gain associated with a channel gain of the second CR user terminal and the AP link. 제 10 항에 있어서,11. The method of claim 10, 상기 수학식 1의 제한 조건으로 수학식 2 및 수학식 3을 이용하되, Equations 2 and 3 are used as the constraints of Equation 1, 상기 수학식 2는Equation 2 is
Figure 112012053905649-pat00039
Figure 112012053905649-pat00039
 이고, 상기 수학식 2에서 t는 데이터 전송 시간, P0는 데이터 전송에 할당된 전력, Gpp는 상기 우선 기지국과 상기 우선 사용자 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득, Gkp는 k번째 CR 사용자 단말기와 상기 우선 사용자 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득,
Figure 112012053905649-pat00040
와
Figure 112012053905649-pat00041
은 k번째 CR 사용자 단말기로부터 우선 신호와 잡음이 증독된 비율로서,
Figure 112012053905649-pat00042
,
Figure 112012053905649-pat00043
이고, Gpk는 상기 우선 기지국과 k번째 CR 사용자 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득 및 N은 부가 백색 가우스 잡음의 전력이고,In Equation 2, t is a data transmission time, P 0 is power allocated to data transmission, G pp is a channel power gain associated with channel gains of the first base station and the first user link, and G kp is the kth CR. A channel power gain associated with a channel gain of the user terminal and the preferred user link,
Figure 112012053905649-pat00040
Wow
Figure 112012053905649-pat00041
Is the ratio of the priority signal and noise added from the kth CR user terminal.
Figure 112012053905649-pat00042
,
Figure 112012053905649-pat00043
G pk is the channel power gain associated with the channel gain of the first base station and the k-th CR user link, and N is the power of the additive white Gaussian noise, 상기 수학식 3은 Equation 3 is
Figure 112012053905649-pat00044
이고,
Figure 112012053905649-pat00044
ego, 상기 수학식 3에서, Pk는 데이터 전송에 할당된 전력(1≤k≤K), K는 잠재된 CR 사용자 단말기 수 및 Pm는 상기 CR 망의 총 전력인 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.In Equation 3, P k is the power allocated to data transmission (1≤k≤K), K is the number of potential CR user terminals and P m is the total power of the CR network, characterized in that . 우선 망(Primary Network)에서 CR 망(Cognitive Radio Network)으로 협력을 요청하고, 협력 시간(t)을 제시하는 협력 요청 및 협력 시간 제시 단계;Requesting cooperation from a primary network to a CR network (Cognitive Radio Network), and requesting cooperation and presenting cooperation time (t); 상기 CR 망에서 CR 사용자 단말기를 선택한 후 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산하는 전력 할당 및 처리량 계산 단계;A power allocation and throughput calculation step of calculating a power allocation and network throughput required for cooperation after selecting a CR user terminal in the CR network; 상기 CR 망에서 상기 우선 망과 협력이 허락된 경우, 상기 CR 망에서 상기 우선 망으로 제어 메시지를 송출하는 제어 메시지 송출 단계; 및A control message transmission step of transmitting a control message from the CR network to the priority network when cooperation with the priority network is allowed in the CR network; And 상기 우선 망에서 상기 제어 메시지를 검출하며, 우선 링크와 CR 링크로 구성된 타임 슬롯을 이용하여 상기 우선 망과 상기 CR 망 간에 통신이 이루어지도록 하는 우선 망과 CR 망 간 통신 단계Detecting the control message in the preferred network, the communication between the preferred network and the CR network to communicate between the preferred network and the CR network using a time slot consisting of the preferred link and the CR link 를 포함하되, 상기 전력 할당 및 처리량 계산 단계는,Including, but the power allocation and throughput calculation step, 수학식 4에 의해 전력을 할당하며,Allocating power by the equation (4), 상기 수학식 4는 Equation 4 is
Figure 112012053905649-pat00045
이고,
Figure 112012053905649-pat00045
ego, 상기 수학식 4에서, Pk는 데이터 전송에 할당된 전력(1≤k≤K), λ≥0와 ν≥0는 라그란지안 계수, [x]+: max(x,0), Gkp는 k번째 CR 사용자 단말기와 상기 우선 사용자 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득, Gkc는 k번째 CR 사용자 단말기와 AP 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득,
Figure 112012053905649-pat00046
는 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio : SNR)
Figure 112012053905649-pat00047
, P0는 데이터 전송에 할당된 전력, N: 부가 백색 가우스 잡음의 전력, Gpp는 상기 우선 기지국와 상기 우선 사용자 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득,
Figure 112012053905649-pat00048
와
Figure 112012053905649-pat00049
은 k번째 CR 사용자 단말기로부터 우선 신호와 잡음이 증폭된 비율로서,
Figure 112012053905649-pat00050
,
Figure 112012053905649-pat00051
및 Gpk는 상기 우선 기지국과 k번째 CR 사용자 링크의 채널 이득과 연계된 채널 전력 이득인 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.In Equation 4, P k is the power allocated for data transmission (1 ≦ k ≦ K ), λ ≧ 0 and ν ≧ 0 are Lagrangian coefficients, [x] +: max (x, 0), and G kp is channel power gain associated with channel gain of k-th CR user terminal and the preferred user link, G kc is channel power gain associated with channel gain of k-th CR user terminal and AP link,
Figure 112012053905649-pat00046
Signal to Noise Ratio (SNR)
Figure 112012053905649-pat00047
P 0 is the power allocated for data transmission, N is the power of the additive white Gaussian noise, G pp is the channel power gain associated with the channel gain of the preferred base station and the preferred user link,
Figure 112012053905649-pat00048
Wow
Figure 112012053905649-pat00049
Is the ratio of the first signal and noise amplified from the k-th CR user terminal,
Figure 112012053905649-pat00050
,
Figure 112012053905649-pat00051
And G pk is a channel power gain associated with a channel gain of the k-th CR user link with the first base station. 우선 망(Primary Network)에서 CR 망(Cognitive Radio Network)으로 협력을 요청하고, 협력 시간(t)을 제시하는 협력 요청 및 협력 시간 제시 단계;Requesting cooperation from a primary network to a CR network (Cognitive Radio Network), and requesting cooperation and presenting cooperation time (t); 상기 CR 망에서 CR 사용자 단말기를 선택한 후 협력에 필요한 전력 할당과 네트워크 처리량을 계산하는 전력 할당 및 처리량 계산 단계;A power allocation and throughput calculation step of calculating a power allocation and network throughput required for cooperation after selecting a CR user terminal in the CR network; 상기 CR 망에서 상기 우선 망과 협력이 허락된 경우, 상기 CR 망에서 상기 우선 망으로 제어 메시지를 송출하는 제어 메시지 송출 단계;A control message transmission step of transmitting a control message from the CR network to the priority network when cooperation with the priority network is allowed in the CR network; 상기 우선 망에서 상기 제어 메시지를 검출하며, 우선 링크와 CR 링크로 구성된 타임 슬롯을 이용하여 상기 우선 망과 상기 CR 망 간에 통신이 이루어지도록 하는 우선 망과 CR 망 간 통신 단계; Detecting the control message in the preferred network, and performing communication between the preferred network and the CR network by using a time slot composed of the preferred link and the CR link; 확인 결과에 근거하여 협력이 허락되지 않은 경우, 상기 우선 망에서 재협력이 요청되는지의 여부를 확인하는 재협력 요청 확인 단계; 및A re-cooperation request confirmation step of confirming whether re-cooperation is requested in the first network if cooperation is not allowed based on the confirmation result; And 상기 재협력 요청 확인 단계의 확인 결과, 재협력이 요청된 경우 상기 우선 망에서 재응답 전송과 협력 시간을 조정하는 단계As a result of confirming the request for re-cooperation, adjusting retransmission and cooperation time in the preferred network when re-cooperation is requested 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.Radio resource allocation method comprising a. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 우선 망에서 재협력이 요청되지 않으면, 상기 우선 망에서 상기 우선 사용자 단말기에게 다이렉트 우선 링크를 전송하는 단계If no cooperation is requested in the preferred network, transmitting a direct priority link from the preferred network to the preferred user terminal; 를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.The radio resource allocation method further comprises. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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