KR101306372B1 - 다중 셀 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 셀간 간섭 제어를 위한 동적 전력 할당 방법 및 장치 - Google Patents

다중 셀 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 셀간 간섭 제어를 위한 동적 전력 할당 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 셀 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access: OFDMA) 시스템에서 셀간 간섭 제어를 위해 동적으로 전력을 할당받는 단말이 기지국으로부터 수신되는 신호에 대해 서로 다른 주파수 자원으로 구성된 채널들 각각에 대한 채널 간섭 양을 측정하고, 상기 채널들 각각에 대해 측정된 채널 간섭 양이 간섭 임계치 보다 큰지 여부를 기반으로 상기 채널들 각각에 대한 채널 선호도 값을 결정하고, 상기 채널들 각각에 대해 상기 결정된 채널 선호도 값을 포함하는 채널 선호도 정보를 생성하고, 상기 채널 선호도 정보를 상기 기지국으로 피드백하고, 상기 기지국이 상기 채널 선호도 정보 및 셀 내의 다른 단말들로부터 상기 기지국으로 피드백된 채널 선호도 정보에 따라 전력 할당을 수행하면, 상기 할당된 전력을 가지는 채널들을 통해 상기 기지국으로부터 데이터를 수신한다.
OFDMA, 다중 셀, 간섭 제거, 전력 할당

Description

다중 셀 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 셀간 간섭 제어를 위한 동적 전력 할당 방법 및 장치{DYNAMIC POWER ALLOCATION METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING INTER-CELL INTERFERENCE IN MULTI-CELL ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING ACCESS SYSTEM}
도 1은 전형적인 중앙집중 알고리즘을 사용하여 자원 관리를 수행하는 네트워크 구조를 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 동적 전력 할당을 수행하기 위한 네트워크 구조를 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 OFDM 프레임의 구조를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 할당을 지원하기 위한 이동 단말의 채널 정보 피드백 동작을 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국의 전력 할당 동작을 나타낸 흐름도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 할당을 지원하기 위해 채널 정보를 피드백하는 이동 단말의 구조를 나타낸 블록도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전력 할당을 수행하기 위한 기지국의 구조를 나타낸 블록도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 전력 할당 방식에서 데이터 처리율들의 트레이드 오프를 기존의 FFR 방식과 비교하여 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 할당 방식의 사용자 처리율의 누적밀도함수(CDF)를 기존의 FFR 방식과 비교하여 나타낸 도면.
도 10 및 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 전력 할당에서 데이터 처리율들의 트레이드 오프를 다른 모의실험 환경에서 기존의 FFR 방식과 비교하여 나타낸 도면.
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access: 이하 OFDMA라 칭함)에 관한 것으로서, 특히 셀간 간섭 제어를 위한 동적 전력 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 아날로그 방식의 1세대, 디지털 방식의 2세대, IMT(International Mobile Technology)-2000의 고속 멀티미디어 서비스를 제공하는 3세대에 이어 초고속 멀티미디어 서비스를 제공하는 3세대 LTE(Long Term Evolution) 혹은 4세대 이동통신 시스템으로 발전하고 있는 추세이다. 차세대 무선통신 시스템은 보다 높은 데이터 전송율을 지원하기 위한 것으로 100Mbps의 이상의 고속 데이터 전송을 목표로 하고 있다. 이러한 차세대 무선통신 시스템은 다중 경로를 통해 전송되는 무선 채널 환경에서 상기 다중 경로에 따른 감쇄를 보상하며 또한, 버스트 패킷 데이터 서비스를 보장한다.
차세대 이동 통신의 요구되는 특성을 만족시키는 무선 전송 기술의 유력한 후보로, 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: 이하 OFDM이라 칭함)가 대두되고 있다. OFDM은 여러 개의 부반송파들을 사용하는 다수반송파 전송/변조(MultiCarrier Transmission/Modulation: MCM) 방식의 일종으로 입력 데이터를 사용 부반송파의 수만큼 병렬화하고 병렬화된 데이터를 여러 개의 반송파들에 실어 전송하는 방식이다. OFDM 자원은 시간 영역 및 주파수 영역으로 구성되는 OFDM 프레임들이며, 각 OFDM 프레임은 상향링크(Up-link) 구간 및 하향링크(Down-link) 구간으로 이루어진다.
OFDMA 방식이란 다수의 사용자, 즉 이동 단말(Mobile Station: MS)들이 OFDM 방식으로 시스템을 액세스하도록 하기 위한 기술로서, 특히 다수의 셀들에 위치하는 이동 단말들의 통신을 지원하기 위한 무선통신 시스템을 다중 셀 OFDMA 시스템이라 한다.
다중 셀 OFDMA 시스템에서 셀 간 간섭의 영향을 고려하는 자원 관리 기법으로서, 일 예로서 중앙 제어기(Central controller)를 사용하여 네트워크 전체의 데이터 처리율(throughput)을 최대화하는 자원 관리 기법이 제안되었다.
도 1은 전형적인 중앙집중(Centralized) 알고리즘을 사용하여 자원 관리를 수행하는 네트워크 구조를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 전체 서비스영역은 다수의 셀들로 구분되며, 하나 혹은 그 이상의 셀들을 제어하는 기지국들(Base Station: BS)(120, 122, 124)은 중앙 제어기(110)에 의해 집중 제어된다. 이동 단말(130)은 접속 가능한 적어도 하나의 기지국들(일 예로서 120, 122, 124)과 이동 단말(130) 사이의 무선 채널의 상태를 나타내는 채널 정보를 생성하여 서비스중인 기지국(120)을 통해 중앙 제어기(110)에게 피드백한다. 중앙 제어기(110)는 모든 셀들에 있는 이동 단말들로부터의 채널 정보를 사용하여 각 이동 단말을 위한 자원을 할당하고, 상기 할당된 자원을 나타내는 전력 할당 정보를 해당 서비스중인 기지국(120)을 통해 이동 단말(130)에게 전달한다.
상기와 같이 중앙 제어기를 사용하는 자원 관리 기법은 각 셀과 중앙 제어기 간의 정보 교환을 위해 시그널링 오버헤드가 크다는 문제를 가진다.
시그널링 오버헤드를 줄이기 위해 각 이동 단말에게 자원을 할당함에 있어서, 해당 사용자의 요구된 서비스품질(Quality of Service: QoS)을 고려하여, QoS를 보장하지 못할 확률을 최소화하는 자원 관리 기법이 제안되었다. 이 경우, 시그널링 오버헤드(signaling overhead)를 줄이기 위해 서로 다른 셀들에 속하면서 서로 간에 큰 간섭을 야기하는 이웃한 섹터들은 의사 셀(pseudo-cell)들로 정의되며, 의사 셀들 간에 분산적으로 자원을 할당하여, 한 의사 셀에 속하는 섹터들이 부하(load) 정보만을 제한적으로 공유하도록 한다.
상기와 같이 의사 셀을 사용하는 자원 관리 기법은, 셀 간에 공유하는 정보량을 줄일 수 있지만, 의사 셀들을 정의하기 위해 초기 시스템 설치 단계에서 셀 계획(cell planning)이 요구된다. 더욱이 실제 시스템 환경에서는 네트워크 상에 셀들이 불규칙하게 분포할 것으로 예상되기 때문에, 셀 간의 상호 간섭을 정확히 예측하여 셀 계획을 수행하기는 쉽지 않다. 또한, 차세대 시스템에서는 시스템 설치비용을 줄이기 위해 플러그 앤 플레이(plug & play) 형태로 셀들이 구축된다는 것을 고려한다면, 셀 계획을 필요로 하는 자원 관리 기법은 바람직하지 않다.
또 다른 자원 관리 기법의 예로서, 전체 주파수 대역을 몇 개의 조합(set)들로 분할하고, 각 조합마다 서로 다른 주파수 재사용(reuse) 방식을 적용하는 프랙셔널 주파수 재사용(fractional frequency reuse: FFR) 방식이 있다. 프랙셔널 주파수 재사용 방식은 주파수 대역 별로 재사용 패턴(reuse pattern)을 정적(static) 혹은 동적으로(dynamic) 조절할 수 있는데, 정적 방식은 셀 계획이 필요하다는 점에서, 동적 방식은 그에 더하여 의사 셀 구조와 셀간 시그널링이 필요하다는 점에서 역시 차세대 시스템에 부적합한 면이 있다.
이 외에, 별도의 셀간 신호들이나 셀 계획 없이 각 셀이 자신의 효율성(utility)을 최대화하는 방식으로 자원을 할당하여 효과적으로 셀 간 간섭을 관리할 수 있다. 그러나 이러한 효율성 기반의 자원 관리 기법 또한 각 셀의 반복적인(iterative) 전력 할당(Power allocation)이 동기 시간(coherence time) 이내에 수렴되어야 하므로, 데이터 전송 이전에 전력 할당의 수렴을 위한 별도의 트레이닝(training)을 거쳐야 한다는 오버헤드가 있다.
따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 셀 간 시그널링이나 셀 계획의 부담 없이 분산적으로 셀 간 간섭을 제어하는 동적 전력 할당 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은, 셀들 전체의 데이터 처리율에 대한 손실을 최소화하면서 셀 경계에 위치하여 셀 간 간섭의 영향을 많이 받는 이동 단말의 통신 성능을 향상시키는 동적 전력 할당 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은; 다중 셀 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access: OFDMA) 시스템에서 단말이 셀간 간섭 제어를 위해 동적으로 전력을 할당받는 방법에 있어서, 기지국으로부터 수신되는 신호에 대해 서로 다른 주파수 자원으로 구성된 채널들 각각에 대한 채널 간섭 양을 측정하는 과정과, 상기 채널들 각각에 대해 측정된 채널 간섭 양이 간섭 임계치 보다 큰지 여부를 기반으로 상기 채널들 각각에 대한 채널 선호도 값을 결정하는 과정과, 상기 채널들 각각에 대해 결정된 채널 선호도 값을 포함하는 채널 선호도 정보를 생성하는 과정과, 상기 채널 선호도 정보를 상기 기지국으로 피드백하는 과정과, 상기 채널 선호도 정보 및 셀 내의 다른 단말들로부터 상기 기지국으로 피드백된 채널 선호도 정보에 따라 할당된 전력을 가지는 채널들을 통해 상기 기지국으로부터 데이터를 수신하는 과정을 포함한다.
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본 발명의 실시 예에 따른 장치는; 다중 셀 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access: OFDMA) 시스템에서 셀간 간섭 제어를 위해 동적으로 전력을 할당받는 단말에 있어서, 기지국으로부터 수신되는 신호에 대해 서로 다른 주파수 자원으로 구성된 채널들 각각에 대한 채널 간섭 양을 측정하는 채널 간섭 측정부와, 상기 채널들 각각에 대해 측정된 채널 간섭 양이 간섭 임계치 보다 큰지 여부를 기반으로 상기 채널들 각각에 대한 채널 선호도 값을 결정하는 채널 선호도 결정부와, 상기 채널들 각각에 대해 결정된 채널 선호도 값을 포함하는 상기 채널 선호도 정보를 생성하고, 상기 채널 선호도 정보를 상기 기지국으로 피드백하는 피드백 정보 전송부와, 상기 채널 선호도 정보 및 셀 내의 다른 단말들로부터 상기 기지국으로 피드백된 채널 선호도 정보에 따라 할당된 전력을 가지는 채널들을 통해 상기 기지국으로부터 데이터를 수신하는 수신부를 포함한다.
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본 발명의 실시 예에 따른 다른 방법은; 다중 셀 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access: OFDMA) 시스템에서 기지국이 셀간 간섭 제어를 위한 동적으로 전력을 할당하는 방법에 있어서, 셀 내의 단말들 각각으로부터 채널 선호도 정보를 수신하는 과정과, 상기 단말들 각각으로부터 수신된 채널 선호도 정보로부터, 서로 다른 주파수 자원으로 구성된 채널들 각각에 대해 측정된 채널 간섭 양이 간섭 임계치 보다 큰지 여부를 기반으로 결정된 채널 선호도 값을 검출하는 과정과, 상기 단말들 별 상기 채널들 각각에 대한 채널 선호도 값을 기반으로 상기 채널들에 대해 채널 전력을 할당하는 과정과, 상기 할당된 채널 전력을 사용하여 상기 채널들을 통해 상기 단말들에게 데이터를 전송하는 과정을 포함한다.
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본 발명의 실시 예에 따른 다른 장치는; 다중 셀 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access: OFDMA) 시스템에서 셀간 간섭 제어를 위해 동적으로 전력을 할당하는 기지국에 있어서, 셀 내의 단말들 각각으로부터 채널 선호도 정보를 수신하는 피드백 정보 수신부와, 상기 단말들 각각으로부터 수신된 채널 선호도 정보로부터, 서로 다른 주파수 자원으로 구성된 채널들 각각에 대해 측정된 채널 간섭 양이 간섭 임계치 보다 큰지 여부를 기반으로 결정된 채널 선호도 값을 검출하고, 상기 단말들 별 상기 채널들 각각에 대한 채널 선호도 값을 기반으로 상기 채널들에 대해 채널 전력을 할당하는 전력 할당 제어부와, 상기 할당된 채널 전력을 사용하여 상기 채널들을 통해 상기 단말들에게 데이터를 전송하는 데이터 송신부를 포함한다.
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이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서 의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
후술되는 본 발명의 주요한 요지는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA) 무선통신 시스템에서 셀 간 간섭을 제어하는 제공하는 것으로서, 특히 동적 전력 할당을 위한 시그널링 및 프레임 구조와, 각 이동 단말이 선호 채널을 결정하는 알고리즘과, 각 기지국에서의 전송 전력을 결정하는 동적 전력 할당 알고리즘을 제공한다. 다시 말해서 본 발명의 바람직한 실시예에서 제안하는 동적 전력 할당은, 각 기지국들이 서로 간의 신호 교환 없이, 그에 속해 있는 이동 단말들이 원하는 대로 채널에 전력을 할당하도록 한다.
이하 본 발명을 구체적으로 설명하는데 있어 구체적인 네트워크 개체의 명칭 및 정보의 명칭을 이용할 것이나, 본 발명의 기본 목적인 동적 전력 할당은 유사한 기술적 배경 및 채널 형태를 가지는 여타의 무선통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 동적 전력 할당을 수행하기 위한 네트워크 구조를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 전체 서비스영역은 다수의 셀들로 구분되며, 기지국(BS)들(220, 222, 224)은 각각 하나 혹은 그 이상의 셀들을 제어한다. 사용자들, 즉 이동 단말(MS)들(230, 232, 234)은 접속 가능한 적어도 하나의 기지국들(일 예로서 220, 222, 224)과 이동 단말들(230, 232, 234) 사이의 주파수 채널들에 대한 상태를 나타내는 채널 정보를 생성하여 서비스중인 기지국들(220, 222, 224)에게 피드백한다. 기지국들(220, 222, 224)은 해당 셀에 위치하고 있는 이동 단말들(230, 232, 234)로부터의 채널 정보를 사용하여 각 이동 단말을 위한 자원을 할당하고, 상기 할당된 자원을 나타내는 정보를 해당 셀 내에 방송한다. 이를 위해 기지국들(220, 222, 224)은 각자 전력 할당(Power Allocation)에 의한 전력 업데이트를 수행하며, 상호간에 시그널링을 필요로 하지 않는다.
전력 할당은 인접 셀들에 미치는 간섭을 결정하므로 전력 할당의 빈도가 너무 잦으면 간섭이 자주 바뀌어서 채널 적응화(channel adaptation) 효과를 얻을 수 없다. 이를 피하기 위해 도 3과 같은 OFDM 프레임의 구조를 제공한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 OFDM 프레임의 구조를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 스케쥴링 단위가 되는 시간 슬롯(time slot)(이하 스케쥴링 슬롯이라 칭함)(314)을 데이터 전송(306)의 기본 단위로 할 때, 미리 정해지는 개수의 스케쥴링 슬롯들로 구성되는 슈퍼 프레임(300)이 동적 전력 할당 및 시그널링의 단위가 된다. 기지국은 매 슈퍼프레임(300)의 시작 시에 전력 할당(302)을 수행하고, 상기 전력 할당을 통해 이미 전력이 할당된 채널들을 슬롯 단위로 스케쥴링한다.
구체적으로 기지국은 전력 할당(302)의 결과 결정된 간섭 임계치(Interference Threshold)(이하 TH라 칭함)와 재사용 파라미터(Reuse Parameter)(이하 R이라 칭함)를 해당 셀 내의 모든 이동 단말들에게 방송한다.(304) 여기서 TH는 셀 내 평균 데이터 처리율과 셀 경계에서의 데이터 처리율에 대한 트레이드 오프를 고려하여 결정된다. 또한 R은 0보다 크고, 기지국이 데이터의 전송에 사용 가능한 채널들의 개수 N보다 크지 않은 범위 내에서 정해진다. 여기서 TH와 R은 시스템 운영자(System Operator)에 의해 시스템 특성에 따라, 예를 들어 공정성(fairness) 및/또는 전체 데이터 처리율(total throughput)을 최대화하도록 정해지며, TH와 R을 결정하는 구체적인 알고리즘에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이후 기지국은 상기 전력 할당에 따른 전력을 가지는 채널들을 통해 상기 이동 단말들에게 데이터를 전송하는데,(306) 이때 스케쥴링 슬롯(314) 단위마다 상기 채널들을 사용할 이동 단말들이 결정된다.
이동 단말들은 한 슈퍼프레임 동안의 채널 품질 및 셀간 간섭(inter-cell interference) 양을 채널별로 측정하여, 상기 측정 결과에 따른 채널 선호도 V(k,n)를 포함하는 채널 선호도 정보(308)를 피드백한다. 여기서 채널 선호도 V(k,n)는 이동 단말, 즉 사용자 k가 채널 n을 선호하는지의 여부를 나타내는 정보이다. 일 예로서 상기 V(k,n)가 단일 비트이고 전체 채널 개수를 N이라 할 때, 각 이동 단말이 피드백하는 정보의 양은 매 슈퍼프레임마다 N 비트가 된다. 또한 여기서 채널이란 데이터 전송에 사용되는 주파수 자원의 집합으로서, 하나 이상의 부반송파로 이루어진다. 이동 단말들은 상기 채널 품질 및 셀간 간섭 양을 측정하기 위하여 알려진 측정 알고리즘을 사용할 수 있다. 상기 측정 알고리즘의 구체적인 동작 절차에 대한 설명은 본 발명의 주요한 요지를 흩트리지 않기 위하여 생략될 것이다.
기지국은 상기 이동 단말들로부터 피드백된 채널 선호도들을 참조하여 다음 슈퍼프레임을 위한 전력 할당(310)을 수행하고, TH와 R을 방송한 후 (312) 다음 슈퍼프레임에서의 데이터 전송을 수행한다.(도시하지 않음)
상기한 바와 같이 전력 할당 시에는 상기 전력 할당이 적용되는 슈퍼프레임에서 각 채널을 어떤 이동 단말이 사용하게 될 지가 결정되어 있지 않다. 따라서 기지국은 각 채널에 전력을 할당함에 있어서, 특정 사용자의 선호도만을 반영해서는 안 된다. 기지국에 속한 모든 이동 단말들의 채널에 대한 선호도를 효과적으로 반영하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 단말과 기지국의 동작을 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 전력 할당을 지원하기 위한 이동 단말의 채녈 정보 피드백 동작을 나타낸 흐름도이다. 여기서 하기의 단계들을 수행하기 이전에, 이동 단말은 기지국으로부터 방송되는 파라미터들인 TH와 R을 수신한 것으로 한다.
도 4를 참조하면, 410 단계에서 모든 N개의 채널들, 즉 주파수 채널들에 대한 채널 선호도 V(k,n)는 0으로 초기화된다.(V(k,n)=0) 여기서 k는 이동 단말, 즉 사용자의 인덱스이고, n은 채널의 인덱스이다. 420 단계에서 이동 단말은 매 슈퍼프레임마다 기지국으로부터 수신되는 신호에 대해 측정된 채널별 간섭 양에 따라, 각 채널의 선호 여부, 즉 각 채널의 간섭 상황이 양호한지의 여부를 나타내는 V(k,n)를 설정한다. 구체적으로 하기 <수학식 1>과 같이, 한 슈퍼프레임 동안에 측정된 평균 간섭이 TH보다 작은 채널들에 대한 V(k,n)는 '1(긍정)'로 설정된다. 나머지 채널들에 대한 V(k,n)은 '0(부정)'으로 설정된다.
Figure 112006094071674-pat00001
여기서
Figure 112006094071674-pat00002
은 사용자 k가 채널 n에 대해 측정한 간섭 양을 나타낸다.
430 단계에서는 V(k,n)가 '1'로 설정된 채널들의 개수가 N/R 이상인지를 하기 <수학식 2>과 같이 판단한다.
Figure 112006094071674-pat00003
상기 <수학식 2>가 참이라면, 460 단계로 진행하여 이동 단말은 모든 N개의 채널들에 대한 채널 선호도 V(k,n)를 포함하는 채널 선호도 정보를 피드백한다. 반면 상기 <수학식 2>가 참이 아니라면, 즉 '1'로 설정된 V(k,n)의 개수가 N/R보다 작다면, 440 단계로 진행하여 V(k,n)가 '0'인 채널들 중 최소 간섭을 가지는 채널 n*를 하기 <수학식 3>과 같이 선택한다.
Figure 112006094071674-pat00004
450 단계에서 이동 단말은 상기 선택된 채널 n*의 채널 선호도 V(k,n*)를 '1'로 변경한 후, 상기 430 단계로 복귀한다.
이상과 같이 이동 단말은 '1'로 설정된 V(k,n)의 개수가 N/R 이상이 될 때까지, 간섭 양이 적은 채널부터 순서대로 V(k,n)를 '1'로 설정하여 기지국으로 보고하고, 상기 보고된 채널 선호도 정보에 따라 할당된 전력을 가지는 채널들을 통해 기지국으로부터 데이터를 수신한다.
기지국은 피드백된 채널 선호도 V(k,n)를 이용하여 다음 슈퍼프레임에서 사용할 채널별 전력 할당을 결정한다. 상기 V(k,n)는 해당 셀 내의 사용자로부터 피드백된 것이므로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 전력 할당은 셀 간의 시그널링이나 사전의 셀 계획을 필요로 하지 않는다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국의 동적 전력 할당 동작을 나타낸 흐름도이다. 여기서 하기의 단계들을 수행하기 이전에, 기지국은 셀 내의 사용자들, 즉 이동 단말들에게 파라미터들인 TH와 R을 방송하고, 상기 이동 단말들로부터 채널들 각각에 대한 선호 여부를 나타내는 채널 선호도 정보인 V(k,n) 수신한 것으로 한다.
도 5를 참조하면, 510 단계에서 동적 전력 할당의 수행을 위한 변수들이 초기화된다. 구체적으로 셀 내의 사용자, 즉 이동 단말들 중 높은 간섭 환경에 있다고 판단되는 이동 단말들을 관리하기 위한 집합 UHI(users with high interference)는 공집합으로 설정되고,(UHI=Φ) 전력이 할당되지 않은 채널들의 집합인 CH는 모든 채널들을 포함하는 것으로 설정되며,(CH={1, 2, ... N}) 각 이동 단말의 전력 점유율인 r(k)은 0으로 초기화되고(r(k)=0), 할당 가능한 전력, 즉 남은 전력을 나타내는 Pr은 전체 전력 Pt로 설정된다.(Pr=Pt)
520 단계에서 기지국은 셀 내의 이동 단말들 중 높은 간섭 환경에 있다고 판단되는 사용자들을 골라 UHI로 결정한다. 구체적으로 이동 단말 k가 '1'로 설정한 V(k,n)의 개수가 N/R 이하라면 하기 <수학식 4>에 의해 이동 단말 k는 UHI에 속한다.
Figure 112006094071674-pat00005
다음으로 기지국은 하기된 바와 같이 상기 UHI에 속한 이동 단말들의 채널 선호도 정보를 이용하여 각 채널에 전력을 할당한다. 여기서 각 이동 단말 k는 채널 사용에 있어서
Figure 112013034072992-pat00006
의 우선순위를 가진다.
530 단계에서 기지국은 전력이 할당되지 않은 채널들 중 UHI의 이동 단말들이 가장 선호하는 채널 n*를 하기 <수학식 5>에 의해 찾는다.
Figure 112006094071674-pat00007
540 단계에서 UHI에 속하는 각 이동 단말의 점유율 r(k)은 상기 찾아진 채널 n*에 따라 하기 <수학식 6>과 같이 업데이트된다.
Figure 112006094071674-pat00008
여기에서
Figure 112013034072992-pat00009
는 이동 단말 k가 UHI에 속하면 '1'이고, 아니면 '0'인 함수이다. 상기 <수학식 6>과 같이 구해지는 r(k)은 각 이동 단말에게 만족할 만한 수치의 전력이 할당되었는가를 판단하는데 사용되는 수치로서, 해당 채널들의 할당된 전력과 상기 채널들을 공유하려는 사용자 수에 따라 정해진다.
550 단계에서 상기 찾아진 채널 n*에는 해당 가용 전력 P(n*)가 하기 <수학식 7>과 같이 할당되며, 이에 따라 CH 및 Pr이 하기 <수학식 8>과 같이 업데이트된다.
Figure 112006094071674-pat00010
Figure 112006094071674-pat00011
560 단계에서 기지국은 하기 <수학식 9>과 같이, R에 의해 정해지는 일정 수준 이상의 점유율을 가지는 사용자를 UHI에서 제거한다.
Figure 112006094071674-pat00012
상기 <수학식 9>에 의해 기지국은 전체 전력 중 각 이동 단말이 어느 정도의 전력을 점유하였는지를 나타내는 r(k)을 이용하여, 해당 이동 단말의 전력 점유에 대한 만족도를 판단한다.
570 단계에서 기지국은 UHI에 남은 사용자가 존재하고(UHI != Φ) 할당 가능한 채널과 전력이 남았는지(Pr>0)를 판단하여, 만일 남은 사용자와 할당 가능한 채널/전력이 존재하면 UHI의 이동 단말들에 대해 적절한 채널(즉 대역폭)에 적절한 전력이 할당된 것으로 판단하여 상기 530 단계로 복귀한다. 남은 사용자나 할당 가능한 채널/전력이 존재하지 않으면 남는 전력을 나머지 채널들에 할당하기 위하여 580 단계로 진행한다.
상기 580 단계에서 기지국은 남는 파워 Pr을, 아직 전력이 할당되지 않은 채널들 중 '1'인 V(k,n)를 가지는 채널들에게 각 이동 단말에 대하여 균등하게 할당하기 위한 전력 벡터 q(k,n)를 하기 <수학식 10>과 같이 구한다. 여기서 균등하다 함은, 해당 채널들을 선호 채널로 선택한 이동 단말들의 수를 고려함을 의미한다.
Figure 112006094071674-pat00013
590 단계에서 기지국은 상기와 같이 구해진 전력 벡터를 이용하여, 아직 전력이 할당되지 않은 채널들, 즉 남은 채널들에 하기 <수학식 11>과 같이 남은 전력을 할당한다.
Figure 112006094071674-pat00014
즉 전력이 할당되지 않은 채널들 중 채널 n에게는 상기 <수학식 11>과 같이 구해지는 P(n)의 전력, 즉 채널 n을 선호 채널로 선택한 이동 단말들의 개수를 전력이 할당되지 않은 채널들의 개수로 나눈 값만큼의 비율이 할당된다.
이상과 같이 각 채널에 대한 전력이 결정되면, 기지국은 상기 결정된 전력으로 다음 슈퍼프레임 동안 해당 이동 단말들에게 데이터를 전송한다.
기지국은 이동 단말들에게 방송되는 파라미터들 중 하나인 TH의 조절을 통해 각 셀에서의 데이터 처리율과 셀 경계에서의 이동 단말 성능을 트레이드(trade)할 수 있다. TH를 높게 설정하면 보다 많은 채널들이 사용될 수 있으므로 각 셀에서의 데이터 처리율이 늘어나지만 간섭의 증가로 셀 경계에 위치하는 이동 단말의 성능이 감소할 수 있다. 반면 TH를 낮게 설정하면 이동 단말들이 간섭에 민감하게 반응하여 대역폭을 좁게 사용하려는 경향이 생기므로, 셀 경계에 위치하는 이동 단말의 성능이 향상되지만 전체 셀에서의 데이터 처리율은 떨어질 수 있다. 따라서 기지국은 셀에 걸린 부하와 사용자의 QoS 등을 고려하여 적절히 TH를 설정한다.
하기에서는 N=6, K=4, Pt=6, TH=1, R=3인 경우에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 전력 할당 동작의 예시를 설명한다. 여기서 모든 이동 단말들은 동일한 우선순위를 가지는 경우를 설명한다.
다음 <표 1>은 각 이동 단말이 6개의 채널들에 대해 하나의 슈퍼프레임 동안 평균적으로 측정한 간섭 양
Figure 112013034072992-pat00015
을 나타낸 것이다.
K|N n=1 2 3 4 5 6
k=1 2 1.5 3 2.5 1.5 2
2 0.5 0.8 2 2.5 1.8 3
3 0.7 0.5 0.9 0.7 0.4 1.2
4 0.9 0.6 1.3 0.9 0.7 1.7
TH=1이므로, 각 이동 단말은 다음의 <표 2>와 같은 채널 선호도 V(k,n)을 기지국에 피드백한다.
K|N n=1 2 3 4 5 6
k=1 0 1 0 0 1 0
2 1 1 0 0 0 0
3 1 1 1 1 1 0
4 1 1 0 1 1 0
여기서 이동 단말은 '1'로 설정된 V(k,n)의 개수가 적어도 N/R=2개가 될 때까지 간섭 양이 적은 채널부터 순서대로 V(k,n)를 '1'로 설정하여 기지국으로 보고한다. 따라서 1.5의 간섭을 가지는 V(1,2) 및 V(1,5) 또한 상기 <표 2>에서 '1'로 설정되었다.
N/R=6/3=2개 이하의 선호 채널들을 가지는 이동 단말들 1,2가 UHI에 속하므로, 기지국은 이동 단말들 1,2를 UHI 사용자로 간주하여 이동 단말들 1,2의 채널 선호도를 이용하여 동적 전력 할당을 수행한다. 즉, 가장 많은 UHI 사용자가 선호하는 채널은 채널 2이므로, 채널 2에 전력 Pt*R/N = 3이 할당된다. 채널 2를 선호하는 UHI 사용자가 2명이므로, 이동 단말들 1, 2의 점유율인 r(1)과 r(2)은 1/2가 되고, 상기 점유율들이 UHI에 대한 전력 할당의 종료 기준인 N/3K = 1/2보다 크거나 같으므로, UHI 사용자들의 선호 채널에 대한 전력 할당이 종료된다.
그러면, 남은 전력 Pr = 3이 남은 채널들 1, 3, 4, 5, 6에 할당된다. 다음 <표 3>는 전력 벡터 q(k,n)와, 최종 전력 할당 결과를 나타내고 있다.
K|N n=1 2 3 4 5 6
k=1 0 3 0 0 3 0
2 3 3 0 0 0 0
3 0.75 3 0.75 0.75 0.75 0
4 1 3 0 1 1 0
평균 1.1875 3 0.1875 0.4375 1.1875 0
상기 <표 3>의 마지막 행은 해당 슈퍼 프레임에서 사용될 각 채널 별 최종 전력 할당 결과 P(n)이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통신 시스템은 다음과 같다.
1. 기지국은 TH 및 R 값을 하향링크 신호에 실어 방송한다.
2. 이동 단말은 선호 채널들을 나타내는 채널 선호도 정보 V(k,n)를 기지국으로 피드백한다.
3. 기지국은 해당 셀 내에 새로이 진입한 이동 단말을 포함한 셀 내 모든 이동 단말들이 상기 TH 및 R을 포함한 신호를 수신할 수 있도록 상기 TH 및 R을 방송한다.
4. 기지국과 이동 단말 사이에는, 채널 별로 원하는 신호 전력(desired signal power)과 셀간 간섭 전력(intercell interference power)을 측정하는데 사용되기 위한 미리 약속된 신호인 파일럿 신호의 전송 구조 및 파일럿 전력이 약속된다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 할당을 지원하기 위해 채널 정보를 피드백하는 이동 단말의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 6을 참조하면, OFDM 신호 수신부(610)는 기지국으로부터 송신되는 OFDM 신호를 수신하여 복조한 후 파라미터 해석부(620) 및 채널간섭 측정부(630)로 전달한다. 파라미터 해석부(620)는 상기 OFDM 신호에 포함된 파라미터들, 즉 간섭 임계치 TH와 재사용 파라미터 R을 검출하여 채널 선호도 결정부(640)로 전달한다. 채널간섭 측정부(630)는 상기 OFDM 신호를 다수의 채널 신호들로 구분하여 소정의 알고리즘에 따라 각 채널 간섭을 측정한다. 그러면 채널 선호도 결정부(640)는 앞서 언급한 도 4와 같이 상기 파라미터들을 이용하여 상기 측정된 각 채널 간섭으로부터 각 채널의 선호 여부를 결정하고, 상기 각 채널의 선호 여부를 나타내는 채널 선호도 정보를 출력한다. 상기 채널 선호도 정보는 피드백 정보 전송부(650)에 의해 소정의 포맷으로 채널 정보에 포함되어 기지국으로 피드백된다. 여기서 채널 정보는 상기 채널 선호도 정보 이외에, 기지국에서의 스케쥴링에 이용될 수 있도록 채널 품질 정보를 더 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전력 할당을 수행하기 위한 기지국의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 7을 참조하면, 피드백 정보 수신부(710)는 셀 내의 이동 단말들로부터 하나의 슈퍼프레임 동안에 결정된 선호 채널들을 나타내는 채널 선호도 정보를 포함하는 채널 정보를 수신하여, 상기 채널 선호도 정보를 전력 할당 제어부(720)로 전달한다. 상기 채널 선호도 정보는 각 이동 단말이 각 채널을 선호하는지의 여부를 나타낸다. 전력 할당 제어부(720)는 상기 채널 선호도 정보와, 상기 이동 단말들에게 상기 슈퍼프레임의 시작시에 방송된 파라미터들인 간섭 임계치 TH와 재사용 파라미터 R을 이용하여, 상기 이동 단말들이 선호하는 채널들에 대해 우선적으로 전력을 할당하고 나머지 채널들에게 남은 전력을 할당한다. 전력 할당 제어부(720)의 구체적인 동작은 앞서 언급한 도 5에 나타낸 바와 같다.
채널들에 대한 전력 할당이 완료되면, 할당된 채널 전력에 대한 정보는 데이터 송신부(730)로 전달되어, 다음(following) 슈퍼프레임에서 데이터 송신부(720)가 채널들을 통해 상기 이동 단말들에게 데이터를 전송하는데 사용된다. 또한 전력 할당 제어부(720)에서의 전력 할당에 따라 결정된 파라미터들 TH, R은 다음 슈퍼프레임의 시작시에 파라미터 송신부(740)에 의해서 셀 내의 이동 단말들에게로 방송된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 전력 할당의 성능을 기존의 FFR 방식과 비교하여 보기로 한다. FFR 방식은 전체 주파수 대역을 재사용 인자(Reuse Factor: RF)가 각각 1과 3인 두 주파수 조합들로 분할하며, 본 발명의 방식에서 재사용 파라미터인 R은 3이다. 각 방식의 전체 효율(overall efficiency)에 대한 기준으로는 셀의 평균 데이터 처리율을 사용하고, 셀 경계에 위치한 사용자의 성능 기준으로는 하위 5%를 기록한 사용자들의 평균 데이터 처리율을 사용한다. 이하에서는 하위 5% 사용자의 평균 데이터 처리율을 하위 평균 데이터 처리율로 간주하며, 이를 페어니스 인덱스(fairness index)라 칭한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 전력 할당 방식에서 데이터 처리율들의 트레이드 오프를 기존의 FFR 방식과 비교하여 나타낸 것이다. 여기서 셀 평균 데이터 처리율과 하위 평균 데이터 처리율은 RF가 1일 때의 값으로 정규화되었다.
도 8을 참조하면, 참조번호 802는 FFR 방식의 트레이드 오프 곡선을 나타낸 것이며, 참조번호 804는 본 발명의 트레이드 오프 곡선을 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 곡선(804)은 셀 평균 데이터 처리율과 하위 평균 데이터 처리율의 측면 모두에서 FFR 방식의 곡선(802)보다 나은 성능을 보임을 알 수 있다. 또한 본 발명의 곡선(804)은 FFR 방식의 곡선(802)에 비해 보다 바깥쪽에 위치한다는 점에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 전력 할당은 FFR 방식에 비해 효과적으로 셀 경계에서의 성능과 셀 전체에서의 성능을 효과적으로 트레이드함을 확인할 수 있다. 즉 본 발명의 동적 전력 할당은, TH를 적절히 설정함으로써 셀 평균 데이터 처리율과 하위 평균 데이터 처리율 모두를 개선할 수 있으며, FFR에 비해 셀 평균 데이터 처리율의 최대치를 5%, 하위 평균 데이터 처리율의 최대치를 14% 향상시킨다. 또한 RF 1인 FFR 방식에 비해 데이터 처리율의 손실 없이도 RF 3보다 21% 높은 하위 평균 데이터 처리율을 달성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 할당 방식의 사용자 처리율의 누적밀도함수(cumulated density function: CDF)를 기존의 FFR 방식과 비교하여 나타낸 것이다. 모의실험(simulation) 환경은 도 8에서와 같다.
도 9를 참조하면, 참조번호 902, 904는 각각 RF 1 및 RF 3인 FFR 방식의 CDF를 나타낸 것이며, 참조번호 906, 908, 910, 912는 TH가 각각 -50dBm, -68dBm, -74dBm, -90dBm인 동적 전력 할당 방식의 CDF를 나타낸 것이다. -50dBm이나 -90dBm과 같이 TH가 아주 크거나 작은 경우의 CDF(906, 912)는, 각각 RF 1과 3인 경우의 CDF(902, 904)에 근접한다. RF 1과 유사한 경우에 비해 TH가 -68dBm으로 감소된 경우의 CDF(908)를 보면, 상대적으로 낮은 데이터 처리율을 보이던 이동 단말들의 성능이 향상되어 하위 평균 데이터 처리율이 개선됨에 따라, 셀 평균 데이터 처리율이 증가됨을 확인할 수 있다. 여기서 TH를 -74dBm으로 더 감소된 경우의 CDF(910)를 보면, 하위 평균 데이터 처리율이 크게 개선되는 반면 높은 데이터 처리율을 보이던 이동 단말들의 성능이 감소하면서 셀 평균 데이터 처리율이 다소 감소하는 점도 확인할 수 있다. 따라서 상기와 같은 시뮬레이션을 통해, 셀 환경에서 적절한 TH가 실험적으로 결정될 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 전력 할당에서 데이터 처리율들의 트레이드 오프를 다른 모의실험 환경에서 기존의 FFR 방식과 비교하여 나타낸 것이다. 구체적으로 도 10은 기지국간 거리(inter-site distance)가 도 6의 1000m에서 500m로 줄어든 경우의 트레이드 오프를 나타낸 것이며, 도 11은 기지국당 섹터 수가 1개인 경우의 트레이드 오프를 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 트레이드 오프 곡선(1004, 1104)은 FFR 방식의 곡선(1002, 1102)에 비해 데이터 처리율 측면 뿐 아니라 트레이드 오프 측면에서도 우수한 성능을 보임을 알 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 기재하면 다음과 같다.
1. 셀 간 간섭을 관리하기 위해 별도의 셀 계획 및 셀 간 시그널링이 필요없다.
2. 셀 간 간섭의 제어를 통해 셀 경계에 위치한 사용자의 성능이 향상된다.
3. 매 슈퍼프레임에서 채널당 1비트라는 상대적으로 적은 피드백 오버헤드를 가진다.

Claims (26)

  1. 다중 셀 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access: OFDMA) 시스템에서 단말이 셀간 간섭 제어를 위해 동적으로 전력을 할당받는 방법에 있어서,
    기지국으로부터 수신되는 신호에 대해 서로 다른 주파수 자원으로 구성된 채널들 각각에 대한 채널 간섭 양을 측정하는 과정과,
    상기 채널들 각각에 대해 측정된 채널 간섭 양이 간섭 임계치 보다 큰지 여부를 기반으로 상기 채널들 각각에 대한 채널 선호도 값을 결정하는 과정과,
    상기 채널들 각각에 대해 결정된 채널 선호도 값을 포함하는 채널 선호도 정보를 생성하는 과정과,
    상기 채널 선호도 정보를 상기 기지국으로 피드백하는 과정과,
    상기 채널 선호도 정보 및 셀 내의 다른 단말들로부터 상기 기지국으로 피드백된 채널 선호도 정보에 따라 할당된 전력을 가지는 채널들을 통해 상기 기지국으로부터 데이터를 수신하는 과정을 포함하는 동적으로 전력을 할당받는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 결정하는 과정은,
    상기 간섭 임계치보다 작거나 같은 채널 간섭 양을 가지는 채널의 채널 선호도 값을 상기 채널 간섭 양이 상기 간섭 임계치보다 작거나 같음을 나타내는 제1값으로 설정하는 과정을 포함하는 동적으로 전력을 할당받는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 결정하는 과정은,
    상기 제1값으로 설정된 채널 선호도 값을 가지는 채널들의 개수가 소정 값 이상이 될 때까지, 채널 간섭 양이 가장 적은 채널의 채널 선호도 값을 상기 제1값으로 설정하는 과정을 포함하는 동적으로 전력을 할당받는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 소정 값은,
    상기 채널들의 개수를 미리 정해지는 재사용 파라미터로 나눈 값인 것을 특징으로 하는 동적으로 전력을 할당받는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 간섭 임계치 및 상기 재사용 파라미터는,
    상기 기지국으로부터 방송되는 것을 특징으로 하는 동적으로 전력을 할당받는 방법.
  6. 다중 셀 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access: OFDMA) 시스템에서 셀간 간섭 제어를 위해 동적으로 전력을 할당받는 단말에 있어서,
    기지국으로부터 수신되는 신호에 대해 서로 다른 주파수 자원으로 구성된 채널들 각각에 대한 채널 간섭 양을 측정하는 채널 간섭 측정부와,
    상기 채널들 각각에 대해 측정된 채널 간섭 양이 간섭 임계치 보다 큰지 여부를 기반으로 상기 채널들 각각에 대한 채널 선호도 값을 결정하는 채널 선호도 결정부와,
    상기 채널들 각각에 대해 결정된 채널 선호도 값을 포함하는 상기 채널 선호도 정보를 생성하고, 상기 채널 선호도 정보를 상기 기지국으로 피드백하는 피드백 정보 전송부와,
    상기 채널 선호도 정보 및 셀 내의 다른 단말들로부터 상기 기지국으로 피드백된 채널 선호도 정보에 따라 할당된 전력을 가지는 채널들을 통해 상기 기지국으로부터 데이터를 수신하는 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 채널 선호도 결정부는,
    상기 간섭 임계치보다 작거나 같은 채널 간섭 양을 가지는 채널의 채널 선호도 값을 채널 간섭 양이 상기 간섭 임계치보다 작거나 같음을 나타내는 제1값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 단말.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 채널 선호도 결정부는,
    상기 제1값으로 설정된 채널 선호도 값을 가지는 채널들의 개수가 소정 값 이상이 될 때까지, 채널 간섭 양이 가장 적은 채널의 채널 선호도 값을 상기 제1값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 단말.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 소정 값은,
    상기 채널들의 개수를 미리 정해지는 재사용 파라미터로 나눈 값인 것을 특징으로 하는 이동 단말.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 방송되는 상기 간섭 임계치 및 상기 재사용 파라미터가 수신되면, 상기 수신된 간섭 임계치 및 상기 재사용 파라미터를 상기 채널 선호도 결정부로 제공하는 파라미터 해석부를 더 포함하는 단말.
  11. 다중 셀 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access: OFDMA) 시스템에서 기지국이 셀간 간섭 제어를 위한 동적으로 전력을 할당하는 방법에 있어서,
    셀 내의 단말들 각각으로부터 채널 선호도 정보를 수신하는 과정과,
    상기 단말들 각각으로부터 수신된 채널 선호도 정보로부터, 서로 다른 주파수 자원으로 구성된 채널들 각각에 대해 측정된 채널 간섭 양이 간섭 임계치 보다 큰지 여부를 기반으로 결정된 채널 선호도 값을 검출하는 과정과,
    상기 단말들 별 상기 채널들 각각에 대한 채널 선호도 값을 기반으로 상기 채널들에 대해 채널 전력을 할당하는 과정과,
    상기 할당된 채널 전력을 사용하여 상기 채널들을 통해 상기 단말들에게 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 동적으로 전력을 할당하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 채널들에 대해 채널 전력을 할당하는 과정은,
    상기 단말들 별 상기 채널들 각각에 대한 채널 선호도 값을 기반으로 상기 단말들 각각에 대한 선호 채널들의 개수를 판단하고, 상기 단말들 중 선호 채널들의 개수가 소정 값 이하인 단말들을 간섭 사용자 집합으로 설정하는 과정과,
    상기 간섭 사용자 집합에 속하는 단말들의 상기 채널 선호도 정보를 기반으로 상기 채널들에 대해 상기 간섭 사용자 집합에 속하는 단말들이 선호하는 순서대로 채널 전력을 할당하는 과정과,
    상기 채널 전력이 할당되지 않은 나머지 채널들에 대해 균등하게 채널 전력을 할당하는 과정을 포함하는 동적으로 전력을 할당하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 소정 값은,
    상기 채널들의 개수를 상기 기지국으로부터 방송되는 재사용 파라미터로 나눈 값인 것을 특징으로 하는 동적으로 전력을 할당하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 채널들에 대해 채널 전력을 할당하는 과정은,
    상기 간섭 사용자 집합에 남은 단말이 존재하지 않거나 할당 가능한 채널과 전력이 남지 않을 때까지,
    상기 채널 전력이 할당되지 않은 채널들 중 상기 간섭 사용자 집합의 단말들이 가장 선호하는 채널을 선택하여, 상기 선택된 채널에 가용 전력을 할당하고, 상기 간섭 사용자 집합의 단말들 중 상기 선택된 채널을 선호 채널로 선택한 단말들의 전력 점유율을 업데이트하여, 상기 업데이트된 전력 점유율이 소정 값 이상인 단말들을 상기 간섭 사용자 집합에서 제거하는 과정을 포함하는 동적으로 전력을 할당하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 가용 전력은, 하기 수학식12와 같이 정해짐을 특징으로 하는 동적으로 전력을 할당하는 방법.
    <수학식 12>
    Figure 112013034072992-pat00043
    상기 수학식 12에서 P(n*)는 상기 선택된 채널에 할당되는 가용 전력을 나타내며, Pr은 기지국의 남은 전력을 나타내며, Pt는 상기 기지국의 전체 전력을 나타내며, R은 상기 기지국으로부터 방송되는 재사용 파라미터를 나타내며, N은 상기 채널들의 개수를 나타냄.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 단말들의 전력 점유율은, 하기 수학식13과 같이 업데이트되는 것을 특징으로 하는 동적으로 전력을 할당하는 방법.
    <수학식 13>
    Figure 112013034072992-pat00044
    상기 수학식 13에서 r(k)은 단말 k의 점유율을 나타내며,
    Figure 112013034072992-pat00045
    는 단말 k의 우선 순위를 나타내며,
    Figure 112013034072992-pat00046
    는 단말 k가 채널 n*을 선호 채널로 선택하였는지의 여부를 나타내는 채널 선호도를 나타내며,
    Figure 112013034072992-pat00047
    는 단말 k가 상기 간섭 사용자 집합에 속하면 '1'이고, 아니면 '0'인 함수를 나타냄.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 나머지 채널들에 대해 균등하게 채널 전력을 할당하는 과정은,
    상기 채널 전력이 할당되지 않은 나머지 채널들 중 상기 단말들 중 적어도 하나에 의해 선호 채널로 선택된 채널들에 대해, 해당 각 채널을 선호 채널로 선택한 단말들의 개수에 따라 균등하게 남은 전력을 할당하는 과정을 포함하는 동적으로 전력을 할당하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 나머지 채널들에 할당되는 전력은, 하기 수학식14와 같이 정해짐을 특징으로 하는 동적으로 전력을 할당하는 방법.
    <수학식 14>
    Figure 112013034072992-pat00048
    Figure 112013034072992-pat00049
    상기 수학식 14에서 Pr은 남은 전력을 나타내며, V(k,n)는 단말 k가 채널 n을 선호 채널로 선택하였는지의 여부를 나타내는 채널 선호도를 나타내며, CH는 상기 채널 전력이 할당되지 않은 나머지 채널들의 집합을 나타내며,
    Figure 112013034072992-pat00050
    는 단말 k의 우선 순위를 나타내며, P(n)는 채널 n에 할당되는 전력을 나타냄.
  19. 다중 셀 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access: OFDMA) 시스템에서 셀간 간섭 제어를 위해 동적으로 전력을 할당하는 기지국에 있어서,
    셀 내의 단말들 각각으로부터 채널 선호도 정보를 수신하는 피드백 정보 수신부와,
    상기 단말들 각각으로부터 수신된 채널 선호도 정보로부터, 서로 다른 주파수 자원으로 구성된 채널들 각각에 대해 측정된 채널 간섭 양이 간섭 임계치 보다 큰지 여부를 기반으로 결정된 채널 선호도 값을 검출하고, 상기 단말들 별 상기 채널들 각각에 대한 채널 선호도 값을 기반으로 상기 채널들에 대해 채널 전력을 할당하는 전력 할당 제어부와,
    상기 할당된 채널 전력을 사용하여 상기 채널들을 통해 상기 단말들에게 데이터를 전송하는 데이터 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 전력 할당 제어부는,
    상기 단말들 별 상기 채널들 각각에 대한 채널 선호도 값을 기반으로 상기 단말들 각각에 대한 선호 채널들의 개수를 판단하고, 상기 단말들 중 선호 채널들의 개수가 소정 값 이하인 단말들을 간섭 사용자 집합으로 설정하고, 상기 간섭 사용자 집합에 속하는 단말들의 상기 채널 선호도 정보를 기반으로 상기 채널들에 대해 상기 간섭 사용자 집합에 속하는 단말들이 선호하는 순서대로 채널 전력을 할당하고, 상기 채널 전력이 할당되지 않은 나머지 채널들에 대해 균등하게 채널 전력을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 소정 값은,
    상기 채널들의 개수를 상기 기지국으로부터 방송되는 재사용 파라미터로 나눈 값인 것을 특징으로 하는 기지국.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 전력 할당 제어부는,
    상기 간섭 사용자 집합에 남은 단말이 존재하지 않거나 할당 가능한 채널과 전력이 남지 않을 때까지,
    상기 채널 전력이 할당되지 않은 채널들 중 상기 간섭 사용자 집합의 단말들이 가장 선호하는 채널을 선택하여, 상기 선택된 채널에 가용 전력을 할당하고, 상기 간섭 사용자 집합의 단말들 중 상기 선택된 채널을 선호 채널로 선택한 단말들의 전력 점유율을 업데이트하여, 상기 업데이트된 전력 점유율이 소정 값 이상인 단말들을 상기 간섭 사용자 집합에서 제거하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 가용 전력은, 하기 수학식15와 같이 정해짐을 특징으로 하는 기지국.
    <수학식 15>
    Figure 112013034072992-pat00051
    상기 수학식 15에서 P(n*)는 상기 선택된 채널에 할당되는 가용 전력을 나타내며, Pr은 기지국의 남은 전력을 나타내며, Pt는 상기 기지국의 전체 전력을 나타내며, R은 상기 기지국으로부터 방송되는 재사용 파라미터를 나타내며, N은 상기 채널들의 개수를 나타냄.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 단말들의 전력 점유율은, 하기 수학식16과 같이 업데이트되는 것을 특징으로 하는 기지국.
    <수학식 16>
    Figure 112013034072992-pat00052
    상기 수학식 16에서 r(k)은 단말 k의 점유율을 나타내며,
    Figure 112013034072992-pat00053
    는 단말 k의 우선 순위를 나타내며,
    Figure 112013034072992-pat00054
    는 단말 k가 채널 n*을 선호 채널로 선택하였는지의 여부를 나타내는 채널 선호도를 나타내며,
    Figure 112013034072992-pat00055
    는 단말 k가 상기 간섭 사용자 집합(UHI)에 속하면 '1'이고, 아니면 '0'인 함수를 나타냄.
  25. 제 19 항에 있어서, 상기 전력 할당 제어부는,
    상기 채널 전력이 할당되지 않은 나머지 채널들 중 상기 단말들 중 적어도 하나에 의해 선호 채널로 선택된 채널들에 대해, 해당 각 채널을 선호 채널로 선택한 단말들의 개수에 따라 균등하게 남은 전력을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 나머지 채널들에 할당되는 전력은, 하기 수학식17과 같이 정해짐을 특징으로 하는 기지국.
    <수학식 17>
    Figure 112013034072992-pat00056
    Figure 112013034072992-pat00057
    상기 수학식 17에서 Pr은 남은 전력을 나타내며, V(k,n)는 단말 k가 채널 n을 선호 채널로 선택하였는지의 여부를 나타내는 채널 선호도를 나타내며, CH는 상기 채널 전력이 할당되지 않은 나머지 채널들의 집합을 나타내며,
    Figure 112013034072992-pat00058
    는 단말 k의 우선 순위를 나타내며, P(n)는 채널 n에 할당되는 전력을 나타냄.
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