KR101362270B1 - Methods for managing power of base station in cellular networks - Google Patents

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Abstract

셀룰러 네트워크에서 기지국 전력 관리 방법이 개시된다. 기지국 컨트롤러는 각 기지국으로부터 적어도 하나의 단말의 채널 및 간섭 정보를 수신하고, 수신한 채널 및 간섭 정보에 기초하여 각 셀별로 단말을 선택한 후, 각 기지국의 전력 제한 파라미터 및 인접 셀간 간섭을 고려한 전력 파라미터를 결정하고, 결정한 전력 제한 파라미터 및 인접 셀간 간섭을 고려한 전력 파라미터를 이용하여 각 셀별로 단말을 다시 선택한다. 따라서, 복잡도을 낮추면서 기지국의 전력 사용 효율을 최대화할 수 있다.Disclosed is a method for base station power management in a cellular network. The base station controller receives channel and interference information of at least one terminal from each base station, selects a terminal for each cell based on the received channel and interference information, and then considers a power limitation parameter of each base station and power parameters considering interference between adjacent cells. Next, the terminal is reselected for each cell by using the determined power limitation parameter and a power parameter considering interference between adjacent cells. Therefore, it is possible to maximize the power usage efficiency of the base station while reducing the complexity.

Description

셀룰러 네트워크에서 기지국 전력 관리 방법{METHODS FOR MANAGING POWER OF BASE STATION IN CELLULAR NETWORKS}METHODS FOR MANAGING POWER OF BASE STATION IN CELLULAR NETWORKS}

본 발명은 셀룰러 네트워크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에너지를 효율적으로 이용할 수 있는 셀룰러 네트워크에서 기지국 전력 관리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cellular network, and more particularly, to a base station power management method in a cellular network that can use energy efficiently.

최근 정보통신 산업에서 에너지 소모에 대한 관심이 고조되고 있다. 특히, 정보통신 산업 중에서도 비중이 큰 셀룰러 네트워크에 대한 관심이 집중되고 있다. 기지국은 전체 셀룰러 네트워크의 60 내지 80%의 전력을 소모하고 있기 때문에 정부, 네트워크 사업자 또는 이동통신 사업자 측면에서 기지국의 전력을 감소시키기 위한 노력이 진행되고 있고, 이와 같은 상황에서 주어진 전력자원을 최대로 활용할 필요성이 제기되고 있다.Recently, interest in energy consumption is increasing in the information and communication industry. In particular, attention is focused on cellular networks, which are a large part of the information and communication industry. Since the base station consumes 60 to 80% of the power of the entire cellular network, efforts are being made to reduce the power of the base station in terms of government, network operators, or mobile operators. There is a need for use.

기지국의 전송 전력은 10 내지 20W 정도로 기지국의 전체 운용전력(약 500 내지 2000W)에 비해 상당히 적다. 그러나, 최근의 연구 결과에 따르면 기지국의 전송전력이 전체 운용전력에 비례적으로 영향을 미치게 되어 전송전력을 10W 감소시키는 것만으로 전체 운용전력을 200W 이상 절감할 수 있는 것으로 알려졌다.The transmission power of the base station is about 10 to 20W, which is considerably less than the total operating power of the base station (about 500 to 2000W). However, according to a recent study, the transmission power of the base station affects the total operating power proportionally, and it is known that the total operating power can be reduced by more than 200W only by reducing the transmission power by 10W.

기지국의 전력을 절감하기 위한 기술은 기지국을 구성하는 하드웨어의 성능을 향상시키는 방향과, 주어진 기지국 인프라 환경에서 기지국의 운용 전력을 최소화하도록 시스템을 설계하는 방향으로 진행되어 왔다.Techniques for reducing the power of the base station have been directed to improving the performance of the hardware constituting the base station and to design the system to minimize the operating power of the base station in a given base station infrastructure environment.

기지국을 구성하는 하드웨어의 성능을 향상시키기 위한 방법의 예로는 기지국에 구비된 전력 증폭기의 효율을 증가시키거나 태양열 발전을 이용하는 기술 등이 있다. Examples of methods for improving the performance of the hardware constituting the base station include a technique of increasing the efficiency of the power amplifier provided in the base station or using solar power generation.

시스템 설계 측면의 기지국 전력 절감 방법은 서로 다른 시간 스케일 하에서 연구되고 있다. 예를 들어, 몇 년 또는 몇 달의 시간 스케일로 기지국의 운용에 따른 전력을 고려하여 전력 측면에서 가장 효율적인 위치에 기지국을 설치하거나, 몇 시간 단위의 시간 스케일로 사용자 트래픽의 변화를 고려하여 트래픽의 양이 적은 시간대에 일부 기지국의 운용을 중지하고 나머지 기지국으로 운용이 중지된 기지국의 서비스 영역까지 서비스 영역을 확장하여 전체 기지국의 운용 전력을 절감하는 방법이 연구되어 왔다. 또한, 각 기지국에 고정적으로 할당된 전송 전력만으로, 인접 셀의 간섭 등을 고려하여 전송 전력과 사용자 스케줄링을 매 타임 슬롯마다 결정하는 기술이 제시되었다.Base station power saving methods in terms of system design are being studied under different time scales. For example, the base station may be installed at the most efficient position in terms of power considering the power of the base station operation in a time scale of several years or months, or the traffic may be changed in consideration of the change of user traffic on a time scale of several hours. It has been studied how to reduce the operating power of the entire base station by stopping the operation of some base stations in a small amount of time and extending the service area to the service area of the base station which has been stopped by the remaining base stations. In addition, only the transmission power fixedly allocated to each base station has been proposed to determine transmission power and user scheduling for every time slot in consideration of interference of adjacent cells.

그러나, 상술한 바와 같은 기지국의 전송 전력을 절감하는 기술들은 대부분 하드웨어의 성능을 향상시키는 방법을 이용하거나, 기지국의 전체 운용 전력을 고려하지 않고 전송률(achievable throughput) 측면에서의 성능만을 고려하여 기지국의 전송전력을 결정하기 때문에 전송 전력 절감에 한계가 있는 단점이 있다.However, the techniques for reducing the transmission power of the base station as described above are mostly based on the performance in terms of achievable throughput without using the method of improving hardware performance or considering the total operating power of the base station. Since the transmission power is determined, there is a disadvantage in that the transmission power is reduced.

또한, 최근에는 다중 안테나를 사용하여 네트워크의 성능을 향상시키는 방법이 사용되고 있고, 다중 안테나를 사용하는 셀룰러 네트워크 환경에서 기지국의 전력을 절감하기 위해 안테나별 전력할당, 사용자 스케줄링 및 빔포밍을 이용하고자 하는 노력이 진행되고 있으나, 이와 같은 방법은 복잡도가 높기 때문에 실효성이 낮은 단점이 있다. Also, recently, a method of improving performance of a network using multiple antennas has been used. In order to reduce power of a base station in a cellular network environment using multiple antennas, power allocation, user scheduling, and beamforming for each antenna are used. Efforts are being made, but this method has a disadvantage of low effectiveness because of its high complexity.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 기지국 전력 관리를 위한 복잡도를 감소시키면서 기지국의 전력 사용 효율을 최대화할 수 있는 셀룰러 네트워크에서 기지국 전력 관리 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention for solving the above problems is to provide a base station power management method in a cellular network capable of maximizing power usage efficiency of a base station while reducing complexity for base station power management.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 전력 관리 방법은, 기지국 컨트롤러가 각 기지국으로부터 적어도 하나의 단말의 채널 및 간섭 정보를 수신하는 단계와, 수신한 상기 채널 및 간섭 정보에 기초하여 각 셀별로 단말을 선택하는 단계와, 각 기지국의 전력 제한 파라미터 및 인접 셀간 간섭을 고려한 전력 파라미터를 결정하는 단계 및 상기 전력 제한 파라미터 및 상기 인접 셀간 간섭을 고려한 전력 파라미터를 이용하여 각 셀별로 단말을 다시 선택하는 단계를 포함한다.The base station power management method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention, the base station controller receiving the channel and interference information of at least one terminal from each base station, the received channel and Selecting a terminal for each cell based on the interference information, determining a power limitation parameter of each base station and a power parameter considering interference between adjacent cells, and using the power limitation parameter and a power parameter considering the interference between adjacent cells Reselecting the terminal for each cell.

여기서, 상기 수신한 상기 채널 및 간섭 정보에 기초하여 각 셀별로 단말을 선택하는 단계는, 수신한 상기 채널 정보 및 간섭 정보에 기초하여 각 단말별 가중치를 설정하고, 설정한 가중치와 각 기지국의 전송전력 및 각 단말의 데이터 전송률에 기초하여 각 셀별로 단말을 선택할 수 있다.Here, in the step of selecting a terminal for each cell based on the received channel and interference information, the weight for each terminal is set based on the received channel information and the interference information, and the set weight and transmission of each base station are set. The terminal may be selected for each cell based on the power and the data rate of each terminal.

여기서, 각 기지국의 전력 제한 파라미터 및 인접 셀간 간섭을 고려한 전력 파라미터를 결정하는 단계는, 셀 레벨 및 네트워크 레벨의 순시 기지국 전력 제한에 상응하는 상기 전력 제한 파라미터를 결정하는 단계 및 인접 셀의 사용자 단말에 간섭을 미치는 기지국의 전력을 반영하는 상기 전력 파라미터를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The determining of the power limitation parameter of each base station and the power parameter considering the interference between adjacent cells may include determining the power limitation parameter corresponding to the instantaneous base station power limitation of the cell level and the network level, and the user terminal of the neighbor cell. And determining the power parameter reflecting the power of the interfering base station.

여기서, 상기 전력 제한 파라미터 및 상기 인접 셀간 간섭을 고려한 전력 파라미터를 이용하여 각 셀별로 단말을 다시 선택하는 단계는, 모든 기지국의 단말 선택이 최종 결정되거나, 미리 설정된 회수의 단말 선택 과정이 수행될 때까지 반복적으로 수행될 수 있다.Here, the step of reselecting the terminal for each cell by using the power limitation parameter and the power parameter considering the interference between adjacent cells may be performed when terminal selection of all base stations is finally determined or a predetermined number of terminal selection processes are performed. Can be performed repeatedly.

여기서, 상기 기지국의 전력 관리 방법은, 매 타임 슬롯 마다 반복 수행될 수 있다.Here, the power management method of the base station may be repeatedly performed every time slot.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국 전력 관리 방법은, 기지국 컨트롤러가 각 기지국으로부터 적어도 하나의 단말의 채널 및 간섭 정보를 수신하는 단계와, n(여기서, n은 1이상의 자연수임) 번째 타임 슬롯에 대해 사용자 단말 스케줄링 및 빔포밍 벡터가 결정되지 않은 경우, 수신한 상기 단말의 채널 및 간섭 정보를 이용하여 n+1 번째 타임 슬롯에 대해 사용자 단말 스케줄링과 빔포밍 벡터를 결정하는 단계 및 n 번째 타임 슬롯에 대해 사용자 단말 스케줄링 및 빔포밍 벡터가 결정되지 않은 경우, 상기 n+1 번째 타임 슬롯에 대해 결정된 상기 사용자 단말 스케줄링 및 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 n+1 번째 타임 슬롯에 대한 각 기지국의 안테나 수를 결정하는 단계를 포함한다.In addition, the base station power management method according to another embodiment of the present invention for achieving the object of the present invention, the base station controller receiving the channel and interference information of at least one terminal from each base station, n (where n If the UE scheduling and beamforming vector is not determined for the th time slot, the UE scheduling and beamforming for the n + 1 th time slot is performed using the received channel and interference information of the UE. Determining a vector and when the user terminal scheduling and beamforming vector is not determined for the nth time slot, the n + 1 using the user terminal scheduling and beamforming vector determined for the n + 1 th time slot. Determining the number of antennas of each base station for the first time slot.

여기서, 상기 기지국의 전력 관리 방법은 상기 n 번째 타임 슬롯에 대해, 사용자 단말 스케줄링 및 빔포밍 벡터가 결정된 경우에는 상기 n 번째 타임 슬롯에 대해 결정된 사용자 단말 스케줄링과 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 n+1 번째 타임 슬롯에 대한 각 기지국의 안테나 수를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, in the power management method of the base station, when the user terminal scheduling and the beamforming vector are determined for the nth time slot, the n + 1 using the user terminal scheduling and the beamforming vector determined for the nth time slot. The method may further include determining the number of antennas of each base station for the first time slot.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 전력 관리 방법에 따르면, 전체 기지국의 전력 자원을 기지국 별로 공간적으로 공유하고, 평균 전력 자원을 시간적으로 공유하도록 관리함으로써 기지국간 공간적, 시간적 전력 공유가 가능하며, 이를 통하여 전체 전력 자원을 최대한 활용할 수 있다.According to the base station power management method according to the embodiment of the present invention as described above, by sharing the power resources of all base stations spatially by base station, and by sharing the average power resources in time, it is possible to share the spatial and temporal power between base stations In this way, it is possible to make full use of the total power resources.

또한, 고정된 기지국 전체 전력자원에서 성능을 향상시킬 수 있고, 동일한 성능하에서 전력 절감 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 녹색화 효율성을 달성할 수 있다.In addition, it is possible to improve the performance in the entire power resources of the fixed base station, not only can achieve power saving effect under the same performance, but also achieve greening efficiency.

또한, 다중 안테나 시스템에서 전체 기지국의 전력 예산을 각 기지국이 공유하도록 함으로써 각 기지국에서 사용할 안테나 수를 결정하고, 사용자 단말 스케줄링 및 빔포밍 함수를 결정하여 주어진 전력 예산 하에서 네트워크 성능을 높이면서 복잡도를 감소시킬 수 있다.In addition, in the multi-antenna system, by sharing the power budget of the entire base station to determine the number of antennas to be used in each base station, and to determine the user terminal scheduling and beamforming function to reduce the complexity while increasing the network performance under a given power budget You can.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 전력 관리 방법에서 기지국의 전력을 공유하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 전력 관리 방법 중 각 기지국에서 수행되는 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 전력 관리 방법에서 중앙 기지국 컨트롤러에 의해 수행되는 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 전력 관리 방법에 대한 성능 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국 전력 관리 방법 중 각 기지국에서 수행되는 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국 전력 관리 방법에서 중앙 기지국 컨트롤러에 의해 수행되는 동작을 나타내는 흐름도이다.
1 is a conceptual diagram illustrating a method of sharing power of a base station in a base station power management method according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating an operation performed in each base station in the base station power management method according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an operation performed by a central base station controller in a base station power management method according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph illustrating a performance evaluation result of the base station power management method according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating an operation performed in each base station in the base station power management method according to another embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating an operation performed by a central base station controller in a base station power management method according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms first, second, A, B, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

본 출원에서 사용하는 '단말'은 이동국(MS: Mobile Station), 이동 단말(MT: Mobile Terminal), 사용자 단말, 사용자 장비(UE: User Equipment), 사용자 터미널(UT: User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS: Subscriber Station), 무선 기기(Wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선송수신유닛(WTRU: Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일 또는 다른 용어들로 지칭될 수 있다.The term 'terminal' used in the present application includes a mobile station (MS), a mobile terminal (MT), a user terminal, a user equipment (UE), a user terminal (UT) An access terminal (AT), a subscriber unit, a subscriber station (SS), a wireless device, a wireless communication device, a wireless transmit / receive unit (WTRU) Or < / RTI > other terms.

또한, 본 출원에서 사용하는 '기지국'은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점을 말하며, 베이스 스테이션(Base Station), 노드-B(Node-B), e노드-B(eNode-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.A 'base station' used in the present application generally refers to a fixed point for communicating with a terminal, and includes a base station, a Node-B, an eNode-B, a BTS (Base Transceiver System), an access point (Access Point), and the like.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예에 따른 기지국의 전송 전력 관리 방법은 현재 구축된 셀룰러 네트워크 기반 하에서, 주어진 전력 자원을 최대한 활용하여 인접 셀간 간섭량을 최소화할 수 있도록 시간적 또는 공간적으로 기지국간 전송 전력을 공유하고 사용자 단말의 스케줄링을 수행하여 동일한 네트워크 자원하에서 기지국을 전력을 효율적으로 이용하는 방법을 제공한다.The transmission power management method of a base station according to an embodiment of the present invention shares the transmission power between base stations in time or space so as to minimize the amount of interference between adjacent cells by maximizing a given power resource, based on a cellular network currently established. By performing the scheduling of the present invention provides a method for efficiently using the base station under the same network resources.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 전송 전력 관리 방법은 각 기지국이 구비하고 있는 복수의 안테나 중 사용할 안테나 수와 사용하지 않을 안테나 수를 결정하고, 사용자 단말의 스케줄링 및 빔포밍을 통해 복잡도를 줄이면서 기지국의 전력을 효율적으로 사용하고 셀룰러 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 제공한다.
In addition, the transmission power management method of the base station according to an embodiment of the present invention determines the number of antennas to be used and the number of antennas not to be used among the plurality of antennas provided by each base station, and the complexity of the user terminal through scheduling and beamforming It provides a way to reduce power usage of base stations while improving the performance of cellular networks.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 전력 관리 방법에서 기지국의 전력을 공유하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a method of sharing power of a base station in a base station power management method according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 1을 참조하여 주어진 전체 기지국의 전력 자원을 공간적 및/또는 시간적으로 공유하는 방법을 설명한다. 여기서, 전체 기지국이라 함은 셀룰러 네트워크에 포함된 복수의 기지국 전체를 포함하는 의미로 사용될 수도 있고, 전체 기지국들 중 전력 관리 대상으로 선택한 소정 개수의 기지국을 포함하는 의미로 사용될 수도 있다.First, a method of sharing spatially and / or temporally the power resources of a given entire base station will be described with reference to FIG. 1. Here, all base stations may be used to include all of a plurality of base stations included in the cellular network, or may be used to include a predetermined number of base stations selected as a power management target among all base stations.

주어진 전력 자원 하에서 사용자 단말의 평균 전송률을 최대화하기 위한 목적 함수는 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.The objective function for maximizing the average data rate of the user terminal under a given power resource can be expressed as Equation 1.

Figure 112012091229695-pat00001
Figure 112012091229695-pat00001

수학식 1에서, Uk(xk)는 사용자 단말 k의 평균 효용 함수를 의미하고, R(β)는 사용자 단말이 실제로 달성할 수 있는 평균 전송률의 범위를 의미하며, β는 전체 기지국의 전력 자원의 제어 가능한 비율을 의미한다.In Equation 1, U k (x k ) means the average utility function of the user terminal k, R (β) means the range of the average transmission rate that the user terminal can actually achieve, β is the power of the entire base station The controllable ratio of resources.

수학식 1에 나타낸 바와 같은 전체 목적 함수 하에, 기지국의 전력을 공유하는 방법은 도 1에 도시한 바와 같이 4가지 방법으로 구분할 수 있다.Under the overall objective function as shown in Equation 1, the method of sharing the power of the base station can be divided into four methods as shown in FIG.

첫 째는, 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이 시간적(T: Temporal) 및 공간적(S: Spatial)으로 기지국의 전력을 전혀 공유하지 않는 방법으로, (S,T)=(0,0)로 표기하고, 이 경우의 전력 자원 제한은 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.First, as shown in (a) of FIG. 1, the power of the base station is not shared at all in temporal (T: temporal) and spatial (S: spatial), and (S, T) = (0,0 In this case, the power resource limit can be expressed as in Equation 2.

Figure 112012091229695-pat00002
Figure 112012091229695-pat00002

수학식 2에서, An은 기지국 n의 전송전력에 비례하는 상수를 의미하고, Bn은 기지국 n의 전송전력과 무관한 상수를 의미한다. 또한,

Figure 112012091229695-pat00003
은 시간 t에서 기지국의 n의 서브채널(subchannel) s에서의 전송 전력을 의미하고,
Figure 112012091229695-pat00004
는 하나의 기지국 n의 순간 전체전력의 최대값을 의미한다.In Equation 2, A n means a constant proportional to the transmission power of the base station n, B n means a constant independent of the transmission power of the base station n. Also,
Figure 112012091229695-pat00003
Is the transmit power in subchannel s of n of the base station at time t,
Figure 112012091229695-pat00004
Denotes a maximum value of the instantaneous total power of one base station n.

둘째는, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이 시간적으로만 기지국의 전력을 공유하는 방법으로, (S,T)=(0,1)로 표기하고, 이 경우의 전력 자원 제한은 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.Second, as shown in FIG. 1 (b), the power of the base station is shared only in time, and is represented by (S, T) = (0,1), and the power resource limitation in this case is expressed by the following equation. It can be expressed as

Figure 112012091229695-pat00005
Figure 112012091229695-pat00005

수학식 3에서

Figure 112012091229695-pat00006
은 하나의 기지국 n의 평균 전체전력의 최대값을 의미한다.In Equation 3,
Figure 112012091229695-pat00006
Denotes a maximum value of the average total power of one base station n.

셋째는, 도 1의 (c)에 도시한 바와 같이 공간적으로만 기지국의 전력을 공유하는 방법으로, (S,T)=(1,0)로 표기하고, 이 경우의 전력 자원 제한은 수학식 4과 같이 표현할 수 있다.Third, as shown in (c) of FIG. 1, the power of the base station is shared only spatially, and is represented by (S, T) = (1,0), and the power resource limitation in this case is expressed by the following equation. It can be expressed as 4.

Figure 112012091229695-pat00007
Figure 112012091229695-pat00007

넷째는, 도 1의 (d)에 도시한 바와 같이 시간 및 공간적으로 기지국의 전력을 공유하는 방법으로, (S,T)=(1,1)로 표기하고, 이 경우의 전력 자원 제한은 수학식 5과 같이 표현할 수 있다.Fourth, as shown in (d) of FIG. 1, the power of the base station is shared in time and space, and is expressed as (S, T) = (1,1), and the power resource limitation in this case is represented by mathematics. It can be expressed as Equation 5.

Figure 112012091229695-pat00008
Figure 112012091229695-pat00008

상술한 바와 같은 프레임워크 하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 전력 관리 방법은 하기와 같은 방법을 통해 매 타임 슬롯마다 전력을 할당하고 사용자 단말을 선택한다.Under the framework as described above, the base station power management method according to an embodiment of the present invention allocates power to every time slot and selects a user terminal through the following method.

먼저, 사용자 단말을 선택하는 방법은 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.First, a method of selecting a user terminal may be expressed as in Equation 6.

Figure 112012091229695-pat00009
Figure 112012091229695-pat00009

수학식 6에서,

Figure 112012091229695-pat00010
=1은 기지국 n이 서브채널 s상에서 사용자 단말 k를 스케줄링함을 의미하고,
Figure 112012091229695-pat00011
=0는 그 이외의 경우를 나타낸다. 또한, k(n,s)는 기지국 n에 의해 서브채널 s에 스케줄된 사용자 단말을 의미하고,
Figure 112012091229695-pat00012
은 기지국 n과 연관된 사용자 단말의 집합을 의미한다.
Figure 112012091229695-pat00013
는 각 사용자 단말별로 할당되는 가중치를 의미하는 것으로
Figure 112012091229695-pat00014
로 정의되며,
Figure 112012091229695-pat00015
는 기지국 n에 의해 서브채널 s에서 서비스를 제공받기 위해 사용자 단말 k가 선택된 경우 사용자 단말 k의 의미있는(meaningful) 데이터 레이트를 의미한다.In Equation (6)
Figure 112012091229695-pat00010
= 1 means that the base station n schedules the user terminal k on the subchannel s,
Figure 112012091229695-pat00011
= 0 indicates otherwise. In addition, k (n, s) means a user terminal scheduled on the sub-channel s by the base station n,
Figure 112012091229695-pat00012
Denotes a set of user terminals associated with the base station n.
Figure 112012091229695-pat00013
Denotes a weight assigned to each user terminal.
Figure 112012091229695-pat00014
Lt; / RTI >
Figure 112012091229695-pat00015
Denotes a meaningful data rate of the user terminal k when the user terminal k is selected to receive a service in the subchannel s by the base station n.

한편, 매 타임 슬롯 마다 기지국에 전력을 할당하는 방법은 수학식 7과 같이 표현할 수 있다.Meanwhile, a method of allocating power to a base station every time slot can be expressed as shown in Equation (7).

Figure 112012091229695-pat00016
Figure 112012091229695-pat00016

수학식 7에서,

Figure 112012091229695-pat00017
은 사용자 단말 m으로부터 기지국 n까지의 서브채널 s에 대한 채널 이득을 나타내며,
Figure 112012091229695-pat00018
은 기지국 n의 서브채널 s에 대한 열 잡음(thermal noise)을 의미한다.
Figure 112012091229695-pat00019
는 인접 셀의 사용자 단말에 간섭을 미칠 수 있는 서브채널 s에 대한 기지국 n의 전력을 반영하는 택스 항(taxation term)을 의미한다. λn 및 μ은 각각 셀 레벨 및 네트워크 레벨의 순시 기지국 전력 제한과 연관된 음이 아닌 라그랑주 승수(non-negative Lagrange multipliers)를 의미한다.
Figure 112012091229695-pat00020
Figure 112012091229695-pat00021
는 평균 전력 자원에 수렴하는 시간과 정확성을 결정하는 상수값을 의미한다.In Equation (7)
Figure 112012091229695-pat00017
Denotes a channel gain for subchannel s from user terminal m to base station n,
Figure 112012091229695-pat00018
Denotes thermal noise for subchannel s of base station n.
Figure 112012091229695-pat00019
Denotes a taxation term reflecting the power of the base station n for the subchannel s that may interfere with the user terminal of the neighbor cell. λ n and μ mean non-negative Lagrange multipliers associated with instantaneous base station power limitations at cell level and network level, respectively.
Figure 112012091229695-pat00020
And
Figure 112012091229695-pat00021
Denotes a constant value that determines the time and accuracy to converge to the average power resource.

Figure 112012091229695-pat00022
Figure 112012091229695-pat00023
는 각각 가상 큐를 의미하며, 각각 하나의 기지국 당 평균전력자원, 기지국 전체의 평균전력자원을 나타내고, 매 타임 슬롯 마다 수학식 8과 같이 갱신된다.
Figure 112012091229695-pat00022
And
Figure 112012091229695-pat00023
Denote virtual queues, and each represents an average power resource per one base station and an average power resource of the entire base station, and is updated as shown in Equation 8 in every time slot.

Figure 112012091229695-pat00024
Figure 112012091229695-pat00024

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 전력 관리 방법 중 각 기지국에서 수행되는 동작을 나타내는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating an operation performed in each base station in the base station power management method according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 먼저 각 기지국은 자신이 서비스를 제공하는 영역에 속한 복수의 단말 각각에 대해 각 단말과의 채널 이득 및 각 단말의 간섭량을 측정한다(S210).Referring to FIG. 2, first, each base station measures a channel gain with each terminal and an interference amount of each terminal for each of a plurality of terminals belonging to a region in which the base station provides a service (S210).

이후, 각 기지국은 각 단말에 대해 측정한 채널 이득 및 간섭량 정보를 중앙 기지국 컨트롤러에 전송한다(S220).Then, each base station transmits the channel gain and interference information measured for each terminal to the central base station controller (S220).

이후, 각 기지국은 중앙 기지국 컨트롤러로부터 각 타임 슬롯 마다의 전송 전력 및 사용자 단말 선택 정보를 수신하고(S230), 수신한 사용자 단말 선택 정보를 이용하여 소정의 사용자 단말을 선택하고, 선택한 사용자 단말에 결정된 전송 전력을 사용하여 데이터를 전송한다(S240).Subsequently, each base station receives transmission power and user terminal selection information for each time slot from the central base station controller (S230), selects a predetermined user terminal using the received user terminal selection information, and determines the selected user terminal. Data is transmitted using the transmission power (S240).

상술한 바와 같은 각 기지국의 동작(S210 내지 S240)은 매 타임 슬롯 마다 반복된다.
The operation S210 to S240 of each base station as described above is repeated every time slot.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 전력 관리 방법에서 중앙 기지국 컨트롤러에 의해 수행되는 동작을 나타내는 흐름도로서, 중앙 기지국 컨트롤러는 각 기지국으로부터 해당 기지국의 서비스 영역에 포함된 각 단말의 채널 이득 및 간섭량 정보를 수신하는 것으로 가정한다.3 is a flowchart illustrating an operation performed by a central base station controller in a base station power management method according to an embodiment of the present invention, wherein the central base station controller includes a channel gain of each terminal included in a service area of the corresponding base station from each base station; Assume receiving interference amount information.

먼저, 중앙 기지국 컨트롤러는 전송전력(

Figure 112012091229695-pat00025
)과 사용자 단말별 가중치(
Figure 112012091229695-pat00026
) 그리고 택스 항(
Figure 112012091229695-pat00027
)을 초기화하고, 가상 큐(
Figure 112012091229695-pat00028
,
Figure 112012091229695-pat00029
)들을 각 전력자원별로 갱신한다(S310).First, the central base station controller
Figure 112012091229695-pat00025
) And weights by user terminal (
Figure 112012091229695-pat00026
) And Tax terms (
Figure 112012091229695-pat00027
), The virtual queue (
Figure 112012091229695-pat00028
,
Figure 112012091229695-pat00029
) Are updated for each power resource (S310).

이후, 중앙 기지국 컨트롤러는 각 기지국으로부터 수신한 각 단말의 정보에 기초하여 수학식 6을 이용하여 각 셀별로 서비스를 제공할 사용자 단말을 선택한다(S320). 여기서, 중앙 기지국 컨트롤러는 각 기지국으로부터 수신한 각 사용자 단말의 채널 정보 및 간섭 정보에 기초하여 각 사용자 단말별 가중치와 각 기지국의 전송전력을 결정하고, 각 단말의 데이터 전송률에 기초하여 각 셀별로 사용자 단말을 선택할 수 있다.Thereafter, the central base station controller selects a user terminal to provide a service for each cell using Equation 6 based on the information of each terminal received from each base station (S320). Here, the central base station controller determines the weight for each user terminal and the transmission power of each base station based on the channel information and the interference information of each user terminal received from each base station, and the user for each cell based on the data rate of each terminal. The terminal can be selected.

이후, 중앙 기지국 컨트롤러는 워터 필링(water-filling) 알고리즘과 같은 이분(bisection) 검색을 통해 셀 레벨 및 네트워크 레벨의 순시 기지국 전력 제한과 연관된 파라미터(λn 및 μ)를 결정하고, 각 기지국으로부터 수신한 채널 정보 및 간섭량 정보에 기초하여 택스 항을 계산한다(S330).The central base station controller then determines the parameters [lambda] n and [mu] associated with instantaneous base station power limitations at the cell level and network level through a bisection search, such as a water-filling algorithm, and receives from each base station. A tax term is calculated based on the channel information and the interference amount information (S330).

중앙 기지국 컨트롤러는 상기한 바와 같은 전력 제한 파라미터 및 택스항에 기초하여 각 기지국의 전송 전력을 결정하고, 결정된 전송전력 반영하여 사용자 단말 선택을 반복 수행한다(S340). 여기서, 사용자 단말 선택 과정은 모든 기지국의 사용자 단말 선택이 수렴하거나, 미리 결정된 최대 회수의 사용자 단말 선택 과정이 수행될 때까지 반복될 수 있다.The central base station controller determines the transmission power of each base station based on the power limit parameter and the tax term as described above, and repeats the user terminal selection by reflecting the determined transmission power (S340). Here, the user terminal selection process may be repeated until the user terminal selection of all base stations converges or a predetermined maximum number of user terminal selection processes are performed.

이후, 중앙 기지국 컨트롤러는 최종적으로 결정된 사용자 선택 정보 및 전송 전력을 모든 기지국에 전송한다(S350).Thereafter, the central base station controller transmits finally determined user selection information and transmission power to all base stations (S350).

상술한 바와 같은 중앙 기지국 컨트롤러의 동작(S310 내지 S350)은 매 타임 슬롯 마다 반복된다.
The operations S310 to S350 of the central base station controller as described above are repeated every time slot.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 전력 관리 방법에 대한 성능 평가 결과를 나타내는 그래프이다.4 is a graph illustrating a performance evaluation result of the base station power management method according to an embodiment of the present invention.

도 4의 (a), (b), (c) 및 (d)에서, 각 선(line)의 의미는 다음과 같다. EQ+(S,T)=(0,0)은 각 기지국이 동일한 전송전력을 사용하고 전력공유를 하지 않는 경우를 나타내고, IM+(S,T)=(0,0)은 각 기지국에서 전송전력 관리를 하지만 전력공유를 하지 않는 경우를 나타내며, IM+(S,T)=(0,1)은 각 기지국에서 전송전력 관리를 하지만 각 기지국에서 시간적으로 전력공유를 하는 경우를 나타내고, IM+(S,T)=(1,0)은 각 기지국에서 전력관리를 하지만, 기지국간 공간적으로만 전력공유를 하는 경우를 나타내고, IM+(S,T)=(1,1)은 각 기지국에서 전력관리를 하고 기지국간 시간적, 공간적으로 전력공유를 하는 경우를 나타낸다. In (a), (b), (c) and (d) of FIG. 4, the meaning of each line is as follows. EQ + (S, T) = (0,0) indicates the case where each base station uses the same transmit power and does not share power, and IM + (S, T) = (0,0) manages the transmit power in each base station However, it represents a case where power sharing is not performed, and IM + (S, T) = (0,1) represents a case in which transmission power management is performed at each base station, but power sharing is performed at each base station, and IM + (S, T ) = (1,0) indicates power management at each base station, but only power sharing is performed between base stations, and IM + (S, T) = (1,1) indicates power management at each base station. This is a case where power sharing is performed temporally and spatially.

또한, 도 4의 (a) 및 (b)는 기지국간 거리를 일정하게 설정하여 시뮬레이션 한 경우의 β 값에 대한 GAT(Geometric Average user Throughput) 및 녹색화 효율성(Greening efficiency)을 각각 나타낸다. 여기서, 녹색화 효율성은 사용자의 평균 성능(throughput)을 사용 주파수 대역과 사용전력으로 나눈 값으로, 성능 입장에서 얼마나 효율적으로 전력을 사용했는가에 대한 지표이다. 도 4의 (c) 및 (d)는 실제 기지국 토폴로지 하에서 시뮬레이션한 경우의 β 값에 대한 GAT 및 녹색화 효율성을 각각 나타낸다.4 (a) and 4 (b) show GAT (Geometric Average User Throughput) and Greening Efficiency (β) for β values when the distance between base stations is set to be constant. Here, the greening efficiency is a value obtained by dividing the average performance of the user by the frequency band and the power used, and is an indicator of how efficiently the power is used in terms of performance. 4 (c) and 4 (d) show the GAT and greening efficiency for the β value when simulated under an actual base station topology, respectively.

도 4에 도시한 바와 같이, 각 기지국이 각각 따로 운용 전력 예산을 가진 경우에 비해 시간, 공간, 시공간적 운용 전력예산을 가진 경우 첫째, 성능(Throughput) 향상 , 둘째, 같은 성능 하에서의 전력 절감 효과(Power saving), 셋째, 녹색화 효율성(Greening efficiency) 측면에서 더 좋아짐을 확인할 수 있다.
As shown in FIG. 4, when each base station has a budget for time, space, and space and time compared to when each base station has a separate operating power budget, first, performance is improved, and second, power saving effect under the same performance (Power In terms of savings, and third, Greening efficiency, we can see better.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국의 전송 전력 관리 방법을 설명한다.Hereinafter, a transmission power management method of a base station according to another embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국의 전송 전력 관리 방법은, 복수의 안테나를 구비한 기지국에게 주어진 전체 전력 자원을 공간적으로 최대한 활용하기 위한 방법으로, 전체 기지국의 전력 예산을 각 기지국이 공유하도록 함으로써 각 기지국에서 사용할 안테나 수를 결정하고, 사용자 단말 스케줄링 및 빔포밍 함수를 결정하여 주어진 전력 예산 하에서 네트워크 성능을 높이면서 복잡도를 감소시킬 수 있는 방법이다.The transmission power management method of a base station according to another embodiment of the present invention is a method for spatially maximizing the total power resources given to a base station having a plurality of antennas, by allowing each base station to share the power budget of all base stations. By determining the number of antennas to be used in each base station and determining the user terminal scheduling and beamforming functions, it is possible to reduce complexity while increasing network performance under a given power budget.

제어 가능한 주어진 전력 자원 하에서 사용자 단말의 평균 유틸리티(utility)를 최대화하기 위한 목적 함수는 수학식 9와 같이 표현할 수 있다.An objective function for maximizing the average utility of a user terminal under a controllable given power resource may be expressed as Equation (9).

Figure 112012091229695-pat00030
Figure 112012091229695-pat00030

수학식 9에서, xk는 사용자 단말 k가 달성할 수 있는 평균 성능(throughput)을 의미하고, R은 모든 사용자 단말이 달성 가능한 평균 성능(throughput)들의 집합을 의미한다. 또한,

Figure 112012091229695-pat00031
는 사용자 단말 k의 평균 효용함수를 의미한다.In Equation 9, x k denotes an average throughput that user terminal k can achieve, and R denotes a set of average throughputs that all user terminals can achieve. Also,
Figure 112012091229695-pat00031
Denotes an average utility function of the user terminal k.

또한, 주어진 전력 자원 제한은 수학식 10과 같이 표현할 수 있다.In addition, the given power resource limit may be expressed as Equation 10.

Figure 112012091229695-pat00032
Figure 112012091229695-pat00032

수학식 10에서, PT는 기지국 전체에 주어진 전력 자원을 의미하고, a는 기지국의 모든 안테나에서 사용되는 안테나의 전송 전력에 비례하는 파라미터를 의미하며, b는 그 상기 전송 전력에 비례하지 않는 파라미터를 의미한다. Pmax는 하나의 안테나에서 사용되는 전송 전력을 의미하고, Nn은 기지국 n에서 사용되는 안테나 수를 의미한다.In Equation 10, P T denotes a power resource given to the entire base station, a denotes a parameter proportional to a transmission power of an antenna used in all antennas of the base station, and b denotes a parameter that is not proportional to the transmission power. Means. P max means transmit power used by one antenna, and N n means the number of antennas used by the base station n.

상기한 바와 같은 목적함수 하에, 전체 기지국의 전체 전력 제한이 있고, 각 기지국별로는 타임 슬롯 마다 사용되는 안테나 수가 결정된다. 여기서, 각 기지국에서 사용되는 안테나 수는 전체 기지국을 제어하는 중앙 기지국 컨트롤러가 결정할 수 있다.Under the objective function as described above, there is an overall power limitation of all base stations, and the number of antennas used for each time slot is determined for each base station. Here, the number of antennas used in each base station may be determined by the central base station controller that controls the entire base station.

또한, 각 타임 슬롯에서 사용자 단말이 달성할 수 있는 데이터 레이트는 수학식 11과 같이 표현할 수 있다.In addition, the data rate that can be achieved by the user terminal in each time slot can be expressed by Equation (11).

Figure 112012091229695-pat00033
Figure 112012091229695-pat00033

수학식 11에서, W는 시스템의 대역폭을 의미하고, Ps,max는 서브캐리어 s에서 사용되는 최대 전송 전력을 의미하며, lk는 사용자 단말 k로 전송되는 채널의 경로손실(path loss)를 의미하고, hs,k는 서브캐리어 s를 사용자 단말 k가 사용하는 경우의 패스트 페이딩(fast fading) 채널을 의미하고, fs,k는 사용자 단말 k를 위한 빔포밍 채널을 의미한다.In Equation 11, W denotes a bandwidth of a system, P s, max denotes a maximum transmit power used in a subcarrier s, and l k denotes a path loss of a channel transmitted to the user terminal k. Where h s, k denotes a fast fading channel when the user terminal k uses the subcarrier s, and f s, k denotes a beamforming channel for the user terminal k.

다음으로, 상기한 목적함수를 수학식 12에 나타낸 바와 같이 각 타임 슬롯의 목적함수로 변환하면, 각 타임 슬롯별로 전송 전력, 빔포밍 함수, 사용자 단말 스케줄링을 해결하는 문제로 변환된다.Next, converting the objective function into the objective function of each time slot, as shown in Equation 12, converts the transmission power, the beamforming function, and the user terminal scheduling for each time slot.

Figure 112012091229695-pat00034
Figure 112012091229695-pat00034

수학식 12에서, p, I, B는 각각 기지국별로 할당된 안테나 개수의 패턴, 사용자 단말 스케줄링 벡터 및 빔포밍 벡터를 의미한다.In Equation 12, p , I , and B denote a pattern of the number of antennas allocated to each base station, a user terminal scheduling vector, and a beamforming vector, respectively.

수학식 12에서 각 기지국별로 전송 전력이 제한되어 있는 경우의 최적에 근접한 전송 전력과 빔포밍 벡터 및 사용자 스케줄링을 결정하는 방법은 최근의 연구에서 제안되고 있다. 그러나, 최근의 연구는 기지국별로 전송전력이 제한되어 있고, 스케줄링과 빔포임 및 전력 할당을 반복수행(iterative)을 통해 해결하는 것을 제안하고 있고, 다중 셀 환경을 전제로 하기 때문에 복잡도가 상당히 높은 단점이 있다.In Equation 12, a method of determining the transmission power, the beamforming vector, and the user scheduling that are close to the optimum when the transmission power of each base station is limited has been proposed in a recent study. However, recent research suggests that transmission power is limited for each base station, and it is proposed to solve scheduling, beam pome, and power allocation through iterative, and the complexity is considerably high because it assumes a multi-cell environment. There is this.

본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국의 전송 전력 관리 방법은 상기한 바와 같은 단점을 극복하기 위해 기지국의 전송 전력이 아닌 기지국에서 사용되는 전체 전력을 고려하였고, 기지국별로 사용자 단말 분포 또는 사용자 단말 수 등과 같은 상황에 따라 전력을 공유함으로써 전체 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 각 기지국별로는 안테나별 전력 할당 문제를 온/오프(즉, 최대 전력을 사용하거나 전혀 사용하지 않음)로 고려함으로써, 전력 할당에 따른 복잡도를 감소시켰다.The transmission power management method of the base station according to another embodiment of the present invention considers the total power used by the base station rather than the transmission power of the base station to overcome the above-mentioned disadvantages, and the distribution of user terminals or the number of user terminals for each base station. Sharing power in the same situation can improve the performance of the entire network. In addition, for each base station, the power allocation problem for each antenna is considered on / off (that is, using maximum power or not using at all), thereby reducing the complexity of power allocation.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국 전력 관리 방법 중 각 기지국에서 수행되는 동작을 나타내는 흐름도로서, 다중 안테나 셀룰러 시스템에서 이다. 이하에서는 결정된 사용자 단말 스케줄링에 대하여 최대비 전송(MRT: Maximum Ratio Transmission)을 사용하여 빔포밍 벡터를 결정하는 것으로 가정한다.5 is a flowchart illustrating an operation performed at each base station in the base station power management method according to another embodiment of the present invention, which is illustrated in the multi-antenna cellular system. Hereinafter, it is assumed that the beamforming vector is determined using the maximum ratio transmission (MRT) for the determined user terminal scheduling.

도 5를 참조하면, 먼저 각 기지국은 자신이 서비스를 제공하는 영역에 속한 복수의 단말 각각에 대해 각 단말과의 채널 이득 및 각 단말의 간섭량을 측정한다(S510).Referring to FIG. 5, first, each base station measures a channel gain with each terminal and an interference amount of each terminal for each of a plurality of terminals belonging to a region in which the base station provides a service (S510).

이후, 각 기지국은 각 단말에대해 측정한 채널 이득 및 간섭량 정보를 중앙 기지국 컨트롤러에 전송한다(S520).Thereafter, each base station transmits the channel gain and interference information measured for each terminal to the central base station controller (S520).

이후, 각 기지국은 중앙 기지국 컨트롤러로부터 각 타임 슬롯별 사용 안테나 수, 사용자 단말 선택 벡터 및 빔포밍 함수를 수신하고(S530), 수신한 사용자 단말 선택 벡터를 이용하여 소정의 사용자 단말을 선택하고, 선택한 사용자 단말에 결정된 안테나를 이용하여 빔포밍을 통해 데이터를 전송한다(S540).Subsequently, each base station receives a number of antennas used for each time slot, a user terminal selection vector, and a beamforming function from the central base station controller (S530), selects a predetermined user terminal using the received user terminal selection vector, and selects The data is transmitted through beamforming using the antenna determined to the user terminal (S540).

상술한 바와 같은 각 기지국의 동작(S510 내지 S540)은 매 타임 슬롯 마다 반복된다.
As described above, operations of each base station (S510 to S540) are repeated every time slot.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국 전력 관리 방법에서 중앙 기지국 컨트롤러에 의해 수행되는 동작을 나타내는 흐름도로서, 다중 안테나 셀룰러 시스템의 기지국 전력 관리 방법을 나타낸 것이다.FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation performed by a central base station controller in a base station power management method according to another embodiment of the present invention, showing a base station power management method of a multi-antenna cellular system.

먼저, 중앙 기지국 컨트롤러는 복수의 기지국으로부터 각 기지국의 서비스 영역에 포함된 각 단말의 채널 이득 및 간섭량 정보를 수신한다(S610).First, the central base station controller receives channel gain and interference information of each terminal included in the service area of each base station from the plurality of base stations (S610).

중앙 기지국 컨트롤러는 소정의 타임 슬롯에 대해 이전 타임 슬롯이 전력 관리가 수행된 타임 슬롯인가를 판단하고(S620), 이전 타임 슬롯이 전력 관리가 수행되지 않은 타임 슬롯인 경우 수신한 채널 이득 및 간섭량 정보를 이용하여 현재 타임 슬롯에 대해 임의로 사용자 단말 스케줄링과 그에 따른 빔포밍 벡터를 결정한다. 또한, 결정된 사용자 단말 스케줄링과 빔포밍 벡터를 이용하여 수학식 12에 나타낸 각 타임 슬롯의 목적 함수를 만족하는 각 기지국의 안테나 수를 결정한다(S630).The central base station controller determines whether the previous time slot is a time slot for which power management is performed for a predetermined time slot (S620), and when the previous time slot is a time slot for which no power management is performed, the received channel gain and interference information Determining a user terminal scheduling and a beamforming vector according to the current time slot arbitrarily. In addition, the number of antennas of each base station that satisfies the objective function of each time slot shown in Equation 12 is determined using the determined user terminal scheduling and the beamforming vector (S630).

이후, 중앙 기지국 컨트롤러는 결정된 사용자 단말 스케줄링, 빔포밍 벡터 및 안테나 수 정보를 각 기지국으로 전송한다(S640).Thereafter, the central base station controller transmits the determined user terminal scheduling, beamforming vector, and antenna number information to each base station (S640).

한편, 중앙 기지국 컨트롤러는 단계 S620에서 소정 타임 슬롯 바로 이전 타임 슬롯이 전력 관리가 수행된 타임 슬롯으로 판단되면, 바로 이전 타임 슬롯에 결정된 사용자 단말 스케줄링 및 빔포밍 벡터를 가정하고, 수학식 12를 만족하는 안테나 수를 결정한다(S650).Meanwhile, if it is determined in step S620 that the time slot immediately before the predetermined time slot is the time slot where power management is performed, the central base station controller assumes a user terminal scheduling and beamforming vector determined in the immediately previous time slot and satisfies Equation 12. The number of antennas to be determined is determined (S650).

상술한 바와 같은 중앙 기지국 컨트롤러의 동작은 매 타임 슬롯 마다 반복된다.
The operation of the central base station controller as described above is repeated every time slot.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

Claims (7)

기지국 컨트롤러에서 수행되는 기지국 전력 관리 방법에 있어서,
각 기지국으로부터 적어도 하나의 단말의 채널 및 간섭 정보를 수신하는 단계;
수신한 상기 채널 및 간섭 정보에 기초하여 각 셀별로 단말을 선택하는 단계;
각 기지국의 전력 제한 파라미터 및 인접 셀간 간섭을 고려한 전력 파라미터를 결정하는 단계; 및
상기 전력 제한 파라미터 및 상기 인접 셀간 간섭을 고려한 전력 파라미터를 이용하여 각 셀별로 단말을 다시 선택하는 단계를 포함하는 기지국 전력 관리 방법.
In the base station power management method performed in the base station controller,
Receiving channel and interference information of at least one terminal from each base station;
Selecting a terminal for each cell based on the received channel and interference information;
Determining a power parameter considering power limitation parameters of each base station and interference between adjacent cells; And
And reselecting a terminal for each cell by using the power limitation parameter and a power parameter considering the interference between adjacent cells.
청구항 1에 있어서,
상기 수신한 상기 채널 및 간섭 정보에 기초하여 각 셀별로 단말을 선택하는 단계는,
수신한 상기 채널 정보 및 간섭 정보에 기초하여 각 단말별 가중치를 설정하고, 설정한 가중치와 각 기지국의 전송전력 및 각 단말의 데이터 전송률에 기초하여 각 셀별로 단말을 선택하는 것을 특징으로 하는 기지국 전력 관리 방법.
The method according to claim 1,
Selecting a terminal for each cell based on the received channel and interference information,
A base station power may be set based on the received channel information and interference information, and a terminal is selected for each cell based on the set weight, the transmission power of each base station, and the data transmission rate of each terminal. How to manage.
청구항 1에 있어서,
상기 각 기지국의 전력 제한 파라미터 및 인접 셀간 간섭을 고려한 전력 파라미터를 결정하는 단계는,
셀 레벨 및 네트워크 레벨의 순시 기지국 전력 제한에 상응하는 상기 전력 제한 파라미터를 결정하는 단계; 및
인접 셀의 사용자 단말에 간섭을 미치는 기지국의 전력을 반영하는 상기 전력 파라미터를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국의 전력 관리 방법.
The method according to claim 1,
Determining a power parameter considering the power limitation parameter of each base station and interference between adjacent cells,
Determining the power limit parameter corresponding to an instantaneous base station power limit at a cell level and a network level; And
And determining the power parameter reflecting the power of the base station interfering with the user terminal of the neighboring cell.
청구항 1에 있어서,
상기 전력 제한 파라미터 및 상기 인접 셀간 간섭을 고려한 전력 파라미터를 이용하여 각 셀별로 단말을 다시 선택하는 단계는,
모든 기지국의 단말 선택이 최종 결정되거나, 미리 설정된 회수의 단말 선택 과정이 수행될 때까지 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 기지국의 전력 관리 방법.
The method according to claim 1,
Re-selecting the terminal for each cell using the power limitation parameter and the power parameter considering the interference between adjacent cells,
A method for power management of a base station, characterized in that it is repeatedly performed until the terminal selection of all base stations is finally determined or a predetermined number of terminal selection processes are performed.
청구항 1에 있어서,
상기 기지국의 전력 관리 방법은, 매 타임 슬롯 마다 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 기지국의 전력 관리 방법.
The method according to claim 1,
The power management method of the base station, the power management method of the base station characterized in that it is repeatedly performed every time slot.
기지국 컨트롤러에서 수행되는 기지국 전력 관리 방법에 있어서,
각 기지국으로부터 적어도 하나의 단말의 채널 및 간섭 정보를 수신하는 단계;
n(여기서, n은 1이상의 자연수임) 번째 타임 슬롯에 대해 사용자 단말 스케줄링 및 빔포밍 벡터가 결정되지 않은 경우, 수신한 상기 단말의 채널 및 간섭 정보를 이용하여 n+1 번째 타임 슬롯에 대해 사용자 단말 스케줄링과 빔포밍 벡터를 결정하는 단계; 및
n 번째 타임 슬롯에 대해 사용자 단말 스케줄링 및 빔포밍 벡터가 결정되지 않은 경우, 상기 n+1 번째 타임 슬롯에 대해 결정된 상기 사용자 단말 스케줄링 및 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 n+1 번째 타임 슬롯에 대한 각 기지국의 안테나 수를 결정하는 단계를 포함하는 기지국의 전력 관리 방법.
In the base station power management method performed in the base station controller,
Receiving channel and interference information of at least one terminal from each base station;
If the user terminal scheduling and beamforming vector is not determined for the n th time slot, where n is a natural number of 1 or more, the user for the n + 1 th time slot using the received channel and interference information of the terminal Determining a terminal scheduling and beamforming vector; And
If a user terminal scheduling and beamforming vector is not determined for an n th time slot, each of the n + 1 th time slots is determined using the user terminal scheduling and beamforming vector determined for the n + 1 th time slot. Determining a number of antennas of the base station.
청구항 6에 있어서,
상기 기지국의 전력 관리 방법은
상기 n 번째 타임 슬롯에 대해, 사용자 단말 스케줄링 및 빔포밍 벡터가 결정된 경우에는 상기 n 번째 타임 슬롯에 대해 결정된 사용자 단말 스케줄링과 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 n+1 번째 타임 슬롯에 대한 각 기지국의 안테나 수를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국의 전력 관리 방법.
The method of claim 6,
The power management method of the base station
If the user terminal scheduling and beamforming vector is determined for the n th time slot, the antenna of each base station for the n + 1 th time slot using the user terminal scheduling and beamforming vector determined for the n th time slot And determining the number further.
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