KR101850622B1 - Ofdm 통신 시스템에서의 자원 할당 방법 및 그 자원을 할당하는 무선 기기 - Google Patents

Ofdm 통신 시스템에서의 자원 할당 방법 및 그 자원을 할당하는 무선 기기 Download PDF

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이인규
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고려대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 OFDMA 다중접속 기술을 사용하는 에너지 수확 기술 기반 전이중 방식 통신 시스템에서의 자원 할당 방법 및 그 자원을 할당하는 무선 기기에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 의한 OFDM 통신 시스템에서의 자원 할당 방법 및 그 자원을 할당하는 무선 기기는 전이중 방식 에너지 수확 기반 OFDM 통신 시스템에서 복잡도는 낮추면서도 고복잡도의 성능을 낼 수 있도록 자원을 할당할 수 있다.

Description

OFDM 통신 시스템에서의 자원 할당 방법 및 그 자원을 할당하는 무선 기기{METHOD FOR ALLOCATING RESOURCES IN WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS FOR OFDM SYSTEMS AND WIRELESS APPARATUS}
본 발명은 OFDM 통신 시스템에서의 자원 할당 방법 및 그 자원을 할당하는 무선기기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 OFDMA 다중접속 기술을 사용하는 에너지 수확 기술 기반 전이중 방식 통신 시스템에서의 자원 할당 방법 및 그 자원을 할당하는 무선 기기에 관한 것이다.
전이중 통신 기술 (Full-duplex communication)은 한 노드에서 송신과 수신을 동시에 수행함으로써 시간 자원 또는 주파수 자원을 직교하도록 분할하여 사용하는 기존의 반이중 통신(Half-duplex communication)에 비해서 시스템의 용량(capacity)를 이론적으로 2배 향상시킬 수 있는 기술이다.
최근에 에너지 수확 기술은 전통적인 에너지 자원(예: 배터리)을 대체할 수 있는 기술로 전도 유망한 기술로 간주되고 있다. 왜냐하면, 베터리의 한정된 에너지로는 미래의 통신 네트워크를 수용하지 못하기 때문이다.
기존에 논의 되었던 에너지 수확 기술을 접목한 통신 시스템은, 협대역 대역폭에서 사용자들간 TDMA 다중접속 기술에 기반한 것만 고려되었다. 관련 선행문헌으로 등록특허 10-0920696호가 있다.
따라서 광대역 OFDMA 다중접속 기술을 사용하는 에너지 수확 기술 기반의 통신 시스템에서의 자원을 할당하는 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 RF 신호를 이용한 에너지 수확 기술을 통신 시스템에 접목하여 OFDM 통신 시스템에서의 자원을 할당하는 방법 및 그 자원을 할당하는 무선 기기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 광대역 OFDMA 다중접속 기술을 사용하는 에너지 수확 기술 기반 전이중 방식 통신 시스템에서 적용될 수 있는 OFDM 통신 시스템에서의 자원을 할당하는 방법 및 그 자원을 할당하는 무선 기기를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 의하면, 전이중 방식 에너지 수확 기반 OFDM 통신 시스템에서의 자원 할당 방법에 있어서, 하이브리드 접근점에서의 n번째 주파수 대역에 대한 다운링크 송신 파워를 일정한 값으로 고정시킨 상태에서 상기 하이브리드 접근점으로 송신하는 각 사용자의 정보 송신량의 합이 최대값을 갖도록 상기 하이브리드 접근점으로의 사용자의 업링크 주파수 대역 세트 및 상기 n번째 주파수 대역에 대한 상기 하이브리드 접근점으로의 k번째 사용자의 업링크 송신 파워를 구하는 제1계산 단계- 상기 n 및 k는 자연수임-; 상기 제1계산 단계에서 구해진 값으로 사용자의 업링크 주파수 대역 세트 및 상기 k 번째 사용자의 업링크 송신 파워를 고정시킨 상태에서 상기 하이브리드 접근점으로 송신하는 각 사용자의 정보 송신량의 합이 최대값을 갖도록 상기 하이브리드 접근점에서의 n번째 주파수 대역에 대한 다운링크 송신 파워를 구하는 제2계산 단계; 및 상기 제1계산 단계 및 상기 제2계산 단계에서 구해진 값을 이용하여 상기 하이브리드 접근점에서의 n번째 주파수 대역에 대한 다운링크 송신 파워, 상기 하이브리드 접근점으로의 사용자의 업링크 주파수 대역 세트, 및 상기 하이브리드 접근점으로의 k번째 사용자의 업링크 송신 파워의 최종값을 결정하는 단계를 포함하는 OFDM 통신 시스템에서의 자원 할당 방법이 개시된다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 의하면, 전이중 방식 에너지 수확 기반 OFDM 통신 시스템에서의 사용되는 무선 기기에 있어서, 에너지 신호를 송신하는 제1안테나; 사용자로부터 정보를 수신하는 제2안테나; 상기 무선 기기에서의 n번째 주파수 대역에 대한 다운링크 송신 파워를 일정한 값으로 고정시킨 상태에서 상기 무선 기기로 송신하는 각 사용자의 정보 송신량의 합이 최대값을 갖도록 상기 무선 기기로의 사용자의 업링크 주파수 대역 세트 및 상기 n번째 주파수 대역에 대한 상기 무선 기기로의 k번째 사용자의 업링크 송신 파워를 구하는 제1계산을 수행하고, 상기 제1계산 단계에서 구해진 값으로 사용자의 업링크 주파수 대역 세트 및 상기 k 번째 사용자의 업링크 송신 파워를 고정시킨 상태에서 상기 하이브리드 접근점으로 송신하는 각 사용자의 정보 송신량의 합이 최대값을 갖도록 상기 하이브리드 접근점에서의 n번째 주파수 대역에 대한 다운링크 송신 파워를 구하는 제2계산을 수행하는 연산부- 상기 n 및 k는 자연수임-; 및 상기 제1계산 단계 및 상기 제2계산 단계에서 구해진 값을 이용하여 상기 하이브리드 접근점에서의 n번째 주파수 대역에 대한 다운링크 송신 파워, 상기 하이브리드 접근점으로의 사용자의 업링크 주파수 대역 세트, 및 상기 하이브리드 접근점으로의 k번째 사용자의 업링크 송신 파워의 최종값을 결정하는 자원 할당부를 포함하는 무선 기기가 개시된다.
본 발명의 일실시예에 의한 OFDM 통신 시스템에서의 자원 할당 방법 및 그 자원을 할당하는 무선 기기는 전이중 방식 에너지 수확 기반 OFDM 통신 시스템에서 복잡도는 낮추면서도 고복잡도의 성능을 낼 수 있도록 자원을 할당할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, RF 신호의 에너지 수확을 통해, 추가적인 에너지 이득을 얻어 에너지를 많이 필요로 하는 미래 무선통신 네트워크(e.g. IOT 시스템)를 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예와 관련된 전이중 방식 에너지 수확 기반 OFDM 통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예와 관련된 사용자에게 주파수 대역이 할당된 예를 나타낸다.
도 3는 본 발명의 일실시예와 관련된 무선 기기의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 서치 방법과 일반적인 서치(Exhaustive search)를 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 자원 할당 방법에 따른 성능과 다른 방식으로 자원을 할당한 방법에 따른 성능을 비교한 그래프이다.
이하, 본 발명의 일실시예와 관련된 OFDM 통신 시스템에서의 자원 할당 방법 및 그 자원을 할당하는 무선 기기에 대해 도면을 참조하여 설명하도록 하겠다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 실시예에서 무선 기기는 사용자 단말기(이하, '사용자'라 함)와 통신을 하는 장치로서, 접근점(AP), 기지국, 중계기 등으로 불릴 수 있다. 이하에서는 하이브리드 접근점(Hybrid AP)을 무선 기기의 예로 설명하도록 하겠다. 또한, 이하 본 발명의 일실시예와 관련된 OFDM 시스템은 WPCN(Wireless Powered Communication Networks)을 고려하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예와 관련된 전이중 방식 에너지 수확 기반 OFDM 통신 시스템을 나타낸다.
도시된 바와 같이, OFDM 통신 시스템은 하이브리드 접근점(100), 다수의 사용자(U1, U2,..,UK)를 포함할 수 있다.
상기 하이브리드 접근점(100)은 하나의 안테나에서 에너지 신호를 송신함과 동시에 또 다른 안테나에서는 사용자들이 송신한 정보 신호를 수신하는 전이중 방식으로 통신을 수행한다. 즉, 하이브리드 접근점(100)에서 다운링크로는 에너지 신호를 송신하고, 업링크로는 사용자(U1, U2,..,UK)로부터 정보를 수신한다.
사용자들(U1, U2,..,UK)은 하나의 안테나를 구비하여 반이중 방식의 통신을 수행할 수 있다. 따라서 사용자들(U1, U2,..,UK)은 업링크로 정보를 송신할 주파수 대역으로는 에너지 수확을 할 수 없다. 따라서 사용자들(U1, U2,..,UK)이 에너지 수확하는 주파수 대역(subcarrier)과 정보를 송신하는 주파수 대역은 서로 분리되어 있다.
일반적으로 전이중 방식의 에너지 신호 송신은 정보 신호 수신에 자기 간섭을 일으키므로 성능열화를 발생시킨다.
이하, 본 발명의 일실시예에서는 하이브리드 접근점(100)이 송신하는 에너지 신호를 사용자들이 수확하여 업링크로 정보를 송신하는 양을 최대화 하는 방법을 설명하도록 하겠다. 또한 현재 무선 통신 시스템에서 사용 하고 있는 다중 접속 방법 기술인 OFDMA을 사용할 시 주파수와 에너지를 할당 방법에 대해 설명하도록 하겠다.
간섭을 없애기 위해 업링크에서 각각의 주파수 대역은 한 사용자에게만 한 사용자에게만 할당되어 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예와 관련된 사용자에게 주파수 대역이 할당된 예를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 주파수 대역 1(subcarrier 1)에서는 사용자 1(User 1)에게 업링크(uplink)가 할당되어 있고, 주파수 대역 2(subcarrier 2)에서 주파수 대역 4(subcarrier 1)는 사용자 2(User 2)에게 업링크가 할당되어 있다. 따라서 사용자 1(User 1)은 주파수 대역 1(subcarrier 1)을 통해 하이브리드 접근점(100)으로 정보를 송신하고, 주파수 대역 2(subcarrier 2) 내지 주파수 대역 4(subcarrier 1)를 통해 하이브리드 접근점(100)으로부터 에너지를 수확할 수 있다. 또한, 사용자 2(User 2)은 주파수 대역 2(subcarrier 2) 내지 주파수 대역 4(subcarrier 1)를 통해 하이브리드 접근점(100)으로 정보를 송신하고, 주파수 대역 1(subcarrier 1)을 통해 하이브리드 접근점(100)으로부터 에너지를 수확할 수 있다.
상기와 같이, 주파수 대역이 할당된 상태를 하기 수학식 1로 표현할 수 있다.
Figure 112016111013345-pat00001
여기서 Π(n)은 주파수 대역의 스케줄링 함수(subcarrier scheduling function)로 n번째 주파수 대역에서 업링크가 할당된 사용자를 나타내다. 그리고 S(k)는 주파수 대역 세트(subcarrier set)로 k번째 사용자에게 할당된 하이브리드 접근점(100)으로의 업링크 주파수 대역 세트를 의미한다.
따라서 사용자 k는 S(k)를 통해 정보를 하이브리드 접근점(100)으로 정보를 전송하고 S(k)가 아닌 주파수 대역으로부터 에너지를 수확할 수 있다.
그리고 사용자 k가 수확한 에너지 량은 하기 수학식 2로 표현될 수 있다.
Figure 112016111013345-pat00002
여기서 ζ는 수신한 RF신호를 전력으로 바꾸는 효율을 나타내는 0과 1사이의 양수이고, PD[n]은 n번째 주파수 대역에서의 다운링크 송신 파워이다. hD,k[n]은 n번째 주파수 대역에서의 k번째 사용자와 하이브리드 접근점과(100)의 다운링크 채널이다.
그리고 자기 간섭 제거(self-interference cancelation) 후의 하이브리드 접근점(100)에서 수신한 신호는 하기 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112016111013345-pat00003
여기서, PU,k[n]은 n번째 주파수 대역에서 사용자 k의 업링크 송신 파워이고, β는 자기 간섭 제거후의 감소 인자이고, hU,k[n]은 n번째 주파수 대역에서의 k번째 사용자와 하이브리드 접근점과의 업링크 채널이고, h[n]은 n번째 주파수 대역에서 자기 간섭 채널이고 z[n]은 n번째 주파수 대역에서 가우시안 잡음이다.
그리고 사용자들은 Ek만큼의 에너지를 수확하여 업링크로 정보를 송신한다. 이 때, k번째 사용자의 정보 송신량은 하기 수학식 4를 통해 구해질 수 있다.
Figure 112016111013345-pat00004
본 발명의 일실시예에 의한 자원 할당 방법은 모든 사용자들의 송신량의 합이 최대가 되도록 S(k), PD[n], PU,k[n]을 결정하는 방법을 이용할 수 있다. 하이브리드 접근점(100)에서 전체 파워(P)와 피크 파워(Ppeak)의 제약 조건을 가지고 모든 사용자의 송신량의 합을 최대로 하는 문제는 하기 수학식 5로 주어질 수 있다.
Figure 112016111013345-pat00005
여기서 P는 전체 파워이고, Ppeak는 n번째 주파수 대역에서의 peak 파워이다.
{S(k)}는 이산적인 변수(discrete variable)이기 때문에 모든 사용자의 송신량의 합을 최대로 하는 문제는 정수 문제가 된다. 그러므로, 글로벌하게 최적화하는 솔루션(globally optimal solution)을 확인하기 위해서는 KN 만큼의 후보에 대한 완전한 조사(exhaustive search)를 수행하여야 한다. 그렇게 완전한 조사를 수행하면, 복잡도가 상당이 높이지게 된다.
따라서 복잡도를 감소시키기 위해, {S(k)}와 {PU,k[n]}를 함께 최적화하는 알고리즘이 사용될 수 있다.
그렇지만, 상기 수학식 5의 목적 함수는 {PD(n)}에 대해 non-convex이므로, 글로벌하게 최적화하는 솔루션(globally optimal solution)은 구하기가 어렵다.
따라서 국부적으로 최적화하는 솔루션(local optimal solution)을 이용될 수 있다. 국부적으로 최적화하는 솔루션은 {S(k)} 및 {PU,k[n]}를 고정시킨 상태에서 {PD[n]}을 구하고, 그렇게 구해진 PD[n]을 고정시킨 상태에서 {S(k)} 및 {PU,k[n]}을 구하여 업데이트 하는 방식으로 구해질 수 있다.
먼저, Lagrangian duality method을 이용하는 하기 수학식 6 및 수학식 7을 통해 {PD[n]}을 고정시킨 상태에서 {S(k)} 및 {PU,k[n]}이 구해질 수 있다.
Figure 112016111013345-pat00006
여기서, λk 및 λs는 Lagrangian duality method를 사용했을 때의 계수값이고, σ2은 노이즈 파워이다.
Figure 112016111013345-pat00007
수학식 6 및 수학식 7을 통해 {S(k)} 및 {PU,k[n]}이 구해졌으면, 이번에는 구해진 {S(k)} 및 {PU,k[n]}을 고정시킨 상태에서, gradient projection method를 이용하는 하기 수학식 8 및 하기 수학식 9를 이용하여 {PD[n]}을 구할 수 있다.
Figure 112016111013345-pat00008
Figure 112016111013345-pat00009
여기서, t는 상수이다.
상기 수학식 6, 수학식 7을 이용하여 {S(k)} 및 {PU,k[n]}를 업데이트하고, 수학식 8 및 수학식 9를 이용하여 {PD[n]}을 업데이트 할 수 있다. 상기 {S(k)} 및 {PU,k[n]}의 업데이트 및 {PD[n]}의 업데이트는 상기 수학식 5의 목적 함수가 일정 범위로 수렴할 때까지 반복될 수 있다. 그리고 수학식 5의 목적 함수가 일정 범위로 수렴하게 되면, 그 때의 {S(k)} 및 {PU,k[n]} 및 {PD[n]}의 값이 최종값이 된다.
상기 {S(k)} 및 {PU,k[n]} 및 {PD[n]}의 최종값 결정은 무선 기기인 하이브리드 접근점이 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예와 관련된 하이브리드 접근점의 블록도이다.
도시된 하이브리드 접근점(100)은 제1안테나(110), 제2안테나(111), 연산부(120), 및 자원 할당부(130)를 포함할 수 있다.
상기 제1안테나(110)는 송신 안테나로 다운링크를 통해 에너지 신호를 사용자(U1, U2,..,UK)에게 송신한다.
상기 제2안테나(111)는 수신 안테나로 업링크를 통해 정보를 사용자(U1, U2,..,UK)로부터 수신한다.
연산부(120)는 상기 수학식 6 및 수학식 7을 이용하여 {S(k)} 및 {PU,k[n]}를 업데이트하고, 상기 수학식 8 및 수학식 9를 이용하여 {PD[n]}을 업데이트 할 수 있다. 상기 {S(k)} 및 {PU,k[n]}의 업데이트 및 {PD[n]}의 업데이트는 상기 수학식 5의 목적 함수가 일정 범위로 수렴할 때까지 반복될 수 있다.
자원 할당부(130)는 수학식 5의 목적 함수가 일정 범위로 수렴하게 되면, 그 때의 {S(k)} 및 {PU,k[n]} 및 {PD[n]}의 값을 할당할 최종값으로 결정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 서치 방법과 일반적인 서치(Exhaustive search)를 비교한 그래프이다.
Exhaustive search는 모든 경우를 다 계산하여 비교한 시스템에서의 평균 송신량이고, Proposed는 본 발명의 일실시예 의한 방법에 의한 평균 송신량이다.
사용자 수가 2이고, 주파수 대역의 16개 경우, Exhaustive search에 의하면 216번을 계산하여야 하는데, 본 발명의 일실시예에 의하면 2*16번만 계산하면 된다. 즉, 본 발명의 일실시예에 의한 방법은 Exhaustive search에 비해 연산량이 0.05%로 줄어들었다. 그럼에도 불구하고 평균 송신량은 거의 차이가 없다는 것을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 자원 할당 방법에 따른 성능과 다른 방식으로 자원을 할당한 방법에 따른 성능을 비교한 그래프이다.
Proposed는 본 발명의 일실시예에 의해 자원을 할당한 경우의 평균 송신량이고, Channel based는 업링크 채널이 가장 좋은 사용자에게 업링크를 할당하는 경우의 평균 송신량이고, Equal power는 모든 사용자에게 동일하게 파워를 할당하는 경우의 평균 송신량이다. 그리고 K는 사용자의 수를 나타낸다.
사용자 수에 관계없이 본 발명의 일실시예에 의해 자원을 할당한 경우가 성능이 가장 좋다는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 OFDM 통신 시스템에서의 자원 할당 방법 및 그 자원을 할당하는 무선 기기는 전이중 방식 에너지 수확 기반 OFDM 통신 시스템에서 복잡도는 낮추면서도 고복잡도의 성능을 낼 수 있도록 자원을 할당할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, RF 신호의 에너지 수확을 통해, 추가적인 에너지 이득을 얻어 에너지를 많이 필요로 하는 미래 무선통신 네트워크(e.g. IOT 시스템)를 수행할 수 있다.
상술한 본 발명의 일실시예와 관련된 OFDM 통신 시스템에서의 자원 할당 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 이때, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 한편, 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
한편, 이러한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다.
또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기와 같이 설명된 OFDM 통신 시스템에서의 자원 할당 방법 및 그 자원을 할당하는 무선 기기는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100: 하이브리드 접근점
110: 제1안테나
111: 제2안테나
120: 연산부
130: 자원 할당부

Claims (11)

  1. 전이중 방식 에너지 수확 기반 OFDM 통신 시스템에서의 자원 할당 방법에 있어서,
    하이브리드 접근점에서의 n번째 주파수 대역에 대한 다운링크 송신 파워를 일정한 값으로 고정시킨 상태에서 상기 하이브리드 접근점으로 송신하는 각 사용자의 정보 송신량의 합이 최대값을 갖도록 상기 하이브리드 접근점으로의 사용자의 업링크 주파수 대역 세트 및 상기 n번째 주파수 대역에 대한 상기 하이브리드 접근점으로의 k번째 사용자의 업링크 송신 파워를 구하는 제1계산 단계- 상기 n 및 k는 자연수임-;
    상기 제1계산 단계에서 구해진 값으로 사용자의 업링크 주파수 대역 세트 및 상기 k 번째 사용자의 업링크 송신 파워를 고정시킨 상태에서 상기 하이브리드 접근점으로 송신하는 각 사용자의 정보 송신량의 합이 최대값을 갖도록 상기 하이브리드 접근점에서의 n번째 주파수 대역에 대한 다운링크 송신 파워를 구하는 제2계산 단계; 및
    상기 제1계산 단계 및 상기 제2계산 단계에서 구해진 값을 이용하여 상기 하이브리드 접근점에서의 n번째 주파수 대역에 대한 다운링크 송신 파워, 상기 하이브리드 접근점으로의 사용자의 업링크 주파수 대역 세트, 및 상기 하이브리드 접근점으로의 k번째 사용자의 업링크 송신 파워의 최종값을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 하이브리드 접근점으로 송신하는 각 사용자의 정보 송신량의 합의 최대값은 하기 수학식 1을 이용하여 산출되고,
    상기 제1계산 단계는 하기 수학식 2 및 하기 수학식 3을 이용하여 수행되고,
    상기 제2계산 단계는 하기 수학식 4 및 하기 수학식 5를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템에서의 자원 할당 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112017123702164-pat00025

    (여기서 Rk는 k번째 사용자의 전송률이고, S(k)는 하이브리드 접근점으로의 k번째 사용자의 업링크 주파수 대역 세트이고, PD[n]은 하이브리드 접근점에서의 n번째 주파수 대역에 대한 다운링크 송신 파워이고, PU,k[n]은 n번째 주파수 대역에 대한 하이브리드 접근점으로의 k번째 사용자의 업링크 송신 파워이고, P는 전체 파워이고, Ppeak는 n번째 주파수 대역에서의 peak 파워이고, Ek는 k번째 사용자가 하이브리드 접근점으로부터 수확한 에너지이다.)
    [수학식 2]
    Figure 112017123702164-pat00026

    (여기서, Π(n)은 주파수 대역의 스케줄링 함수로 n번째 주파수 대역에서 업링크가 할당된 사용자를 나타내다. hU,k[n]은 n번째 주파수 대역에서의 k번째 사용자와 하이브리드 접근점과의 업링크 채널이고, β는 자기 간섭 제거후의 감소 인자이고, hD,s[n]은 n번째 주파수 대역에서의 s번째 사용자와 하이브리드 접근점과의 다운링크 채널이고, ζ는 수신한 RF신호를 전력으로 바꾸는 효율을 나타내는 0과 1사이의 양수이다. λk 및 λs는 Lagrangian duality method를 사용했을 때의 계수값이고, σ2은 노이즈 파워이다.)
    [수학식 3]
    Figure 112017123702164-pat00027

    [수학식 4]
    Figure 112017123702164-pat00028

    [수학식 5]
    Figure 112017123702164-pat00029

    (여기서, t는 상수이다.)
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 n번째 주파수 대역에 대한 다운링크 송신 파워의 일정한 값은 상기 제1계산 단계에서 구해진 상기 사용자의 업링크 주파수 대역 세트 및 상기 k번째 사용자의 업링크 송신 파워를 이용하여 업데이트되고,
    상기 사용자의 업링크 주파수 대역 세트 및 상기 k번째 사용자의 업링크 송신 파워는 상기 제2계산 단계에서 구해진 상기 n번째 주파수 대역에 대한 다운링크 송신 파워를 이용하여 업데이트 되는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템에서의 자원 할당 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1계산 단계 및 상기 제2계산 단계는 상기 수학식 1의 목적함수가 일정한 범위로 수렴할 때까지 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템에서의 자원 할당 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하이브리드 접근점은 에너지 신호를 송신하는 제1안테나 및 상기 사용자로부터 정보를 수신하는 제2안테나를 구비하여 전이중 방식의 통신을 수행하고,
    상기 사용자는 한 개의 안테나를 구비하여 반이중 방식의 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템에서의 자원 할당 방법.
  7. 전이중 방식 에너지 수확 기반 OFDM 통신 시스템에서의 사용되는 무선 기기에 있어서,
    에너지 신호를 송신하는 제1안테나;
    사용자로부터 정보를 수신하는 제2안테나;
    상기 무선 기기에서의 n번째 주파수 대역에 대한 다운링크 송신 파워를 일정한 값으로 고정시킨 상태에서 상기 무선 기기로 송신하는 각 사용자의 정보 송신량의 합이 최대값을 갖도록 상기 무선 기기로의 사용자의 업링크 주파수 대역 세트 및 상기 n번째 주파수 대역에 대한 상기 무선 기기로의 k번째 사용자의 업링크 송신 파워를 구하는 제1계산을 수행하고, 상기 제1계산 단계에서 구해진 값으로 사용자의 업링크 주파수 대역 세트 및 상기 k 번째 사용자의 업링크 송신 파워를 고정시킨 상태에서 하이브리드 접근점으로 송신하는 각 사용자의 정보 송신량의 합이 최대값을 갖도록 상기 하이브리드 접근점에서의 n번째 주파수 대역에 대한 다운링크 송신 파워를 구하는 제2계산을 수행하는 연산부- 상기 n 및 k는 자연수임-; 및
    상기 제1계산 단계 및 상기 제2계산 단계에서 구해진 값을 이용하여 상기 하이브리드 접근점에서의 n번째 주파수 대역에 대한 다운링크 송신 파워, 상기 하이브리드 접근점으로의 사용자의 업링크 주파수 대역 세트, 및 상기 하이브리드 접근점으로의 k번째 사용자의 업링크 송신 파워의 최종값을 결정하는 자원 할당부를 포함하되,
    상기 무선 기기는 하이브리드 접근점으로 전이중 방식의 통신을 수행하고,
    상기 사용자는 한 개의 안테나를 구비하여 반이중 방식의 통신을 수행하되,
    상기 하이브리드 접근점으로 송신하는 각 사용자의 정보 송신량의 합의 최대값은 하기 수학식 1을 이용하여 산출되고,
    상기 제1계산은 하기 수학식 2 및 하기 수학식 3을 이용하여 수행되고,
    상기 제2계산은 하기 수학식 4 및 하기 수학식 5를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 무선 기기.
    [수학식 1]
    Figure 112017123702164-pat00030

    (여기서 Rk는 k번째 사용자의 전송률이고, S(k)는 하이브리드 접근점으로의 k번째 사용자의 업링크 주파수 대역 세트이고, PD[n]은 하이브리드 접근점에서의 n번째 주파수 대역에 대한 다운링크 송신 파워이고, PU,k[n]은 n번째 주파수 대역에 대한 하이브리드 접근점으로의 k번째 사용자의 업링크 송신 파워이고, P는 전체 파워이고, Ppeak는 n번째 주파수 대역에서의 peak 파워이고, Ek는 k번째 사용자가 하이브리드 접근점으로부터 수확한 에너지이다.)
    [수학식 2]
    Figure 112017123702164-pat00031

    (여기서, Π(n)은 주파수 대역의 스케줄링 함수로 n번째 주파수 대역에서 업링크가 할당된 사용자를 나타내다. hU,k[n]은 n번째 주파수 대역에서의 k번째 사용자와 하이브리드 접근점과의 업링크 채널이고, β는 자기 간섭 제거후의 감소 인자이고, hD,s[n]은 n번째 주파수 대역에서의 s번째 사용자와 하이브리드 접근점과의 다운링크 채널이고, ζ는 수신한 RF신호를 전력으로 바꾸는 효율을 나타내는 0과 1사이의 양수이다. λk 및 λs는 Lagrangian duality method를 사용했을 때의 계수값이고, σ2은 노이즈 파워이다.)
    [수학식 3]
    Figure 112017123702164-pat00032

    [수학식 4]
    Figure 112017123702164-pat00033

    [수학식 5]
    Figure 112017123702164-pat00034

    (여기서, t는 상수이다.)
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 n번째 주파수 대역에 대한 다운링크 송신 파워의 일정한 값은 상기 제1계산 단계에서 구해진 상기 사용자의 업링크 주파수 대역 세트 및 상기 k번째 사용자의 업링크 송신 파워를 이용하여 업데이트되고,
    상기 사용자의 업링크 주파수 대역 세트 및 상기 k번째 사용자의 업링크 송신 파워는 상기 제2계산 단계에서 구해진 상기 n번째 주파수 대역에 대한 다운링크 송신 파워를 이용하여 업데이트 되는 것을 특징으로 하는 무선 기기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 제1계산 및 상기 제2계산을 상기 수학식 1의 목적함수가 일정한 범위로 수렴할 때까지 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 기기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hanjin Kim 외 4명, "Joint Subcarrier and Power Allocation Method in Wireless Powered Communication Networks for OFDM Systems", Global Communications Conference (GLOBECOM), 2015 IEEE(6-10 Dec. 2015)
Tam Thanh Tran 외 3명, "Dynamic Resource Allocation for Full-Duplex OFDMA Wireless Cellular Networks", Vehicular Technology Conference (VTC-Fall), 2016 IEEE 84th (18-21 Sept. 2016 )

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