KR20070109576A - 무선통신 시스템에서 경매 알고리즘을 활용한 채널 할당장치 및 방법 - Google Patents

무선통신 시스템에서 경매 알고리즘을 활용한 채널 할당장치 및 방법 Download PDF

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KR20070109576A
KR20070109576A KR1020060042723A KR20060042723A KR20070109576A KR 20070109576 A KR20070109576 A KR 20070109576A KR 1020060042723 A KR1020060042723 A KR 1020060042723A KR 20060042723 A KR20060042723 A KR 20060042723A KR 20070109576 A KR20070109576 A KR 20070109576A
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한상욱
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Abstract

본 발명은 무선통신 시스템에서 경매(Auction) 알고리즘을 활용한 채널 할당 장치 및 방법에 관한 것으로서, 각 채널별 이득 데이터 율(data rate)을 측정하는 과정과, 기지국으로부터 상기 채널들에 대한 정보가 수신될 시, 상기 수신된 채널 정보와 상기 측정한 이득 데이터 율을 이용하여 하나의 채널을 선택하는 과정과, 상기 선택한 채널에 대한 입찰 가격을 결정하는 과정을 포함하여, 채널을 할당함에 있어 최적화 값을 보장하면서도 복잡도를 줄여 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
Auction, 경매 알고리즘, 채널 할당, 입찰 가격

Description

무선통신 시스템에서 경매 알고리즘을 활용한 채널 할당 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ALLOCATING OF CHANNEL USING ACTION ALGORITHM IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서 기지국의 구성 장치를 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 기지국의 채널 할당 절차를 도시한 흐름도,
도 3은 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서 단말의 구성 장치를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단말의 채널 할당 절차를 도시한 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 채널의 수가 사용자의 수보다 많을 경우 채널 할당 방법을 도시한 예시도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 사용자의 수가 채널의 수보다 많을 경우 채널 할당 방법을 도시한 예시도, 및
도 7은 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서 경매 알고리즘을 활용한 채널 할당 방법을 도시한 예시도.
본 발명은 무선통신 시스템에 관한 것으로서, 특히, 경매(Auction) 알고리즘을 활용한 채널 할당 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 인지(Cognitive Radio : 이하 'CR'이라 칭함) 기술은 주변 환경을 감지하여 주파수, 변조방식, 출력 등의 무선 송신 파라미터를 결정하는 무선 기술로, 지역과 시간에 따라 빈 주파수를 자동으로 찾아 주변의 허가된 무선국을 보호하면서 원하는 통신을 가능토록 하는 기술이다. 다시 말해, 주파수의 유연한 사용을 위해 점유되지 않은 주파수를 일시적으로 특정서비스가 잠시 빌려서 사용할 수 있도록 지원하고 있다. 따라서, 상기 CR 기술은 이동통신 수요 증가로 주파수 자원이 고갈되면서 주파수 자원 활용의 효율성을 높일 수 있는 기술로 부상하고 있다.
상기 CR 시스템에서는 CR 사용자(user)들 사이의 스펙트럼 할당 및 CR 기지국(base station) 간의 스펙트럼 할당과 관련하여 점유되지 않은 스펙트럼을 사용하기 위한 사용자들 사이의 협상문제가 중요하다. 이는 모든 사용자들이 점유되지 않은 채널들 중 자신에게 가장 좋은 데이터 율(data rate)을 보장할 수 있는 채널을 서로 선택하려 하기 때문이다. 따라서, 여러 명의 사용자가 원하는 주파수를 가장 효율적으로 할당받을 수 있는 채널 할당 방법이 연구되고 있다.
여기서, 시스템에 2명의 사용자와 현재 점유되지 않은 2개의 채널이 있다고 가정하고, 상기 2명의 사용자가 상기 2개의 채널을 할당받는 문제를 고려해보자. 이때, 하나의 채널은 한 명의 사용자에게만 할당되며, 한 명의 사용자는 하나의 채널을 할당받을 수 있다고 가정한다. 또한, 사용자 1은 채널 1로부터 10이라는 데이터 율을 얻을 수 있고, 채널 2로부터 9라는 데이터 율을 얻을 수 있으며, 사용자 2는 상기 채널 1로부터 8이라는 데이터 율을 얻을 수 있고, 상기 채널 2로부터 4라는 데이터 율을 얻을 수 있다고 가정한다.
이때, 상기 사용자 1과 사용자 2 모두 상기 채널 1을 획득할 때 가장 높은 이득을 얻을 수 있다. 따라서, 상기 시스템은 소정 알고리즘에 따라 10의 이득이 가능한 상기 사용자 1에게 상기 채널 1을 할당하고, 상기 사용자 2에게는 나머지 채널 2를 할당할 수 있다. 이와 같은 채널 할당 방식은 최대값 삭제(Max-delete) 알고리즘을 이용하여 구현할 수 있으며, 상기 최대값 삭제 알고리즘은 M x M 행렬 전체에서 먼저 가장 큰 값을 찾고, 상기 찾은 값이 포함된 행과 열을 차례로 지운 후, 남아있는 값 중에서 가장 큰 값을 찾음으로써, 최적 값에 가까운 목적함수 값, 즉 서브 최적화(sub-optimal) 값을 찾을 수 있는 알고리즘이다.
하지만, 시스템 전체적인 관점에서는 사용자 1에게 채널 1을 할당하고 사용자 2에게 채널 2를 할당함으로써 얻을 수 있는 시스템 이득, 즉 10 + 4 = 14보다는 사용자 1에게 채널 2를 할당하고 사용자 2에게 채널 1을 할당함으로써 얻을 수 있는 시스템 이득, 즉 9 + 8= 17이 훨씬 더 이득이라 할 수 있다. 따라서, 상기 시스템은 소정 알고리즘에 따라 상기 사용자 1에게 채널 2를 할당하고 사용자 2에게 채 널 1을 할당할 수 있다. 이와 같은 최적화 값을 보장하는 대표적인 채널 할당 방식으로 헝가리안 알고리즘(Hungarian algorithm)이 있다. 하지만, 상기 헝가리안 알고리즘은 중앙 집중적인 방식으로 행렬 값 전체의 정보를 고려하여 상기 최적화 값을 구하기 때문에 복잡도(complexity)가 높은 단점이 있다.
한편, 경매(Auction) 알고리즘은 가장 좋은 채널의 성능(throughput)과 두 번째로 좋은 채널의 성능을 비교하여 그 차이가 가장 큰 사용자에게 해당 채널을 할당하는 방식으로, 사용자의 지역적인 정보만을 가지고 최적의 시스템 이득을 획득할 수 있는 분산적 알고리즘이다. 따라서, 상기 경매 알고리즘을 고려하여 채널을 할당한다면, 최적화 값을 보장하면서도 복잡도를 줄일 수 있을 것이다.
본 발명의 목적은 무선통신 시스템에서 경매 알고리즘을 활용한 채널 할당 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선통신 시스템에서 단말들이 채널의 가치(price)를 산정하여 기지국으로 입찰(bidding) 정보를 전송하고, 상기 기지국이 상기 입찰 정보를 이용하여 채널을 할당하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선 통신 시스템에서 가장 좋은 채널과 두 번째로 좋은 채널의 성능을 비교하여 채널의 가치를 산정하기 위한 채널 할당 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선통신 시스템에서 전체 시스템의 성 능(Throughput) 증가와 사용자 중심의 공정성(fairness)을 보장하기 위한 분산적인 채널 할당 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 이동통신 단말기의 경매(Auction) 알고리즘을 활용한 채널 할당 방법은, 각 채널별 이득 데이터 율(data rate)을 측정하는 과정과, 기지국으로부터 상기 채널들에 대한 정보가 수신될 시, 상기 수신된 채널 정보와 상기 측정한 이득 데이터 율을 이용하여 하나의 채널을 선택하는 과정과, 상기 선택한 채널에 대한 입찰 가격을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 기지국의 경매(Auction) 알고리즘을 활용한 채널 할당 방법은, 하나 이상의 단말들로부터 요구 채널에 대한 입찰 가격이 수신될 시, 상기 수신된 입찰 가격 중 가장 큰 입찰 가격을 전송한 단말을 선택하는 과정과, 상기 선택한 단말에게 상기 단말이 요구하는 채널을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 이동통신 단말기의 경매(Auction) 알고리즘을 활용한 채널 할당 장치는, 각 채널별 이득 데이터 율(data rate)을 측정하는 채널 추정부와, 기지국으로부터 각 채널별 가격이 수신될 시, 상기 측정한 각 채널별 이득 데이터 율과 상기 수신된 각 채널별 가격을 이용하여 가장 좋은 채널을 선택하는 채널 선택부와, 상기 선택한 채널이 주는 이득과 두 번째로 좋은 채널이 주는 이득의 차를 이용하여 상기 선택한 채널에 대한 입찰 가격을 결정하는 입찰 가격 결정부와, 상기 결정한 입찰 가격을 상기 기지국으 로 전송하는 입찰 가격 젼송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 기지국의 경매(Auction) 알고리즘을 활용한 채널 할당 장치는, 하나 이상의 단말들로부터 요구 채널에 대한 입찰 가격이 수신될 시, 상기 수신된 입찰 가격 중 가장 큰 입찰 가격을 전송한 단말에게 상기 단말이 요구하는 채널을 할당하는 채널 할당부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명은 무선통신 시스템에서 경매 알고리즘을 활용한 채널 할당 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서 기지국의 구성 장치를 도시한 블럭도이다. 상기 기지국은 입찰 가격 수신부(101), 채널 할당부(103), 채널 할당 정보 저장부(105), 채널 할당 정보 송신부(107)를 포함하여 구성된다.
상기 도 1을 참조하면, 먼저, 상기 입찰 가격 수신부(101)는 각 사용자로부터 원하는 채널에 대한 입찰 가격을 수신하고, 상기 수신된 사용자별 입찰 가격을 상기 채널 할당부(103)로 출력한다.
상기 채널 할당부(103)는 각 채널별 0으로 초기화된 가격을 상기 채널 할당 정보 송신부(107)로 출력하여 각 사용자에게 브로드캐스팅한다. 이때, 상기 채널별 초기화 가격은 상기 채널 할당 정보 저장부(105)에 저장한다. 또한, 상기 입찰 가격 수신부(101)로부터 입력되는 각 사용자별 원하는 채널에 대한 입찰 가격 중 가장 높은 입찰 가격을 제시한 사용자에게 상기 사용자가 원하는 채널을 할당한다. 이때, 상기 할당된 채널의 가격을 상기 채널의 이전 가격과 상기 입찰 가격을 이용하여 갱신하고, 상기 갱신된 가격을 상기 채널 할당 정보 저장부(105)에 저장한 후, 상기 갱신된 채널의 가격을 상기 채널 할당 정보 송신부(107)로 출력하여 각 사용자에게 브로드캐스팅한다.
상기 채널 할당 정보 저장부(105)는 상기 채널 할당부(103)로부터 입력되는 각 채널별 가격을 저장한다. 상기 채널 할당 정보 송신부(107)는 상기 채널 할당부(103)로부터 입력되는 각 채널의 가격을 각 사용자에게 전송한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 기지국의 채널 할당 절차를 도시한 흐름도이다.
상기 도 2를 참조하면, 기지국은 201단계에서 채널들의 수와 상기 채널들을 할당하고자 하는 사용자들의 수가 같은지 여부를 검사한다.
상기 채널들의 수와 사용자들의 수가 같지 않을 시, 상기 기지국은 203단계에서 상기 채널들의 수가 상기 사용자들의 수보다 큰지 여부를 검사한다. 상기 채 널들의 수가 상기 사용자들의 수보다 클 시, 상기 기지국은 205단계에서 가상의 사용자 1명을 추가한 후, 상기 201단계로 돌아가 상기 채널들의 수와 상기 채널들을 할당하고자 하는 사용자들의 수가 같은지 여부를 다시 검사한다. 반면, 상기 채널들의 수가 상기 사용자들의 수보다 작을 시, 상기 기지국은 207단계에서 가상의 채널을 하나 추가한 후, 상기 201단계로 돌아간다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 채널의 수가 사용자의 수보다 많을 경우, 즉 한 명의 사용자가 여러 개의 채널을 할당받고자하는 경우(도 5의 (a)), 상기 여러 개의 채널을 할당받고자 하는 사용자를 위한 가상의 사용자를 상기 사용자가 원하는 채널 개수만큼 추가(도 5의 (b))하여 상기 채널의 수와 사용자의 수를 같게 한다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 사용자의 수가 채널의 수보다 많을 경우, 즉 채널의 수가 부족할 경우(도 6의 (a)), 0 또는 작은 이득을 주는 가상의 채널을 부족한 채널의 수만큼 추가(도 6의 (b))하여 상기 사용자의 수와 채널의 수를 같게 한다.
한편, 상기 채널들의 수와 사용자들의 수가 같을 시, 상기 기지국은 209단계에서 하나 이상의 사용자들에게 할당할 하나 이상의 채널들의 가격(Price)을 0으로 초기화하고, 상기 각 채널별 초기화 가격을 포함한 채널 정보를 상기 사용자들에게 브로드캐스팅한다.
이후, 상기 기지국은 211단계에서 상기 사용자들로부터 상기 각 사용자들이 선택한 채널에 대한 입찰(bidding) 가격이 수신되는지 여부를 검사한다. 여기서, 상기 입찰 가격은 사용자 ID, 서비스 타입(service type) 및 채널 ID와 함께 채널 입찰 메시지에 포함되어 수신된다. 상기 각 사용자들로부터 특정 채널에 대한 입찰 가격이 수신될 시, 상기 기지국은 213단계로 진행하여 상기 수신된 입찰 가격 중 가장 높은 입찰 가격을 제시한 사용자를 선택하고, 상기 선택된 사용자에게 원하는 채널을 할당한다.
여기서, 상기 가장 높은 입찰 가격을 제시한 사용자에게 할당되는 채널은 하기 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006033194112-PAT00001
여기서, 상기 i는 사용자 인덱스이고, 상기 δi는 i번째 사용자의 입찰 가격을 의미한다.
이후, 상기 기지국은 215단계에서 상기 가장 높은 입찰 가격을 제시한 사용자에게 할당된 채널의 가격을 상기 입찰 가격을 이용하여 갱신한다. 다시 말해, 상기 채널의 초기화 가격과 상기 입찰 가격을 합하여 상기 채널의 가격을 갱신한다. 또한, 상기 채널의 갱신된 가격이 포함된 채널 할당 정보를 채널 할당 브로드캐스팅 메시지를 통해 상기 사용자들에게 전송한다. 여기서, 상기 채널 할당 브로드캐스팅 메시지에는 채널 ID, 상기 채널에 할당된 사용자 ID, 갱신된 상기 채널의 가격에 대한 정보가 포함된다.
여기서, 상기 채널의 가격을 갱신하기 위한 식은 하기 <수학식 2>와 같이 나 타낼 수 있다.
Figure 112006033194112-PAT00002
여기서, 상기
Figure 112006033194112-PAT00003
는 상기 사용자에게 할당된 채널의 가격을 나타내고, 상기
Figure 112006033194112-PAT00004
는 상기 채널을 할당받은 사용자가 제시한 입찰 가격을 의미한다.
이후, 상기 기지국은 217단계에서 남은 채널의 수와 남은 사용자의 수가 1인지 여부를 검사한다. 상기 남은 채널의 수와 사용자의 수가 1이 아닐 시, 상기 기지국은 211단계로 돌아가 상기 사용자들로부터 상기 각 사용자들이 선택한 채널에 대한 입찰(bidding) 가격이 수신되는지 여부를 검사한다. 반면, 상기 남은 채널의 수와 사용자의 수가 1일 시, 상기 기지국은 219단계로 진행하여 남아있는 사용자에게 남아있는 채널을 할당한 후, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 3은 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서 단말의 구성 장치를 도시한 블럭도이다. 상기 단말은 채널 추정부(301), 채널 할당 정보 수신부(303), 채널 선택부(305), 채널 정보 저장부(307), 입찰 가격 결정부(309), 입찰 가격 송신부(311)를 포함하여 구성된다.
상기 도 3을 참조하면, 먼저 상기 채널 추정부(301)는 주기적인 채널 스캐닝(Channel scanning)을 통해 각 채널별 데이터 율(data rate)을 측정하고, 상기 측정한 각 채널별 데이터 율을 상기 채널 선택부(305)로 출력한다. 또한, 상기 채널 할당 정보 수신부(303)는 상기 기지국으로부터 각 채널별 가격을 수신하고, 상기 수신된 각 채널별 가격을 상기 채널 선택부(305)로 출력한다.
상기 채널 선택부(305)는 상기 채널 추정부(301)로부터 입력되는 각 채널별 데이터 율과 상기 채널 할당 정보 수신부(303)로부터 입력되는 각 채널별 가격을 상기 채널 정보 저장부(307)에 저장하여 갱신하고, 상기 갱신된 정보를 이용하여 가장 좋은 채널을 선택한다. 여기서, 상기 가장 좋은 채널은 채널의 데이터 율과 해당 채널의 가격의 차가 가장 큰 채널로 선택한다.
상기 채널 정보 저장부(307)는 상기 각 채널별 데이터 율 및 가격을 저장한다.
또한, 상기 입찰 가격 결정부(309)는 상기 선택된 채널에 대한 입찰 가격을 결정하고, 상기 결정된 입찰 가격을 상기 입찰 가격 송신부(311)로 출력하여 기지국으로 전송한다. 여기서, 상기 선택된 채널에 대한 입찰 가격은 상기 선택한 채널이 주는 이득과 두 번째로 좋은 채널이 주는 이득의 차를 이용하여 결정한다. 상기 입찰 가격 송신부(311)는 상기 입찰 가격 결정부(309)로부터 입력되는 특정 채널에 대한 입찰 가격을 상기 기지국으로 전송한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단말의 채널 할당 절차를 도시한 흐름도이다.
상기 도 4를 참조하면, 단말은 401단계에서 주기적인 채널 스캐닝(Channel scanning)을 통해 각 채널별 데이터 율(data rate)을 측정하고, 403단계에서 기지국으로부터 각 채널별 초기화 가격을 포함한 채널 정보가 수신되는지 여부를 검사한다. 상기 채널 정보가 수신될 시, 상기 단말은 405단계에서 상기 채널별 데이터 율과 초기화 가격을 이용하여 상기 채널들 중 가장 좋은 채널을 선택한다. 여기서, 상기 가장 좋은 채널은 해당 채널의 데이터 율과 해당 채널의 가격의 차가 가장 큰 채널로 선택하며, 상기 가장 좋은 채널은 하기 <수학식 3>을 이용하여 선택할 수 있다.
Figure 112006033194112-PAT00005
여기서, 상기 rij는 사용자 i가 채널 j를 할당받음으로써 얻을 수 있는 데이터 율을 의미하고, 상기 pj는 상기 채널 j의 가격을 의미한다.
이후, 상기 단말은 407단계에서 상기 선택한 채널에 대한 입찰 가격을 결정한다. 여기서, 상기 선택한 채널에 대한 입찰 가격은 상기 선택한 채널이 주는 이득과 상기 선택한 채널을 제외한 채널들 중 가장 좋은 채널이 주는 이득의 차를 계산함으로써 결정할 수 있다. 이는 가장 좋은 채널 상태를 주는 채널을 할당받지 못하고, 두 번째로 좋은 채널을 할당 받음으로써 사용자가 가지게 되는 손실분을 의미하게 된다.
여기서, 상기 선택한 채널에 대한 입찰 가격은 하기 <수학식 4>를 이용하여 계산할 수 있다.
Figure 112006033194112-PAT00006
이후, 상기 단말은 409단계에서 상기 결정한 채널에 대한 입찰 가격을 기지국으로 전송하고, 411단계로 진행하여 상기 기지국으로부터 특정 사용자에게 할당된 채널의 갱신된 가격이 포함된 채널 할당 정보가 수신되는지 여부를 검사한다. 여기서, 상기 입찰 가격은 사용자 ID, 서비스 타입 및 채널 ID와 함께 채널 입찰 메시지에 포함하여 전송한다. 상기 할당된 채널의 갱신된 가격이 포함된 채널 할당 정보가 수신될 시, 상기 단말은 상기 405단계로 돌아가 상기 채널의 갱신된 가격을 이용하여 가장 좋은 채널을 선택한다. 여기서, 상기 할당된 채널의 갱신된 가격은 채널 ID, 할당된 사용자 ID와 함께 채널 할당 브로드캐스팅 메시지에 포함되어 수신된다. 상기 할당된 채널의 갱신된 가격이 포함된 채널 정보가 수신되지 않을 시, 상기 단말은 413단계로 진행하여 채널 할당이 완료되었는지 여부를 검사하고, 상기 채널 할당이 완료되지 않았을 시, 상기 411단계로 돌아간다. 상기 채널 할당이 완료되었을 시, 상기 단말은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
여기서, 도 7을 예로 들어 3명의 사용자에게 3개의 채널을 할당하는 방법을 설명하면, 상기 도 7의 (a)에서 기지국은 상기 3개 채널의 가격(price)을 0으로 초기화하고, 각 사용자에게 채널별 데이터 율 및 채널별 가격 정보를 전송한다. 이 때, 상기 정보를 수신한 사용자 1은 10의 데이터 율을 가지는 채널 1과 8의 데이터 율을 가지는 채널 2와 6의 데이터 율을 가지는 채널 3 중 해당 채널의 데이터 율과 해당 채널의 가격의 차이가 가장 높은 채널 1을 선택하고, 상기 채널 1에 대한 입찰 가격 δ1 = (10-0) - (8-0) = 2를 상기 기지국으로 전송한다. 또한, 사용자 2는 6의 데이터 율을 가지는 채널 1과 7의 데이터 율을 가지는 채널 2와 5의 데이터 율을 가지는 채널 3 중 해당 채널의 데이터 율과 해당 채널의 가격의 차이가 가장 높은 채널 2를 선택하고, 상기 채널 2에 대한 입찰 가격 δ2 = (7-0) - (6-0) = 1을 상기 기지국으로 전송한다. 마지막으로, 사용자 3은 2의 데이터 율을 가지는 채널 1과 6의 데이터 율을 가지는 채널 2와 3의 데이터 율을 가지는 채널 3 중 해당 채널의 데이터 율과 해당 채널의 가격의 차이가 가장 높은 채널 2를 선택하고, 상기 채널 2에 대한 입찰 가격 δ3 = (6-0) - (3-0) = 3을 상기 기지국으로 전송한다. 이때, 상기 기지국은 상기 사용자 1로부터 수신한 입찰 가격 2와 상기 사용자 2로부터 수신한 입찰 가격 1과 상기 사용자 3으로부터 수신한 입찰 가격 3 중 가장 높은 입찰 가격을 제시한 사용자 3에게 상기 사용자 3이 원하는 채널 2를 할당하고, 상기 사용자 3에게 할당된 채널 2의 가격을 0에서 3으로 갱신한 후, 상기 갱신된 채널의 가격을 상기 사용자들에게 전송한다.
이후, 상기 도 7의 (b)에서 상기 갱신된 채널의 가격을 수신한 사용자 1은 10의 데이터 율 및 0의 가격을 가지는 채널 1과 8의 데이터 율 및 3의 가격을 가지는 채널 2와 6의 데이터 율과 0의 가격을 가지는 채널 3 중 해당 채널의 데이터 율 과 해당 채널의 가격의 차이가 가장 높은 채널 1을 선택하고, 상기 채널 1에 대한 입찰 가격 δ1 = (10-0) - (6-0) = 4를 상기 기지국으로 전송한다. 또한, 사용자 2는 6의 데이터 율 및 0의 가격을 가지는 채널 1과 7의 데이터 율 및 3의 가격을 가지는 채널 2와 5의 데이터 율 및 0의 가격을 가지는 채널 3 중 해당 채널의 데이터 율과 해당 채널의 가격의 차이가 가장 높은 채널 1을 선택하고, 상기 채널 1에 대한 입찰 가격 δ2 = (6-0) - (5-0) = 1을 상기 기지국으로 전송한다. 마지막으로, 사용자 3은 2의 데이터 율 및 0의 가격을 가지는 채널 1과 6의 데이터 율 및 3의 가격을 가지는 채널 2와 3의 데이터 율 및 0의 가격을 가지는 채널 3 중 해당 채널의 데이터 율과 해당 채널의 가격의 차이가 가장 높은 채널 2를 선택하고, 상기 채널 2에 대한 입찰 가격 δ3 = (6-3) - (3-0) = 0을 상기 기지국으로 전송한다. 이때, 상기 기지국은 상기 사용자 1로부터 수신한 입찰 가격 4와 상기 사용자 2로부터 수신한 입찰 가격 1과 상기 사용자 3으로부터 수신한 입찰 가격 0 중 가장 높은 입찰 가격을 제시한 사용자 1에게 상기 사용자 1이 원하는 채널 1을 할당하고, 상기 사용자 1에게 할당된 채널 1의 가격을 0에서 4로 갱신한 후, 상기 갱신된 채널의 가격을 상기 사용자들에게 전송한다.
이후, 상기 도 7의 (c)에서 상기 기지국은 나머지 하나의 채널 3은 나머지 한 명의 사용자 2에게 할당한다. 이로써, 상기 사용자 1에게는 10의 데이터 율을 가지는 채널 1을 할당하고, 상기 사용자 2에게는 5의 데이터 율을 가지는 채널 3을 할당하고, 상기 사용자 3에게는 6의 데이터 율을 가지는 채널 2를 할당하여, 시스 템 전체의 손실분을 최소화하고, 성능(throughput)을 최대화한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 무선통신 시스템에서 단말들이 채널의 가치(price)을 산정하여 기지국으로 입찰(biding) 정보를 전송하고, 상기 기지국이 상기 입찰 정보를 이용하여 채널을 할당함으로써, 최적화 값을 보장하면서도 복잡도를 줄여 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (16)

  1. 이동통신 단말기의 경매(Auction) 알고리즘을 활용한 채널 할당 방법에 있어서,
    각 채널별 이득 데이터 율(data rate)을 측정하는 과정과,
    기지국으로부터 상기 채널들에 대한 정보가 수신될 시, 상기 수신된 채널 정보와 상기 측정한 이득 데이터 율을 이용하여 하나의 채널을 선택하는 과정과,
    상기 선택한 채널에 대한 입찰 가격을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 정보는 각 채널별 가격(price)임을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나의 채널을 선택하는 과정은,
    특정 채널의 이득 데이터 율과 상기 특정 채널의 가격의 차를 계산하는 과정과,
    상기 하나 이상의 채널들 중 상기 계산 결과가 가장 큰 채널을 선택하는 과 정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 선택한 채널에 대한 입찰 가격을 결정하는 과정은,
    상기 하나 이상의 채널들 중 상기 계산 결과가 두 번째로 큰 채널을 선택하는 과정과,
    상기 계산 결과가 가장 큰 채널의 계산 결과와 상기 두 번째로 큰 채널의 계산 결과의 차를 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정한 입찰 가격을 상기 기지국으로 전송하는 과정과,
    상기 기지국으로부터 갱신된 채널 정보가 수신될 시, 상기 수신된 채널 정보와 상기 측정한 이득 데이터 율을 이용하여 하나의 채널을 선택하는 과정과,
    상기 선택한 채널에 대한 입찰 가격을 결정하는 과정과,
    상기 결정한 입찰 가격을 상기 기지국으로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 기지국의 경매(Auction) 알고리즘을 활용한 채널 할당 방법에 있어서,
    하나 이상의 단말들로부터 요구 채널에 대한 입찰 가격이 수신될 시, 상기 수신된 입찰 가격 중 가장 큰 입찰 가격을 전송한 단말을 선택하는 과정과,
    상기 선택한 단말에게 상기 단말이 요구하는 채널을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    할당 가능한 하나 이상의 채널들에 대한 채널 정보를 상기 단말들에게 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 채널 정보는 각 채널별 가격(price)임을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    각 채널별 가격을 초기화하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 단말들의 수와 채널들의 수가 동일한지 여부를 검사하는 과정과,
    상기 단말들의 수가 채널들의 수보다 클 시, 가상의 채널을 추가하는 과정과,
    상기 단말들의 수가 채널들의 수보다 작을 시, 가상의 단말을 추가하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 할당된 채널의 가격을 갱신하고, 상기 갱신된 채널의 가격을 상기 단말들로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 채널의 가격은 상기 채널의 이전 가격과 상기 입찰 가격의 합으로 갱신하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 이동통신 단말기의 경매(Auction) 알고리즘을 활용한 채널 할당 장치에 있어서,
    각 채널별 이득 데이터 율(data rate)을 측정하는 채널 추정부와,
    기지국으로부터 각 채널별 가격이 수신될 시, 상기 측정한 각 채널별 이득 데이터 율과 상기 수신된 각 채널별 가격을 이용하여 가장 좋은 채널을 선택하는 채널 선택부와,
    상기 선택한 채널이 주는 이득과 두 번째로 좋은 채널이 주는 이득의 차를 이용하여 상기 선택한 채널에 대한 입찰 가격을 결정하는 입찰 가격 결정부와,
    상기 결정한 입찰 가격을 상기 기지국으로 전송하는 입찰 가격 젼송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 채널 선택부는,
    상기 측정한 특정 채널의 이득 데이터 율과 해당 채널의 가격의 차가 가장 큰 채널을 가장 좋은 채널로 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 기지국의 경매(Auction) 알고리즘을 활용한 채널 할당 장치에 있어서,
    하나 이상의 단말들로부터 요구 채널에 대한 입찰 가격이 수신될 시, 상기 수신된 입찰 가격 중 가장 큰 입찰 가격을 전송한 단말에게 상기 단말이 요구하는 채널을 할당하는 채널 할당부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 채널의 가격을 상기 채널의 이전 가격과 상기 입찰 가격의 합으로 갱신하고, 채널 할당 메시지에 상기 갱신된 채널의 가격을 포함하여 출력하는 상기 채널 할당부와,
    상기 채널 할당 메시지를 상기 단말들로 전송하는 채널 할당 정보 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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