KR20100103107A - 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 준 분산 자원 할당을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 준 분산 자원 할당을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인지 무선(CR : Cognitive Radio) 기반의 무선통신 시스템에 관한 것으로, 기지국의 동작은, 면허를 가진 시스템이 활성화되면, 셀 내에 위치한 단말들 각각이 QoS를 만족하는지 여부를 확인하는 과정과, 상기 단말들 모두가 QoS를 만족하는 경우, 이웃 기지국들로 온(on)을 나타내는 이진 메시지를 브로드캐스팅하는 과정과, 상기 단말들 중 적어도 하나가 QoS를 만족하지 못하는 경우, 상기 이웃 기지국들로 오프(off)를 나타내는 이진 메시지를 브로드캐스팅하는 과정과, 상기 이웃 기지국들 중 적어도 하나로부터 오프를 나타내는 이진 메시지가 수신되면, 상기 단말들로 오프를 나타내는 이진 메시지를 브로드캐스팅하는 과정을 포함하며, 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 준분산(semi-distributed) 방식에 따라 단말들의 최대 송신 전력을 조절함으로써, 면허를 가진 시스템으로의 간섭을 방지함과 동시에 인지 무선 시스템의 성능을 최대화할 수 있다.
인지 무선(CR : Cognitive Radio), 자원 할당, 준분산(semi-distributed), 이진 메시지(binary message)

Description

인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 준 분산 자원 할당을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SEMI DISTRIBUTED RESOURCE ALLOCATION IN A COGNITIVE RADIO WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 인지 무선(CR : Cognitive Radio) 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 인지 무선 무선통신 시스템에서 무선 자원을 할당하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 무선통신 기술을 발전으로 여러 종류의 통신방식을 사용하는 시스템들이 공존한다. 예를 들어, 2세대 기술이라 칭하는 코드 분할 다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 방식을 사용하는 무선통신 시스템, 3세대 기술이라 칭하는 IMT(International Mobile Telecommunication)-2000 방식을 사용하는 무선통신 시스템 및 4세대 기술이라 칭하는 직교 주파수 분할 다중(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용하는 시스템이 공존한다. 이때, 상기 공존하는 서로 다른 통신 방식을 사용하는 시스템들은 서로 다른 주파수 대역을 이용하여 서비스를 제공한다. 하지만, 무선 통신을 위한 주파수 자원을 한정적이므 로, 많은 수의 시스템들이 공존하기에는 주파수 자원이 부족해지는 문제가 발생한다.
이에 따라, 이미 할당되어 사용 중인 주파수 대역들 중 일시적으로 사용하지 않는 주파수 대역 또는 채널을 사용하는 인지 무선(CR : Cognitive Radio) 기술이 연구되고 있다. 즉, 특정 주파수 대역에 대한 면허를 가진(licensed) 시스템이라 할지라도 언제나 모든 대역을 사용하는 것은 아니다. 따라서, 상기 인지 무선 기반의 무선통신 시스템은 면허를 가진 시스템에 의해 일시적으로 사용되지 않는 채널을 검색한 후, 검색된 채널을 통해 서비스 영역 내의 사용자 단말들로 서비스를 제공한다. 예를 들어, 인지 무선 시스템은 TV(TeleVision) 신호를 전송하기 위해 할당된 주파수 대역들 중 일시적으로 사용하지 않는 주파수 대역들을 사용할 수 있다. 여기서, 상기 면허를 가진 시스템을 PU(Primary User), 상기 인지 무선 시스템을 SU(Secondary User)라 한다.
상기 SU가 상기 PU로 인한 제약을 극복하고 통신을 원활히 수행하기 위해서, 적절한 자원 할당 정책이 요구된다. 자원 할당 정책은 중앙 집중(centralized) 기법 및 분산(distributed) 기법으로 구분된다. 상기 중앙 집중 방식은 기지국과 같은 상위 노드에 의해 자원이 할당되는 방식을 의미하며, 상기 분산 방식은 각 사용자 단말에 의해 자원이 할당되는 방식을 의미한다. 하지만, 널리 알려진 자원 할당 기법들은 상술한 인지 무선 기반의 무선통신 시스템의 특수한 상황을 고려하지 않았다. 따라서, 상기 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에 적합한 자원 할당 기법이 제안되어야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 면허를 가진 시스템으로의 간섭을 고려한 자원 할당 기법을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 준분산(semi-distributed) 방식의 자원 할당 기법을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 단말의 최대 송신 전력의 조절 여부를 판단하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 단말의 QoS(Quality of Service) 만족 상태에 따라 단말의 최대 송신 전력의 조절 여부를 판단하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 단말의 송신 전력, 전송률 및 자원 사용의 형평성을 고려하여 최대 송신 전력을 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 기지국의 동작 방법은, 면허를 가진 시스템이 활성화되면, 셀 내에 위치한 단말들 각각이 QoS를 만족하는지 여부를 확인하는 과정과, 상기 단말들 모두가 QoS를 만족하는 경우, 이웃 기지국들로 온(on)을 나타내는 이진 메시지를 브로드캐스팅하는 과정과, 상기 단말들 중 적어도 하나가 QoS를 만족하지 못하는 경우, 상기 이웃 기지국들로 오프(off)를 나타내는 이진 메시지를 브로드캐스팅하는 과정과, 상기 이웃 기지국들 중 적어도 하나로부터 오프를 나타내는 이진 메시지가 수신되면, 상기 단말들로 오프를 나타내는 이진 메시지를 브로드캐스팅하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2견지에 따르면, 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 단말의 동작 방법은, 면허를 가진 시스템이 활성화되면, 부반송파 별 송신 전력의 합이 최대 송신 전력을 초과하지 않는 범위 내에서 워터 필링(water filling) 기법에 따라 상기 부반송파 별 송신 전력을 결정하는 과정과, 기지국으로부터 오프(off)를 나타내는 이진 메시지가 수신되면, 상기 최대 송신 전력, 상기 부반송파 별 송신 전력, 부반송파 별 전송률, 최소 요구 전송률, 최대 허용 전송률 한계 계수 중 적어도 하나를 이용하여 패널티 인자를 산출하는 과정과, 상기 패널티 인자를 현재 최대 송신 전력과 곱함으로써 최대 송신 전력을 조절하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3견지에 따르면, 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 기지국 장치는, 면허를 가진 시스템이 활성화되면, 셀 내에 위치한 단말들 각각이 QoS를 만족하는지 여부를 확인하는 판단기와, 상기 단말들 모두가 QoS를 만족하는 경우, 이웃 기지국들로 브로드캐스팅되는 이진 메시지의 값 을 온(on)으로 결정하고, 상기 단말들 중 적어도 하나가 QoS를 만족하지 못하는 경우, 상기 이웃 기지국들로 브로드캐스팅되는 이진 메시지의 값을 오프(off)로 결정하고, 상기 이웃 기지국들 중 적어도 하나로부터 오프를 나타내는 이진 메시지가 수신되면, 상기 단말들로 브로드캐스팅되는 이진 메시지의 값을 오프로 결정하는 결정기와, 상기 이진 메시지들을 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4견지에 따르면, 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 단말 장치는, 면허를 가진 시스템이 활성화되면, 부반송파 별 송신 전력의 합이 최대 송신 전력을 초과하지 않는 범위 내에서 워터 필링 기법에 따라 상기 부반송파 별 송신 전력을 결정하는 결정기와, 기지국으로부터 오프(off)를 나타내는 이진 메시지가 수신되면, 상기 최대 송신 전력, 상기 부반송파 별 송신 전력, 부반송파 별 전송률, 최소 요구 전송률, 최대 허용 전송률 한계 계수 중 적어도 하나를 이용하여 패널티 인자를 산출하는 산출기를 포함하며, 상기 결정기는, 상기 패널티 인자를 현재 최대 송신 전력과 곱함으로써 최대 송신 전력을 조절하는 것을 특징으로 한다.
인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 준분산(semi-distributed) 방식에 따라 단말들의 최대 송신 전력을 조절함으로써, 면허를 가진 시스템으로의 간섭을 방지함과 동시에 인지 무선 시스템의 성능을 최대화할 수 있다.
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 인지 무선(CR : Cognitive Radio) 기반의 무선통신 시스템에서 효율적인 자원 할당을 위한 기술에 대해 설명한다. 특히, 본 발명은 분산(distributed) 기법의 특성을 일부 적용한 준분산(semi-distributed) 자원 할당 기법에 대하여 설명한다. 이하 본 발명은 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭함)/직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭함) 방식의 무선통신 시스템을 예로 들어 설명하며, 다른 방식의 무선통신 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 각 기지국은 자신의 셀 상황을 나타내는 정보를 이웃 기지국들에게 브로드캐스팅(broadcasting)하고, 이웃 기지국들로부터 각 셀의 상황을 나타내는 정보를 획득한 상기 각 기지국은 자신의 셀 내의 단말들에게 상기 각 셀의 상황을 브로드캐스팅한다. 이때, 오버헤드(overhead)를 최소화하기 위하여, 상기 각 기지국은 1비트로 구성된 온/오프(on/off) 이진(binary) 메시지를 브로드캐스팅한다.
상기 각 기지국은 다음과 같은 상황에서 온(on)을 지시하는 이진 메시지를 이웃 기지국들로 브로드캐스팅한다. 첫째, 기지국의 셀 내에 위치한 모든 단말들이 QoS(Quality of Service) 제약을 만족하는 상황이다. 여기서, 상기 QoS 제약은 다양한 형태로 구체화될 수 있으며, 예를 들어, 데이터 전송률, 채널 품질, 즉, SNR(Signal to Noise Ratio), SINR(Signal to Interference and Noise Ratio) 등으로 표현될 수 있다. 둘째, QoS 제약을 만족하지 못하는 단말의 개수가 증가하는 상황이다. 셋째, 이하 설명되는 본 발명에 따른 자원 조절 절차의 증가 이득(incremental gain)이 감소되는 상황이다. 상기 증가 이득의 감소 여부는 이하 정의되는 패널티 인자(PF : Penalty Factor)가 미리 정의된 임계치를 초과하는지 여부에 의해 판단된다. 만일, 상술한 세 가지 상황들에 모두 해당하지 않는 경우, 상기 각 기지국은 다음과 같은 상황에서 오프(off)을 지시하는 이진 메시지를 이웃 기지국들로 브로드캐스팅한다.
그리고, 상기 각 기지국은 다음과 같은 상황에서 이진 메시지를 셀 내의 단말들로 브로드캐스팅한다. 만일, 모든 이웃 기지국들로부터 온을 지시하는 이진 메시지가 수신된 경우, 상기 각 기지국은 온을 지시하는 이진 메시지를 상기 단말들에게 브로드캐스팅한다. 반면, 이웃 기지국들로부터 적어도 하나의 오프를 지시하는 이진 메시지가 수신된 경우, 상기 각 기지국은 오프를 지시하는 이진 메시지를 상기 단말들에게 브로드캐스팅한다.
본 발명의 설명을 위해 사용되는 파라미터들을 정의하면 다음과 같다.
단말이 기지국으로의 데이터 송신을 위해 적은 전력(power)만을 소모하면, 상기 단말은 제한된 베터리량을 이용하여 좀더 오랫동안 통신을 수행할 수 있다. 그러므로, 최대 전력 제약하에서 보다 많은 전력을 소모하는 단말은 보다 많은 불이익(penalty)를 받는다. 본 발명은 상기 전력 소모와 관련된 불이익 정도를 표현하기 위하 하기 <수학식 1>과 같은 파라미터를 정의한다.
Figure 112009015315716-PAT00001
상기 <수학식 1>에서, 상기 PPi는 단말i의 전력 패널티(PP : Power Penalty) 파라미터, 상기 k는 부반송파 인덱스, 상기 Si는 단말i에게 할당된 부반송파 집합, 상기 Pi,k는 단말i의 부반송파k에 대한 사용 전력, 상기 Pi max는 단말i의 최대 전력, 상기 L은 단말 개수를 의미한다.
다른 단말들이 최소 요구 전송률을 만족하지 못함에도 불구하고, 특정 단말이 자신의 최소 요구 전송률보다 월등히 높은 전송률을 달성하고 있다면, 상기 특정 단말은 형평성(fairness) 관점에서 불이익을 받는다. 본 발명은 상기 전송률과 관련된 불이익 정도를 표현하기 위해 하기 <수학식 2>와 같은 파라미터를 정의한 다.
Figure 112009015315716-PAT00002
상기 <수학식 2>에서, 상기 RPi는 단말i의 전송률 패널티(RP : Rate Penalty) 파라미터, 상기 k는 부반송파 인덱스, 상기 Si는 단말i에게 할당된 부반송파 집합, 상기 Ri,k는 단말i의 부반송파k에서의 전송률, 상기 Ri min는 단말i의 최소 전송률, 상기 ε은 최대 허용 전송률 한계 계수, 상기 L은 단말 개수를 의미한다.
본 발명은 상기 <수학식 2>에 포함된 상기 ε를 통해 단말이 자신의 최소 요구 전송률보다 월등이 높은 전송률을 달성하는 현상을 방지할 수 있다. 만일, 상기 ε이 2로 설정된다면, 이는 자신의 최소 요구 전송률의 2배 이하의 전송률을 달성하는 것을 허용함을 의미한다.
단말들에 의한 전력 소모량에 따라, 그리고, 각 부반송파에서 달성되는 데이터 전송률에 대응하여, 형평성에 관련된 파라미터가 하기 <수학식 3>과 같이 정의된다.
Figure 112009015315716-PAT00003
상기 <수학식 3>에서, 상기 FGi는 단말i의 형평성 이득(FG : Fairness Gain) 파라미터, 상기 k는 부반송파 인덱스, 상기 Si는 단말i에게 할당된 부반송파 집합, 상기 λi,k는 단말i의 부반송파k에 대한 품질 지시자, 상기 L은 단말 개수를 의미한다. 여기서, 상기 λi,k는 하기 <수학식 4>와 같이 정의된다.
Figure 112009015315716-PAT00004
상기 <수학식 4>에서, 상기 λi,k는 단말i의 부반송파k에 대한 품질 지시자, 상기 αi,k는 단말i의 부반송파k에 대한 전송률 대 총 전송률 비율, 상기 βi,k는 단말i의 부반송파k에 대한 전력 대 총 전력 비율, 상기 k는 부반송파 인덱스, 상기 Si는 단말i에게 할당된 부반송파 집합, 상기 Ri,k는 단말i의 부반송파k에서의 전송률, 상기 Pi,k는 단말i의 부반송파k에 대한 사용 전력을 의미한다.
상기 <수학식 3>과 같이 정의되는 형평성 이득 파라미터에서, 상기 λi,k가 높음은 부반송파k에서 현재 전송률을 달성하기 위해 상대적으로 많은 전력을 사용하고 있음을 의미하고, 상기 λi,k가 낮음은 부반송파k에서 현재 전송률을 달성하기 위해 상대적으로 적은 전력을 사용하고 있음을 의미한다. 즉, 높은 λi,k에 대응되는 부반송파의 품질은 상대적으로 열악하고, 낮은 λi,k에 대응되는 부반송파의 품질은 상대적으로 우수하다. 따라서, 상기 λi,k들의 곱으로 정의되는 상기 형평성 이득 파라미터는 할당된 부반송파들 간 품질 차이의 정도를 나타낸다.
본 발명은 상기 전력 패널티 파라미터, 상기 전송률 패널티 파라미터 및 상기 형평성 이득 파라미터를 종합한 패널티 인자(PF : Penalty Factor)를 하기 <수학식 5>와 같이 정의한다.
Figure 112009015315716-PAT00005
상기 <수학식 5>에서, 상기 s는 반복(iteration) 횟수 인덱스, 상기 PFi(s)는 단말i의 s번째 패널티 인자, 상기 RPi(s)는 단말i의 s번째 전송률 패널티 파라미터, 상기 PPi(s)는 단말i의 s번째 전력 패널티 파라미터, 상기 FGi(s)는 단말i의 s번째 형평성 이득 파라미터, 상기 [x]b a는 x와 a 중 큰 값 및 b 중 작은 값, 상기 PFi min은 단말i의 패널티 인자의 최소 값, 상기 L은 단말의 개수를 의미한다. 상기 PFi min로 인해 단말i의 패널티 인자가 필요 이상으로 작아지는 상황이 방지된다.
상기 패널티 인자는 단말의 최대 송신 전력을 결정하기 위해 사용된다. 기지국으로부터 오프를 지시하는 이진 메시지를 수신하는 경우, 상기 단말은 하기 <수학식 6>과 같이 최대 송신 전력을 결정한다.
Figure 112009015315716-PAT00006
상기 <수학식 6>에서, 상기 s는 반복 횟수 인덱스, 상기 Pi max(s)는 단말i의 s번째 최대 송신 전력, 상기 PFi(s)는 단말i의 s번째 패널티 인자, 상기 L은 단말의 개수를 의미한다.
상술한 파라미터들의 정의에 따르면, 높은 값의 전력 패널티 파라미터는 상대적으로 많은 전력을 소모하고 있음을 의미하고, 높은 값의 전송률 패널티 파라미터는 최소 요구 전송률의 ε배보다 높은 전송률을 달성하고 있음을 의미한다. 따라서, 상기 패널티 인자에서, 상기 전력 패널티 파라미터 및 상기 전송률 패널티 파라미터는 양의 부호를 갖는다. 또한, 높은 값의 형평성 이득 파라미터는 할당된 부반송파들의 품질이 유사함을 의미하며, 따라서, 상기 패널티 인자에서, 상기 형평 성 이득 파라미터는 음의 부호를 갖는다.
만일, 단말이 작은 값의 패널티 인자를 갖는 경우, 다음과 같은 상황이 예측된다. 첫째, 상기 단말은 최소 요구 전송률보다 높은 전송률을 달성하고 있다. 둘째, 상기 단말은 최대 전력 제한하에서 상대적으로 많은 전력을 소모하고 있다. 셋째, 상기 단말에게 할당된 부반송파들간 품질 차이가 상대적으로 크다.
반면, 단말이 높은 값의 패널티 인자를 갖는 경우, 다음과 같은 상황이 예측된다. 첫째, 상기 단말의 현재 전송률이 최소 요구 전송률보다 작다. 둘째, 상기 단말은 최대 전력 제한하에서 상대적으로 적은 전력을 소모하고 있다. 셋째, 상기 단말에게 할당된 부반송파들간 품질 차이가 상대적으로 작다.
상기 패널티 인자에서, 가장 주요한 성분은 상기 전송률 패널티 파라미터이며, 그 이유는 다음과 같다. 첫째, 단말이 패널티 인자에 따라 최대 송신 전력을 감소시키는 경우, 상기 단말의 이용 가능한 총 전력량이 감소하므로, 상기 단말의 사용 전력은 최대 이용 가능한 전력에 근접하게 된다. 그 결과, 상기 단말의 전력 패널티 파라미터가 1에 근접하게 된다. 둘째, 만일 단말이 패널티 인자에 따라 최대 송신 전력을 감소시키는 경우, 열악한 품질의 부반송파에 할당된 전력이 감소되거나 또는 열악한 품질의 부반송파가 사용되지 않게 되므로, 상기 단말의 형평성 이득 파라미터가 1에 근접하게 된다. 상술한 이유들에 의해 상기 전력 패널티 파라미터 및 상기 형평성 이득 파라미터가 1에 근접하는 경우, 상기 전송률 패널티 파라미터가 상기 패널티 인자의 값을 결정하는 가장 주요한 성분이 된다.
이하 본 발명은 상술한 바와 같은 준분산 자원 할당 기법에 따르는 기지국 및 단말의 동작 및 구성에 대하여 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 1을 참고하면, 상기 기지국은 101단계에서 단말들에게 자원을 할당하고, 상기 자원을 통해 통신을 수행한다. 이때, 면허를 가진(licensed) 시스템은 비활성화 상태이다. 다시 말해, 상기 면허를 가진 시스템은 상기 기지국이 사용하고 있는 주파수 대역의 자원을 사용하고 있지 않다.
이어, 상기 기지국은 103단계로 진행하여 상기 면허를 가진 시스템에 활성화되는지 확인한다. 즉, 상기 기지국은 통신을 수행함과 동시에 상기 면허를 가진 시스템의 신호를 지속적으로 센싱(sensing)하고 있으며, 상기 면허를 가진 시스템의 신호가 검출되는지 확인한다. 단, 상기 면허를 가진 시스템의 활성화는 상기 기지국의 센싱에 의해서 뿐만 아니라 단말의 보고에 의해서도 확인될 수 있다. 만일, 상기 면허를 가진 시스템이 활성화되지 않으면, 상기 기지국은 상기 101단계로 되돌아가 상기 단말들과의 통신을 지속한다.
반면, 상기 면허를 가진 시스템이 활성화되면, 상기 기지국은 105단계로 진행하여 셀 내에 위치한 상기 단말들 각각의 QoS 만족 여부를 확인한다. 여기서, 상기 QoS의 만족 여부는 전송률 및 채널 품질 중 적어도 하나를 이용하여 판단된다. 예를 들어, 상기 기지국은 각 단말의 전송률이 최소 전송률보다 큰지, 또는, 각 단 말의 채널 품질 값이 임계치보다 큰지 여부를 확인한다. 여기서, 상기 채널 품질은 SNR, SINR 등으로 표현된다.
상기 단말들 각각의 QoS 만족 여부를 확인한 후, 상기 기지국은 107단계로 진행하여 상기 단말들 모두가 QoS를 만족하는지 확인한다. 만일, 상기 단말들 모두가 QoS를 만족하면, 상기 기지국은 115단계로 진행한다. 반면, 상기 단말들 중 적어도 하나가 QoS를 만족하지 못하면, 상기 기지국은 109단계로 진행하여 현재의 반복 단계가 1인지 확인한다. 다시 말해, 상기 기지국은 이진 메시지를 이용한 단말의 최대 송신 전력 조절 과정을 한번이라도 수행하였는지 확인한다. 만일, 상기 반복 단계가 1이면, 상기 기지국은 117단계로 진행한다.
반면, 상기 반복 단계가 1이 아니면, 상기 기지국은 111단계로 진행하여 QoS를 만족하지 못하는 단말의 개수가 증가하였는지 확인한다. 즉, 상기 기지국은 이전 반복 단계에서 QoS를 만족하지 못하는 단말의 개수에 비하여 현재 반복 단계에서 QoS를 만족하지 못하는 단말의 개수가 더 큰지 확인한다. 만일, 상기 QoS를 만족하지 못하는 단말의 개수가 증가하였으면, 이는 최대 송신 전력 조절을 통해 통신 환경이 개선되지 않음을 의미하므로, 상기 기지국은 115단계로 진행한다.
반면, 만일, 상기 QoS를 만족하지 못하는 단말의 개수가 동일하거나 감소하였으면, 상기 기지국은 113단계로 진행하여 패널티 인자에 의한 조절에 따른 증가 이득이 감소하였는지 확인한다. 여기서, 상기 증가 이득은 상기 패널티 인자로 인한 단말의 송신 전력의 변화량을 의미하며, 상기 증가 이득의 감소 여부는 상기 패널티 인자가 미리 정의된 임계치를 초과하는지 여부에 의해 판단된다. 이때, 다수 의 단말들 각각의 패널티 인자들이 상이하므로, 상기 패널티 인자들을 고려하기 위한 구체적인 방안이 요구된다. 예를 들어, 상기 기지국은 모든 패널티 인자들의 값이 상기 임계치를 초과하는 경우, 패널티 인자들의 평균 값이 상기 임계치를 초과하는 경우, 또는, 상기 임계치를 초과하는 패널티 인자의 비율이 일정 수준 이상인 경우, 상기 증가 이득이 감소하였다고 판단한다.
만일, 상기 증가 이득이 감소하였으면, 상기 기지국은 115단계로 진행하여 이웃 기지국들로 온을 나타내는 이진 메시지를 브로드캐스팅한다. 여기서, 상기 이진 메시지는 CBP(Co-existence Beacon Protocol) 패킷의 형태로 SCW(Self-Coexistence Window) 슬롯을 통해 송신될 수 있다.
반면, 상기 증가 이득이 감소하지 않았으면, 상기 기지국은 117단계로 진행하여 상기 이웃 기지국들로 오프를 나타내는 이진 메시지를 브로드캐스팅한다. 여기서 상기 이진 메시지는 CBP 패킷의 형태로 SCW 슬롯을 통해 송신될 수 있다.
이후, 상기 기지국은 119단계로 진행하여 모든 이웃 기지국들로부터 온을 나타내는 이진 메시지가 수신되는지 확인한다. 여기서 상기 이진 메시지는 CBP 패킷의 형태로 SCW 슬롯을 통해 수신될 수 있다.
만일, 상기 모든 이웃 기지국들로부터 온을 나타내는 이진 메시지가 수신되면, 상기 기지국은 121단계로 진행하여 셀 내에 위치한 단말들로 온을 나타내는 이진 메시지를 송신한다. 즉, 상기 기지국은 상기 단말들에게 현재의 최대 송신 전력을 유지할 것을 지시한다.
반면, 상기 이웃 기지국들 중 적어도 하나로부터 오프를 나타내는 이진 메시 지가 수신되면, 상기 기지국은 123단계로 진행하여 셀 내에 위치한 단말들로 오프를 나타내는 이진 메시지를 송신한다. 즉, 상기 기지국은 상기 단말들에게 최대 송신 전력을 조절할 것을 지시한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 2를 참고하면, 상기 단말은 201단계에서 기지국으로부터 할당된 자원을 통해 통신을 수행한다. 즉, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 수신되는 맵(map) 메시지를 해석함으로써 할당된 자원을 확인하고, 상기 자원을 통해 통신을 수행한다. 이때, 면허를 가진 시스템은 비활성화 상태이다. 다시 말해, 상기 면허를 가진 시스템은 상기 기지국이 사용하고 있는 주파수 대역의 자원을 사용하고 있지 않다.
이어, 상기 단말은 203단계로 진행하여 상기 면허를 가진 시스템에 활성화되는지 확인한다. 즉, 상기 단말은 통신을 수행함과 동시에 상기 면허를 가진 시스템의 신호를 지속적으로 센싱하고 있으며, 상기 면허를 가진 시스템의 신호가 검출되는지 확인한다. 단, 상기 면허를 가진 시스템의 활성화는 상기 단말의 센싱에 의해서 뿐만 아니라 상기 기지국의 통지에 의해서도 확인될 수 있다. 만일, 상기 면허를 가진 시스템이 비활성화 상태를 유지하면, 상기 단말은 상기 201단계로 되돌아가 상기 단말들과의 통신을 지속한다.
반면, 상기 면허를 가진 시스템이 활성화되면, 상기 단말은 205단계로 진행 하여 워터 필링 기법에 따라 부반송파 별 송신 전력을 결정한다. 이때, 상기 단말은 최대 송신 전력 및 상기 면허를 가진 시스템으로의 간섭 방지를 위한 전력 스펙트럴 마스크(PSM : Power Spectral mask)의 제약을 고려하여 전송률 합(sum rate)이 최대가 되도록 상기 부반송파 별 송신 전력을 결정한다. 이때, 상기 단말의 위치가 상기 면허를 가진 시스템과 멀수록, 상기 전력 스펙트럴 마스크에 의한 제약의 정도가 감소한다. 다시 말해, 상기 단말은 상기 면허를 가진 시스템과 상기 단말보다 가까운 거리에 위치한 단말에 비해하여 더 큰 송신 전력의 송출이 허용된다. 따라서, 이러한 상기 면허를 가진 시스템과의 거리에 따른 최대 허용 송신 전력량을 바탕으로, 전송률 합이 최대가 되도록 상기 부반송파 별 송신 전력을 결정한다.
상기 부반송파 별 송신 전력을 결정한 후, 상기 단말은 207단계로 진행하여 상향링크 데이터를 송신한다. 즉, 상기 단말은 상기 205단계에서 결정된 부반송파 별 송신 전력을 적용하여 상기 상향링크 데이터를 송신한다. 이때, 최대 송신 전력 조절이 적어도 1회 수행된 경우, 상기 단말은 패널티 인자를 상기 상향링크 데이터와 함께 송신한다.
이어, 상기 단말은 209단계로 진행하여 상기 기지국으로부터 오프를 나타내는 이진 메시지가 수신되는지 확인한다. 즉, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 최대 송신 전력을 조절할 것이 지시되는지 확인한다. 만일, 상기 오프를 나타내는 이진 메시지가 수신되지 않으면, 상기 단말은 상기 207단계로 되돌아가 통신을 지속한다.
반면, 상기 오프를 나타내는 이진 메시지가 수신되면, 상기 단말은 211단계로 진행하여 상기 패널티 인자를 산출하고, 상기 패널티 인자를 이용하여 최대 송신 전력을 조절한다. 상세히 설명하면, 상기 단말은 상기 <수학식 1> 내지 상기 <수학식 4>와 같이 전력 패널티 파라미터, 전송률 패널티 파라미터 및 형평성 이득 파라미터를 산출하고, 상기 <수학식 5>와 같이 상기 패널티 인자를 산출한다. 그리고, 상기 단말은 상기 <수학식 6>과 같이 상기 패널티 인자를 현재 최대 송신 전력과 곱함으로써 최대 송신 전력을 조절한다. 이후, 상기 단말은 205단계로 되돌아가 부반송파 별 송신 전력을 재결정한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF(Radio Frequency)수신기(302), OFDM복조기(304), 부반송파디매핑기(306), 심벌복조기(308), 복호화기(310), 메시지해석기(312), 데이터버퍼(314), 메시지생성기(316), 부호화기(318), 심벌변조기(320), 부반송파매핑기(322), OFDM변조기(324), RF송신기(326), 스펙트럼센서(328), 제어기(330)를 포함하여 구성된다.
상기 RF수신기(302)는 안테나를 통해 수신되는 RF 대역의 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 상기 OFDM복조기(304)는 상기 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 구분하고, CP(Cyclic Prefix)를 제거한 후, FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 주파수 대역의 신호들을 복원한다. 상기 부반송파디매핑기(306)는 상기 주파수 대역의 신호들을 처리 단위로 분류한다. 상기 심벌복조기(308)는 상기 신호들을 복조함으로써, 비트열로 변환한다. 상기 복호화기(310)는 상기 비트열을 복호화한다.
상기 메시지해석기(312)는 단말 및 이웃 기지국으로부터 수신되는 메시지를 해석함으로써 상기 메시지에 포함된 정보를 확인하고, 확인된 정보를 상기 제어기(330)로 제공한다. 특히, 상기 메시지해석기(312)는 온 또는 오프를 나타내는 이진 메시지를 해석한다. 상기 데이터버퍼(314)는 단말들과 송수신되는 데이터를 임시 저장한다. 상기 메시지생성기(316)는 상기 제어기(330)로부터 상기 단말 및 상기 이웃 기지국으로 송신될 정보를 제공받고, 상기 정보를 포함하는 메시지를 생성한다. 특히, 상기 메시지생성기(316)는 온 또는 오프를 나타내는 이진 메시지를 생성한다. 이때, 이웃 기지국으로 송신되는 이진 메시지의 경우, 상기 메시지 생성기(316)는 상기 이진 메시지를 CBP 패킷의 형태로 생성한다.
상기 부호화기(318)는 상기 메시지생성기(316) 및 상기 데이터버퍼(314)로부터 제공되는 송신 비트열을 부호화한다. 상기 심벌변조기(320)는 상기 비트열을 변조함으로써, 복소 심벌(complex symbol)들로 변환한다. 상기 부반송파매핑기(322)는 상기 복소 심벌들을 주파수 영역에 매핑한다. 상기 OFDM변조기(324)는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산을 통해 상기 주파수 영역에 매핑된 신호들을 시간 영역 신호로 변환하고, CP를 삽입함으로써, 기저대역 OFDM 심벌들을 구성한다. 상기 RF송신기(326)는 상기 기저대역 OFDM 심벌들을 RF 대역 신호로 상향변환한 후, 안테나를 통해 송신한다.
상기 스펙트럼센서(328)는 면허를 가진 시스템의 신호를 센싱한다. 즉, 상기 스펙트럼센서(328)는 상기 면허를 가진 시스템에 의해 사용되지 않는 주파수 대역 및 상기 면허를 가진 시스템의 신호가 검출되는 채널을 검색한다. 그리고, 상기 스펙트럼센서(328)는 센싱 결과를 상기 제어기(330)로 제공한다.
상기 제어기(330)는 상기 기지국의 전반적인 기능을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어기(330)는 상기 센싱 결과를 참고하여 동작 채널을 선택하고, 상기 동작 채널의 대역을 통해 신호를 송수신하도록 상기 RF수신기(302) 및 상기 RF송신기(326)를 제어한다. 특히, 면허를 가진 시스템이 활성화된 경우, 상기 제어기(330)는 간섭 제거를 위한 기능을 수행한다. 이를 위해, 상기 제어기(330)에 포함된 QoS판단기(332)는 셀 내에 위치한 단말들 각각의 QoS 만족 여부를 확인하고, 온오프결정기(334)는 상기 QoS 만족 여부, QoS를 만족하지 못하는 단말의 개수, 최대 송신 전력 조절의 증가 이득 정도 등에 따라 이진 메시지의 값을 결정한다.
상세히 설명하면, 상기 QoS판단기(332)는 상기 단말들의 전송률 및 채널 품질 중 적어도 하나를 이용하여 상기 단말들 각각의 QoS 만족 여부를 확인한다. 이때, 상기 단말들 모두가 QoS를 만족하면, 상기 온오프결정기(334)는 이웃 기지국들로 브로드캐스팅되는 이진 메시지의 값을 온으로 결정한다. 반면, 상기 단말들 중 적어도 하나가 QoS를 만족하지 못하면, 상기 온오프결정기(334)는 상기 이웃 기지국들로 브로드캐스팅되는 이진 메시지의 값을 오프로 결정한다. 단, 최대 송신 전력 조절의 반복 단계가 2 이상인 경우, 적어도 하나의 단말이 QoS를 만족하지 못하더라도 QoS를 만족하지 못하는 단말의 개수가 이전 반복 단계에 비하여 증가하거 나, 또는, 패널티 인자에 의한 조절에 따른 증가 이득이 감소하였으면, 상기 온오프결정기(334)는 상기 이웃 기지국들로 브로드캐스팅되는 이진 메시지의 값을 온으로 결정한다. 그리고, 상기 제어기(330)은 상기 온오프결정기(334)에 의해 결정된 값으로 설정된 이진 메시지를 상기 이웃 기지국들로 브로드캐스팅하도록 제어한다. 이후, 상기 이웃 기지국들로부터 이진 메시지들이 수신되면, 상기 온오프결정기(334)는 수신된 이진 메시지들의 값을 확인한다. 확인 결과, 상기 모든 이웃 기지국들로부터 온을 나타내는 이진 메시지가 수신되었으면, 상기 온오프결정기(334)는 단말들로 브로드캐스팅되는 이진 메시지의 값을 온으로 결정한다. 반면, 상기 이웃 기지국들 중 적어도 하나로부터 오프를 나타내는 이진 메시지가 수신되었으면, 상기 온오프결정기(334)는 단말들로 브로드캐스팅되는 이진 메시지의 값을 오프로 결정한다. 그리고, 상기 제어기(330)은 상기 온오프결정기(334)에 의해 결정된 값으로 설정된 이진 메시지를 상기 단말들로 브로드캐스팅하도록 제어한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 단말은 RF수신기(402), OFDM복조기(404), 부반송파디매핑기(406), 심벌복조기(408), 복호화기(410), 메시지해석기(412), 데이터버퍼(414), 메시지생성기(416), 부호화기(418), 심벌변조기(420), 부반송파매핑기(422), OFDM변조기(424), RF송신기(426), 스펙트럼센서(428), 제어기(430)를 포함하여 구성된다.
상기 RF수신기(402)는 안테나를 통해 수신되는 RF 대역의 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 상기 OFDM복조기(404)는 상기 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 구분하고, CP를 제거한 후, FFT 연산을 통해 주파수 대역의 신호들을 복원한다. 상기 부반송파디매핑기(406)는 상기 주파수 대역의 신호들을 처리 단위로 분류한다. 상기 심벌복조기(408)는 상기 신호들을 복조함으로써, 비트열로 변환한다. 상기 복호화기(410)는 상기 비트열을 복호화한다.
상기 메시지해석기(412)는 기지국으로부터 수신되는 메시지를 해석함으로써 상기 메시지에 포함된 정보를 확인하고, 확인된 정보를 상기 제어기(430)로 제공한다. 예를 들어, 상기 메시지해석기(412)는 기지국으로부터 수신되는 맵 메시지를 해석함으로써 할당된 자원을 확인한다. 특히, 상기 메시지해석기(412)는 기지국으로부터 수신되는 온 또는 오프를 나타내는 이진 메시지를 해석한다. 상기 데이터버퍼(414)는 기지국과 송수신되는 데이터를 임시 저장한다. 상기 메시지생성기(416)는 상기 제어기(430)로부터 기지국으로 송신될 정보를 제공받고, 상기 정보를 포함하는 메시지를 생성한다. 예를 들어, 상기 메시지생성기(416)는 면허를 가진 시스템의 활성화를 알리는 메시지를 생성한다.
상기 부호화기(418)는 데이터버퍼(714) 또는 상기 메시지생성기(716)로부터 제공되는 송신 비트열을 부호화한다. 상기 심벌변조기(420)는 상기 비트열을 변조함으로써, 복소 심벌들로 변환한다. 상기 부반송파매핑기(422)는 상기 복소 심벌들을 주파수 영역에 매핑한다. 상기 OFDM변조기(424)는 IFFT 연산을 통해 상기 주파수 영역에 매핑된 신호들을 시간 영역 신호로 변환하고, CP를 삽입함으로써, 기저 대역 OFDM 심벌들을 구성한다. 상기 RF송신기(426)는 상기 기저대역 OFDM 심벌들을 RF 대역 신호로 상향변환한 후, 안테나를 통해 송신한다.
상기 스펙트럼센서(428)는 면허를 가진 시스템의 신호를 센싱한다. 즉, 상기 스펙트럼센서(428)는 상기 면허를 가진 시스템에 의해 사용되지 않는 주파수 대역 및 상기 면허를 가진 시스템의 신호가 검출되는 채널을 검색한다. 그리고, 상기 스펙트럼센서(428)는 센싱 결과를 상기 제어기(330)로 제공한다.
상기 제어기(430)는 상기 단말의 전반적인 기능을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어기(430)는 동작 채널의 대역을 통해 신호를 송수신하도록 상기 RF수신기(402) 및 상기 RF송신기(426)를 제어한다. 특히, 면허를 가진 시스템이 활성화된 경우, 상기 제어기(430)에 포함된 전력결정기(434)는 부반송파 별 송신 전력을 결정한다. 또한, 상기 기지국에 의해 최대 송신 전력의 조절이 지시되는 경우, 상기 제어기(430)에 포함된 PF산출기(432)는 패널티 인자를 산출하고, 상기 전력결정기(434)는 상기 패널티 인자에 따라 최대 송신 전력을 조절한 후, 부반송파 별 송신 전력을 재결정한다.
상세히 설명하면, 상기 면허를 가진 시스템이 활성화되면, 상기 전력결정기(434)는 워터 필링 기법에 따라 부반송파 별 송신 전력을 결정한다. 이때, 상기 전력결정기(434)는 최대 송신 전력 및 전력 스펙트럴 마스크의 제약을 고려하여 전송률 합이 최대가 되도록 상기 부반송파 별 송신 전력을 결정한다. 이후, 상기 기지국으로부터 오프를 나타내는 이진 메시지가 수신되면, 상기 PF산출기(432)는 상기 패널티 인자를 산출하고, 상기 패널티 인자를 이용하여 최대 송신 전력을 조절 한다. 다시 말해, 상기 PF산출기(432)는 상기 <수학식 1> 내지 상기 <수학식 4>와 같이 전력 패널티 파라미터, 전송률 패널티 파라미터 및 형평성 이득 파라미터를 산출하고, 상기 <수학식 5>와 같이 상기 패널티 인자를 산출한다. 그리고, 상기 전력결정기(434)는 상기 <수학식 6>과 같이 상기 패널티 인자를 현재 최대 송신 전력과 곱함으로써 최대 송신 전력을 조절한후, 부반송파 별 송신 전력을 재결정한다.
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.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하는 도면.

Claims (14)

  1. 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서,
    면허를 가진 시스템이 활성화되면, 셀 내에 위치한 단말들 각각이 QoS를 만족하는지 여부를 확인하는 과정과,
    상기 단말들 모두가 QoS를 만족하는 경우, 이웃 기지국들로 온(on)을 나타내는 이진 메시지를 브로드캐스팅하는 과정과,
    상기 단말들 중 적어도 하나가 QoS를 만족하지 못하는 경우, 상기 이웃 기지국들로 오프(off)를 나타내는 이진 메시지를 브로드캐스팅하는 과정과,
    상기 이웃 기지국들 중 적어도 하나로부터 오프를 나타내는 이진 메시지가 수신되면, 상기 단말들로 오프를 나타내는 이진 메시지를 브로드캐스팅하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    반복 단계가 2 이상인 경우, 상기 단말들 중 적어도 하나가 QoS를 만족하지 못하더라도, QoS를 만족하지 못하는 단말의 개수가 이전 반복 단계보다 증가하거나, 또는, 최대 송신 전력 조절을 위한 패널티 인자(PF : Penalty Factor)가 임계치보다 크면, 상기 이웃 기지국들로 온을 나타내는 이진 메시지를 브로드캐스팅하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 QoS의 만족 여부는, 상기 단말들 각각의 전송률 및 채널 품질 중 적어도 하나를 이용하여 판단되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 이웃 기지국들로 상기 이진 메시지를 브로드캐스팅하는 과정은,
    CBP(Co-existence Beacon Protocol) 패킷의 형태를 갖는 이진 메시지를 SCW(Self-Coexistence Window) 슬롯을 통해 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
    면허를 가진 시스템이 활성화되면, 부반송파 별 송신 전력의 합이 최대 송신 전력을 초과하지 않는 범위 내에서 워터 필링(water filling) 기법에 따라 상기 부반송파 별 송신 전력을 결정하는 과정과,
    기지국으로부터 오프(off)를 나타내는 이진 메시지가 수신되면, 상기 최대 송신 전력, 상기 부반송파 별 송신 전력, 부반송파 별 전송률, 최소 요구 전송률, 최대 허용 전송률 한계 계수 중 적어도 하나를 이용하여 패널티 인자를 산출하는 과정과,
    상기 패널티 인자를 현재 최대 송신 전력과 곱함으로써 최대 송신 전력을 조절하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 패널티 인자를 산출하는 과정은,
    상기 부반송파 별 송신 전력의 합에 비례하고, 상기 최대 송신 전력에 반비례하는 전력 패널티(PP : Power Penalty) 파라미터를 산출하는 과정과,
    각 부반송파의 전송률 대 상기 최소 요구 전송률의 비율의 합의 증가에 따라 증가하고, 상기 최대 허용 전송률 계수의 증가에 따라 감소하는 전송률 패널티(RP : Rate Penalty) 파라미터를 산출하는 과정과,
    상기 각 부반송파의 전송률 및 상기 부반송파 별 송신 전력의 합에 비례하고, 상기 부반송파별 전송률의 합 및 각 부반송파의 송신 전력에 반비례하는 형평성 이득(FG : Fairness Gain) 파라미터를 산출하는 과정과,
    상기 전송률 패널티 파라미터, 상기 전력 패널티 파라미터의 합에서 상기 형평성 이득 파라미터를 감산한 값의 역수인 제1값을 산출하는 과정과,
    미리 설정된 패널티 인자의 최소 값인 제2값 및 상기 제1값 중 큰 수 및 1 중 작은 수를 상기 패널티 인자로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 최대 송신 전력을 조절한 후 상향링크 데이터 송신 시, 상기 패널티 인자를 상기 기지국으로 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 기지국 장치에 있어서,
    면허를 가진 시스템이 활성화되면, 셀 내에 위치한 단말들 각각이 QoS를 만족하는지 여부를 확인하는 판단기와,
    상기 단말들 모두가 QoS를 만족하는 경우, 이웃 기지국들로 브로드캐스팅되는 이진 메시지의 값을 온(on)으로 결정하고, 상기 단말들 중 적어도 하나가 QoS를 만족하지 못하는 경우, 상기 이웃 기지국들로 브로드캐스팅되는 이진 메시지의 값을 오프(off)로 결정하고, 상기 이웃 기지국들 중 적어도 하나로부터 오프를 나타내는 이진 메시지가 수신되면, 상기 단말들로 브로드캐스팅되는 이진 메시지의 값을 오프로 결정하는 결정기와,
    상기 이진 메시지들을 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 결정기는, 반복 단계가 2 이상인 경우, 상기 단말들 중 적어도 하나가 QoS를 만족하지 못하더라도, QoS를 만족하지 못하는 단말의 개수가 이전 반복 단계보다 증가하거나, 또는, 최대 송신 전력 조절을 위한 패널티 인자(PF : Penalty Factor)가 임계치보다 크면, 상기 이웃 기지국들로 브로드캐스팅되는 이진 메시지의 값을 온으로 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 QoS의 만족 여부는, 상기 단말들 각각의 전송률 및 채널 품질 중 적어도 하나를 이용하여 판단되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 송신기는, CBP(Co-existence Beacon Protocol) 패킷의 형태를 갖는 이진 메시지를 SCW(Self-Coexistence Window) 슬롯을 통해 송신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 단말 장치에 있어서,
    면허를 가진 시스템이 활성화되면, 부반송파 별 송신 전력의 합이 최대 송신 전력을 초과하지 않는 범위 내에서 워터 필링(water filling) 기법에 따라 상기 부반송파 별 송신 전력을 결정하는 결정기와,
    기지국으로부터 오프(off)를 나타내는 이진 메시지가 수신되면, 상기 최대 송신 전력, 상기 부반송파 별 송신 전력, 부반송파 별 전송률, 최소 요구 전송률, 최대 허용 전송률 한계 계수 중 적어도 하나를 이용하여 패널티 인자를 산출하는 산출기를 포함하며,
    상기 결정기는, 상기 패널티 인자를 현재 최대 송신 전력과 곱함으로써 최대 송신 전력을 조절하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 산출기는,
    상기 부반송파 별 송신 전력의 합에 비례하고, 상기 최대 송신 전력에 반비례하는 전력 패널티(PP : Power Penalty) 파라미터를 산출하고, 각 부반송파의 전송률 대 상기 최소 요구 전송률의 비율의 합의 증가에 따라 증가하고, 상기 최대 허용 전송률 계수의 증가에 따라 감소하는 전송률 패널티(RP : Rate Penalty) 파라미터를 산출하고, 상기 각 부반송파의 전송률 및 상기 부반송파 별 송신 전력의 합에 비례하고, 상기 부반송파별 전송률의 합 및 각 부반송파의 송신 전력에 반비례 하는 형평성 이득(FG : Fairness Gain) 파라미터를 산출한 후, 상기 전송률 패널티 파라미터, 상기 전력 패널티 파라미터의 합에서 상기 형평성 이득 파라미터를 감산한 값의 역수인 제1값을 산출하고, 미리 설정된 패널티 인자의 최소 값인 제2값 및 상기 제1값 중 큰 수 및 1 중 작은 수를 상기 패널티 인자로 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 최대 송신 전력을 조절한 후 상향링크 데이터 송신 시, 상기 패널티 인자를 상기 기지국으로 송신하는 송신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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