KR20110089814A - 통신 시스템에서 채널 및 전력 할당 장치 및 방법 - Google Patents

통신 시스템에서 채널 및 전력 할당 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통신 시스템에서 기지국이 채널 및 전력을 할당하는 방법에 있어서, 적어도 하나의 인접 기지국으로부터 수신한 셀 간 협력 정보 및 각 사용자 단말로부터 수신한 데이터 레이트를 사용하는 제1스케줄링과, 상기 데이터 레이트를 미리 설정된 기간 동안 누적하여 계산된 서브채널 별 평균 데이터 레이트 및 상기 셀 간 협력 정보를 사용하는 제2스케줄링 중 어느 하나를 수행하고, 상기 수행된 스케줄링의 결과에 상응하게 매 서브프레임마다 각 서브채널을 할당하기 위한 사용자 단말을 선택하고, 상기 셀 간 협력 정보, 상기 평균 데이터 레이트, 상기 선택된 사용자 단말의 성능 변화량 및 상기 수행된 스케줄링의 결과를 사용하여, 상기 선택된 사용자 단말과 선택되지 않은 사용자 단말 각각에 대한 전력 메트릭을 계산하고, 상기 계산된 전력 메트릭을 사용하여 미리 설정된 서브프레임 주기로 상기 선택된 사용자 단말과 상기 선택되지 않은 사용자 단말을 포함하는 모든 사용자 단말에 전력을 할당한다.

Description

통신 시스템에서 채널 및 전력 할당 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD TO ALLOCATE CHANNEL AND POWER IN A COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 통신 시스템에 대한 것으로서, 특히 다중 셀(multi cell) 통신 시스템에서 채널 및 전력을 할당하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템은 고속의 대용량 서비스를 효율적으로 제공하기 위해 주파수 효율을 극대화하는 것이 요구된다. 일례로 무선 도시 지역 네트워크(WMAN: Wireless Metropolitan Area Network) 통신 시스템은 상기 주파수 효율을 증가시키기 위해 전체 네트워크를 다수의 셀들로 분할하고, 상기 다수의 셀들 각각에서 주파수 자원을 재사용하도록 지원한다. 그러나 상기 주파수 자원을 재사용할 경우 셀간 간섭(ICI: Inter Cell Interference)이 발생되므로, 각 셀의 사용자들 중 셀 경계에 위치하는 사용자는 상기 ICI로 인해 성능이 크게 저하된다.
주파수 자원의 재사용률은 '주파수 재사용 계수(frequency reuse factor)'로 나타낼 수 있다. 상기 주파수 재사용 계수는 주파수 대역을 몇 개의 셀에 나누어 주는가를 나타내는 것으로서 셀의 개수를 의미한다. 상기 주파수 재사용 계수를 1보다 큰 값으로 설정하면 주파수 효율은 낮아지나 ICI는 감소된다. 따라서 상기 차세대 통신 시스템에서는 상기 주파수 재사용 계수에 따른 주파수 효율과 ICI의 트레이드 오프(trade off)를 이용하여, 서브채널(sub-channel) 별로 주파수 재사용률을 제어하는 부분 주파수 재사용(FFR: Fractional Frequency Reuse) 방식이 제안되었다. 상기 FFR 방식은 주파수 재사용 계수를 일부 서브채널에 대해서는 1로 설정하고 나머지 서브채널에 대해서는 1보다 큰 값으로 설정하는 방식을 의미한다.
상기 FFR 방식은 주파수 재사용 패턴이 셀 계획(cell planning) 시에 결정되고 고정된다. 그러나 네트워크 상에서의 사용자 분포, 각 셀 내의 사용자 수 등에 따라 주파수 효율을 최적화시키기 위한 주파수 재사용 패턴은 달라지게 되는데, 상기 FFR 방식은 상기와 같은 네트워크의 변화에 대응하여 주파수 재사용 패턴을 제어하는 것이 불가능하다. 따라서, FFR 방식이 사용될 경우 시스템 성능이 저하되는 문제가 있다. 또한, 상기 FFR 방식이 사용될 경우 주파수 재사용 패턴을 통해 전력 제어가 제한적으로 수행되므로 전력이 효율적으로 제어될 수 없는 문제가 있다. 따라서 네트워크 상에서의 사용자 분포, 각 셀 내의 사용자 수 등에 따른 네트워크 상태에 적응적으로 대응하여 최적의 주파수 채널 및 전력을 할당하는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 통신 시스템에서 채널 및 전력을 할당하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한 본 발명은 다중 셀 통신 시스템에서 인접 셀로부터 수신한 셀 간 협력 정보를 이용하여 채널 및 전력을 할당하는 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명에서 제안하는 방법은; 통신 시스템에서 기지국이 채널 및 전력을 할당하는 방법에 있어서, 적어도 하나의 인접 기지국으로부터 수신한 셀 간 협력 정보 및 각 사용자 단말로부터 수신한 데이터 레이트를 사용하는 제1스케줄링 및 상기 데이터 레이트를 미리 설정된 기간 동안 누적하여 계산된 서브채널 별 평균 데이터 레이트 및 상기 셀 간 협력 정보를 사용하는 제2스케줄링 중 하나를 수행하는 과정과, 상기 수행된 스케줄링의 결과에 상응하게 매 서브프레임마다 각 서브채널을 할당할 사용자 단말을 선택하는 과정과, 상기 셀 간 협력 정보 및 상기 평균 데이터 레이트, 상기 선택된 사용자 단말의 성능 변화량을 및 상기 수행된 스케줄링 결과를 사용하여, 상기 선택된 사용자 단말과 선택되지 않은 사용자 단말 각각에 대한 전력 메트릭을 계산하는 과정과, 상기 계산된 전력 메트릭을 사용하여 미리 설정된 서브프레임 주기로 상기 선택된 사용자 단말과 상기 선택되지 않은 사용자 단말을 포함하는 모든 사용자 단말에 전력을 할당하는 과정을 포함한다.
본 발명에서 제안하는 장치는; 적어도 하나의 인접 기지국으로부터 수신한 셀 간 협력 정보 및 각 사용자 단말로부터 수신한 데이터 레이트를 사용하는 제1 스케줄링과, 상기 데이터 레이트를 미리 설정된 기간 동안 누적하여 계산된 서브채널 별 평균 데이터 레이트 및 상기 셀 간 협력 정보를 사용하는 제2스케줄링 중 어느 하나를 수행하고, 상기 수행된 스케줄링의 결과에 따라 매 서브프레임마다 각 서브채널을 할당하기 위한 사용자 단말을 선택하는 채널 할당부와, 상기 셀 간 협력 정보, 상기 평균 데이터 레이트, 상기 선택된 사용자 단말의 성능 변화량 및 상기 제1 스케줄링의 결과를 사용하여, 상기 선택된 사용자 단말과 선택되지 않은 단말 각각에 대한 전력 메트릭을 계산하고, 상기 계산된 전력 메트릭을 사용하여 미리 설정된 서브프레임 주기로 상기 선택된 사용자 단말과 상기 선택되지 않은 사용자 단말을 포함하는 모든 사용자 단말에 전력을 할당하는 전력 할당부를 포함한다.
본 발명에서 제안하는 방법은; 통신 시스템에서 기지국이 채널 및 전력을 할당하는 방법에 있어서, 적어도 하나의 인접 기지국으로부터 수신한 셀 간 협력 정보 및 각 사용자 단말로부터 수신한 채널 상태 정보를 사용하여 스케줄링을 수행하는 과정과, 상기 스케줄링의 결과에 따라 매 서브프레임마다 각 서브채널을 할당하기 위한, 적어도 하나의 사용자 단말을 포함하는 사용자 단말의 조합을 선택하는 과정과, 상기 채널 상태 정보를 근거로 추정된 상기 적어도 하나의 사용자 단말의 데이터 레이트 정보, 상기 셀 간 협력 정보, 상기 적어도 하나의 사용자 단말의 성능 변화량 및 상기 스케줄링의 결과를 사용하여, 상기 선택된 사용자 단말의 조합과 선택되지 않은 단말의 조합 각각에 대한 전력 메트릭을 계산하는 과정과, 상기 계산된 전력 메트릭을 사용하여 미리 설정된 서브프레임 주기로 상기 선택된 사용자 단말의 조합과 상기 선택되지 않은 사용자 단말의 조합을 포함하는 모든 사용자 단말의 조합에 전력을 할당하는 과정을 포함한다.
본 발명에서 제안하는 장치는; 통신 시스템에서 채널 및 전력을 할당하는 기지국 장치에 있어서, 적어도 하나의 인접 기지국으로부터 수신한 셀 간 협력 정보 및 각 사용자 단말로부터 수신한 채널 상태 정보를 사용하여 스케줄링을 수행하고, 상기 스케줄링의 결과에 따라 매 서브프레임마다 각 서브채널을 할당하기 위한, 적어도 하나의 사용자 단말을 포함하는 사용자 단말의 조합을 선택하는 채널 할당부와, 상기 채널 상태 정보를 근거로 추정된 상기 적어도 하나의 사용자 단말의 데이터 레이트 정보, 상기 셀 간 협력 정보, 상기 적어도 하나의 사용자 단말의 성능 변화량 및 상기 스케줄링의 결과를 사용하여, 상기 선택된 사용자 단말의 조합에 대한 전력 메트릭을 계산하고, 상기 계산된 전력 메트릭을 사용하여 미리 설정된 서브프레임 주기로 상기 선택된 사용자 단말의 조합과 상기 선택되지 않은 사용자 단말의 조합을 포함하는 모든 사용자 단말의 조합에 전력을 할당하는 전력 할당부를 포함한다.
본 발명은 각 기지국이 사용자로부터 수신한 채널 상태 정보를 기반으로 셀 간 협력 정보를 생성하여 인접 기지국과 교환하고, 상기 인접 기지국으로부터 수신한 셀 간 협력 정보를 기반으로 채널 및 전력을 할당함으로써 인접 셀 간의 간섭을 최소화하고 주파수 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 사용자 분포 및 셀 별 사용자 수 등의 실시간 네트워크 상태에 적응적으로 채널 및 전력을 할당할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 셀 통신 시스템의 구조를 보인 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 셀 통신 시스템에서 채널 및 전력을 할당하기 위한 서빙 기지국의 블록 구성도,
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 다중 셀 통신 시스템에서 채널 및 전력을 할당하는 과정을 보인 신호 흐름도,
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 다중 셀 통신 시스템에서 채널 및 전력을 할당하는 과정을 보인 신호 흐름도,도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따른 서빙 기지국이 채널 및 전력 할당을 수행하는 과정을 나타낸 순서도,
도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 서빙 기지국이 채널 및 전력 할당을 수행하는 과정을 나타낸 순서도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 동작을 이해하는데 필요한 부분만을 설명하며 그 이외의 배경 기술은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략한다.
본 명세서에서는 다중 셀 통신 시스템에서 주파수 채널 및 전력을 할당하는 장치 및 방법에 대해 구체적으로 살펴볼 것이다. 또한 본 명세서에서는 다중 셀 통신 시스템에서 인접 셀들로부터 수신한 셀 간 협력 정보를 이용하여 채널 및 전력을 할당하는 장치 및 방법에 대해 구체적으로 살펴볼 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 셀 통신 시스템의 구조를 보인 도면이다.
도 1에서는 상기 다중 셀 통신 시스템이 서로 인접한 2개의 셀 즉, 셀 k(110)와 셀 m(120)을 포함하는 경우를 일 예로 설명하기로 한다.
상기 셀 k(110)는 상기 셀 k(110)을 관장하는 제1기지국(111)과 상기 제1기지국(111)으로부터 통신 서비스를 제공받는 제1사용자 단말(UE: User Equipment)들(113)(114)을 포함한다. 그리고, 상기 셀 m(120)은 상기 셀 m(120)을 관장하는 제2기지국(121)과 상기 제2기지국(121)으로부터 통신 서비스를 제공받는 제2사용자 단말들(123)(124)을 포함한다.
상기 제1기지국(111)과 상기 제2기지국(121)은 서로 셀 간 협력 정보를 송수신함으로써 각각 자신의 셀 내에 있는 사용자 단말들에게 채널 및 전력을 효율적으로 할당한다. 본 발명의 실시 예에서 채널 할당은 매 서브프레임(subframe)마다 수행되며, 전력 할당은 미리 정해진 서브프레임 간격, 일례로 매 T 서브프레임들(subframes)마다 수행된다. 또한, 본 발명의 실시 예에서 셀 간 협력 정보는 매 T 서브프레임들마다 수행된다.
이하에서는 상기 제1기지국(111)이 인접 기지국인 상기 제2기지국(121)으로부터 수신한 셀 간 협력 정보를 사용하여 채널 및 전력을 할당하는 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다. 하지만, 본 발명의 실시 예에서 제시하는 장치 및 방법은 상기 제1기지국(111) 뿐만 아니라, 상기 제2기지국(121) 및 다른 기지국에도 적용될 수 있음은 물론이다. 한편, 이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 제1기지국(111)을 '서빙 기지국'이라 칭하고, 상기 제2기지국(121)을 '인접 기지국'이라 칭하기로 한다.
그러면 이제, 도 2를 참조하여 서빙 기지국의 구성에 대해 설명하기로 한다.
도 2는 다중 셀 통신 시스템에서 채널 및 전력을 할당하기 위한 서빙 기지국의 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 상기 서빙 기지국(111)은 자원 할당부(210) 및 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)를 포함한다. 상기 자원 할당부(210)는 채널 상태 정보 처리부(213), 채널 할당부(211) 및 전력 할당부(212)를 포함한다.
상기 서빙 기지국(111)의 구성부들의 동작은 상기 다중 셀 통신 시스템이 단일 사용자(Single-User) 스케줄링 방법을 사용하는 시스템(이하 '단일 스케줄링 시스템'이라고 칭함)인지, 아니면 다중 사용자(Multi-User) 스케줄링 방법을 사용하는 시스템(이하 '다중 스케줄링 시스템'이라고 칭함)인지에 따라 달라지게 된다.
상기 단일 사용자 스케줄링 방법은 하나의 서브채널에 하나의 사용자 단말을 할당하기 위한 스케줄링 방법을 나타내며, 상기 다중 사용자 스케줄링 방법은 다수의 송신 안테나를 사용하여 하나의 서브채널에 다수의 사용자 단말을 동시에 할당하기 위한 스케줄링 방법을 나타낸다.
이하에서는 상기 다중 셀 통신 시스템이 상기 단일 스케줄링 시스템인 경우의 상기 서빙 기지국(111)의 구성부들의 동작과, 상기 다중 셀 통신 시스템이 상기 다중 스케줄링 시스템인 경우의 상기 서빙 기지국(111)의 구성부들의 동작을 두 가지 실시 예로 나누어 각각 차례대로 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 제1실시 예에 따른 상기 다중 셀 통신 시스템이 상기 단일 스케줄링 시스템인 경우의 상기 서빙 기지국(111)의 구성부들의 동작을 설명하도록 한다.
상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 상기 셀 K에 속한 i번째 사용자 단말(이하 '사용자 단말 i' 라 칭함)(113)로부터 매 서브프레임마다 모든 서브채널들에 대한 전송 가능한 데이터 레이트 정보를 수신한다. 여기서 서브프레임 t에서 상기 셀 k에 속한 사용자 단말 i(113)의 서브채널 j에서의 전송 가능한 데이터 레이트 정보는
Figure pat00001
로 나타낼 수 있다.
상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 미리 설정된 시구간 동안 상기 사용자 단말 i(113)로부터 수신된
Figure pat00002
를 누적하여 전송 가능한 평균 데이터 레이트, 즉 서브프레임 t에서 셀 k에 속한 사용자 단말 i(113)의 서브채널 j에서의 전송 가능한 평균 데이터 레이트 정보인
Figure pat00003
을 계산한다.
그런 다음 상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 상기
Figure pat00004
을 상기 채널 할당부(211)로 전달한다. 이때 상기
Figure pat00005
은 하기 수학식 1을 사용하여 매 서브프레임마다 업데이트된다.
Figure pat00006
상기 수학식 1은 데이터 레이트의 이동 평균(moving average)을 계산하는 수학식이다. 상기 수학식 1에서,
Figure pat00007
은 이동 평균 계수를 나타내며 0과 1의 사이의 유리수로 정의된다.상기 채널 할당부(211)는 상기
Figure pat00008
및 상기
Figure pat00009
을 사용하여 실제 데이터를 전송할 서브채널을 할당하기 위한 실제 스케줄링과 셀 간 협력 정보 생성을 위한 가상 스케줄링을 수행한다. 그리고, 상기 채널 할당부(211)는 상기 실제 스케줄링 및 가상 스케줄링의 결과를 상기 전력 할당부(212) 및 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)로 전달한다.
여기서, 상기 실제 스케줄링과 가상 스케줄링 중, 먼저 상기 실제 스케줄링에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
상기 채널 할당부(211)는 상기 실제 스케줄링을 위해,
Figure pat00010
을 기반으로 매 서브프레임마다 하기 수학식 2를 사용하여 각 서브채널 별로 서비스를 제공할 사용자 단말을 선택한다.
Figure pat00011
상기 수학식 2는 실제 스케줄링 메트릭을 최대화하는 사용자 단말을 선택하기 위한 수학식이다. 상기 수학식 2에서 ij *는 서브채널 j를 할당할 사용자 단말의 인덱스를 나타내며,
Figure pat00012
는 상기 셀 k에 속한 사용자 단말i(113)의 서브프레임 t까지의 처리량(throughput)을 나타내고, c는 스케일링(scaling) 상수를 나타내고, α는 셀 전체에서의 처리량과 셀 경계에서의 처리량 사이의 트레이드 오프를 조절하기 위한 파라미터를 나타낸다. 그리고, 상기
Figure pat00013
는 하기 수학식 3을 사용하여 나타낼 수 있다.
Figure pat00014
상기 수학식 3에서
Figure pat00015
는 상기 사용자 단말 i(113)의 송신 전력과 상기 서빙 기지국(111)의 기준신호(reference signal)(또는 파일럿 신호(pilot signal))에 대한 송신 전력의 비를 나타낸다.
그리고, 상기 수학식 3에서
Figure pat00016
은 상기 셀 k에 속한 서빙 기지국(111)의 상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)가 셀 m에 속한 인접 기지국(121)으로부터 가장 최근에 수신한 셀 간 협력 정보를 나타낸다. 구체적으로,
Figure pat00017
은 서브채널 j에서 상기 셀 k에서의 평균 송신 전력의 증가에 따른 상기 셀 m의 유틸리티(utility)의 변화량을 나타낸다.
여기서, 상기 유틸리티는 사용자 단말 i(113)기 할당받은 데이터 레이트 또는 처리량의 함수값에 따른 상기 사용자 단말 i(113)의 만족도를 나타낸다. 특히, 상기 유틸리티는 파라미터 α에 대해 α 가 1인 경우(즉, α=1)
Figure pat00018
를 사용하여 결정되며, α 가 1이 아닌 경우(즉, α≠1)
Figure pat00019
를 사용하여 결정된다.
한편, 상기 수학식 2에서
Figure pat00020
은 상기 사용자 단말 i(113)에게 서비스를 제공하는 경우의 상기 셀 k의 유틸리티의 증가량을 나타내고,
Figure pat00021
은 상기 셀 k 이외의 셀들의 유틸리티의 감소량의 합을 나타낸다.
따라서, 상기 채널 할당부(211)는 상기 수학식 2를 사용하여 실제 스케줄링을 수행함으로써 전체 네트워크의 유틸리티를 최대화하는 사용자 단말을 선택한다. 그러나 상기 채널 할당부(211)는 만약 수학식 2에서 계산된 모든 사용자 단말의 실제 스케줄링 메트릭이 0보다 작을 경우에는 어떤 사용자 단말에게도 서브채널을 할당하지 않는다.
상기 수학식 2를 사용한 실제 스케줄링의 결과를 근거로 각 사용자 단말의 처리량은 하기 수학식 4 및 수학식 5를 사용하여 업데이트된다. 구체적으로, 상기 채널 할당부(211)가 상기 사용자 단말i (113)를 선택하였을 경우에 상기 사용자 단말 i(113)의 처리량은 하기 수학식 4를 사용하여 업데이트되고, 상기 채널 할당부(211)가 상기 사용자 단말i(113)를 선택하지 않았을 경우에 상기 사용자 단말i(113)의 처리량은 하기 수학식 5를 사용하여 업데이트된다.
Figure pat00022
Figure pat00023
상기 수학식 4 및 수학식 5에서 numSubch는 서브채널의 개수를 나타내고,
Figure pat00024
는 이동 평균 계수를 나타내며 0과 1의 사이의 유리수로 정의된다.
다음으로 상기 가상 스케줄링에 대해 설명하도록 한다.
상기 채널 할당부(211)는 상기 가상 스케줄링을 위해
Figure pat00025
을 기반으로 매 서브프레임마다 하기 수학식 6을 사용하여 각 서브채널 별로 서비스를 제공할 사용자 단말을 선택한다.
Figure pat00026
상기 수학식 6은 가상 스케줄링 메트릭을 최대화하는 사용자 단말을 선택하기 위한 수학식이다. 상기 수학식 6에서
Figure pat00027
는 상기 셀 k에 속한 사용자 단말 i(113)의 상기 가상 스케줄링에 따른 서브프레임 t까지의 처리량을 나타낸다.
각 사용자 단말의 처리량은 상기 수학식 6을 사용한 가상 스케줄링의 결과를 근거로, 하기 수학식 7 및 수학식 8을 사용하여 업데이트된다. 구체적으로, 상기 채널 할당부(211)가 상기 사용자 단말i(113)를 선택하였을 경우에 상기 사용자 단말i(113)의 처리량은 하기 수학식 7을 사용하여 업데이트되고, 상기 채널 할당부(211)가 상기 사용자 단말i(113)를 선택하지 않았을 경우에 상기 사용자 단말i(113)의 처리량은 하기 수학식 8을 사용하여 업데이트된다. 하기 수학식 7 및 8에서
Figure pat00028
은 이동 평균 계수를 나타내며 0과 1의 사이의 유리수로 정의된다.
Figure pat00029
Figure pat00030
상기 가상 스케줄링 메트릭은 채널 페이딩의 영향을 배제한
Figure pat00031
, 즉 서브채널 별 데이터 평균을 사용하여 스케줄링을 수행하는 경우의 상기 사용자 단말 i(113)의 처리량을 계산하기 위한 것이다.
한편, 본 발명의 실시 예에 상기 가상 스케줄링 대신 실제 스케줄링만이 수행되고 사용자 단말 별로
Figure pat00032
와는 다른 가상의 처리량이 관리될 수도 있다. 이 경우, 상기 가상의 처리량은 상기 수학식 4 및 수학식 5를 사용하여 계산되며 상기 사용자 단말 i의 선택 여부는 실제 스케줄링 결과에 따라 결정된다.
상기 셀 k에 속한 상기 사용자 단말 i(113)의
Figure pat00033
의 증가에 따른 전체 네트워크의 유틸리티 변화량을 나타내는 전력 메트릭은
Figure pat00034
로 나타낼 수 있다. 상기 전력 할당부(212)는 상기
Figure pat00035
을 매 서브프레임마다 가상 스케줄링 결과를 기반으로 하기 수학식 9 및 수학식 10을 사용하여 계산한다. 이때 상기 가상 스케줄링이 수행되지 않은 경우에는 실제 스케줄링 결과가 사용된다.
하기 수학식 9는 가상 스케줄링 결과에 따라 상기 사용자 단말i(113)가 선택된 경우의 상기
Figure pat00036
를 계산하기 위한 수학식을 나타내고, 하기 수학식 10은 상기 가상 스케줄링 결과에 따라 상기 사용자 단말 i(113)가 선택되지 않은 경우의 상기
Figure pat00037
를 계산하기 위한 수학식을 나타낸다.
Figure pat00038
Figure pat00039
상기 수학식 9 및 수학식 10에서
Figure pat00040
은 상기 셀 k에 속한 사용자 단말i(113)의 송신 전력 변화에 따른 상기 사용자 단말i(113)의 성능 변화량, 즉 상기 사용자 단말 i(113)의
Figure pat00041
의 증가량에 대한 상기 사용자 단말 i(113)의 서브채널 별
Figure pat00042
의 변화량을 나타내고,
Figure pat00043
는 이동 평균 계수를 나타내며 0과 1의 사이의 유리수로 정의되며,
Figure pat00044
는 상기 셀 k에 속한 사용자 단말i(113)가 상기 셀k의 성능 변화량 대비 다른 셀들의 성능 변화량을 고려하는 가중 계수(weighting factor)를 나타낸다.
일례로 사용자 단말 별로 서비스 품질(QoS: Quality of Service) 조건이 존재할 경우, 초기에는 모든 사용자 단말에 대한
Figure pat00045
를 1로 설정한다. 그리고, 매 T 서브프레임들마다 현재 성능이 상기 QoS 조건에 만족되지 못하는 사용자 단말에 대해서는 상기
Figure pat00046
를 미리 설정된 값만큼 감소시키고, 상기 매 T 서브프레임들마다 현재 성능이 상기 QoS 조건에 만족되는 사용자 단말에 대해서는 상기
Figure pat00047
를 미리 설정된 값만큼 증가시킨다.
한편, 상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 매 T 서브프레임들마다 하기 수학식 11을 사용하여 상기
Figure pat00048
을 계산한 다음 상기 계산된
Figure pat00049
을 상기 전력 할당부(212)로 전달한다.
Figure pat00050
상기 전력 할당부(212)는 상기 수학식 9 및 수학식 10을 사용하여 계산된
Figure pat00051
을 기반으로, 매 T 서브프레임들마다 해당 시점에서
Figure pat00052
가 0이 아닌 경우(즉,
Figure pat00053
≠ 0)인 경우의 송신 전력
Figure pat00054
을 하기 수학식 12 및 수학식 13을 사용하여 결정한다. 구체적으로, 상기 전력 할당부(212)는
Figure pat00055
가 0보다 큰 경우(즉,
Figure pat00056
> 0) 상기
Figure pat00057
을 하기 수학식 12를 사용하여 결정하고,
Figure pat00058
가 0보다 작은 경우(즉,
Figure pat00059
< 0) 상기
Figure pat00060
을 하기 수학식 13을 사용하여 결정한다.
Figure pat00061
Figure pat00062
상기 수학식 12 및 수학식 13에서 maxPwr은
Figure pat00063
의 최대값을 나타내고, minPwr은
Figure pat00064
의 최소값을 나타내고, α 는 1보다 큰 실수를 나타내고, β는 1보다 작은 실수를 나타낸다. 상기 전력 할당부(212)는
Figure pat00065
가 0보다 큰 경우 (즉,
Figure pat00066
> 0) 상기 사용자 단말 i(113)에게 현재 할당된 전력보다 증가된 전력을 할당하고,
Figure pat00067
가 0보다 작은 경우(즉,
Figure pat00068
< 0) 상기 사용자 단말 i(113)에게 현재 할당된 전력보다 감소된 전력을 할당한다. 또한, 상기 전력 할당부(212)는
Figure pat00069
이 0과 동일한 경우(즉,
Figure pat00070
= 0)인 경우 현재 할당된 전력을 유지한다.
상기 수학식 12 및 수학식 13을 사용하여 결정된 사용자 단말 i(113)의
Figure pat00071
은 다음 T 서브프레임들 동안 사용되며, 상기 전력 할당부(212)는 기준신호의 송신 전력에 스케줄링을 통해 선택된 사용자 단말 i(113)의
Figure pat00072
을 곱한 전력을 사용하여 데이터를 전송한다.
상기 셀 k에 속한 서빙 기지국(111)의 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)는 셀 m에 속한 인접 기지국(121)에 전달할
Figure pat00073
을 하기 수학식 14 및 수학식 15를 사용하여 생성한다. 구체적으로, 상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)는 가상 스케줄링 결과에 따라 상기 사용자 단말 i(113)가 선택된 경우 상기
Figure pat00074
을 매 서브프레임마다 하기 수학식 14를 사용하여 업데이트하고, 상기 가상 스케줄링 결과에 따라 상기 사용자 단말i(113)가 선택되지 않은 경우 상기
Figure pat00075
을 매 서브프레임마다 하기 수학식 15를 사용하여 업데이트한다. 하기 수학식 14 및 15에서
Figure pat00076
는 이동 평균 계수를 나타내며 0과 1의 사이의 유리수로 정의된다.
Figure pat00077
Figure pat00078
상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)는 매 T 서브프레임들마다 해당 시점에서의
Figure pat00079
을 상기 인접 기지국(121)으로 송신한다.
상기 수학식 14에서
Figure pat00080
는 인접 셀 m의 평균 송신 전력 변화에 따른 서빙 셀 k에 속한 사용자 단말 i(113)의 성능 변화량을 나타낸다. 즉, 상기
Figure pat00081
는 상기 인접 셀 m의 서브채널 별 평균 송신 전력의 증가량에 대한 상기 사용자 단말 i(113)의
Figure pat00082
의 변화량을 나타낸다.
상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 하기 수학식 16을 사용하여 상기
Figure pat00083
을 계산한 다음, 상기 계산된
Figure pat00084
을 상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)로 전달한다.
Figure pat00085
상기 수학식 16에서
Figure pat00086
은 상기 셀 k에 속한 사용자 단말 i(113)가 상기 셀 m으로부터 수신한 기준신호의 전력과 상기 셀 k로부터 수신한 기준신호의 전력의 비를 나타낸다. 상기 사용자 단말 i(113)는 자신이 속한 셀 k로부터 수신한 기준신호와 인접 셀 m으로부터 수신한 기준신호의 전력을 각각 측정하고 상기 측정된 각 전력값 혹은 전력값들의 비를 상기 서빙 기지국(111)으로 송신한다.
한편, 상기 기준신호의 전력을 측정하지 못하는 상기 셀 m에 대한
Figure pat00087
은 다음과 같이 결정된다. 먼저 상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 각 셀 별로 해당 셀에 속한 사용자 단말들에게 ICI의 영향을 가장 크게 미치는 Nneighbor개의 인접 셀들에 대한 집합 K를 관리한다. 상기 집합 K는 셀 내의 모든 사용자 단말들이 인접 셀들로부터 수신한 기준신호의 전력을 근거로 구성될 수 있다.
상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 각 사용자 단말의 전체 주파수 대역에 대한 평균 전송 가능한 데이터 레이트
Figure pat00088
를 관리한다. 상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 상기
Figure pat00089
을 하기 수학식 17을 사용하여 매 서브프레임마다 업데이트한다. 하기 수학식 17에서
Figure pat00090
은 이동 평균 계수를 나타내며 0과 1의 사이의 유리수로 정의된다.
Figure pat00091
상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 T 서브프레임들마다 해당 시점의
Figure pat00092
값을 근거로, 하기 수학식 18 및 수학식 19를 사용하여 전체 주파수 대역에 대한 평균 신호 대 간섭 잡음 비(SINR: Signal to Interference Noise Ratio)인
Figure pat00093
를 계산한다. 이때 전송 안테나 개수가 1개일 경우 상기
Figure pat00094
은 하기 수학식 18을 사용하여 나타낼 수 있다.
Figure pat00095
또한 상기 전송 안테나 개수가 2개이고 공간 다중화 방식을 사용한 전송이 수행될 경우 상기
Figure pat00096
은 하기 수학식 19를 사용하여 나타낼 수 있다.
Figure pat00097
상기 수학식 18 및 수학식 19에서
Figure pat00098
는 2개의 데이터 스트림에 대한 데이터 레이트의 합으로 계산되고, a, b는 평균 전송 가능한 데이터 레이트로부터 평균 SINR을 계산하기 위한 파라미터를 나타낸다.
한편, 상기 수학식 18 및 수학식 19를 사용하여 기준신호의 수신 전력을 측정하지 못하는 인접 셀 m에 대한
Figure pat00099
은 하기 수학식 20을 사용하여 계산된다.
Figure pat00100
상기 수학식 20에서
Figure pat00101
는 기준신호의 수신 전력이 측정 가능한 인접 셀들의 집합을 나타내고,
Figure pat00102
는 상기
Figure pat00103
에 속한 인접 셀들의 개수를 나타낸다.
상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)는 상기 셀 간 협력 정보로서 모든 인접 셀에 대한
Figure pat00104
을 계산하고, 상기 계산된
Figure pat00105
을 T 서브프레임들마다 인접 셀들에 송신한다. 하지만, 상기
Figure pat00106
의 송신 시점은 각 셀마다 상이하게 설정될 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 제2실시 예에 따른 상기 다중 셀 통신 시스템이 상기 다중 스케줄링 시스템인 경우의 상기 서빙 기지국(111)의 구성부들의 동작을 설명하도록 한다.
상기 다중 사용자 스케줄링 방법이 사용될 경우, 상기 단일 사용자 스케줄링 방법이 사용될 경우에 비해 시스템 효율이 향상될 수 있다. 상기 다중 사용자 스케줄링 방법을 사용하기 위해서는 다음과 같은 사항들이 고려되어야 한다.
첫째, 다중 사용자 스케줄링 방법이 사용될 경우, 사용자 단말의 성능은 해당 시점에서의 순시 채널 상태, 동시에 전송되는 모든 사용자 단말의 프리코딩(Precoding), 셀 내(Intra-cell) 간섭 및 셀 간(Inter-cell) 간섭 등에 의해서 결정된다. 그리고, 서브채널 및 전력 할당은 서브채널 할당 및 전력 제어에 따른 전체 네트워크의 성능 변화를 예측하여 수행되어야 한다.
둘째, 서브채널 할당시, 특정 셀에서 각 서브채널 별로 동시에 할당되는 사용자 단말의 조합을 선택하는 스케줄링 메트릭이 결정되어야 한다.
셋째, 전력 할당시, 기준 전력(Reference Power)을 각 서브채널에 동시에 할당된 다수의 사용자 단말의 데이터에 분배하는 것을 고려해야 한다.
넷째, 사용자 단말이 기지국에 보고해야 하는 채널 상태 정보를 결정하고, 상기 결정된 정보를 기반으로 상기 다중 사용자 스케줄링과 선택된 사용자 단말에게 할당된 송신 전력을 사용하여 해당 서브채널에서의 사용자 단말의 성능을 예측해야 한다.
이하에서는 상기와 같은 4가지 사항들을 만족시키는 상기 서빙 기지국(111)의 구성부들의 동작을 구체적으로 설명하도록 한다.
상기 서빙 기지국(111)이 각 사용자 단말에 데이터를 송신할 때 사용하는 송신 전력은 기준 전력이 해당 서브채널에 동시에 할당된 사용자 단말들에게 균일하게 분배된 후, 상기 채널 할당부(211)에서 결정된 각 사용자 단말의 상대 송신 전력인
Figure pat00107
가 곱해짐에 따라 결정된다. 즉, 셀 k의 서브채널 j에 할당된 사용자 단말 i(113)에 데이터를 송신하기 위한 송신 전력
Figure pat00108
은 하기 수학식 21을 사용하여 결정된다.
Figure pat00109
상기 수학식 21에서,
Figure pat00110
는 상기 셀 k에 속한 상기 서빙 기지국(111)의 기준 전력을 나타내고,
Figure pat00111
는 상기 채널 할당부(211)에서 결정된 서브프레임 t에서 서브채널 j에 동시에 할당되는 사용자 단말의 수를 나타내며,
Figure pat00112
는 상기 사용자 단말 i(113)의 송신 전력과 상기 서빙 기지국(111)의 기준신호(또는 파일럿 신호)에 대한 송신 전력의 비를 나타낸다.
특정 서브채널에 할당된 사용자 단말의 송신 가능한 데이터 레이트는 동일한 서브채널에 할당된 다른 사용자 단말과의 조합에 따라 결정된다. 구체적으로, 상기 데이터 레이트는 해당 사용자 단말의 조합에 포함된 사용자 단말들 간의 간섭을 줄이기 위한 프리코딩 및 각 사용자 단말의 채널 특성을 근거로 결정된다. 서브프레임 t에서 셀 k의 서브채널 j에 사용자 단말의 조합{i}(즉,
Figure pat00113
)가 할당된 경우, 상기 사용자 단말의 조합{i}에 포함된 사용자 단말 i(113)의 송신 가능한 데이터 레이트인
Figure pat00114
는 하기 수학식 22를 사용하여 결정된다.
Figure pat00115
상기 수학식 22에서,
Figure pat00116
는 셀 k의 서브채널 j에서의 사용자 단말 i(113)의 프리코딩 벡터를 나타내며,
Figure pat00117
는 상기 셀 k의 서브채널 j에서의 사용자 단말 i'의 프리코딩 벡터를 나타낸다. 여기서, 상기 사용자 단말 i'는 상기 사용자 단말의 조합
Figure pat00118
에 포함된 상기 사용자 단말 i(113)와 다른 사용자 단말 또는 셀 m의 사용자 단말의 조합
Figure pat00119
에 포함된 사용자 단말을 나타낸다.
Figure pat00120
는 상기 사용자 단말 i(113)와 셀 m에 속한 인접 기지국(121) 사이의 채널 벡터를 나타내며,
Figure pat00121
는 상기 사용자 단말 i(113)와 셀 k에 속한 서빙 기지국(111) 사이의 채널 벡터를 나타내고,
Figure pat00122
은 상기 셀 k의 상기 서브채널 j에 할당된 상기 사용자 단말 i'에 데이터를 송신하기 위한 송신 전력을 나타내고,
Figure pat00123
는 잡음 전력(Noise Power)을 나타낸다.
한편, 상기 서빙 기지국(111)의 채널 상태 정보 처리부(213)는 상기
Figure pat00124
를 추정하기 위해 상기 사용자 단말i(113)로부터 채널 상태 정보를 수신한다. 상기 채널 상태 정보는 상기 사용자 단말i(113)가 상기 서빙 기지국(111)의 송신 전력을 기준 전력으로 설정하고, 상기 사용자 단말i(113)만이 해당 서브채널을 할당받는 것을 가정하여 계산한 SINR 을 포함한다. 상기 SINR 은 하기 수학식 23을 사용하여 계산될 수 있다.
Figure pat00125
상기 수학식 23에서,
Figure pat00126
는 셀 k에 포함된 상기 사용자 단말 i(113)의 서브프레임 t동안 서브채널j에서의 SINR을 나타내고,
Figure pat00127
는 상기 인접 기지국(121)이 기준 전력을 사용하여 데이터를 송신할 때의 셀 간 간섭의 크기를 나타낸다.
상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 상기와 같이 계산된
Figure pat00128
를 사용하여 상기
Figure pat00129
를 추정한다. 즉, 상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 하기 수학식 24를 사용하여 상기
Figure pat00130
를 추정한다.
Figure pat00131
상기 수학식 24에서,
Figure pat00132
는
Figure pat00133
를 정규화(Normalization)한 벡터를 나타내며,
Figure pat00134
는 셀 k의 인접 기지국들이 서브채널 j에서 사용하는 기준 전력 대비 상대 송신 전력의 평균값을 나타내며,
Figure pat00135
는 상기 사용자 단말 i'의 송신 전력과 상기 서빙 기지국(111)의 기준신호(또는 파일럿 신호)에 대한 송신 전력의 비를 나타낸다.
상기와 같이
Figure pat00136
가 추정되면, 상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 상기 추정된
Figure pat00137
를 상기 채널 할당부(211)로 전달한다. 그러면, 상기 채널 할당부(211)는 매 서브프레임마다 하기 수학식 25에 나타난 스케줄링 메트릭을 사용하여 각 서브채널에 할당할 사용자 단말의 조합을 결정한다. 여기서, 상기 채널 할당부(211)는 모든 사용자 단말의 조합에 대한 스케줄링 메트릭의 값이 0보다 작은 경우에는 해당 서브채널에 대한 사용자 단말의 할당은 수행하지 않는다.
Figure pat00138
상기 수학식 25에서,
Figure pat00139
는 셀 k의 서브채널 j에 할당된 사용자 단말의 조합{i}의 인덱스를 나타내며,
Figure pat00140
는 하기 수학식 26을 사용하여 결정된다.
Figure pat00141
상기 수학식 26에서
Figure pat00142
는 사용자 단말의 조합 {i}에 속한 사용자의 수를 나타내며,
Figure pat00143
는 셀 k에 속한 상기 서빙 기지국(111)의 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)가 셀 m에 속한 인접 기지국(121)으로부터 가장 최근에 수신한 셀 간 협력 정보를 나타낸다. 즉,
Figure pat00144
는 서브채널 j에서 셀 k에서의 평균 송신 전력의 증가에 따른 셀 m의 유틸리티의 변화량을 나타낸다.
상기 채널 할당부(211)는 매 서브프레임마다 상기 수학식 25를 사용한 스케줄링 결과를 상기 채널 상태 정보 처리부(213), 전력 할당부(212) 및 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)로 전달한다. 그리고, 상기 채널 할당부(211)는 셀 k에 속한 상기 사용자 단말 i(113)의 서브프레임 t까지의 처리량인
Figure pat00145
을 매 서브프레임마다 업데이트 하고, 업데이트된
Figure pat00146
을 전력 할당부(212) 및 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)로 전달한다.
상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 매 서브프레임마다 해당 시점에서의
Figure pat00147
를 기반으로 하기 수학식 27을 사용하여
Figure pat00148
를 계산한다. 상기
Figure pat00149
는 상기 사용자 단말 i(113)의
Figure pat00150
의 증가량에 대한 서브채널 j에서의
Figure pat00151
의 변화량을 나타낸다.
Figure pat00152
상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 상기 수학식 27을 사용하여 계산된
Figure pat00153
를 상기 전력 할당부(212)로 전달한다.
그리고, 상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 매 서브프레임마다 해당 시점에서의
Figure pat00154
를 기반으로 하기 수학식 28을 사용하여
Figure pat00155
를 계산한다. 상기
Figure pat00156
는 인접 셀 m의 서브채널 j에서의 평균 송신 전력의 증가량에 대한 셀 k에 속한 상기 사용자 단말i(113)의
Figure pat00157
의 변화량를 나타낸다
Figure pat00158
상기 수학식 28에서,
Figure pat00159
는 하기 수학식 29를 사용하여 나타낼 수 있다.
Figure pat00160
상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 상기
Figure pat00161
를 상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(212)로 전달한다.
상기 전력 할당부(212)는 매 서브프레임마다 상기 스케줄링 결과를 기반으로 하기 수학식 30 및 31을 사용하여
Figure pat00162
을 계산한다. 상기
Figure pat00163
는 셀 k에 속한 상기 사용자 단말i(113)의
Figure pat00164
의 증가에 따른 전체 네트워크의 유틸리티 변화량을 나타내는 전력 메트릭이다.
상기 전력 할당부(212)는 스케줄링 결과 상기 사용자 단말 i(113)가 선택된 경우 하기 수학식 30을 사용하여
Figure pat00165
을 계산하고, 상기 스케줄링과 상기 사용자 단말 i(113)가 선택되지 않은 경우 하기 수학식 31을 사용하여
Figure pat00166
을 계산한다. 하기 수학식 30 및 31에서
Figure pat00167
은 이동 평균 계수를 나타내며 0과 1의 사이의 유리수로 정의된다.
Figure pat00168
Figure pat00169
상기 전력 할당부(212)는
Figure pat00170
가 0보다 큰 경우 (즉,
Figure pat00171
> 0) 상기 사용자 단말 i(113)에게 현재 할당된 전력보다 증가된 전력을 할당하고,
Figure pat00172
가 0보다 작은 경우(즉,
Figure pat00173
< 0) 상기 사용자 단말 i(113)에게 현재 할당된 전력보다 감소된 전력을 할당한다. 또한, 상기 전력 할당부(212)는 이 0과 동일한 경우(즉,
Figure pat00175
= 0)인 경우 현재 할당된 전력을 유지한다. 상기 전력 할당부(212)의 전력 할당 과정은 매 T 서브프레임마다 수행된다.
상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)는 매 T 서브프레임마다 상기 인접 기지국으로부터
Figure pat00176
를 수신하고, 상기 수신한
Figure pat00177
를 상기 채널 할당부(211) 및 전력 할당부(212)로 각각 전달한다.
그리고, 상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)는 상기 인접 기지국(121)에 송신할
Figure pat00178
를 매 서브프레임마다 스케줄링 결과를 기반으로 하기 수학식 32 및 33을 사용하여 업데이트한다.
즉, 상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)는 상기 스케줄링 결과 서브채널 j에 사용자 단말의 조합이 할당된 경우 하기 수학식 32를 사용하여
Figure pat00179
를 업데이트하고, 상기 스케줄링 결과 서브채널 j에 사용자 단말의 조합이 할당되지 않은 경우에는 하기 수학식 33을 사용하여
Figure pat00180
를 업데이트한다. 하기 수학식 32 및 33에서,
Figure pat00181
은 이동 평균 계수를 나타내며 0과 1의 사이의 유리수로 정의된다.
Figure pat00182
Figure pat00183
그리고, 상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)는 상기 업데이트된
Figure pat00184
를
Figure pat00185
와 함께 매 T 서브프레임마다 상기 인접 기지국(121)으로 송신한다.
다음으로, 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 다중 셀 통신 시스템에서 채널 및 전력을 채널 및 전력을 할당하는 과정을 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 다중 셀 통신 시스템에서 채널 및 전력을 할당하는 과정을 보인 신호 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 사용자 단말 i(113)는 셀 k에 속한 상기 사용자 단말i(113)의 서브채널 j에서의 전송 가능한 데이터 레이트 정보인
Figure pat00186
을 매 서브프레임마다 서빙 기지국(111)으로 송신한다. (301단계)
그러면, 상기 서빙 기지국(111)의 채널 상태 정보 처리부(213)는 상기
Figure pat00187
을 수신하고, 상기 수신된
Figure pat00188
을 이용하여 서브채널 별 평균 전송 가능한 데이터 레이트 정보인
Figure pat00189
을 계산한다.(303단계) 그리고, 상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 계산값 즉, 상기 계산된
Figure pat00190
을 채널 할당부(211)로 전달한다.(305단계) 이어, 상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 상기
Figure pat00191
을 이용하여 전체 주파수 대역에 대한 평균 전송 가능한 데이터 레이트 정보인
Figure pat00192
을 계산한다.(306단계)
인접 기지국(121)은 셀 간 협력 정보인
Figure pat00193
를 매 T 서브프레임들마다 상기 서빙 기지국(111)으로 송신한다.(333단계) 그러면, 상기 서빙 기지국(111)의 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)는 상기
Figure pat00194
를 수신하고, 상기
Figure pat00195
을 전력 할당부(212) 및 채널 할당부(211)로 전달한다.(334단계) 여기서 상기 인접 기지국(121)은 셀 m에 속하고, 상기 서빙 기지국(111)은 셀 k에 속하므로, 상기
Figure pat00196
은 서브채널 j에서 상기 셀 k에서의 평균 송신 전력 증가에 따른 상기 셀 m의 유틸리티 변화량을 나타낸다.
상기 채널 할당부(211)는 매 서브프레임마다 상기
Figure pat00197
및
Figure pat00198
을 사용하여 실제 스케줄링을 수행하고, 상기
Figure pat00199
및
Figure pat00200
을 사용하여 가상 스케줄링을 수행한다.(307단계) 그런 다음 상기 채널 할당부(211)는 상기 실제 및 가상 스케줄링의 결과를 상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220) 및 전력 할당부(212)로 전달한다.(309단계)
또한 상기 채널 할당부(211)는 매 서브프레임마다 상기 실제 스케줄링 결과를 근거로 상기 셀 k에 속한 사용자 단말 i(113)의 처리량
Figure pat00201
을 계산하고, 상기 가상 스케줄링 결과를 근거로 상기 셀 k에 속한 사용자 단말i(113)의 처리량
Figure pat00202
을 계산한다.(311단계) 그런 다음, 상기 채널 할당부(211)는 각 계산값인
Figure pat00203
및
Figure pat00204
을 상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220) 및 전력 할당부(212)로 전달한다.(313단계)
한편, 상기 사용자 단말 i(113)는 적어도 하나의 인접 기지국으로부터의 기준신호에 대한 수신 전력이 측정될 경우, 상기 측정된 기준신호의 수신 전력을 상기 서빙 기지국(111)으로 송신한다. 그러면, 상기 서빙 기지국(111)의 상기 채널 상태 정보 처리부(213)를 통해 상기 기준신호의 수신 전력을 수신한다.
상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 매 T 서브프레임마다 해당 시점의
Figure pat00205
을 이용하여 전체 주파수 대역에 대한 평균 SINR인
Figure pat00206
를 계산한다. (417단계) 그리고, 상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 상기
Figure pat00207
를 사용하여 기준신호의 수신 전력을 측정하지 못하는 인접 셀m에 대한
Figure pat00208
을 계산한다.(319단계) 또한 상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 매 T 서브프레임들마다 상기 303단계에서 계산된
Figure pat00209
및 상기 사용자 단말i(113)의 송신 전력과 셀 k의 기준신호의 송신 전력의 비
Figure pat00210
을 사용하여 상기 사용자 단말i(113)의
Figure pat00211
의 증가량에 대한 서브채널 별
Figure pat00212
의 변화량인
Figure pat00213
을 계산한다. (321단계) 그리고, 상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 상기 계산값인
Figure pat00214
을 상기 전력 할당부(212)로 전달한다.(323단계)
상기 전력 할당부(212)는 매 서브프레임마다 상기
Figure pat00215
및
Figure pat00216
을 사용하여 상기 사용자 단말i(113)의
Figure pat00217
증가에 따른 전체 네트워크의 유틸리티 변화량
Figure pat00218
을 계산한다. 그리고, 상기 전력 할당부(212)는 상기 계산된
Figure pat00219
을 근거로 매 T 서브프레임들마다 전력 할당을 수행한다.(327단계) 즉, 상기 전력 할당부(212)는 상기
Figure pat00220
이 0보다 큰 경우 상기 사용자 단말i(113)에게 현재 할당된 전력보다 증가된 전력을 할당하고, 상기
Figure pat00221
이 0보다 작은 경우 상기 사용자 단말i(113)에게 현재 할당된 전력보다 감소된 전력을 할당한다. 상기 전력 할당 결과는 상기 사용자 단말 i(113)외에, 상기 채널 상태 정보 처리부(213) 및 상기 채널 할당부(211)에도 전달된다.(328 단계)
또한, 상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 매 T 서브프레임마다 상기 403단계에서 계산된
Figure pat00222
및 상기 319단계에서 계산된
Figure pat00223
을 사용하여 인접 셀 m의 서브채널 별 송신 전력의 증가량에 대한 사용자 단말i(113)의
Figure pat00224
의 변화량인
Figure pat00225
을 계산한다.(329단계) 그리고, 상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 상기 계산값인
Figure pat00226
을 상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)로 전달한다.(331단계)
그러면, 상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)는 매 서브프레임마다 상기
Figure pat00227
및
Figure pat00228
을 사용하여
Figure pat00229
을 업데이트하고,(335단계) 상기 업데이트된
Figure pat00230
을 매 T 서브프레임들마다 상기 인접 기지국(121)으로 송신한다.(337단계)
이하 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 다중 셀 통신 시스템에서 채널 및 전력을 할당하는 과정을 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 다중 셀 통신 시스템에서 채널 및 전력을 할당하는 과정을 보인 신호 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 사용자 단말 i(113)는
Figure pat00231
을 포함하는 채널 상태 정보를 매 서브프레임마다 상기 서빙 기지국(111)으로 송신한다.(401 단계) 그러면, 상기 서빙 기지국(111)의 채널 상태 정보 처리부(213)는 채널 상태 정보를 수신하고, 상기 채널 상태 정보에 포함된
Figure pat00232
을 사용하여 매 서브프레임마다
Figure pat00233
를 계산한다. (403 단계) 그리고, 상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 상기 계산된
Figure pat00234
를 채널 할당부(211)로 전달한다.(405 단계)
상기 채널 할당부(211)는 상기 채널 상태 정보 처리부(213)로부터 상기 계산된
Figure pat00235
를 수신하고, 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)로부터
Figure pat00236
를 수신한다. 상기
Figure pat00237
는 상기 인접 기지국(121)으로부터 매 T 서브프레임마다 수신하는 셀 간 협력 정보이다.(407 단계) 상기
Figure pat00238
는 상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)를 통해 수신되며, 상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)는 매 T 서브프레임마다 상기 채널 할당부(211) 및 전력 할당부(212)로 상기
Figure pat00239
를 송신한다. (409 단계 및411 단계)
그러면, 상기 채널 할당부(211)는 매 서브프레임마다 상기 수신된
Figure pat00240
및
Figure pat00241
을 사용하여 스케줄링을 수행한다. (413 단계) 그리고, 상기 채널 할당부(211)는 스케줄링 결과를 상기 채널 상태 처리부(213), 전력 할당부(212) 및 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)로 전달한다. (415 단계, 417 단계 및 419 단계)
상기 채널 할당부(211)는
Figure pat00242
을 매 서브프레임마다 업데이트 한다.(421 단계) 이어, 상기 채널 할당부(211)는 업데이트된
Figure pat00243
을 상기 전력 할당부(212) 및 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(220)로 전달한다.(423 단계 및 425 단계)
상기 채널 상태 처리부(213)는 매 서브프레임마다 해당 시점에서의
Figure pat00244
를 사용하여
Figure pat00245
를 계산한다. (427 단계) 그리고, 상기 채널 상태 처리부(213)는 상기 계산된
Figure pat00246
를 상기 전력 할당부(212)로 전달한다.(429 단계) 그러면, 상기 전력 할당부(212)는 매 서브프레임마다 상기 스케줄링 결과를 기반으로
Figure pat00247
을 계산한다. (431 단계) 상기 계산된
Figure pat00248
은 전력 할당을 위해 사용된다.
상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 매 서브프레임마다 해당 시점에서의
Figure pat00249
를 사용하여
Figure pat00250
를 계산한다.(433 단계) 그리고, 상기 채널 상태 정보 처리부(213)는 상기 계산된
Figure pat00251
를 상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(212)로 전달한다. (435 단계)
그러면, 상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(212)는 상기 인접 기지국(121)에 송신할
Figure pat00252
를 매 서브프레임마다 상기
Figure pat00253
및 상기
Figure pat00254
를 사용하여 업데이트한다. (437 단계) 그리고, 상기 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부(212)는 상기 업데이트된
Figure pat00255
를
Figure pat00256
와 함께 매 T 서브프레임마다 상기 인접 기지국(121)으로 송신한다. (439 단계)
한편, 상기 전력 할당부(212)는 상기 스케줄링 결과, 상기
Figure pat00257
및 업데이트된
Figure pat00258
을 근거로 매 T 서브프레임마다 상기 사용자 단말 i(113)에게 전력을 할당한다.(441 단계) 그리고, 상기 전력 할당부(212)는 전력 할당 결과를 상기 채널 상태 처리부(213) 및 채널 할당부(211)로 각각 전달한다. (413 단계 및 445 단계)
이하 도 5를 참조하여 본 발명의 제1실시 예에 따른 서빙 기지국의 동작을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따른 서빙 기지국이 채널 및 전력 할당을 수행하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 501 단계에서 상기 서빙 기지국은 사용자 단말로부터 데이터 레이트 정보를 수신한다. 즉, 상기 서빙 기지국은 상기 데이터 레이트 정보로서
Figure pat00259
을 매 서브프레임마다 수신한다.
이어 상기 서빙 기지국은 502 단계에서 인접 기지국으로부터 셀 간 협력 정보를 수신한다. 상기 셀 간 협력 정보는 상기 인접 기지국이 셀 m에 속하고, 상기 서빙 기지국이 셀 k에 속할 경우
Figure pat00260
로 나타낼 수 있으며, 매 T 서브프레임마다 수신된다.
상기 서빙 기지국은 503 단계에서 상기 수신된 데이터 레이트 정보 및 셀 간 협력 정보를 사용하여 실제 스케줄링 및 가상 스케줄링을 수행한다. 상기 스케줄링 과정에 앞서, 상기 서빙 기지국은 상기 수신된 데이터 레이트 정보인
Figure pat00261
을 사용하여
Figure pat00262
및
Figure pat00263
를 계산한다.
그리고, 상기 서빙 기지국은 상기
Figure pat00264
및
Figure pat00265
가 계산되면, 매 서브프레임마다 상기
Figure pat00266
및
Figure pat00267
을 사용하여 실제 스케줄링을 수행하고, 상기
Figure pat00268
및
Figure pat00269
을 시용하여 가상 스케줄링을 수행한다.
그리고, 상기 서빙 기지국은 504 딘계에서 상기 실제 스케줄링의 결과를 근거로 상기 사용자 단말에 서브채널을 할당하고, 505 단계로 진행한다. 상기 505 단계에서 상기 서빙 기지국은 상기 가상 스케줄링의 결과를 근거로 계산된 전력 메트릭에 따라 상기 사용자 단말에게 전력을 할당한다.
구체적으로, 상기 서빙 기지국은 매 서브 프레임마다 상기 실제 스케줄링의 결과를 근거로 상기 사용자 단말에 서브채널을 할당하고, 상기 사용자 단말의 처리량인
Figure pat00270
을 업데이트한다. 그리고, 상기 서빙 기지국은 상기 가상 스케줄링의 결과를 근거로 상기 사용자 단말의 처리량인
Figure pat00271
을 업데이트한다.
여기서, 상기 계산된
Figure pat00272
는 상기 사용자 단말에 대한 전력 할당 및 상기 인접 기지국으로 송신할 셀 간 협력 정보를 생성하기 위해 사용되며, 상기 계산된
Figure pat00273
는 상기 가상 스케줄링이 수행되지 않은 경우,
Figure pat00274
을 대신하여 사용된다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 가상 스케줄링은 수행되지 않을 수 있으므로, 이 경우 상기 서빙 기지국은 상기 실제 스케줄링의 결과를 상기 가상 스케줄링의 결과를 대신하여 사용한다.
한편, 상기 서빙 기지국은 매 T 서브프레임마다
Figure pat00275
를 사용하여
Figure pat00276
를 계산하고, 상기 계산된
Figure pat00277
를 사용하여
Figure pat00278
을 계산한다.
그리고, 상기 서빙 기지국은 상기 사용자 단말의 송신 전력과 셀 k의 기준신호의 송신 전력의 비인
Figure pat00279
을 사용하여
Figure pat00280
을 계산한다. 상기
Figure pat00281
은 상기
Figure pat00282
의 증가량에 대한 서브채널 별
Figure pat00283
의 변화량을 나타낸다.
상기 서빙 기지국은 매 서브프레임마다 상기
Figure pat00284
및
Figure pat00285
을 사용하여 상기
Figure pat00286
증가에 따른 전체 네트워크의 유틸리티 변화량인
Figure pat00287
을 계산한다. 그리고, 상기 서빙 기지국은 상기 계산된
Figure pat00288
을 근거로 매 T 서브프레임들마다 전력 할당을 수행한다.
구체적으로, 상기 서빙 기지국은 상기
Figure pat00289
이 0보다 큰 경우 상기 사용자 단말에게 현재 할당되어 있는 전력보다 증가된 전력을 할당하고, 상기
Figure pat00290
이 0보다 작은 경우 상기 사용자 단말i(113)에게 현재 할당되어있는 전력보다 감소된 전력을 할당한다.
상기 서빙 기지국은 506 단계에서 상기 인접 기지국으로 송신할 셀 간 협력 정보를 생성한다. 즉, 상기 서빙 기지국은 매 T 서브프레임마다 계산되는
Figure pat00291
및
Figure pat00292
을 사용하여, 인접 셀 m의 서브채널 별 송신 전력의 증가량에 대한 상기 사용자 단말의
Figure pat00293
의 변화량인
Figure pat00294
을 계산한다. 그리고, 상기 서빙 기지국은 매 서브프레임마다 상기
Figure pat00295
및
Figure pat00296
을 사용하여
Figure pat00297
을 업데이트함으로써 상기 인접 기지국으로 송신할 셀 간 협력 정보를 생성한다.
그러면, 상기 서빙 기지국은 507 단계에서 상기 생성된 셀 간 협력 정보를 상기 인접 기지국으로 송신한다.
다음으로, 도 6을 참조하여 본 발명의 제2실시 예에 따른 서빙 기지국의 동작을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 서빙 기지국이 채널 및 전력 할당을 수행하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하면, 상기 서빙 기지국은 601 단계에서 매 서브프레임마다 사용자 단말로부터 채널 상태 정보를 수신한다. 상기 채널 상태 정보는
Figure pat00298
을 포함한다. 이어, 상기 서빙 기지국은 602 단계에서 상기 인접 기지국으로부터 셀 간 협력 정보를 수신한다. 상기 셀 간 협력 정보는
Figure pat00299
로 나타낼 수 있으며, 매 T 서브프레임마다 상기 서빙 기지국에 수신된다.
상기 서빙 기지국은 603 단계에서 채널 상태 정보 및 셀 간 협력 정보를 사용하여 스케줄링을 수행한다.
구체적으로, 상기 서빙 기지국은 상기 채널 상태 정보에 포함된
Figure pat00300
을 사용하여
Figure pat00301
를 계산한다. 그리고, 상기 서빙 기지국은 상기
Figure pat00302
및
Figure pat00303
를 사용하여 스케줄링을 수행한다.
상기 서빙 기지국은 604 단계에서 상기 스케줄링 결과를 근거로 사용자 단말의 조합에 서브채널이 할당되면, 상기 스케줄링 결과를 근거로 상기 사용자 단말 i의 서브프레임 t까지의 처리량인
Figure pat00304
을 업데이트한다.
그리고, 상기 서빙 기지국은 상기 사용자 단말 i의
Figure pat00305
의 증가량에 대한 서브채널 j에서의
Figure pat00306
의 변화량을 나타내는
Figure pat00307
를 계산한다.
이어, 상기 서빙 기지국은 605 단계에서 상기 스케줄링 결과를 근거로 계산된 전력 메트릭에 따라 사용자 단말의 조합에 전력을 할당한다. 즉, 상기 서빙 기지국은 상기 스케줄링 결과에 따라 계산된 전력 메트릭인
Figure pat00308
이 0보다 큰지, 작은지 또는 동일한지 여부를 근거로 사용자 단말의 조합에 전력을 할당한다.
상기 서빙 기지국은 606 단계에서 인접 기지국으로 송신할 셀 간 협력 정보를 생성한다. 구체적으로, 상기 서빙 기지국은 상기
Figure pat00309
를 기반으로
Figure pat00310
를 계산하고, 상기 계산된
Figure pat00311
및 상기 스케줄링 결과를 근거로 인접 기지국으로 송신할 셀 간 협력 정보로서
Figure pat00312
를 생성한다. 그리고, 상기 서빙 기지국은 607 단계에서 상기 생성된 셀 간 협력 정보인
Figure pat00313
를 인접 기지국으로 송신한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (26)

  1. 통신 시스템에서 기지국이 채널 및 전력을 할당하는 방법에 있어서,
    적어도 하나의 인접 기지국으로부터 수신한 셀 간 협력 정보 및 각 사용자 단말로부터 수신한 데이터 레이트를 사용하는 제1스케줄링 및 상기 데이터 레이트를 미리 설정된 기간 동안 누적하여 계산된 서브채널 별 평균 데이터 레이트 및 상기 셀 간 협력 정보를 사용하는 제2스케줄링 중 하나를 수행하는 과정과,
    상기 수행된 스케줄링의 결과에 상응하게 매 서브프레임마다 각 서브채널을 할당할 사용자 단말을 선택하는 과정과,
    상기 셀 간 협력 정보 및 상기 평균 데이터 레이트, 상기 선택된 사용자 단말의 성능 변화량을 및 상기 수행된 스케줄링 결과를 사용하여, 상기 선택된 사용자 단말과 선택되지 않은 단말 각각에 대한 전력 메트릭을 계산하는 과정과,
    상기 계산된 전력 메트릭을 사용하여 미리 설정된 서브프레임 주기로 상기 선택된 사용자 단말과 상기 선택되지 않은 사용자 단말을 포함하는 모든 사용자 단말에 전력을 할당하는 과정을 포함하는 기지국의 채널 및 전력 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수행된 스케줄링의 결과 및 상기 적어도 하나의 인접 기지국의 평균 송신 전력 변화에 따른 상기 선택된 사용자 단말의 성능 변화량을 근거로, 상기 적어도 하나의 인접 기지국으로 송신할 셀 간 협력 정보를 생성하는 과정과,
    상기 생성된 셀 간 협력 정보를 상기 적어도 하나의 인접 기지국으로 송신하는 과정을 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 인접 기지국의 평균 송신 전력 변화에 따른 상기 선택된 사용자 단말의 성능 변화량은 상기 선택된 사용자 단말이 상기 적어도 하나의 인접 기지국으로부터 수신한 기준신호의 전력과 상기 기지국으로부터 수신한 기준신호의 전력 간의 비와, 상기 기지국이 사용하는 전체 주파수 대역에 대한 평균 신호 대 간섭 잡음비(SINR: Signal to Interference Noise Ratio)를 근거로 결정됨을 특징으로 하는 기지국의 채널 및 전력 할당 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 셀 간 협력 정보는 상기 기지국의 평균 송신 전력의 증가에 따른 상기 적어도 하나의 인접 기지국의 유틸리티 변화량을 나타내며, 상기 유틸리티는 해당 사용자 단말이 할당받은 처리량에 따른 상기 해당 사용자 단말의 만족도를 나타냄을 특징으로 하는 기지국의 채널 및 전력 할당 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력을 할당하는 과정은;
    상기 계산된 전력 메트릭이 0보다 큰 경우 상기 선택된 사용자 단말에게 현재 할당된 전력보다 증가된 전력을 할당하는 과정과,
    상기 계산된 전력 메트릭이 0보다 작은 경우 상기 선택된 사용자 단말에게 상기 현재 할당된 전력보다 감소된 전력을 할당하는 과정을 포함하는 기지국의 채널 및 전력 할당 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 선택된 사용자 단말의 성능 변화량은 상기 선택된 사용자 단말과 상기 기지국 간의 송신 전력비의 변화에 따른 상기 선택된 사용자 단말의 성능 변화량을 포함하는 기지국의 채널 및 전력 할당 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인접 기지국으로 송신할 셀 간 협력 정보는 상기 수행된 스케줄링의 결과에 따라 서브채널 j를 할당하기 위한 사용자 단말 i가 선택된 경우 하기 수학식 34를 사용하여 생성되며, 상기 모든 사용자 단말 중 어느 하나도 선택되지 않은 경우 하기 수학식 35를 사용하여 생성됨을 특징으로 하는 기지국의 채널 및 전력 할당 방법.
    <수학식 34>
    Figure pat00314

    <수학식 35>
    Figure pat00315

    상기 수학식 34 및 35에서,
    Figure pat00316
    는 셀 k에 속한 상기 기지국이 서브프레임(t+1)에 상기 적어도 하나의 인접 기지국 중 셀 m에 속한 기지국으로 송신할 상기 서브채널 j에 대한 셀 간 협력 정보를 나타내며,
    Figure pat00317
    는 이동 평균 계수를 나타내며 0과 1의 사이의 유리수로 정의되며,
    Figure pat00318
    는 상기 기지국이 서브프레임t에 상기 셀 m에 속한 기지국으로 송신한 상기 서브채널 j에 대한 셀 간 협력 정보를 나타내며,
    Figure pat00319
    는 상기 셀 m에 속한 기지국의 상기 서브채널 j에서의 평균 송신 전력 변화에 따른 상기 사용자 단말 i의 성능 변화량을 나타내며, 상기
    Figure pat00320
    는 상기 수행된 스케줄링의 결과에 따른 상기 사용자 단말 i의 상기 서브프레임 t까지의 처리량을 나타냄.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전력 메트릭은 상기 수행된 스케줄링의 결과에 따라 서브채널 j를 할당하기 위한 사용자 단말 i가 선택된 경우 하기 수학식 36을 사용하여 계산되며, 상기 사용자 단말 i가 선택되지 않은 경우 하기 수학식 37을 사용하여 계산됨을 특징으로 하는 기지국의 채널 및 전력 할당 방법.
    <수학식 36>
    Figure pat00321

    <수학식 37>
    Figure pat00322

    상기 수학식 36 및 37에서, 는 서브프레임 (t+1)에서 상기 기지국의 셀 k에 속한 상기 사용자 단말i의 전력 메트릭을 나타내고,
    Figure pat00324
    는 서브프레임 t에서 상기 사용자 단말 i의 전력 메트릭을 나타내고, T는 상기 미리 설정된 서브프레임 주기를 나타내고,
    Figure pat00325
    은 상기 사용자 단말 i와 상기 기지국 간의 송신 전력비의 변화에 따른 상기 사용자 단말i의 성능 변화량을 나타내고,
    Figure pat00326
    는 이동 평균 계수를 나타내며 0과 1의 사이의 유리수로 정의되며,
    Figure pat00327
    는 상기 수행된 스케줄링의 결과에 따른 상기 사용자 단말i의 서브프레임 t까지의 처리량을 나타내고, α는 셀 k전체에서의 처리량과 셀 k 경계에서의 처리량 사이의 트레이드 오프를 조절하기 위한 파라미터를 나타내고,
    Figure pat00328
    는 상기 사용자 단말i가 상기 기지국의 성능 변화량 대비 상기 적어도 하나의 인접 기지국의 성능 변화량에 부여되는 가중 계수를 나타내고,
    Figure pat00329
    은 상기 적어도 하나의 인접 기지국 중 셀 m에 속한 기지국으로부터 수신한 셀 간 협력 정보로서, 상기 서브채널 j에서 상기 기지국의 평균 송신 전력의 증가에 따른 상기 셀 m의 유틸리티의 변화량을 나타냄.
  8. 통신 시스템에서 채널 및 전력을 할당하는 기지국 장치에 있어서,
    적어도 하나의 인접 기지국으로부터 수신한 셀 간 협력 정보 및 각 사용자 단말로부터 수신한 데이터 레이트를 사용하는 제1 스케줄링과, 상기 데이터 레이트를 미리 설정된 기간 동안 누적하여 계산된 서브채널 별 평균 데이터 레이트 및 상기 셀 간 협력 정보를 사용하는 제2스케줄링 중 어느 하나를 수행하고, 상기 수행된 스케줄링의 결과에 따라 매 서브프레임마다 각 서브채널을 할당할 사용자 단말을 선택하는 채널 할당부와,
    상기 셀 간 협력 정보, 상기 평균 데이터 레이트, 상기 선택된 사용자 단말의 성능 변화량 및 상기 제1 스케줄링의 결과를 사용하여, 상기 선택된 사용자 단말과 선택되지 않은 단말 각각에 대한 전력 메트릭을 계산하고, 상기 계산된 전력 메트릭을 사용하여 미리 설정된 서브프레임 주기로 상기 선택된 사용자 단말과 상기 선택되지 않은 사용자 단말을 포함하는 모든 사용자 단말에 전력을 할당하는 전력 할당부를 포함하는 기지국 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수행된 스케줄링의 결과 및 상기 적어도 하나의 인접 기지국의 평균 송신 전력 변화에 따른 상기 선택된 사용자 단말의 성능 변화량을 근거로, 상기 적어도 하나의 인접 기지국으로 송신할 셀 간 협력 정보를 생성하고, 상기 생성된 셀 간 협력 정보를 상기 적어도 하나의 인접 기지국으로 송신하는 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부를 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 인접 기지국의 평균 송신 전력 변화에 따른 상기 선택된 사용자 단말의 성능 변화량은 상기 선택된 사용자 단말이 상기 적어도 하나의 인접 기지국으로부터 수신한 기준신호의 전력과 상기 기지국으로부터 수신한 기준신호의 전력의 비와, 상기 기지국이 사용하는 전체 주파수 대역에 대한 평균 신호 대 간섭 잡음비(SINR: Signal to Interference Noise Ratio)를 근거로 결정됨을 특징으로 하는 기지국 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 셀 간 협력 정보는 상기 기지국의 평균 송신 전력의 증가에 따른 상기 적어도 하나의 인접 기지국의 유틸리티 변화량을 나타내며, 상기 유틸리티는 해당 사용자 단말이 할당받은 처리량에 따른 상기 해당 사용자 단말의 만족도를 나타냄을 특징으로 하는 기지국 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 전력 할당부는 상기 계산된 전력 메트릭이 0보다 큰 경우 상기 선택된 사용자 단말에게 현재 할당된 전력보다 증가된 전력을 할당하고, 상기 계산된 전력 메트릭이 0보다 작은 경우 상기 선택된 사용자 단말에게 상기 현재 할당된 전력보다 감소된 전력을 할당함을 특징으로 하는 기지국 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 선택된 사용자 단말의 성능 변화량은 상기 선택된 사용자 단말과 상기 기지국 간의 송신 전력비의 변화에 따른 상기 선택된 사용자 단말의 성능 변화량을 포함하는 기지국 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인접 기지국으로 송신할 셀 간 협력 정보는 상기 수행된 스케줄링의 결과에 따라 서브채널 j를 할당하기 위한 사용자 단말 i가 선택된 경우, 하기 수학식 38을 사용하여 생성되며, 상기 모든 사용자 단말 중 어느 하나도 선택되지 않은 경우 선택되지 않은 경우 하기 수학식 39를 사용하여 생성됨을 특징으로 하는 기지국 장치.
    <수학식 38>
    Figure pat00330

    <수학식 39>
    Figure pat00331

    상기 수학식 38 및 39에서,
    Figure pat00332
    는 셀 k에 속한 상기 기지국이 서브프레임(t+1)에 상기 적어도 하나의 인접 기지국 중 셀 m에 속한 기지국으로 송신할 상기 서브채널 j에 대한 셀 간 협력 정보를 나타내며,
    Figure pat00333
    는 이동 평균 계수를 나타내며 0과 1의 사이의 유리수로 정의되며,
    Figure pat00334
    는 상기 기지국이 서브프레임t에 상기 셀 m에 속한 기지국으로 송신한 상기 서브채널 j에 대한 셀 간 협력 정보를 나타내며,
    Figure pat00335
    는 상기 셀 m에 속한 기지국의 상기 서브채널 j에서의 평균 송신 전력 변화에 따른 상기 사용자 단말 i의 성능 변화량을 나타내며, 상기
    Figure pat00336
    는 상기 수행된 스케줄링의 결과에 따른 상기 사용자 단말 i의 상기 서브프레임 t까지의 처리량을 나타냄.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 전력 메트릭은 상기 수행된 스케줄링의 결과에 따라 서브채널 j를 할당하기 위한 사용자 단말 i가 선택된 경우 하기 수학식 40을 사용하여 계산되며, 상기 사용자 단말 i가 선택되지 않은 경우 하기 수학식 41을 사용하여 계산됨을 특징으로 하는 기지국 장치.
    <수학식 40>
    Figure pat00337

    <수학식 41>
    Figure pat00338

    상기 수학식 40 및 41에서,
    Figure pat00339
    는 서브프레임 (t+1)에서 상기 기지국의 셀 k에 속한 상기 사용자 단말i의 전력 메트릭을 나타내고,
    Figure pat00340
    는 서브프레임 t에서 상기 사용자 단말 i의 전력 메트릭을 나타내고, T는 상기 미리 설정된 서브프레임 주기를 나타내고,
    Figure pat00341
    은 상기 사용자 단말 i와 상기 기지국 간의 송신 전력비의 변화에 따른 상기 사용자 단말i의 성능 변화량을 나타내고,
    Figure pat00342
    는 이동 평균 계수를 나타내며 0과 1의 사이의 유리수로 정의되며,
    Figure pat00343
    는 상기 수행된 스케줄링의 결과에 따른 상기 사용자 단말i의 서브프레임 t까지의 처리량을 나타내고, α는 셀 k전체에서의 처리량과 셀 k 경계에서의 처리량 사이의 트레이드 오프를 조절하기 위한 파라미터를 나타내고,
    Figure pat00344
    는 상기 사용자 단말i가 상기 기지국의 성능 변화량 대비 상기 적어도 하나의 인접 기지국의 성능 변화량에 부여되는 가중 계수를 나타내고,
    Figure pat00345
    은 상기 적어도 하나의 인접 기지국 중 셀 m에 속한 기지국으로부터 수신한 셀 간 협력 정보로서, 상기 서브채널 j에서 상기 기지국의 평균 송신 전력의 증가에 따른 상기 셀 m의 유틸리티의 변화량을 나타냄.
  15. 통신 시스템에서 기지국이 채널 및 전력을 할당하는 방법에 있어서,
    적어도 하나의 인접 기지국으로부터 수신한 셀 간 협력 정보 및 각 사용자 단말로부터 수신한 채널 상태 정보를 사용하여 스케줄링을 수행하는 과정과,
    상기 스케줄링의 결과에 따라 매 서브프레임마다 각 서브채널을 할당하기 위한, 적어도 하나의 사용자 단말을 포함하는 사용자 단말의 조합을 선택하는 과정과,
    상기 채널 상태 정보를 근거로 추정된 상기 적어도 하나의 사용자 단말의 데이터 레이트 정보, 상기 셀 간 협력 정보, 상기 적어도 하나의 사용자 단말의 성능 변화량 및 상기 스케줄링의 결과를 사용하여, 상기 선택된 사용자 단말의 조합과 선택되지 않은 단말 각각에 대한 메트릭을 계산하는 과정과,
    상기 계산된 전력 메트릭을 사용하여 미리 설정된 서브프레임 주기로 상기 선택된 사용자 단말의 조합과 상기 선택되지 않은 사용자 단말의 조합을 포함하는 모든 사용자 단말의 조합에 전력을 할당하는 과정을 포함하는 기지국의 채널 및 전력 할당 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 셀 간 협력 정보는 상기 기지국의 평균 송신 전력의 증가에 따른 상기 적어도 하나의 인접 기지국의 유틸리티 변화량을 나타내며, 상기 유틸리티는 해당 사용자 단말이 할당받은 처리량에 따른 상기 해당 사용자 단말의 만족도를 나타냄을 특징으로 하는 기지국의 채널 및 전력 할당 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 스케줄링의 결과 및 상기 적어도 하나의 인접 기지국의 평균 송신 전력 변화에 따른 상기 적어도 하나의 사용자 단말의 성능 변화량을 근거로, 상기 적어도 하나의 인접 기지국으로 송신할 셀 간 협력 정보를 생성하는 과정과,
    상기 생성된 셀 간 협력 정보를 상기 적어도 하나의 인접 기지국으로 송신하는 과정을 더 포함하는 기지국의 채널 및 전력 할당 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 선택된 사용자 단말의 성능 변화량은 상기 선택된 사용자 단말과 상기 기지국 간의 송신 전력비의 변화에 따른 상기 선택된 사용자 단말의 성능 변화량을 포함하는 기지국의 채널 및 전력 할당 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인접 기지국으로 송신할 셀 간 협력 정보는 상기 스케줄링의 결과에 따라 서브채널 j를 할당하기 위한 사용자 단말의 조합 {i*}가 선택된 경우, 하기 수학식 42를 사용하여 생성되며, 상기 모든 사용자 단말의 조합 중 어느 하나도 선택되지 않은 경우 하기 수학식 43을 사용하여 생성됨을 특징으로 하는 기지국의 채널 및 전력 할당 방법.
    <수학식 42>
    Figure pat00346

    <수학식 43>
    Figure pat00347

    상기 수학식 42 및 43에서,
    Figure pat00348
    는 셀 k에 속한 상기 기지국이 서브프레임(t+1)에 상기 적어도 하나의 인접 기지국 중 셀 m에 속한 기지국으로 송신할 상기 서브채널 j에 대한 셀 간 협력 정보를 나타내며,
    Figure pat00349
    는 상기 기지국이 서브프레임 t에 상기 셀 m에 속한 기지국으로 송신한 상기 서브채널 j에 대한 셀 간 협력 정보를 나타내며,
    Figure pat00350
    은 이동 평균 계수를 나타내며 0과 1의 사이의 유리수로 정의되며,
    Figure pat00351
    는 상기 셀 m에 속한 기지국의 상기 서브채널 j에서의 평균 송신 전력의 증가량에 대한 상기 사용자 단말의 조합{i*}에 포함된 사용자 단말 i의 데이트 레이트 변화량을 나타내며, 상기
    Figure pat00352
    는 상기 스케줄링의 결과에 따른 상기 사용자 단말 i의 상기 서브프레임 t까지의 처리량을 나타내고, α는 셀 k전체에서의 처리량과 셀 k 경계에서의 처리량 사이의 트레이드 오프를 조절하기 위한 파라미터를 나타냄.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 전력 메트릭은 상기 스케줄링의 결과에 따라 서브채널j를 할당하기 위한 사용자 단말의 조합 {i*}가 선택된 경우 상기 사용자 단말의 조합 {i*}에 포함된 단말에 대해 하기 수학식 44를 사용하여 계산되며, 상기 사용자 단말의 조합 {i*}에 포함되지 않은 단말에 대해 하기 수학식 45를 사용하여 계산됨을 특징으로 하는 기지국의 채널 및 전력 할당 방법.
    <수학식 44>
    Figure pat00353

    <수학식 45>
    Figure pat00354

    상기 수학식 44 및 45에서, 는 서브프레임 (t+1)에서 상기 기지국의 셀 k에 속한 상기 사용자 단말의 조합{i*}에 포함된 사용자 단말 i의 전력 메트릭을 나타내고,
    Figure pat00356
    는 서브프레임 t에서 상기 사용자 단말 i의 전력 메트릭을 나타내고,
    Figure pat00357
    은 이동 평균 계수를 나타내며 0과 1의 사이의 유리수로 정의되며,
    Figure pat00358
    은 상기 사용자 단말 i와 상기 기지국 간의 송신 전력비의 변화에 따른 상기 사용자 단말i의 성능 변화량을 나타내고, 상기
    Figure pat00359
    는 상기 스케줄링의 결과에 따른 상기 사용자 단말 i의 상기 서브프레임 t까지의 처리량을 나타내고, α는 셀 k전체에서의 처리량과 셀 k 경계에서의 처리량 사이의 트레이드 오프를 조절하기 위한 파라미터를 나타내고,
    Figure pat00360
    는 상기 서브프레임 t에서 상기 서브채널 j에 동시에 할당되는 사용자 단말의 수를 나타내고,
    Figure pat00361
    은 상기 적어도 하나의 인접 기지국 중 셀 m에 속한 기지국으로부터 수신한 셀 간 협력 정보로서, 상기 서브채널 j에서 상기 기지국의 평균 송신 전력의 증가에 따른 상기 셀 m의 유틸리티의 변화량을 나타냄.
  21. 통신 시스템에서 채널 및 전력을 할당하는 기지국 장치에 있어서,
    적어도 하나의 인접 기지국으로부터 수신한 셀 간 협력 정보 및 각 사용자 단말로부터 수신한 채널 상태 정보를 사용하여 스케줄링을 수행하고, 상기 스케줄링의 결과에 따라 매 서브프레임마다 각 서브채널을 할당하기 위한, 적어도 하나의 사용자 단말을 포함하는 사용자 단말의 조합을 선택하는 채널 할당부와,
    상기 채널 상태 정보를 근거로 추정된 상기 적어도 하나의 사용자 단말의 데이터 레이트 정보, 상기 셀 간 협력 정보, 상기 적어도 하나의 사용자 단말의 성능 변화량 및 상기 스케줄링의 결과를 사용하여, 상기 선택된 사용자 단말의 조합과 선택되지 않은 사용자 단말 각각에 대한 전력 메트릭을 계산하고, 상기 계산된 전력 메트릭을 사용하여 미리 설정된 서브프레임 주기로 상기 선택된 사용자 단말의 조합과 상기 선택되지 않은 사용자 단말의 조합을 포함하는 모든 사용자 단말의 조합에 전력을 할당하는 전력 할당부를 포함하는 기지국 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 셀 간 협력 정보는 상기 기지국의 평균 송신 전력의 증가에 따른 상기 적어도 하나의 인접 기지국의 유틸리티 변화량을 나타내며, 상기 유틸리티는 해당 사용자 단말이 할당받은 처리량에 따른 상기 해당 사용자 단말의 만족도를 나타냄을 특징으로 하는 기지국 장치.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 스케줄링의 결과 및 상기 적어도 하나의 인접 기지국의 평균 송신 전력 변화에 따른 상기 적어도 하나의 사용자 단말의 성능 변화량을 근거로, 상기 적어도 하나의 인접 기지국으로 송신할 셀 간 협력 정보를 생성하고, 상기 생성된 셀 간 협력 정보를 상기 적어도 하나의 인접 기지국으로 송신하는 셀 간 협력 정보 생성 및 처리부를 더 포함하는 기지국 장치.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 선택된 사용자 단말의 성능 변화량은 상기 선택된 사용자 단말과 상기 기지국 간의 송신 전력비의 변화에 따른 상기 선택된 사용자 단말의 성능 변화량을 포함하는 기지국 장치.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인접 기지국으로 송신할 셀 간 협력 정보는 상기 스케줄링의 결과에 따라 서브채널 j를 할당하기 위한 사용자 단말의 조합 {i*}가 선택된 경우, 하기 수학식 46을 사용하여 생성되며, 상기 모든 사용자 단말 중 어느 하나도 선택되지 않은 경우 하기 수학식 47을 사용하여 생성됨을 특징으로 하는 기지국 장치
    <수학식 46>
    Figure pat00362

    <수학식 47>
    Figure pat00363

    상기 수학식 46 및 47에서,
    Figure pat00364
    는 셀 k에 속한 상기 기지국이 서브프레임(t+1)에 상기 적어도 하나의 인접 기지국 중 셀 m에 속한 기지국으로 송신할 상기 서브채널 j에 대한 셀 간 협력 정보를 나타내며,
    Figure pat00365
    는 상기 기지국이 서브프레임t에 상기 셀 m에 속한 기지국으로 송신한 상기 서브채널 j에 대한 셀 간 협력 정보를 나타내며,
    Figure pat00366
    은 이동 평균 계수를 나타내며 0과 1의 사이의 유리수로 정의되며,
    Figure pat00367
    는 상기 셀 m에 속한 기지국의 상기 서브채널 j에서의 평균 송신 전력의 증가량에 대한 상기 사용자 단말의 조합{i*}에 포함된 사용자 단말 i의 데이트 레이트 변화량을 나타내며, 상기
    Figure pat00368
    는 상기 스케줄링의 결과에 따른 상기 사용자 단말 i의 상기 서브프레임 t까지의 처리량을 나타내고, α는 셀 k전체에서의 처리량과 셀 k 경계에서의 처리량 사이의 트레이드 오프를 조절하기 위한 파라미터를 나타냄.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 전력 메트릭은 상기 스케줄링의 결과에 따라 서브채널j를 할당하기 위한 사용자 단말의 조합 {i*}가 선택된 경우 상기 사용자 단말의 조합 {i*}에 포함된 사용자 단말에 대해 하기 수학식 48을 사용하여 계산되며, 상기 사용자 단말의 조합 {i*}에 포함되지 않은 사용자 단말에 대해 하기 수학식 49를 사용하여 계산됨을 특징으로 하는 기지국 장치.
    <수학식 48>

    <수학식 49>
    Figure pat00370

    상기 수학식 48 및 49에서,
    Figure pat00371
    는 서브프레임 (t+1)에서 상기 기지국의 셀 k에 속한 상기 사용자 단말의 조합{ i*}에 포함된 사용자 단말 i의 전력 메트릭을 나타내고,
    Figure pat00372
    는 서브프레임 t에서 상기 사용자 단말 i의 전력 메트릭을 나타내고,
    Figure pat00373
    은 이동 평균 계수를 나타내며 0과 1의 사이의 유리수로 정의되며,
    Figure pat00374
    은 상기 사용자 단말 i와 상기 기지국 간의 송신 전력비의 변화에 따른 상기 사용자 단말i의 성능 변화량을 나타내고, 상기
    Figure pat00375
    는 상기 스케줄링의 결과에 따른 상기 사용자 단말 i의 상기 서브프레임 t까지의 처리량을 나타내고, α는 셀 k전체에서의 처리량과 셀 k 경계에서의 처리량 사이의 트레이드 오프를 조절하기 위한 파라미터를 나타내고,
    Figure pat00376
    는 상기 서브프레임 t에서 상기 서브채널 j에 동시에 할당되는 사용자 단말의 수를 나타내고,
    Figure pat00377
    은 상기 적어도 하나의 인접 기지국 중 셀 m에 속한 기지국으로부터 수신한 셀 간 협력 정보로서, 상기 서브채널 j에서 상기 기지국의 평균 송신 전력의 증가에 따른 상기 셀 m의 유틸리티의 변화량을 나타냄.
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