KR20120020539A - Method for frequency reuse with power control in orthogonal frequency division multiple access systems - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 주파수 재사용 방법에 관한 것으로서, 보다 자세 하게는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA, Orthogonal Frequency Division Multiple Access)시스템에서 셀 경계 사용자의 성능을 향상시키기 위한 전력 제어 순차적 주파수 재사용(SqFR, Sequential Frequency Reuse) 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a frequency reuse method, and more particularly, power control sequential frequency reuse (SqFR) for improving performance of a cell edge user in an orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) system. ) Method.
직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 OFDMA)을 기반으로 하는 셀룰러 환경에서는 시스템의 성능이 사용자의 위치에 따라 크게 좌우되는데 전체 주파수 대역을 모든 셀에서 재사용하는 주파수 재사용 계수(Frequency Reuse Factor, 이하 FRF)가 1인 경우, 셀 경계에 있는 사용자는 기지국으로부터 받는 송신 전력이 현저히 낮기 때문에 심각한 동일 채널 간섭(Co-channel Interference, 이하 CCI)을 경험하게 된다. 이로 인해 사용자의 전송속도가 크게 저하되고, 사용자는 만족스러운 품질의 서비스를 제공받지 못하게 된다. 이러한 셀 간의 간섭 문제를 해결하기 위해서 전통적으로 FRF를 3으로 하는 주파수 재사용 전략 및 부분적 주파수 재사용(Fractional Frequency Reuse, 이하 FFR) 기법과 같은 기술들이 제안되었다. In a cellular environment based on Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA), the performance of the system is highly dependent on the location of the user. Frequency reuse factor that reuses the entire frequency band in all cells. In the case where FRF) is 1, the user at the cell boundary experiences severe co-channel interference (CCI) because the transmission power received from the base station is significantly low. As a result, the transmission speed of the user is greatly reduced, and the user is not provided with a satisfactory quality service. In order to solve the interference problem between the cells, techniques such as a frequency reuse strategy using a FRF of 3 and a partial frequency reuse (FFR) technique have been proposed.
도 1은 종래 기술에 따른 FFR 방식에서의 주파수 분할 및 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에서는 셀의 타입이 세 가지일 때의 주파수 분할의 예를 도시하고 있으며, 이하에서 주파수를 사용자에게 할당하는 방법을 설명한다. 종래 기술에 의한 FFR은 전체 주파수 대역을 두 부분으로 나눈다. 한 부분은 셀 경계 사용자에게 할당되는 셀 경계 주파수 대역이고, 다른 한 부분은 셀 중앙 사용자에게 할당되는 셀 중앙 주파수 대역이다. 셀 중앙 주파수 대역은 시스템 내의 모든 셀에서 공통으로 재사용되며 셀 경계 주파수 대역은 셀의 타입에 따라 부분적으로 재사용된다. 셀 중앙 주파수 대역 대 전체 주파수 대역의 비() 는 셀 중앙 주파수 대역의 크기를 결정하게 된다. FFR은 인접한 셀 간에 셀 경계 주파수 대역을 겹치지 않게 할당함으로써 셀 경계 사용자의 성능을 향상시키게 된다. 그런데, 셀 중앙 주파수 대역이 모든 셀에서 재사용되어 시스템의 용량을 증가시키기는 하지만, 각 셀은 타입에 따라 특정한 셀 경계 주파수 대역만을 사용하도록 허용되기 때문에, 사용 가능한 주파수 대역에 제한이 생긴다. 따라서, 각각의 셀은 셀 경계 주파수 대역의 1/3만 사용할 수밖에 없는 문제점이 발생한다. 1 is a diagram illustrating a frequency division and allocation method in a conventional FFR scheme. FIG. 1 illustrates an example of frequency division when three cell types are used. Hereinafter, a method of allocating a frequency to a user will be described. Prior art FFR divides the entire frequency band into two parts. One portion is the cell boundary frequency band assigned to the cell edge user, and the other portion is the cell center frequency band assigned to the cell center user. The cell center frequency band is commonly reused in all cells in the system, and the cell boundary frequency band is partially reused depending on the type of cell. Ratio of cell center frequency band to total frequency band ( ) Determines the size of the cell center frequency band. The FFR improves the performance of cell boundary users by allocating non-overlapping cell boundary frequency bands between adjacent cells. By the way, although the cell center frequency band is reused in all cells to increase the capacity of the system, each cell is allowed to use only a specific cell boundary frequency band depending on the type, which places limitations on the usable frequency band. Accordingly, a problem arises in that each cell can only use one third of the cell boundary frequency band.
개시된 기술이 해결하고자 하는 기술적 과제는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 셀 경계 사용자의 성능을 향상시키기 위한 전력 제어 순차적 주파수 재사용(SqFR) 방법을 제공하는 것이다. 본 발명은 주파수 재사용 계수(FRF)를 1로 하여 전체 주파수 자원을 효율적으로 활용하면서도, 부 반송파의 집합인 세그먼트를 미리 정해진 순서에 따라 각 셀에 할당함으로써 셀 간 동일 채널 간섭을 감소시킨다. 또한, 셀 경계 사용자에게 할당되는 부 반송파에 높은 송신 전력을 할당함으로써 셀 경계 사용자의 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있는 주파수 재사용 방법을 제공한다.The technical problem to be solved by the disclosed technology is to provide a power control sequential frequency reuse (SqFR) method for improving the performance of a cell boundary user of an orthogonal frequency division multiple access system. The present invention reduces the co-channel interference between cells by allocating segments, which are sets of subcarriers, to each cell in a predetermined order while efficiently utilizing the entire frequency resource with a frequency reuse coefficient (FRF) of 1. In addition, the present invention provides a frequency reuse method capable of effectively improving the performance of a cell edge user by allocating high transmit power to a subcarrier allocated to the cell edge user.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해 개시된 기술의 제1 측면은 시스템 내의 셀들이 M개의 타입으로 분류되는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA, Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템에서 기지국이 주파수를 재사용하는 방법에 있어서, 시스템 대역 내의 부 반송파들을 상기 M개의 부 채널 집합으로 분할하고, 상기 부 채널 집합 각각을 상기 M개의 세그먼트들로 분할하는 단계; 상기 세그먼트들을 복수의 클래스로 분류하고, 상기 클래스에 따라 송신 전력을 차등적으로 할당 하는 단계; 및 사용자 단말이 위치하는 셀의 타입 및 상기 사용자 단말의 채널 상태에 따라 결정되는 클래스를 기초로 세그먼트 할당 시퀀스를 결정하고, 상기 결정된 세그먼트 할당 시퀀스에 따라 상기 사용자 단말에 부 반송파를 할당하는 단계를 포함하는 주파수 재사용 방법을 제공한다. In order to achieve the above technical problem, a first aspect of the disclosed technology is a method of reusing a frequency by a base station in an Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) system in which cells in a system are classified into M types. Dividing subcarriers in a system band into the M subchannel sets and dividing each of the subchannel sets into the M segments; Classifying the segments into a plurality of classes and differentially allocating transmit power according to the classes; And determining a segment allocation sequence based on a type of a cell in which a user terminal is located and a class determined according to a channel state of the user terminal, and allocating a subcarrier to the user terminal according to the determined segment allocation sequence. It provides a frequency reuse method.
개시된 기술의 실시예들은 다음의 장점들을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 개시된 기술의 실시예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Embodiments of the disclosed technology can have the effect of including the following advantages. However, the embodiments of the disclosed technology are not meant to include all of them, and thus the scope of the disclosed technology should not be understood as being limited thereto.
개시된 기술의 일 실시예에 따르면, 주파수 재사용 방법은 동일 채널 간섭(CCI, Co-channel Interference)을 감소시키고, 셀 경계 사용자에게 할당되는 부 반송파에 높은 송신 전력을 할당하여 셀 경계 사용자의 성능을 향상시키는 효과가 있다.According to an embodiment of the disclosed technology, the frequency reuse method reduces co-channel interference (CCI) and allocates high transmit power to subcarriers allocated to cell edge users, thereby improving performance of cell edge users. It is effective to let.
도 1은 종래 기술에 따른 FFR 방식에서의 주파수 분할 및 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 전력제어 주파수 재사용 방법을 설명하기 위한 순서도 이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 셀의 타입이 세 가지(M=3)인 경우, 주파수 분할 및 부 반송파 할당 시퀀스 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 셀의 타입이 네 가지(M=4)인 경우, 주파수 분할 및 부 반송파 할당 시퀀스 예를 도시한 도면이다.
도 5는 M=3 일 때, 균일 트래픽 부하 분포에서의 각각의 주파수 재사용 방법의 셀 i의 전체 처리율을 도시한 그래프이다.
도 6은 M=4 일 때, 균일 트래픽 부하 분포에서의 각각의 주파수 재사용 방법의 셀 i의 전체 처리율을 도시한 그래프이다.
도 7은 균일 트래픽 부하 분포에서의 각각의 주파수 재사용 방법의 셀의 셀 가장자리 사용자의 전체 처리율을 도시한 그래프이다.1 is a diagram illustrating a frequency division and allocation method in a conventional FFR scheme.
2 is a flowchart illustrating a power control frequency reuse method according to an embodiment of the disclosed technology.
3 is a diagram illustrating an example of frequency division and subcarrier allocation sequences when three cell types are used (M = 3) according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an example of frequency division and subcarrier allocation sequences when four cell types (M = 4) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the overall throughput of cell i of each frequency reuse method in the uniform traffic load distribution when M = 3.
6 is a graph showing the overall throughput of cell i of each frequency reuse method in the uniform traffic load distribution when M = 4.
7 is a graph showing the overall throughput of the cell edge users of the cells of each frequency reuse method in the uniform traffic load distribution.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The description of the disclosed technique is merely an example for structural or functional explanation and the scope of the disclosed technology should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments may be variously modified and may have various forms, and thus the scope of the disclosed technology should be understood to include equivalents capable of realizing the technical idea.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.On the other hand, the meaning of the terms described in the present application should be understood as follows.
“제1”, “제2” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms " first ", " second ", and the like are used to distinguish one element from another and should not be limited by these terms. For example, the first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being "connected" to another component, it should be understood that there may be other components in between, although it may be directly connected to the other component. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions describing the relationship between the components, such as "between" and "immediately between" or "neighboring to" and "directly neighboring to", should be interpreted as well.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions should be understood to include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as "include" or "have" refer to features, numbers, steps, operations, components, parts, or parts thereof described. It is to be understood that the combination is intended to be present, but not to exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Each step may occur differently from the stated order unless the context clearly dictates the specific order. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the disclosed technology belongs, unless otherwise defined. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted to be consistent with meaning in the context of the relevant art and can not be construed as having ideal or overly formal meaning unless expressly defined in the present application.
일 실시예에 따르면, 시스템 내의 셀들이 M개의 타입으로 분류되는 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 OFDMA) 시스템에서, 각 셀의 주파수 재사용 계수(Frequency Reuse Factor, 이하 FRF)는 1로 할당된다. 각 셀은 FRF를 1로 함으로서, 전체 부 반송파는 모든 셀에서 재사용되어 할당된다. According to an embodiment, in an orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) system in which cells in a system are classified into M types, a frequency reuse factor (FRF) of each cell is 1; Is assigned to. Each cell has a FRF of 1, so that all subcarriers are reused and allocated in all cells.
도 2는, 개시된 기술의 일 실시예에 따른 전력제어 주파수 재사용 방법을 설명하기 위한 순서도 이다.2 is a flowchart illustrating a power control frequency reuse method according to an embodiment of the disclosed technology.
S210 단계는, 시스템 대역 내의 부 반송파들을 M개의 부 채널 집합으로 분할한다. 이때, 각각의 부 채널 집합은 복수의 부 채널들을 포함한다. 이때, 전체 부 반송파의 개수를 N이라고 한다면, 셀의 부 반송파를 0부터 N-1까지 인덱스 한다. 이어서 각 부 반송파에 해당되는 인덱스 번호에 따라 M개의 부 채널 집합으로 분할한다. 부 채널 분할은 수학식 1을 사용한다.In step S210, the subcarriers in the system band are divided into M subchannel sets. In this case, each subchannel set includes a plurality of subchannels. In this case, if the total number of subcarriers is N, the subcarriers of the cell are indexed from 0 to N-1. Subsequently, M subchannels are divided according to index numbers corresponding to subcarriers. Subchannel division uses
수학식 1에서, 는 k번째 부 반송파이고, 는 i 번째 부 채널 집합, 는 이다.는 를 넘지 않는 최대 정수이다. In
S220 단계는, 부 채널 집합을 M개의 세그먼트들로 분할한다. 이때, 각각의 세그먼트들은 수학식 2를 사용하여 분할한다.In step S220, the subchannel set is divided into M segments. At this time, each segment is divided using
여기서, 는 i번째 부 채널 집합 중에서 j번째 세그먼트이고, 는 이다. here, Is the jth segment of the i th subchannel set, Is to be.
S230 단계는, 상기 세그먼트들을 복수의 클래스로 분류한다. 복수의 클래스는, 경계 사용자 클래스 및 중앙 사용자 클래스를 포함하고, 경계 사용자 클래스는 각각의 세그먼트에 모듈러 M연산을 수행하여 인덱스를 할당한다. 경계 사용자 클래와 중앙 사용자 클래스는 수학식 3과 같이 표현된다.In step S230, the segments are classified into a plurality of classes. The plurality of classes include a boundary user class and a central user class, and the boundary user class performs a modular M operation on each segment to assign an index. The boundary user class and the central user class are expressed as in
여기서 는, 경계 사용자 클래스이고, 는 중앙 사용자 클래스이다. F는 부 채널 집합 전체를 뜻한다. 한편, 사용자 단말이 복수의 클래스 가운데 어느 클래스에 해당되는지에 대한 결정은, 상기 사용자 단말의 신호 대 간섭 및 잡음비가 (은 문턱 SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio; SINR))과 같거나 크면 상기 중앙 사용자 클래스로 결정하고, 상기 사용자 단말의 신호 대 간섭 및 잡음비가 보다 작으면 상기 경계 사용자 클래스로 결정한다. here Is the boundary user class, Is the central user class. F means the entire subchannel set. On the other hand, the determination of which class among the plurality of classes the user terminal, the signal-to-interference and noise ratio of the user terminal is ( Is equal to or greater than the threshold Signal-to-Interference plus Noise Ratio (SINR), and is determined as the central user class, and the signal-to-interference and noise ratio of the user terminal is If smaller, the boundary user class is determined.
S240 단계는, 상기 분류된 클래스에 따라 송신전력을 차등적으로 할당한다. 타입 i셀에서 셀 중앙 클래스에 해당하는 사용자 단말에게 할당되는 클래스의 부 반송파의 송신 전력은 이다. 타입 i셀에서 셀 경계 클래스에 해당하는 사용자 단말에게 할당되는 클래스의 부 반송파의 전력은 이다. 여기서 는 전력 증폭 계수(PAF, Power Amplification Factor)로서, 셀 경계 클래스에 해당하는 사용자 단말에 할당되는 부 반송파에 더 높은 송신 전력을 할당 함으로서 SqFR은 셀 경계 사용자의 서비스 품질을 향상시킨다.In step S240, the transmission power is differentially allocated according to the classified class. Assigned to the user terminal corresponding to the cell center class in the type i cell The transmit power of the subcarrier of the class to be. Assigned to a user terminal corresponding to a cell boundary class in a type icell The power of the subcarriers of the class to be. here SqFR is a power amplification factor (PAF). By assigning a higher transmission power to a subcarrier allocated to a user terminal corresponding to a cell boundary class, SqFR improves the quality of service of a cell boundary user.
S250 단계에서, 사용자 단말이 위치하는 셀의 타입 및 사용자 단말의 채널 상태에 따라 결정되는 클래스를 기초로 세그먼트 할당 시퀀스를 결하고, 결정된 세그먼트 할당 시퀀스에 따라 사용자 단말에 부 반송파를 할당한다.In step S250, the segment allocation sequence is determined based on the class determined according to the type of the cell in which the user terminal is located and the channel state of the user terminal, and the subcarrier is allocated to the user terminal according to the determined segment allocation sequence.
는 세그먼트 할당 시퀀스 0≤i<M의 일때, 각각의 셀 타입별로 정해진 클래스에 따라 부 반송파를 수학식 4에 의한 순서에 따라 각각 사용자 단말에 할당한다. When the
보다 상세하게, 세그먼트 할당 시퀀스 는 i번째 셀 타입의 경계 사용자 클래스에 속하는 사용자 단말의 시퀀스를 로, i번째 셀 타입의 중앙 사용자 클래스에 속하는 사용자 단말의 시퀀스를로 결정하는 순서이다. More specifically, segment allocation sequence Is a sequence of user terminals belonging to the boundary user class of the i-th cell type. A sequence of user terminals belonging to the central user class of the i-th cell type The order is decided.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 셀의 타입이 세 가지(M=3)인 경우, 주파수 분할 및 부 반송파 할당 시퀀스 예를 도시한 도면이다. 각 부 채널 집합은 F0, F1, 및 F2로 나타내어 지고, 각 세그먼트들은 S0 ,0, S0 ,1, S0 ,2, S1 ,0, S1 ,1, S1 ,2, S2 ,0,S2 ,1,및 S2,2,로 나타내어 진다. 도 안의 화살표(The direction of the sub channel allocation)는 각 부 반송파 할당 시퀀스 타입의 부 반송파 할당 순서를 나타낸다. 이때, 셀 타입이 0이면, 각 클래스는 ={S0 ,0, S1,0, S2 ,0}과 ={S0 ,1, S0 ,2, S1 ,1, S1 ,2, S2 ,1, S2 ,2}로 표현된다. 각각의 셀 타입에 대하여, 부 반송파는 수학식 4에 의하여 다음과 같이 순차적으로 할당된다. 3 is a diagram illustrating an example of frequency division and subcarrier allocation sequences when three cell types are used (M = 3) according to an embodiment of the present invention. Each subchannel set is represented by F 0 , F 1 , and F 2 , and each segment is S 0 , 0 , S 0 , 1 , S 0 , 2 , S 1 , 0 , S 1 , 1 , S 1 , 2 , S 2 , 0 , S 2 , 1 , and S 2 , 2 . The arrow of the subchannel allocation in the figure indicates the subcarrier allocation sequence of each subcarrier allocation sequence type. If the cell type is 0, each class = {S 0 , 0 , S 1,0 , S 2 , 0 } = {S 0 , 1 , S 0 , 2 , S 1 , 1 , S 1 , 2 , S 2 , 1 , S 2 , 2 }. For each cell type, subcarriers are sequentially assigned as follows by equation (4).
타입 0 셀에 대하여 셀 경계 사용자가 새로운 자원을 요청하면, 우선적으로 S0,0 에 있는 부 반송파가 순차적으로 사용자 단말에게 할당된다. 만일, S0 ,0 에있는 모든 부 반송파가 셀 경계 사용자에게 할당되면, S1 ,0에 있는 부 반송파가 새로 들어오는 자원 요청에 대하여 셀 경계 사용자에게 할당된다. 그리고 S0 ,0 과 S1 ,0 의모든 부 반송파가 셀 경계 사용자에게 할당된 후에는 S2 , 0 의 부 반송파가 셀 경계 사용자에게 할당된다. 이와 유사하게, 셀 중앙 사용자 단말이 새로운 자원을 요청하면, 우선적으로 S0 ,1 에 있는 부 반송파가 순차적으로 셀 중앙 사용자 단말에게 할당되고, S0 ,1 에 있는 부 반송파가 셀 중앙 사용자 단말에게 모두 할당되면 S0 ,2, S1 ,1, S1,2, S2 ,1 및 S2 ,2,에 있는 부 반송파가 순차적으로 셀 중앙 사용자에게 할당된다. 타입 1 및 타입 2의 셀에 대해서도 상기 방법과 동일한 과정으로 부 반송파가 할당된다.When a cell boundary user requests a new resource for a
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 셀의 타입이 네 가지(M=4)인 경우, 주파수 분할 및 부 반송파 할당 시퀀스 예를 도시한 도면이다. 이와 같은 경우도 상기 셀의 타입이 세 가지(M=3)인 경우와 동일한 방법으로 부 반송파를 사용자 단말에게 할당한다. 4 is a diagram illustrating an example of frequency division and subcarrier allocation sequences when four cell types (M = 4) according to an embodiment of the present invention. In this case, the subcarriers are allocated to the user terminal in the same manner as the case of the three cell types (M = 3).
개시된 기술의 일 실시예에 따른 SqFR의 성능을 비교하기 위하여 가 0.5인 FFR과 FRF가 1인 보편적인 주파수 재사용 방법(Universal Frequency Reuse, 이하UFR)을 고려하도록 한다. 이때, 는 FFR에서 셀 중앙 주파수 대역 대 전체 주파수 대역의 비를 나타내는 파라미터로서 0과 1 사이의 값을 갖는다. To compare the performance of SqFR according to one embodiment of the disclosed technology Consider a FFR of 0.5 and a Universal Frequency Reuse (UFR) of
이하에서는, 본 발명에 따른 SqFR, 그리고 FFR 및 UFR이 적용된 시스템의 성능을 시뮬레이션한 결과를 설명한다.Hereinafter, the results of simulating the performance of the system according to the SqFR, FFR and UFR applied according to the present invention.
셀의 수는 19, 기지국 간의 거리는 1km, 그리고 기지국의 송신 전력은 20W으로 설정한다. 또한, 사용자는 각 셀에서 균등하게 생성되며, 표 1은 그 외의 시뮬레이션 파라미터를 나타낸다.The number of cells is set to 19, the distance between base stations is 1 km, and the transmission power of the base stations is set to 20W. In addition, the user is generated evenly in each cell, and Table 1 shows other simulation parameters.
캐리어 주파수와 셀 반경을 고려하면, 채널 모델로 쉐도우잉 효과가 첨가된 COST-WI 도심 마이크로 모델이 적용된다.Considering the carrier frequency and cell radius, the COST-WI urban micromodel with shadowing effect is applied to the channel model.
여기서 d는 기지국과 사용자 간의 거리를, 그리고 는 평균이 0이고 분산이 인 실외 쉐도우잉을 나타낸다. 또한, 모듈레이션 스킴과 에러 정정 코드는 CINR에 의해 결정된다. 표 2는 SqFR과 FFR 및 UFR에 대한 모듈레이션 및 코딩 스킴(MCS) 테이블을 나타낸다.Where d is the distance between the base station and the user, and Is 0 and the variance is Outdoor shadowing. In addition, the modulation scheme and the error correction code are determined by the CINR. Table 2 shows the Modulation and Coding Schemes (MCS) table for SqFR and FFR and UFR.
도 5는 M=3 일 때, 균일 트래픽 부하 분포에서의 각각의 주파수 재사용 방법의 셀 i의 전체 처리율을 도시한 그래프이다. 도 6은 M=4 일 때, 균일 트래픽 부하 분포에서의 각각의 주파수 재사용 방법의 셀 i의 전체 처리율을 도시한 그래프이다. 도 5와 도 6에서 도시한 바와 같이, 균일한 트래픽 부하 분포에서, SqFR은 중간 그리고 낮은 트래픽 부하에서 더욱 향상된 성능을 갖는다. 트래픽 부하의 증가에 따라 각 셀에서 재사용하는 부 반송파가 중복됨에 따라서 SqFR 플롯은 각 임계점에서 기울기가 작아진다. 즉, 도 5에서 도시한 바와 같이, M=3 일 때에는 SqFR의 임계점은 트래픽 부하가 0.33과 0.66일 때 나타난다. 트래픽 부하가 0.33인 경우, PAF가 3에서 1로 변화될 때, SqFR은 UFR과 비교하여 처리율을 24%에서 34% 가량 향상 되었으며, FFR과 비교하여 처리율을 14%에서 24% 가량 향상되었다. 또한 도 6에서 도시한 바와 같이, M=4 일 때에는 SqFR의 임계점은 트래픽 부하가 0.25, 0.5, 그리고 0.75일 때 나타난다. 트래픽 부하가 0.25인 경우, PAF가 3에서 1로 변화될 때, SqFR은 UFR과 비교하여 처리율을 32%에서 40% 가량 향상되었으며, FFR과 비교하여 처리율을 23%에서 30% 가량 향상되었다. M=3일 때보다 M=4일 때 처리율 성능이 더 좋음을 알 수 있는데, 이는 M=4일 때 셀 중앙 사용자에게 할당되는 부 반송파의 수가 M=3일 때보다 더 많기 때문이다. 한편, FFR은 트래픽 부하가 0.66일 때 처리율이 포화 되는데 이는 사용 가능한 주파수 대역에 제한이 생김으로 인한 결과이다.FIG. 5 is a graph showing the overall throughput of cell i of each frequency reuse method in the uniform traffic load distribution when M = 3. 6 is a graph showing the overall throughput of cell i of each frequency reuse method in the uniform traffic load distribution when M = 4. As shown in Figures 5 and 6, in a uniform traffic load distribution, SqFR has more improved performance at medium and low traffic loads. As the traffic load increases, the SqFR plot becomes smaller at each critical point as the secondary carriers reused in each cell are duplicated. That is, as shown in FIG. 5, when M = 3, the threshold of SqFR appears when the traffic loads are 0.33 and 0.66. At 0.33 traffic load, when the PAF was changed from 3 to 1, SqFR improved the throughput by 24% to 34% compared to UFR, and increased the throughput by 14% to 24% compared to FFR. In addition, as shown in FIG. 6, when M = 4, the threshold of SqFR appears when the traffic load is 0.25, 0.5, and 0.75. At a traffic load of 0.25, when the PAF was changed from 3 to 1, SqFR improved throughput from 32% to 40% compared to UFR, and increased throughput from 23% to 30% compared to FFR. It can be seen that throughput performance is better when M = 4 than when M = 3, because the number of subcarriers allocated to the cell center user when M = 4 is larger than when M = 3. On the other hand, the FFR saturates the throughput when the traffic load is 0.66, which is a result of the limitation of the available frequency band.
도 7은 균일 트래픽 부하 분포에서의 각각의 주파수 재사용 방법의 셀 의 셀 가장자리 사용자의 전체 처리율을 도시한 그래프이다. PAF가 증가함에 따라서 SqFR의 전체 처리율은 미비하게 감소하지만, 도 7에서 도시한 바와 같이 셀 경계 사용자의 처리율은 획기적으로 향상된다. PAF가 증가함에 따라서 SqFR은 FFR 및 UFR과 비교하여 처리율을 월등하게 향상시킨다. 한편, 본 발명에 따른 SqFR은 M=4일 때의 처리율이 더 높은데 이는 셀 경계 사용자에게 할당되는 부 반송파의 송신 전력이 M=3일 때보다 더 높기 때문이다.
7 is a graph showing the overall throughput of cell edge users of cells of each frequency reuse method in uniform traffic load distribution. As the PAF increases, the overall throughput of SqFR decreases insignificantly, but as shown in FIG. 7, the throughput of the cell boundary user is significantly improved. As PAF increases, SqFR significantly improves throughput compared to FFR and UFR. On the other hand, the SqFR according to the present invention has a higher throughput when M = 4 because the transmission power of the subcarrier allocated to the cell edge user is higher than when M = 3.
이러한 개시된 기술인 방법 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 개시된 기술의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The disclosed method and apparatus have been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings for ease of understanding, but these are merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art. Will understand. Therefore, the true technical protection scope of the disclosed technology should be defined by the appended claims.
Claims (8)
시스템 대역내의 부 반송파들을 상기 M개의 부 채널 집합(Sub-channel set)으로 분할하고, 상기 부 채널 집합 각각을 상기 M개의 세그먼트들로 분할하는 단계;
상기 세그먼트들을 복수의 클래스로 분류하고, 상기 클래스에 따라 송신 전력을 차등적으로 할당하는 단계; 및
사용자 단말이 위치하는 셀의 타입 및 상기 사용자 단말의 채널 상태에 따라 결정되는 클래스를 기초로 세그먼트 할당 시퀀스를 결정하고, 상기 결정된 세그먼트 할당 시퀀스에 따라 상기 사용자 단말에 부 반송파를 할당하는 단계를 포함하는 주파수 재사용 방법.A method for reusing a frequency by a base station in an orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) system in which cells in a system are classified into M types,
Dividing subcarriers in a system band into the M sub-channel sets and dividing each of the sub-channel sets into the M segments;
Classifying the segments into a plurality of classes and differentially allocating transmit power according to the classes; And
Determining a segment allocation sequence based on a type of a cell in which a user terminal is located and a class determined according to a channel state of the user terminal, and allocating a subcarrier to the user terminal according to the determined segment allocation sequence; Frequency reuse method.
클래스에 따라 상기 세그먼트 할당 시퀀스가 포함하고 있는 세그먼트들이 서로 다르고,
셀의 타입에 따라 상기 세그먼트 할당 시퀀스에 의하여 할당되는 세그먼트의 순서가 서로 다른 주파수 재사용 방법.The method of claim 1, wherein the segment allocation sequence is
The segments included in the segment allocation sequence are different according to the class,
Frequency reuse method according to the type of the cell is a different sequence of segments allocated by the segment allocation sequence.
(여기서, 는 k 번째 부 반송파, 는 i번째 부 채널 집합 는 , 는 , 는 를 넘지 않는 최대 정수를 나타냄)에 의해 시스템 대역 내의 부 반송파들을 M개의 부 채널 집합으로 분할하는 단계; 및
상기 부 채널 집합 각각을
(는 i번째 부 채널 집합의 j번째 세그먼트)에 의해 M개의 세그먼트로 분할하는 단계를 포함하는 주파수 재사용 방법.The method of claim 1, wherein the dividing comprises:
(here, Is the kth subcarrier, Is the i th subchannel set Is , Is , Is Dividing the subcarriers in the system band into M subchannel sets by a maximum integer not exceeding); And
Each of the subchannel sets
( Is partitioned into M segments by the j-th segment of the i-th subchannel set.
경계 사용자 클래스 및 중앙 사용자 클래스를 포함하고, 상기 경계 사용자 클래스는,
(는 경계 사용자 클래스 , 는 모듈러 M 연산을 통한 인덱스 할당을 뜻함),
상기 중앙 사용자 클래스는,
(는 중앙 사용자 클래스, 는 전체 부 채널 집합)인 주파수 재사용 방법.The method of claim 1, wherein the plurality of classes,
A boundary user class and a central user class, wherein the boundary user class comprises:
( Is the boundary user class, Means index allocation via modular M operation),
The central user class is
( Is the central user class, Is a full set of subchannels).
상기 중앙 사용자 클래스의 부 반송파의 송신 전력은 이고, 상기 경계 사용자 클래스의 부 반송파의 전력은 (는 전력 증폭 계수)인 주파수 재사용 방법.The method of claim 4, wherein
The transmit power of the subcarrier of the central user class is The power of the subcarrier of the boundary user class is ( Is a power amplification factor).
상기 부 반송파를 할당하는 단계는,
상기 사용자 단말의 신호 대 간섭 및 잡음비가 (은 문턱 SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio; SINR))과 같거나 크면 상기 중앙 사용자 클래스로 결정하고, 상기 사용자 단말의 신호 대 간섭 및 잡음비가 보다 작으면 상기 경계 사용자 클래스로 결정하는 주파수 재사용 방법. The method of claim 1, wherein the plurality of classes include a boundary user class and a central user class,
Allocating the subcarrier,
The signal-to-interference and noise ratio of the user terminal ( Is equal to or greater than the threshold Signal-to-Interference plus Noise Ratio (SINR), and is determined as the central user class, and the signal-to-interference and noise ratio of the user terminal is Frequency reuse method that determines the boundary user class if smaller.
세그먼트 할당 시퀀스 는(i는, 0≤i<M 임),
i번째 셀 타입의 경계 사용자 클래스에 속하는 사용자 단말의 시퀀스를
로,
i번째 셀 타입의 중앙 사용자 클래스에 속하는 사용자 단말의 시퀀스를
로 결정하는 주파수 재사용 방법.The method of claim 1, wherein assigning the subcarrier comprises:
Segment allocation sequence (I is 0≤i <M),
Sequence of user terminals belonging to the boundary user class of the i-th cell type
in,
Sequence of user terminals belonging to the central user class of the i-th cell type
Decide how to reuse the frequency.
각 세그먼트 는 각각의 셀 타입에 대하여,
(, 및 는 i값이 각각 0,1 및 2 일 때의 세그먼트할당 시퀀스 타입)의 순서에 따른 세그먼트의 상기 부 반송파를 각각의 사용자 단말에 할당하는 주파수 재사용 방법.
The method according to claim 7, wherein when the M value is 3,
Each segment For each cell type,
( , And (B) assigns the subcarriers of the segment to each user terminal according to the order of segment allocation sequence type when i values are 0, 1 and 2, respectively.
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