KR101054738B1 - 복수의 부채널들에 송신 전력을 할당하는 방법 및 이를 이용하는 무선 통신 기기 - Google Patents

복수의 부채널들에 송신 전력을 할당하는 방법 및 이를 이용하는 무선 통신 기기 Download PDF

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Abstract

복수의 부채널들에 송신 전력을 할당하는 방법 및 이를 이용하는 무선 통신 기기가 개시(disclose)된다. 일실시예에 따른 방법은 (a) 총 송신 전력이 미리 설정된 임계치 이하인 것을 제한 조건으로 하는 워터 필링 알고리즘에 따라 복수의 부채널들 각각에 송신 전력을 할당하여 통신을 수행하는 단계; (b) 최소 요구 전송률, 이전에 성취한 부채널별 전송률, 및 이전에 할당한 부채널별 송신 전력을 기초로 상기 임계치를 조절하는 단계; 및 (c) 총 송신 전력이 상기 조절된 임계치 이하인 것을 제한 조건으로 하는 워터 필링 알고리즘에 따라 상기 복수의 부채널들 각각에 송신 전력을 할당하여 통신을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

복수의 부채널들에 송신 전력을 할당하는 방법 및 이를 이용하는 무선 통신 기기 {method for allocating transmit power to subchannels and wireless communication device using the same}
개시된 기술은 복수의 부채널들에 대한 자원 할당 방법에 관한 것이며, 보다 상세하지만 제한됨이 없이는(more particularly, but not exclusively), 멀티 채널 통신 시스템에서 무선 통신 기기들 각각이 자신의 부채널들에 송신 전력을 할당하여 통신을 수행하는 방법에 관한 것이다.
멀티 채널 통신 시스템에서, 무선 통신 기기는 복수의 부채널들을 사용하여 통신을 수행할 수 있다. 일례로, 이러한 무선 통신 기기는 부채널 각각에서 사용될 송신 전력, 변조 방식(예컨대, BPSK, QPSK, 16-QAM등) 등을 결정하고, 그 결정된 결과에 따라 통신을 수행한다.
멀티 채널 통신 시스템의 대표적인 예로는, 적어도 하나의 부반송파를 부채널로 사용하는 멀티 캐리어 통신 시스템을 들 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 멀티 캐리어 통신 시스템의 예로는, 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access : 이하, OFDMA) 시스템, 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : 이하, OFDM) 시스템을 들 수 있다. 전자의 통신 시스템에서 무선 통신 기기는 기지국 등으로부터 할당 받은 부반송파들을 사용하며, 후자의 시스템에서 무선 통신 기기는 OFDM 시스템에 속하는 모든 부반송파들을 사용하여 통신을 수행할 수 있다.
부채널 각각에 대한 송신 전력을 결정하는 방법의 예로는, 워터 필링(Water-Filling) 기법, 채널 이득(gain)에 반비례하는 송신 전력을 할당하는 채널 역(channel inversion) 기법, 각 부채널에 균일한 송신 전력을 할당하는 기법 등을 들 수 있다. 특히, 워터 필링 기법은 무선 통신 기기에서 미리 설정된 최대 허용 전력(허용되는 총 송신 전력의 최대값) 내에서 전송률을 최대화하는 전력 할당 기법으로서, 다양한 시스템에 적용되고 있다.
하지만, 현재까지 제안된 워터 필링 기법은 단일 셀 네트워크 모델을 전제로설계되었기 때문에, 셀간 간섭이 미치는 영향을 충분히 고려하지는 않았다. 예컨대, 기존의 워터 필링 기법을 다중 셀 네트워크에 적용하는 경우, 무선 통신 기기들(예컨대, 이동국들) 간의 전력 전쟁(power war)이 발생되며, 이러한 전력 전쟁에서 유리한 채널 상태에 있는(예컨대, 기지국에 근접 위치하여 해당 부채널들의 상태가 상대적으로 우수한) 무선 통신 기기가 항상 승리하게 되고, 그 결과, 불리한 채널 상태에 있는(예컨대, 셀 경계에 위치하여 해당 부채널들의 상태가 상대적으로 열악한) 무선 통신 기기는 요구 QoS(Quality of Service)를 달성할 수 없다는 문제점이 발생된다.
개시된 기술이 이루고자 하는 기술적 과제는, 멀티 채널 통신 시스템에서 요구 QoS를 충족시키는 무선 통신 기기들의 개수 및 전력소모량 대비 성취전송률을 높이는 송신 전력 할당 방법 및 이를 이용하는 무선 통신 기기를 제공하는데 있다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 일 측면은 무선 통신 기기에서 복수의 부채널들에 송신 전력을 할당하는 방법에 있어서, (a) 총 송신 전력이 미리 설정된 임계치 이하인 것을 제한 조건으로 하는 워터 필링 알고리즘에 따라 상기 복수의 부채널들 각각에 송신 전력을 할당하여 통신을 수행하는 단계; (b) 최소 요구 전송률, 이전에 성취한 부채널별 전송률, 및 이전에 할당한 부채널별 송신 전력을 기초로 상기 임계치를 조절하는 단계; 및 (c) 총 송신 전력이 상기 조절된 임계치 이하인 것을 제한 조건으로 하는 워터 필링 알고리즘에 따라 상기 복수의 부채널들 각각에 송신 전력을 할당하여 통신을 수행하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
일실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는, (b1) 이전에 성취한 전송률에 비례하고, 상기 최소 요구 전송률에 반비례하는 제1 파라미터를 산출하는 단계; (b2) 상기 이전에 성취한 부채널별 전송률과 상기 이전에 할당한 부채널별 송신 전력 간의 비율에 대한 편차에 비례하는 제2 파라미터를 산출하는 단계; 및 (b3) 상기 산출된 제1 및 제2 파라미터에 반비례하는 값을 상기 미리 설정된 임계치에 곱하여, 상기 조절된 임계치를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 다른 측면은 복수의 부채널들을 사용하는 무선 통신 기기에 있어서, 최소 요구 전송률, 이전에 성취한 부채널별 전송률, 및 이전에 할당한 부채널별 송신 전력을 기초로 최대 허용 전력을 조절하는 조절부; 총 송신 전력이 상기 조절된 최대 허용 전력 이하인 것을 제한 조건으로 하는 워터필링 알고리즘에 따라 상기 복수의 부채널들 각각에 송신 전력을 할당하는 할당부; 및 상기 할당된 송신 전력을 이용하여 통신을 수행하는 통신부를 포함하는 무선 통신 기기를 제공한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 또 다른 측면은 개시된 기술의 방법을 컴퓨터 상에서 실현시키기 위한 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
상기에서 제시한 본 발명의 실시예들은 다음의 장점들을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 본 발명의 모든 실시예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
일실시예에 따르면, 요구 QoS를 충족시키는 무선 통신 기기들의 개수 및 전력소모량 대비 성취전송률을 높일 수 있는 멀티 채널 통신 시스템을 제공할 수 있다. 일실시예에 따르면, 단일 셀에서 최대의 성능을 도출하는 워터 필링 알고리즘을 다중 셀 환경에 적용하였을 때 유발되는 전력 전쟁의 문제점(예컨대, 셀간 간섭으로 인해 여러 무선 통신 기기에 송신 전력이 불공평하게 할당되는 문제점)을 해 결 할 수 있다. 일실시예에 따르면 네트워크에 추가적인 오버헤드를 발생시키지 않으면서도 셀 간 간섭을 효과적으로 제어하여 전체의 네트워크 상에서 요구 QoS를 충족시키는 무선 통신 기기의 수를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 관한 설명은 본 발명의 구조적 내지 기능적 설명들을 위하여 예시된 것에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예들에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 본 발명의 실시예들은 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
"및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시가능 한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및/또는 제3 항목"의 의미는 "제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중 적어도 하나 이상"을 의미하는 것으로, 제1, 제2 또는 제3 항목뿐만 아니라 제1, 제2 및 제3 항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
본 발명에서 기재된 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.
본 발명에서 기술한 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.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
본 명세서에서는, 개시된 기술을, 편의상, OFDMA 기반의 셀룰라 통신 시스템을 위주로 설명하고자 하나, 개시된 기술은 이에 한정되지 않고 다양한 멀티 채널 통신 시스템에도 적용될 수 있음은 이 분야에 종사하는 자라면 충분히 이해할 수 있다.
주어진 최대 허용 전력 내에서 전송률을 최대화하는 최적화 문제는 수학식 1로 표현될 수 있으며, 이 최적화 문제에 대한 해는 워터 필링 알고리즘으로 구할 수 있다.
Figure 112009035132434-pat00001
여기서,
Figure 112009035132434-pat00002
은 m번째 셀에 있는 i번째 무선 통신 기기에 할당된 부반송파들의 집합을 나타내며,
Figure 112009035132434-pat00003
는 m번째 셀의 i번째 무선 통신 기기가 k번째 부반송파에 할당하는 송신 전력을 나타내며,
Figure 112009035132434-pat00004
는 m번째 셀의 i번째 무선 통신 기기의 최대 허용 전력을 나타낸다. 이러한 최대 허용 전력은 여러 가지 파라미터(예컨대, 무선 통신 기기의 배터리 소모량, PAPR 등)를 고려하여 미리 설정될 수 있다.
Figure 112009035132434-pat00005
는 m번째 셀의 i번째 무선 통신 기기가 k번째 부반송파를 통하여 성취할 수 있는 전송률로서, 일실시예에 있어서 수학식 2로 구할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112009035132434-pat00006
여기서,
Figure 112009035132434-pat00007
는 k번째 부반송파의 대역폭을 나타내며,
Figure 112009035132434-pat00008
는 m번째 셀의 i 번째 무선 통신 기기 입장에서 바라본 k번째 부반송파의 신호대간섭잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio : 이하, SINR)를 나타낸다.
워터 필링 알고리즘에 따르면, 각 무선 통신 기기(예컨대, m번째 셀의 i번째 무선 통신 기기)는 각종 추정 알고리즘을 사용하여 해당 부반송파들(예컨대,
Figure 112009035132434-pat00009
에 속하는 부반송파들) 각각에 대한 SINR(예컨대,
Figure 112009035132434-pat00010
)을 추정한 후, 추정된 결과를 기초로 최대 허용 전력(예컨대,
Figure 112009035132434-pat00011
)을 상기 해당 부반송파들에 분배하는 방식으로 송신 전력 할당을 수행한다.
도 1은 워터 필링 알고리즘에 따라 송신 전력을 할당하는 방법을 개념적으로 설명하기 위해 예시한 도면이다.
도 1에서 가로축은 해당 무선 통신 기기에 할당된 부반송파들의 인덱스를 나타내며, 세로축은 해당 부반송파의 SINR에 대한 역수를 나타낸다. 예컨대, 해당 무선 통신 기기가 m번째 셀에 있는 i번째 무선 통신 기기인 경우, 도 1에서의 n은
Figure 112009035132434-pat00012
를 재번호(renumber)한 버전의 부반송파 인덱스를 나타내며, 세로축은 해당 무선 통신 기기의 n번째 부반송파가 가지는 SINR의 역수를 나타낸다.
도 1에서 점선은 워터 필링의 수면을 나타내며,
Figure 112009035132434-pat00013
는 수면의 높이를 나타낸다. 또한, 도 1에서 음영 부분은 워터 필링에 따라 최대 허용 전력이 분배된 영역을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 첫번째 부반송파에는 송신 전력이 할당되지 않으며, 두번째 및 세번째 부반송파에는
Figure 112009035132434-pat00014
,
Figure 112009035132434-pat00015
의 송신 전력이 할당됨을 알 수 있다.
즉, 각 부반송파에 할당되는 송신 전력
Figure 112009035132434-pat00016
및 수면의 높이에 관여하는
Figure 112009035132434-pat00017
는 수학식 3으로 구할 수 있다.
Figure 112009035132434-pat00018
수학식 3에서, x+는 max(x,0)의 연산을 나타내며,
Figure 112009035132434-pat00019
은 n번째 부반송파의 SINR을 나타낸다.
한편, 상술한 워터 필링은 반복적으로 수행될 수 있는데, 이렇게 반복적으로 수행되는 워터 필링을 IWF(Iterative Water-Filling)이라 칭할 수 있다. 일례로, 무선 통신 기기는 워터 필링을 전송률 및/또는 송신 전력이 수렴될 때까지 반복 수행하면서 통신을 수행한 후, 그 반복 수행된 결과에 따른 송신 전력으로 후속 기간 (예컨대, 부채널들이 해당 무선 통신 기기에 새로이 할당되기 전까지의 기간) 동안 통신을 수행할 수 있으며, 다른 일례로, 무선 통신 기기는 워터 필링을 미리 설정된 횟수 만큼을 반복 수행하면서 통신을 수행한 후, 그 반복 수행된 결과에 따른 송신 전력으로 후속 기간 동안 통신을 수행할 수 있다.
한편, 워터필링 알고리즘에 따라 분배될 총 송신 전력(예컨대,
Figure 112009035132434-pat00020
)를 고정적으로 사용할 경우, 상술한 전력 전쟁이 발생되어, 일부의 무선 통신 기기(예컨대, 셀 경계에 위치하여 해당 부채널들의 상태가 상대적으로 열악한 무선 통신 기 기)가 요구 QoS를 달성할 수 없게 된다. 이러한 현상은, 특히, 1의 값을 가진 주파수 재사용율을 사용하는 셀룰러 통신 시스템에서 두드러지게 발생될 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 일실시예에 따른 방법은 동일한 부채널을 사용하는 복수의 무선 통신 기기들 중 채널 상태가 상대적으로 유리한 무선 통신 기기에게 일종의 패널티를 과할 수 있는 PIWF(Penalized iterative Water-Filling)를 사용한다.
도 2는 일실시예에 따른 무선 통신 기기에서 송신 전력을 할당하여 통신을 수행하는 방법을 나타낸다.
도 3에 예시된 구조를 가진 무선 통신 기기(300)가, 도 4와 같이 채널 할당 기간(T1) 및 복수의 단위 통신 기간(T1, T2, …, TN)을 포함하는 프레임(400)의 구조에 따라, 동작하는 것을 전제하여 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 3을 참조하면, 조절부(312)는 최소 요구 전송률, 이전에 성취한 부채널별 전송률, 및 이전에 할당한 부채널별 송신 전력을 기초로 최대 허용 전력을 조절하고, 할당부(314)는 총 송신 전력이 상기 조절된 최대 허용 전력 이하인 것을 제한 조건으로 하는 워터필링 알고리즘에 따라 상기 복수의 부채널들 각각에 송신 전력을 할당하고, 통신부(320)는 상기 할당된 송신 전력을 이용하여 통신을 수행한다. 이러한 조절부(312) 및 할당부(314)는, 도 3과 같이, 하나의 제어부(310)로 포함되어 구현될 수도 있다.
상술한 무선 통신 기기(300)의 동작을 보다 상세히 도 2 내지 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
S210에서, 채널 할당 기간(T1) 동안, 무선 통신 기기(300)는 기지국으로부터 복수의 부채널들을 할당받는다. 일례로, 통신부(320)는, 채널 할당 기간(T1) 동안, 기지국으로부터 채널 할당 정보를 수신하고, 제어부(310)는 수신된 채널 할당 정보에 따라 송신 전력 할당을 위한 준비를 수행할 수 있다.
S220에서, 무선 통신 기기(300)는 할당 받은 부채널들에 대한 SINR을 추정하고, S230에서 할당부(314)는, 추정된 결과를 기초로, 총 송신 전력이 미리 설정된 임계치(예컨대, 최대 허용 전력) 이하인 것을 제한 조건으로 하는 워터 필링 알고리즘에 따라 해당 부채널들(S210에서 할당받은 부채널들) 각각에 송신 전력을 할당하고, 통신부(320)는 할당된 송신 전력을 이용하여 단위 통신 기간(T1) 동안 통신을 수행한다. S230에서의 워터 필링은 수학식 1 내지 3 및 도 1을 통하여 상술한 바와 같으므로 이하 설명은 생략한다.
S240 단계에서, 제어부(310)는 반복 종료 조건이 충족되었는지 판단한다.
일실시예에 있어서, 반복 종료 조건은 S230에 따른 워터 필링이 2회 수행된 경우 충족된다. 일례로, 반복 횟수 2인 반복 종료 조건이 설정된 경우, 무선 통신 기기(300)는 단위 통신 기간(T2)을 위한 통신을 위해서도 S220 및 S230을 수행한다. 즉, 처음 두번의 워터 필링 만으로도 무선 통신 기기(300)가 자신의 상태(예컨대, 채널 상태가 상대적으로 우수하여 좋은 성능을 유지할 수 있는지, 아니면, 채널 생태가 상대적으로 열악하여 요구 QoS를 충족할 수 없는 상태에 있는지 등)를 예측할 수 있으므로, 일실시예에 따른 무선 통신 기기(300)는 자기 상태 예측 기간(T1, T2)을 사용한다. 자기 상태 예측 기간(T1, T2) 동안 얻은 정보를 기초로 후술할 페널티 파라미터들이 산출될 수 있다.
반복 종료 조건이 충족된 경우(S240), S250에서 조절부(312)는 성취 전송률 페널티 파라미터 및 편차 페널티 파라미터를 산출하고 산출된 결과를 기초로 최대 허용 전력을 조절한다.
성취 전송률 페널티 파라미터는 성취된 전송률에 따른 이기적인 정도를 나타내기 위한 파라미터로서, 이전에 성취한 전송률에 대체로 비례하고, 최소 요구 전송률에 대체로 반비례하며, 일실시예에 있어서, 수학식 4로 표현될 수 있다.
Figure 112009035132434-pat00021
수학식 4에서,
Figure 112009035132434-pat00022
는 m번째 셀의 i번째 무선 통신 기기의 성취 전송률 페널티 파라미터이고,
Figure 112009035132434-pat00023
는 m번째 셀의 i번째 무선 통신 기기의 최대 허용 전송률을 나타내며,
Figure 112009035132434-pat00024
은 이전에 성취한 부채널별 전송률을 나타내며,
Figure 112009035132434-pat00025
는 m번째 셀의 i번째 무선 통신 기기의 최소 요구 전송률을 나타낸다.
편차 페널티 파라미터는 이전에 성취한 부채널별 전송률
Figure 112009035132434-pat00026
과 이전에 할당한 부채널별 송신 전력
Figure 112009035132434-pat00027
간의 비율에 대한 편차에 대체로 비례하며, 일실시예에 있어서, 수학식 5로 표현될 수 있다.
Figure 112009035132434-pat00028
Figure 112009035132434-pat00029
수학식 5에서,
Figure 112009035132434-pat00030
는 m번째 셀의 i번째 무선 통신 기기의 편차 전송률 페널티 파라미터이고,
Figure 112009035132434-pat00031
는 k번째 부반송파에 대한 m번째 셀의 i번째 무선 통신 기기의 품질 변수를 나타내며,
Figure 112009035132434-pat00032
는 m번째 셀의 i번째 무선 통신 기기의 품질 변수의 평균을 나타내며,
Figure 112009035132434-pat00033
는 부반송파 집합
Figure 112009035132434-pat00034
의 원소 개수를 나타낸다.
일실시예에 있어서, 성취 전송률 페널티 파라미터 및 편차 페널티 파라미터에 대체로 반비례하는 값을 미리 설정된 최대 허용 전력에 곱하여 최대 허용 전력을 조절할 수 있으며, 이러한 조절 방법은 수학식 6으로 표현될 수 있다.
Figure 112009035132434-pat00036
수학식 6에서,
Figure 112009035132434-pat00037
는 페널티 함수
Figure 112009035132434-pat00038
와 S230의 워터 필링에 사용된 최대 허용 전력
Figure 112009035132434-pat00039
을 곱하여 얻어지는 새로운 최대 허용 전력(즉, 조절된 최대 허용 전력)을 나타내며, S270의 워터 필링에 사용된다. 수학식 6에서
Figure 112009035132434-pat00040
는 min[max(x,a),b]의 연산을 나타내며,
Figure 112009035132434-pat00041
는
Figure 112009035132434-pat00042
가 최소한 가져야 하는 값이며, 설계 파라미터로서 미리 설정될 수 있다.
S250은 단위 통신 기간(T3) 동안 수행되거나, 단위 통신 기간(T2)와 단위 통신 기간(T3) 사이에 수행될 수 있다. 전자의 경우, S270에 따른 통신은 단위 통신 기간 (T4)부터 시작되며, 후자의 경우, S270에 따른 통신은 단위 통신 기간 (T3)부터 시작될 수 있다. 이하에서는 전자의 경우를 전제로 설명하고자 한다.
S260에서, 제어부(310)는 할당 받은 부채널들에 대한 SINR을 추정하고, S270에서 할당부(314)는, 추정된 결과를 기초로, 총 송신 전력이 상기 조절된 임계치 이하인 것을 제한 조건으로 하는 워터 필링 알고리즘에 따라 복수의 부채널들 각각에 송신 전력을 할당하며, 통신부(320)는 할당된 송신 전력을 이용하여 단위 통신 기간(T4) 동안 통신을 수행한다.
S280에서, 제어부(310)는 반복 종료 조건이 충족되었는지 판단한다.
일실시예에 있어서, 반복 종료 조건의 예로는 전송률 및/또는 송신 전력이 충분히 수렴된 경우, 미리 설정된 반복 횟수를 수행한 경우를 들 수 있다. 수렴 여부를 판단하는 방법은 이미 공지된 IWF 알고리즘에서 사용되는 다양한 방식이 존재하므로 이하 설명은 생략한다.
반복 종료 조건이 충족된 경우(S280), S290에서 통신부(320)는 후속 기간 동안 최종 결정된 송신 전력(즉, 마지막 S270을 통해 할당된 송신 전력)을 사용하여 통신을 수행한다. 예컨대, 단위 통신 기간(T10)까지의 워터 필링으로 전송률이 수렴된 경우, S290에서 통신부(320)는 나머지 단위 통신 기간(T10, T11, …, TN)은 최종 결정된 송신 전력을 사용하여 통신을 수행한다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능 적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이러한 본원 발명인 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, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
상기에서 제시한 본 발명의 실시예들은 다음의 장점들을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 본 발명의 모든 실시예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
일실시예에 따르면, 요구 QoS를 충족시키는 무선 통신 기기들의 개수 및 전력소모량 대비 성취전송률을 높일 수 있는 멀티 채널 통신 시스템을 제공할 수 있다. 일실시예에 따르면, 단일 셀에서 최대의 성능을 도출하는 워터 필링 알고리즘을 다중 셀 환경에 적용하였을 때 유발되는 전력 전쟁의 문제점(예컨대, 셀간 간섭으로 인해 여러 무선 통신 기기에 송신 전력이 불공평하게 할당되는 문제점)을 해결 할 수 있다. 일실시예에 따르면 네트워크에 추가적인 오버헤드를 발생시키지 않으면서도 셀 간 간섭을 효과적으로 제어하여 전체의 네트워크 상에서 요구 QoS를 충족시키는 무선 통신 기기의 수를 증가시킬 수 있다.
도 1은 워터 필링 알고리즘에 따라 송신 전력을 할당하는 방법을 개념적으로 설명하기 위해 예시한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 무선 통신 기기에서 송신 전력을 할당하여 통신을 수행하는 방법을 나타낸다.
도 3은 일실시예에 따른 무선 통신 기기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 일실시예에 따른 프레임 구조이다.

Claims (11)

  1. 무선 통신 기기에서 복수의 부채널들에 송신 전력을 할당하는 방법에 있어서,
    (a) 총 송신 전력이 미리 설정된 임계치 이하인 것을 제한 조건으로 하는 워터 필링 알고리즘에 따라 상기 복수의 부채널들 각각에 송신 전력을 할당하여 통신을 수행하는 단계;
    (b) 최소 요구 전송률, 이전에 성취한 부채널별 전송률, 및 이전에 할당한 부채널별 송신 전력을 기초로 상기 임계치를 조절하는 단계; 및
    (c) 총 송신 전력이 상기 조절된 임계치 이하인 것을 제한 조건으로 하는 워터 필링 알고리즘에 따라 상기 복수의 부채널들 각각에 송신 전력을 할당하여 통신을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    (b1) 이전에 성취한 전송률에 비례하고, 상기 최소 요구 전송률에 반비례하는 제1 파라미터를 산출하는 단계;
    (b2) 상기 이전에 성취한 부채널별 전송률과 상기 이전에 할당한 부채널별 송신 전력 간의 비율에 대한 편차에 비례하는 제2 파라미터를 산출하는 단계; 및
    (b3) 상기 산출된 제1 및 제2 파라미터에 반비례하는 값을 상기 미리 설정된 임계치에 곱하여, 상기 조절된 임계치를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
    (c1) 총 송신 전력이 상기 조절된 임계치 이하인 것을 제한 조건으로 하는 워터 필링 알고리즘에 따라 상기 복수의 부채널들 각각에 송신 전력을 할당하는 단계; 및
    (c2) 할당된 송신 전력을 이용하여 통신을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    반복 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    2회 만큼 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 반복 수행되고,
    (d) 상기 반복 수행된 (c) 단계의 송신 전력 할당 결과에 따라 통신을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 이전에 성취된 전송률이 수렴될 때까지 반복 수행되고,
    (d) 상기 반복 수행된 (c) 단계의 송신 전력 할당 결과에 따라 통신을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 기기는 셀룰러 통신 시스템에 속하는 이동국을 포함하고,
    상기 복수의 부채널은 상기 셀룰러 통신 시스템에 속하는 기지국으로부터 할당받은 복수의 부반송파들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 셀룰러 통신 시스템은
    1의 값을 가진 주파수 재사용율을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 복수의 부채널들을 사용하는 무선 통신 기기에 있어서,
    최소 요구 전송률, 이전에 성취한 부채널별 전송률, 및 이전에 할당한 부채널별 송신 전력을 기초로 최대 허용 전력을 조절하는 조절부;
    총 송신 전력이 상기 조절된 최대 허용 전력 이하인 것을 제한 조건으로 하는 워터필링 알고리즘에 따라 상기 복수의 부채널들 각각에 송신 전력을 할당하는 할당부; 및
    상기 할당된 송신 전력을 이용하여 통신을 수행하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 기기.
  11. 제1항에 기재된 방법을 컴퓨터 상에서 실현시키기 위한 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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