KR101271270B1 - 전력 절감을 위한 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법 및 이를 이용한 장치 - Google Patents

전력 절감을 위한 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법 및 이를 이용한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수와 관련된 제약 조건을 만족시키면서, 적응적으로 적용되는 노드들 간 협력 기법을 이용하여 전력 효율적으로 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 서브 채널을 할당함으로써, 협력 클러스터 내에서 협력적으로 통신을 수행하는 노드들에 의해 소비되는 총 전력 소모량을 줄이는 기술을 제공한다.

Description

전력 절감을 위한 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법 및 이를 이용한 장치{METHOD OF COOPERATIVE INTER-CELL INTERFERENCE MANAGEMENET USING A COOPERATIVE CLUSTER FOR POWER SAVING AND DEVICE USING THE METHOD}
아래의 실시예들은 전력 절감을 위한 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다.
셀의 가장자리에 위치한 단말들은 셀 간 간섭으로 인하여 성능 저하를 겪을 수 있다. 따라서, 셀 간 간섭 문제를 완화하는 것은 다운링크 셀룰러 네트워크에서 중요한 기술이다. 특히, 동일한 주파수 자원을 사용하는 것이 사용자 단말들 각각에서 수신되는 SINR(Signal-to-Interference and Noise Ratio)에 중대한 영향을 미치기 때문에, OFDM 기반 3.5G, 4G, 및 WiMax, 3GPP LTE 등과 같은 그 이상의 셀룰러 네트워크들에 있어서, 상기 셀 간 간섭 문제는 보다 심각해질 수 있다. 더 나아가, 셀의 가장자리에 위치한 단말들의 성능을 개선함으로써 결과적으로 시스템 전체의 성능을 향상시킬 수 있으므로, 상기 셀 간 간섭 문제를 해결하는 것은 미래의 모바일 통신 표준들과 관련하여서도 중요한 쟁점이 될 수 있다.
주파수 재사용(frequency reuse) 기법은 인접한 셀들 간 주파수 밴드를 조정함으로써 상기 셀 간 간섭 문제를 감소시키기 위하여 OFDM 기반 셀룰러 네트워크에 적용될 수 있다. 보다 진보된 FFR(fractional frequency reuse) 기법은 셀 간 간섭 문제를 감소시키는 것과 동시에, 주파수 자원의 효율까지 개선할 수 있다.
MIMO(multi-input multi-output) 기법은 셀 가장자리에 있는 복수의 기지국들로부터 복수의 단말들이 동시에 서비스 받을 수 있는 기법으로, 3GPP LTE 어드밴스드 시스템에서는 CoMP(coordinated multi-point transmission)라고 지칭되고, IEEE 802.16m 시스템에서는 CO-MIMO(collaborative MIMO)라고 지칭된다.
본 발명은 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수와 관련된 제약 조건을 만족시키면서, 적응적으로 적용되는 노드들 간 협력 기법을 이용하여 전력 효율적으로 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 서브 채널을 할당함으로써, 협력 클러스터 내에서 협력적으로 통신을 수행하는 노드들에 의해 소비되는 총 전력 소모량을 줄이는 기술을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터(cooperative cluster)를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 상기 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따라 재사용(reuse) 밴드(band) 및 복수의 배타적(exclusive) 밴드들로 분할하는 단계; 상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비를 기초로 상기 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 서브 채널의 할당과 관련된 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 모드에 따라 상기 단말들 각각에 대하여 서브 채널을 할당하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 모드들 중 제1 모드에서 해당 단말에는 상기 복수의 인접 노드들에 의해 공유적으로 사용되는 상기 재사용 밴드에 포함된 서브 채널이 할당되고, 상기 복수의 모드들 중 제2 모드에서 해당 단말에는 단일의 인접 노드에 의해 배타적으로 사용되는 배타적 밴드에 포함된 서브 채널이 할당되며, 상기 복수의 모드들 중 제3 모드에서 해당 단말에는 둘 이상의 인접 노드들에 의해 협력적으로 사용되는 배타적 밴드에 포함된 서브 채널이 할당되는 협력 클러스터를 이용한다.
상기 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 단계는 상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수와 관련된 제약 조건 및 상기 협력 클러스터에서 데이터가 전송되는 속도와 관련된 제약 조건 중 적어도 하나를 고려하여, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 상기 전력 소비를 최소로 하는 어느 하나의 모드에 대한 선택을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제3 모드에서 사용되는 배타적 밴드는 상기 복수의 인접 노드들 중 일부에 의해 협력적으로 사용되는 배타적 밴드; 및 상기 복수의 인접 노드들 모두에 의해 협력적으로 사용되는 배타적 밴드를 포함할 수 있다.
상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비는 상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널의 수에 의존할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터(cooperative cluster)를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 상기 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따라 재사용(reuse) 밴드 및 복수의 배타적(exclusive) 밴드들로 분할하는 단계; 및 상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비 및 상기 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 배타적 밴드들 중 적어도 하나를 이용하여 협력적으로 통신이 수행되는지 여부를 기초로, 상기 단말들 각각에 대하여 적어도 하나의 서브 채널을 할당하는 단계를 포함하고, 상기 재사용 밴드는 복수의 재사용 서브 채널들을 포함하고, 상기 복수의 배타적 밴드들 각각은 복수의 배타적 서브 채널들을 포함한다.
상기 서브 채널을 할당하는 단계는 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 배타적 밴드들 중 적어도 하나를 이용하여 협력적으로 통신이 수행되는지 여부를 기초로, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 전력 소비가 최소가 되는 적어도 하나의 서브 채널의 할당을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터(cooperative cluster)를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 상기 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따라 복수의 재사용(reuse) 서브 채널들 및 복수의 배타적(exclusive) 서브 채널들로 분할하는 단계; 상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비를 기초로 상기 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 상기 분할된 서브 채널들의 할당과 관련된 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 제1 모드 선택 단계; 상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수를 기초로 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 제2 모드 선택 단계; 상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수와 관련된 제약 조건을 고려하여, 상기 제2 모드 선택 단계에서 선택된 모드를 이용해 상기 제1 모드 선택 단계에서 선택된 모드를 수정하는 단계; 및 상기 수정된 모드에 따라 상기 단말기들 각각에 대하여 상기 분할된 서브 채널들 중 적어도 하나를 할당하는 단계를 포함한다.
상기 복수의 모드들 중 제1 모드에서 해당 단말에는 상기 복수의 인접 노드들에 의해 공유적으로 사용되는 상기 복수의 재사용 서브 채널들 중 적어도 하나가 할당되고, 상기 복수의 모드들 중 제2 모드에서 해당 단말에는 단일의 인접 노드에 의해 배타적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들 중 적어도 하나가 할당되며, 상기 복수의 모드들 중 제3 모드에서 해당 단말에는 둘 이상의 인접 노드들에 의해 협력적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들 중 적어도 하나가 할당될 수 있다.
상기 소비되는 전력 소비를 기초로 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 단계는 상기 협력 클러스터에서 데이터가 전송되는 속도와 관련된 제약 조건을 고려하여, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 상기 전력 소비를 최소로 하는 어느 하나의 모드에 대한 선택을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 서브 채널들의 수를 기초로 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 단계는 상기 협력 클러스터에서 데이터가 전송되는 속도와 관련된 제약 조건을 고려하여, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 상기 서브 채널들의 수를 최소로 하는 어느 하나의 모드에 대한 선택을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제3 모드에서 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들은 상기 복수의 인접 노드들 중 일부에 의해 협력적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들; 및 상기 복수의 인접 노드들 모두에 의해 협력적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들을 포함할 수 있다.
상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비는 상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수에 의존할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터(cooperative cluster)를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치에 있어서, 상기 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따라 재사용(reuse) 밴드 및 복수의 배타적(exclusive) 밴드들로 분할하는 주파수 자원 분할부; 상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비를 기초로 상기 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 서브 채널의 할당과 관련된 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 모드 선택부; 및 상기 선택된 모드에 따라 상기 단말들 각각에 대하여 서브 채널을 할당하는 서브 채널 할당부를 포함하고, 상기 복수의 모드들 중 제1 모드에서 해당 단말에는 상기 복수의 인접 노드들에 의해 공유적으로 사용되는 상기 재사용 밴드에 포함된 서브 채널이 할당되고, 상기 복수의 모드들 중 제2 모드에서 해당 단말에는 단일의 인접 노드에 의해 배타적으로 사용되는 배타적 밴드에 포함된 서브 채널이 할당되며, 상기 복수의 모드들 중 제3 모드에서 해당 단말에는 둘 이상의 인접 노드들에 의해 협력적으로 사용되는 배타적 밴드에 포함된 서브 채널이 할당된다.
상기 모드 선택부는 상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수와 관련된 제약 조건 및 상기 협력 클러스터에서 데이터가 전송되는 속도와 관련된 제약 조건 중 적어도 하나를 고려하여, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 상기 전력 소비를 최소로 하는 어느 하나의 모드에 대한 선택을 수행하는 모드 선택 수행부를 포함할 수 있다.
상기 제3 모드에서 사용되는 배타적 밴드는 상기 복수의 인접 노드들 중 일부에 의해 협력적으로 사용되는 배타적 밴드; 및 상기 복수의 인접 노드들 모두에 의해 협력적으로 사용되는 배타적 밴드를 포함할 수 있다.
상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비는 상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널의 수에 의존할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터(cooperative cluster)를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치는 상기 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따라 재사용(reuse) 밴드 및 복수의 배타적(exclusive) 밴드들로 분할하는 주파수 자원 분할부; 및 상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비 및 상기 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 배타적 밴드들 중 적어도 하나를 이용하여 협력적으로 통신이 수행되는지 여부를 기초로, 상기 단말들 각각에 대하여 적어도 하나의 서브 채널을 할당하는 서브 채널 할당부를 포함하고, 상기 재사용 밴드는 복수의 재사용 서브 채널들을 포함하고, 상기 복수의 배타적 밴드들 각각은 복수의 배타적 서브 채널들을 포함한다.
상기 서브 채널 할당부는 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 배타적 밴드들 중 적어도 하나를 이용하여 협력적으로 통신이 수행되는지 여부를 기초로, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 전력 소비가 최소가 되는 적어도 하나의 서브 채널의 할당을 수행하는 서브 채널 할당 수행부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터(cooperative cluster)를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치는 상기 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따라 복수의 재사용(reuse) 서브 채널들 및 복수의 배타적(exclusive) 서브 채널들로 분할하는 주파수 자원 분할부; 상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비를 기초로 상기 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 상기 분할된 서브 채널들의 할당과 관련된 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 제1 모드 선택부; 상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수를 기초로 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 제2 모드 선택부; 상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수와 관련된 제약 조건을 고려하여, 상기 제2 모드 선택부에 의해 선택된 모드를 이용해 상기 제1 모드 선택부에 의해 선택된 모드를 수정하는 모드 수정부; 및 상기 모드 수정부에 의해 수정된 모드에 따라 상기 단말기들 각각에 대하여 상기 분할된 서브 채널들 중 적어도 하나를 할당하는 서브 채널 할당부를 포함한다.
상기 복수의 모드들 중 제1 모드에서 해당 단말에는 상기 복수의 인접 노드들에 의해 공유적으로 사용되는 상기 복수의 재사용 서브 채널들 중 적어도 하나가 할당되고, 상기 복수의 모드들 중 제2 모드에서 해당 단말에는 단일의 인접 노드에 의해 배타적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들 중 적어도 하나가 할당되며, 상기 복수의 모드들 중 제3 모드에서 해당 단말에는 둘 이상의 인접 노드들에 의해 협력적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들 중 적어도 하나가 할당될 수 있다.
상기 제1 모드 선택부는 상기 협력 클러스터에서 데이터가 전송되는 속도와 관련된 제약 조건을 고려하여, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 상기 전력 소비를 최소로 하는 어느 하나의 모드에 대한 선택을 수행하는 제1 모드 선택 수행부를 포함하고, 상기 제2 모드 선택부는 상기 협력 클러스터에서 데이터가 전송되는 속도와 관련된 제약 조건을 고려하여, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 상기 서브 채널들의 수를 최소로 하는 어느 하나의 모드에 대한 선택을 수행하는 제2 모드 선택 수행부를 포함할 수 있다.
상기 제3 모드에서 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들은 상기 복수의 인접 노드들 중 일부에 의해 협력적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들; 및 상기 복수의 인접 노드들 모두에 의해 협력적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들을 포함할 수 있다.
상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비는 상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수에 의존할 수 있다.
본 발명은 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수와 관련된 제약 조건을 만족시키면서, 적응적으로 적용되는 노드들 간 협력 기법을 이용하여 전력 효율적으로 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 서브 채널을 할당함으로써, 협력 클러스터 내에서 협력적으로 통신을 수행하는 노드들에 의해 소비되는 총 전력 소모량을 줄이는 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법을 개관하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 PESA 기법을 이용한 나타낸 동작 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 PESA 기법을 전력 소비량의 측면에서 공지의 기법들과 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 PESA 기법을 주파수 자원의 할당의 실패 확률의 측면에서 공지의 기법들과 비교한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 PESA 기법을 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
I. 시스템 모델
A. 노드 간 협력(cooperation) 기법 및 FFR 기법
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법을 개관하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 협력 클러스터는 복수의 인접하는 노드들(110)을 포함할 수 있고, 상기 복수의 인접하는 기 노드들(110)은 고속의 백홀 링크를 통하여 연결되어 있어 고속의 협력 작업 및 데이터 교환이 가능하다. 협력 클러스터의 클러스터 영역(115)은 상기 협력 클러스터에 의해 다운링크 셀룰러 네트워크가 지원되는 영역이라 정의될 수 있다. 상기 복수의 노드들(110)은 공간-시간 블록 코드(STBC)와 같은 MISO 기술을 이용하여 전송 다이버시티 이득 및 전력 이득을 얻기 위하여 상기 클러스터 영역에 포함된 복수의 단말들 각각(120)에게 동시에 데이터를 전송할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법에서 이용되는 협력 클러스터에 포함되는 복수의 인접 노드들(110)의 수는 3 개일 수 있고, 이 경우, 평균 전력 소모량이 최소가 될 수 있다. 더 나아가, 육각형 셀룰러 구조에서 세 개의 노드들로 구성되는 삼각형 영역(115)은 상기 세 개의 노드들(110) 간 협력을 통하여 효과적으로 지원을 받을 수 있다. 그리고, 이러한 삼각형 영역들 여러 개를 이용하면, 상기 육각형 셀룰러 구조의 전 영역에 대하여 노드들 간 협력을 통한 지원을 받을 수 있다. 이 때, 각각의 단말(120)에게 MISO 전송 기능을 수행하는 노드들은 상기 클러스터 영역(115)의 전송 부하 및 총 전력 소모량을 고려하여 상기 세 개의 노드들(110) 사이에서 적응적으로 선택될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 FFR 개념 및 노드들 간 협력(cooperation) 기법을 조합할 수 있다. 상기 클러스터 영역(115)에서 사용되는 주파수 대역폭은 제한될 수 있고, 복수의 서브 채널들로 분할될 수 있다(130). 상기 복수의 서브 채널들은 재사용(reuse) 서브 채널들(131) 및 배타적(exclusive) 서브 채널들(132 및 133)로 분류될 수 있다. 여기서, 재사용 서브 채널들(131)은 노드들 간 협력을 하지 아니하면서, 각각의 고유의 단말(120)을 지원하기 위하여 상기 복수의 노드들(110)에 의해 공유될 수 있다. 반면, 배타적 서브 채널들(132 및 133)은 노드들(110) 간 협력 기법을 통하여 각 단말(120)에게 직교적으로 할당될 수 있다. 즉, 단말(122)이 재사용 가능한 서브 채널을 할당 받으면, 상기 복수의 노드들은 상기 재사용 가능한 서브 채널을 공유하는 것이 허용되므로, 상기 단말은 다른 노드들로부터 간섭 신호(142)를 수신할 수 있다. 반면, 단말(121)이 배타적 서브 채널을 할당 받으면, 상기 단말은 상기 클러스터 영역(115)에 포함된 노드들로부터의 간섭 신호로부터 자유로워지고, 상기 노드들 간 협력 기법을 통하여 1 개의 노드(132), 2 개의 노드들(134), 또는 3 개의 노드들(135)에 의해 지원 받을 수 있다. 다만, 이 경우에도 상기 배타적 서브 채널을 할당 받은 단말(121)은 상기 클러스터 영역(115) 밖으로부터 오는 간섭 신호(141)에는 영향을 받을 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 상기 클러스터 영역 내에 있는 단말들 각각을 위하여 협력적 제어 모드를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 협력적 제어 모드는 상기 협력적 제어 방법에 참여하는 노드들의 집합 및 서브 채널들의 유형을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 서브 채널들의 유형은 상기 재사용 가능한 서브 채널의 유형 및 상기 배타적 서브 채널의 유형을 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 상기 협력 클러스터 내에서 미리 정해진 조종 노드에 의하여 제어될 수 있다.
상기 복수의 노드들(110) 각각은 60도의 빔폭을 지닌 빔포밍 기술을 사용하여 상기 셀을 6 개의 영역으로 분할할 수 있다. 이 경우, 상기 안테나는 상기 60도 범위 내에서 전파를 전송하는 데 동일한 전력을 소모할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법에서, 상기 협력 클러스터는 상기 60도의 빔폭을 지닌 빔포밍 기술을 이용함으로써, 도 1에 나타난 것과 같이 삼각형 형태의 영역(115)이 될 수 있다. 이 때, 상기 협력 클러스터에서 상기 복수의 노드들(110) 각각에 포함된 하나의 섹터당 하나의 안테나를 포함할 수 있고, 단말(120) 또한 하나의 안테나를 포함할 수 있다.
B. 주어진 장소에 위치하는 단말의 에르고드적(ergodic) 용량 모델
주어진 데이터 전송 속도를 나타내는 R0을 위한 서브 채널들의 수를 계산하기 위하여, 주어진 장소에 위치하는 하나의 단말을 위한 서브 채널 당 에르고드적(ergodic) 용량을 유도할 수 있다. 이하에서, n과 k는 각각 노드의 인덱스 및 단말의 인덱스를 나타낸다. J 는 협력 클러스터에 있는 노드들의 집합을 나타내고, 상기 J 내 노드들의 수는 3 개일 수 있다. 단말 k가 노드 n에 속해 있는 경우, n ∈ J 인 n에 대하여 k ∈ K n 이 성립한다. 여기서 K n 은 노드 n에 속하는 단말들의 집합을 나타낸다. 또한, J k 는 단말 k를 위하여 노드 간 협력에 참여하고 있는 노드들의 집합을 나타낸다. 예를 들면, k ∈ K 1 인 단말 k에 대하여 가능한 J k 는 {1}, {1,2}, {1,3}, 및 {1,2,3}일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 각각의 서브 캐리어가 서로 다른 채널 계수를 가지는 주파수 선택적 페이딩 채널을 사용할 수 있다. h n ,k (b) 는 b 번째 서브 캐리어에서 노드 n 및 단말 k 에 대한 채널 계수이다. ωk 는 σk 2 의 분산 값을 가지는 백색 가우스 노이즈를 나타낸다. P n (b) 는 노드 n에 의하여 사용되는 서브 캐리어 b에 있는 리소스 원소를 전송하기 위한 전력을 나타낸다. 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 모든 n에 대하여 P n (b) = P 을 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법에서 복수의 노드들은 동일한 전송 전력을 이용하고, 상기 복수의 노드들은 복수의 서브 캐리어들에 전력을 동일하게 분포시킬 수 있다. 이 경우, k ∈ K n 인 단말 k를 위한 서브 캐리어 b에 수신된 SINR은 다음과 같이 표현될 수 있다.
(수식 1)
Figure 112011080851648-pat00001

여기서, J k = {n}이고, 서브 캐리어 b가 재사용 가능한 서브 채널인 경우, I k = J k bar ∪ O 이고, 서브 캐리어 b가 배타적 서브 채널인 경우, I k = O 이다. J k bar 는 J 에서 J k 를 뺀 차 집합이고, O 는 J 에 속하지는 않지만 J 내에 있는 노드들에 의하여 지원되는 단말들과 간섭을 일으키는 클러스터 영역 밖의 노드들의 집합이다. h n ,k 는 i.i.d(independent and identically distributed) 및 제로(zero)-평균을 만족하는, 분산 Ωn, k 2 을 가지는 복소수(complex) 가우스 랜덤 변수이고, 상기 분산 Ωn, k 2 는 쉐도잉(shadowing) 및 경로 손실(path loss)을 이용하여 결정될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법에서, 간섭 및 노이즈의 총 합은 분산
Figure 112011080851648-pat00002
를 갖는 가우스 랜덤 변수로 근사 될 수 있다. 그러므로, 순간적으로(instantaneous) 수신된 SINR은 다음과 같이 근사 될 수 있다.
(수식 2)
Figure 112011080851648-pat00003

|h n ,k|2 이 지수(exponential) 랜덤 변수이면, 확률 밀도 함수(PDF)인 ρk b 는 다음과 같이 표현될 수 있다.
(수식 3)
Figure 112011080851648-pat00004

여기서, μn,k = Ωn, k 2 P / σz 2 이고, πn 은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
(수식 4)
Figure 112011080851648-pat00005

본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 각각의 서브 채널이 해당 대역폭 내에 위치하는 복수의 서브 캐리어들로 구성되는 FUSC(Full Usage of Sub-Channels)를 사용할 수 있다. 이 경우, 각각의 서브 채널은 서로 비슷한 SINR 이득을 가질 수 있다. N car 을 하나의 서브 채널 내 위치하는 서브 캐리어들의 개수를 의미한다고 할 때, 하나의 서브 채널 당 전송 전력을 나타내는 P sub = N car P 가 될 수 있다. 그러므로, 하나의 서브 채널에서 달성할 수 있는 속도를 나타내는 척도인, 주어진 위치에서의 단말 k의 에르고드 용량(ergodic capacity)는 다음과 같이 표현될 수 있다.
(수식 5)
Figure 112011080851648-pat00006

여기서, B sub 는 서브 채널의 대역폭을 나타내고, Ei(x)는 x의 지수 적분 함수를 나타낸다. S k 는 단말 k를 위해 요구되는 서브 채널들의 수를 나타내고, 다음과 같이 표현될 수 있다.
(수식 6)
Figure 112011080851648-pat00007

S k 는 정수가 아닐 수 있으나, 이 경우에도 상기 S k 는 단말 k에 할당된 서브 채널들의 수의 평균을 나타낼 수 있다.
II. 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법
A. 최적화 문제의 구성(formulation)
k ∈ K n, n ∈ J 인 단말 k에 대하여 5 개의 전송 케이스들이 가능하다. 예를 들면, k ∈ K 1 인 단말 k는 a) J k = {1} 및 재사용 서브 채널들, b) J k = {1} 및 배타적 서브 채널들, c) J k = {1,2} 및 배타적 서브 채널들, d) J k = {1,3} 및 배타적 서브 채널들, 및 e) J k = {1,2,3} 및 배타적 서브 채널들을 통하여 서비스 받을 수 있다. 상기 케이스 c 및 케이스 d에서는 2 개의 노드들이 협력(cooperation)에 참여하고, 상기 2 개의 노드들 각각은 배타적 서브 채널에서 데이터를 전송하기 위해 P sub 의 전력을 요구할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 상기 2 개의 케이스들 중 주어진 데이터 속도를 지원하기 위하여 보다 적은 수의 서브 채널들이 요구되는 케이스를 선택할 수 있다. 이러한 점에서, 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 전송 모드의 인덱스를 나타내는 m을 사용할 수 있고, 상기 m = 0, 1, 2, 및 3은 각각 케이스 a, 케이스 b, 케이스 c (또는 케이스 d), 및 케이스 e를 나타낸다. S <m,k> 는 단말 k를 위해 전송 모드 m이 사용될 때 요구되는 서브 채널들의 수를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 서브 채널들의 수에 대한 제약 조건을 만족시키면서 총 전력 소모량을 최소화 시키게끔, 단말 k를 위한 전송 모드 m(즉, <m,k>)을 결정할 수 있다.
α<m,k> 는 서브 채널의 사용 여부에 대한 지시자(indicator)이다. 예를 들면, 단말 k에 대하여 전송 모드 m이 선택되면, α<m,k> = 1 이고, 단말 k에 대하여 전송 모드 m이 선택되지 않는다면, α<m,k> = 0 이다. 단말 k는 상기 4 개의 전송 모드들 중 선택적으로 하나에 의하여 서비스를 제공 받을 수 있으므로, 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 (수식 7)을 만족할 수 있다.
(수식 7)
Figure 112011080851648-pat00008

그러므로, 전송 모드 m을 사용하는 동안, 노드 n에 있는 모든 단말들에게 할당되어야 하는 서브 채널들의 수는 다음과 같이 계산될 수 있다.
(수식 8)
Figure 112011080851648-pat00009

따라서, 총 전력 소모량은 다음과 같이 표현될 수 있다.
(수식 9)
Figure 112011080851648-pat00010

여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 상기 총 전력 소모량을 계산하기 위하여, 주어진 전송 모드에 따른 가중치 인자(weighting factor)를 사용할 수 있다. 이는 2 개의 협력(cooperating) 노드들 및 3 개의 협력 노드들 각각은 1 개의 노드에 비하여 2 배 및 3 배의 전력을 소모하기 때문이다. 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법에서 요구되는 서브 채널들의 수는 재사용 가능한 밴드(band)에서 요구되는 서브 채널들의 수 및 배타적 밴드에서 요구되는 서브 채널들의 수를 합한 값일 수 있다. 상기 배타적 밴드에서 요구되는 서브 채널들의 수는 상기 배타적 밴드에 있는 단말들에게 할당된 서브 채널들의 수를 합하여 계산될 수 있다. 반면, 상기 재사용 가능한 밴드에서 사용되는 서브 채널들은 다른 단말들을 위하여 재사용될 수 있으므로, 상기 재사용 가능한 밴드에서 요구되는 서브 채널들의 수는 상기 클러스터 영역 내의 노드들 각각에 대하여 해당 노드에 있는 모든 단말들에게 할당된 서브 채널들의 수 중 최대값일 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법에서 요구되는 서브 채널들의 수는 다음과 같이 표현될 수 있다.
(수식 10)
Figure 112011080851648-pat00011

A 는 ∀k ∈ K n, ∀n ∈ J 인 단말 k에 대한 원소들의 집합을 나타낸다. 예를 들면, A = {{α<0,1>,α<1,1>,α<2,1>,α<3,1>},…,{α<0,k>,α<1,k>,α<2,k>,α<3,k>}} 이다. A * 는 최적의 해를 나타내며, 다음과 같이 표현될 수 있다.
(수식 11)
Figure 112011080851648-pat00012

B. 서브 채널을 할당하는 알고리즘
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터(cooperative cluster)를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 상기 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따라 재사용(reuse) 밴드 및 복수의 배타적(exclusive) 밴드들로 분할하는 단계(210); 상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비를 기초로 상기 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 서브 채널의 할당과 관련된 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 단계(220); 및 상기 선택된 모드에 따라 상기 단말들 각각에 대하여 서브 채널을 할당하는 단계(230)를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 복수의 모드들 중 제1 모드에서 해당 단말에는 상기 복수의 인접 노드들에 의해 공유적으로 사용되는 상기 재사용 밴드에 포함된 서브 채널이 할당되고, 상기 복수의 모드들 중 제2 모드에서 해당 단말에는 단일의 인접 노드에 의해 배타적으로 사용되는 배타적 밴드에 포함된 서브 채널이 할당되며, 상기 복수의 모드들 중 제3 모드에서 해당 단말에는 둘 이상의 인접 노드들에 의해 협력적으로 사용되는 배타적 밴드에 포함된 서브 채널이 할당될 수 있다.
이 경우, 상기 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 단계는 상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수와 관련된 제약 조건 및 상기 협력 클러스터에서 데이터가 전송되는 속도와 관련된 제약 조건 중 적어도 하나를 고려하여, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 상기 전력 소비를 최소로 하는 어느 하나의 모드에 대한 선택을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비는 상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널의 수에 의존할 수 있다.
한편, 상기 제3 모드에서 사용되는 배타적 밴드는 상기 복수의 인접 노드들 중 일부에 의해 협력적으로 사용되는 배타적 밴드; 및 상기 복수의 인접 노드들 모두에 의해 협력적으로 사용되는 배타적 밴드를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터(cooperative cluster)를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 상기 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따라 재사용(reuse) 밴드 및 복수의 배타적(exclusive) 밴드들로 분할하는 단계; 및 상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비 및 상기 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 배타적 밴드들 중 적어도 하나를 이용하여 협력적으로 통신이 수행되는지 여부를 기초로, 상기 단말들 각각에 대하여 적어도 하나의 서브 채널을 할당하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 재사용 밴드는 복수의 재사용 서브 채널들을 포함하고, 상기 복수의 배타적 밴드들 각각은 복수의 배타적 서브 채널들을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 서브 채널을 할당하는 단계는 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 배타적 밴드들 중 적어도 하나를 이용하여 협력적으로 통신이 수행되는지 여부를 기초로, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 전력 소비가 최소가 되는 적어도 하나의 서브 채널의 할당을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
C. PESA(Power-Efficient Subchannel Allocation) 기법을 이용하여 서브 채널을 할당하는 알고리즘
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 PESA 기법을 이용한 나타낸 동작 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터(cooperative cluster)를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 상기 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따라 복수의 재사용(reuse) 서브 채널들 및 복수의 배타적(exclusive) 서브 채널들로 분할하는 단계(310); 상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비를 기초로 상기 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 상기 분할된 서브 채널들의 할당과 관련된 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 제1 모드 선택 단계(320); 상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수를 기초로 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 제2 모드 선택 단계(330); 상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수와 관련된 제약 조건을 고려하여, 상기 제2 모드 선택 단계에서 선택된 모드를 이용해 상기 제1 모드 선택 단계에서 선택된 모드를 수정하는 단계(340); 및 상기 수정된 모드에 따라 상기 단말기들 각각에 대하여 상기 분할된 서브 채널들 중 적어도 하나를 할당하는 단계(350)를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 복수의 모드들 중 제1 모드에서 해당 단말에는 상기 복수의 인접 노드들에 의해 공유적으로 사용되는 상기 복수의 재사용 서브 채널들 중 적어도 하나가 할당되고, 상기 복수의 모드들 중 제2 모드에서 해당 단말에는 단일의 인접 노드에 의해 배타적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들 중 적어도 하나가 할당되며, 상기 복수의 모드들 중 제3 모드에서 해당 단말에는 둘 이상의 인접 노드들에 의해 협력적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들 중 적어도 하나가 할당될 수 있다.
이 경우, 상기 소비되는 전력 소비를 기초로 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 단계는 상기 협력 클러스터에서 데이터가 전송되는 속도와 관련된 제약 조건을 고려하여, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 상기 전력 소비를 최소로 하는 어느 하나의 모드에 대한 선택을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 서브 채널들의 수를 기초로 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 단계는 상기 협력 클러스터에서 데이터가 전송되는 속도와 관련된 제약 조건을 고려하여, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 상기 서브 채널들의 수를 최소로 하는 어느 하나의 모드에 대한 선택을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비는 상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수에 의존할 수 있다.
한편, 상기 제3 모드에서 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들은 상기 복수의 인접 노드들 중 일부에 의해 협력적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들; 및 상기 복수의 인접 노드들 모두에 의해 협력적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, (수식 11)을 풀기 위한 계산 시간은 단말들의 수가 증가함에 따라 지수적으로 증가할 수 있다. 따라서, 상기 (수식 11)을 풀기 위한 오버헤드를 효과적으로 감소시키기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 PESA기법을 사용할 수 있다. 상기 PESA 기법은 후술하는 3 단계로 이루어진다.
1) 제1 단계
첫 번째 단계로, 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 서브 채널의 수와 관련된 제약 조건 없이 (수식 11)의 최적 해를 획득할 수 있다. 이 경우, (수식 11)은 다음과 같이 변경될 수 있다.
(수식 12)
Figure 112011080851648-pat00013

본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 복수의 단말들 각각에 대하여 전송 모드의 인덱스 m을 확인함으로써, (수식 12)의 최적 해를 도출할 수 있다. 전송 모드 m* 는
Figure 112011080851648-pat00014
과 같이 선택되고, 여기서, m이 0일 때에는 P <m,k> = S <0,k> 이고, m이 0이 아닌 때에는 P <m,k> = m?S <m,k> 이다. 또한, m 이 m* 일 때에는 α<m,k> = 1 이고, m 이 m* 가 아닐 때에는 α<m,k> = 0 이다. 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 이러한 과정을 ∀k ∈ K n, ∀n ∈ J 인 모든 단말들에 대하여 수행하여 (수식 12)의 최적 해인 A pow를 획득할 수 있다.
2) 제2 단계
두 번째 단계로, 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 상기 협력 클러스터에서 사용되는 서브 채널들의 수를 최소화시켜는 최적 해를 구할 수 있다. (수식 10)을 이용하면, 상기 협력 클러스터에서 사용되는 서브 채널들의 수를 최소화하는 최적화 문제는 다음과 같이 표현될 수 있다.
(수식 13)
Figure 112011080851648-pat00015

(수식 13)은 최대값(max) 함수가 포함되어 있어 풀이하기 복잡하므로, 이를 단순화 시키기 위하여 지시자 α<m,k> 의 값을 0 ≤ α<m,k> ≤ 1 로 완화(relaxation)시킬 수 있다. 이처럼 (수식 13)으로부터 상기 α<m,k> 의 값이 완화된 경우, 다음의 조건들을 만족해야 한다.
(수식 14)
Figure 112011080851648-pat00016

(수식 15)
Figure 112011080851648-pat00017

만약, 임의의 노드 q에 대하여
Figure 112011080851648-pat00019
와 같은 해가 존재하는 경우, 상기 해는
Figure 112011080851648-pat00020
의 양만큼 서브 채널들이 낭비되는 것이므로 최적 해가 될 수 없다.
(수식 15)를 이용하면 (수식 13)은 다음과 같이 변경될 수 있다.
(수식 16)
Figure 112011080851648-pat00021

(수식 16)은 세 번째 제약 조건으로 인하여 여전히 최적 해를 구하기 복잡하므로, 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 (수식 16)을 한 번 더 완화(relaxation)시킬 수 있다.
(수식 17)
Figure 112011080851648-pat00022

여기서, α<m,k> 는 상기 완화와 관련된 제약 조건으로 0 ≤ α<m,k> ≤ 1 의 값을 가질 수 있으나, (수식 17)에 포함된 최소값(min) 함수로 인하여 α<m,k> 는 항상 0 또는 1의 값을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 (수식 12)를 풀이한 것과 비슷한 방법으로 (수식 17)의 최적 해를 도출할 수 있다. 보다 구체적으로, 전송 모드 m* 는
Figure 112011080851648-pat00023
과 같이 선택되고, 여기서, m이 0일 때에는 S ' <m,k> = S <0,k> / |J| 이고, m이 0이 아닌 때에는 S ' <m,k> = S <m,k> 이다. 또한, m 이 m* 일 때에는 α<m,k> = 1 이고, m 이 m* 가 아닐 때에는 α<m,k> = 0 이다. 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 이러한 과정을 ∀k ∈ K n, ∀n ∈ J 인 모든 단말들에 대하여 수행하여 (수식 17)의 최적 해인 A res를 획득할 수 있다.
3) 제3 단계
마지막 단계로, 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 상기 A pow 및 A res를 이용하여 (수식 11)의 서브 최적 해를 도출할 수 있다. 이러한 마지막 단계에 대한 수도 코드(pseudo code)는 하기 <표 1>과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112011080851648-pat00024
우선, 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 A sub를 A pow로 초기화할 수 있고, 서브 채널의 수와 관련된 제약 조건을 확인하기 위하여 (수식 10)을 사용할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 상기 클러스터 영역 내의 복수의 단말들 중 어느 하나의 단말이라도 미리 정해진 데이터 전송 속도를 서비스 받지 못하는 경우 알고리즘을 종료시킬 수 있다. A res는 상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수가 최소인 해 집합이므로, 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 N req(A res) > N sub 인 경우에 알고리즘을 종료시킬 수 있다. 한편, N req(A res) ≤ N sub 인 경우, 상기 서브 채널의 수와 관련된 제약 조건을 만족하는 해가 존재할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 (수식 17)을 이용하여 상기 완화가 적용되었을 때 상기 복수의 단말들 각각에 대하여 할당된 주파수 자원의 양을 계산할 수 있다. 여기서, γ<k> 는 단말 k에게 할당된 자원의 양을 나타내고, 이는 다음과 같이 표현될 수 있다.
(수식 18)
Figure 112011080851648-pat00025

단말 k에게 할당된 자원의 양의 차이인 γ<k> sub -γ<k> res 는 A sub의 k 번째 원소가 A res의 k 번째 원소로 대치되는 경우 절약되는 자원의 양을 나타낼 수 있다. A k 는 A의 k 번째 원소를 나타낸다. 예를 들면, A k ∈ A, A k = {α<0,k>,α<1,k>,α<2,k>,α<3,k>} 일 수 있다. 인덱스 i는 k ∈ K n, n ∈ J 인 모든 단말들에 대하여 상기 γ<k> sub -γ<k> res 를 최대로 만드는 인덱스를 나타낸다. 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 상기 인덱스 i를 이용하여, A i sub 를 A i res로 치환할 수 있다. 더 나아가, 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 상기 주어진 서브 채널들의 수와 관련된 제약 조건을 만족시킬 때까지 A sub를 업데이트할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 (수식 11)의 서브 최적 해인 A sub를 도출할 수 있다.
III. 성능 평가
A. 성능 평가의 방법
본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 500 미터의 반지름을 갖는 셀을 이용하여 상기 협력 클러스터 내 복수의 단말들에게 1 Mbps 의 데이터 전송 속도로 다운링크 통신을 지원하는 환경에서 동작할 수 있다. <표 2>는 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법을 시뮬레이션 하기 위한 파라미터들을 보다 구체적으로 제시한다.
Figure 112011080851648-pat00026
본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 성능 측정의 메트릭(metric)들로써 클러스터 영역에서 소비되는 총 전력 소비량 및 제약 조건들(데이터 전송 속도에 관련된 제약 조건 및 클러스터 영역에서 이용되는 서브 채널들의 수와 관련된 제약 조건)을 만족하는 주파수 자원의 할당의 실패 확률(outage probability)을 사용할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 PESA 기법은, 공지의 기술들(예를 들면, 요구되는 서브 채널들의 수를 최소화하는 전송 모드를 선택하고 서브 채널들을 할당하는 기법인 MR(minimization resource) 기법, 협력을 수행하는 영역 내 단말들을 위하여 3 개의 협력 노드들 및 배타적 서브 채널들을 사용하는 FCO(full cooperation scheme) 기법, 노드들 간 협력 없이 재사용 밴드 및 배타적 밴드를 사용하여 단말들을 지원하는 다이나믹 FFR 기법, 및 하나의 노드에서 배타적 밴드를 사용하여 단말들을 지원하는 EX(exclusive) 기법과 상기 메트릭들을 비교함으로써 성능이 측정될 수 있다. 상기 시뮬레이션 과정에서 상기 제약 조건들을 만족하는 주파수 자원의 할당에 실패하는 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법은 최대한 많은 단말들을 지원하기 위하여 최대 전송 전력 및 가용한 서브 채널들 모두를 사용할 수 있다.
B. 성능 평가의 결과
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 PESA 기법을 전력 소비량의 측면에서 공지의 기법들과 비교한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 모든 기법들에 대하여 총 전력 소비량은 단말들의 수가 증가함에 따라 함께 증가한다. 이는 단말들의 수가 증가함에 따라 요구되는 서브 채널들의 수가 증가하기 때문이다. 본 발명의 일실시예에 따른 PESA 기법(410)은 단말들의 수가 변하는 영역 전체에 걸쳐서 다른 모든 기법들에 비하여 전력을 더 적게 소비할 수 있다. FCO 기법이 가장 많은 전력을 소비하고, 이는 FCO 기법에 의하면 3 개의 노드들이 항상 협력을 수행하기 때문이다. 단말들의 수가 15 명일 때, 본 발명의 일실시예에 따른 PESA 기법(410)은 MR 기법, FFR 기법, EX 기법, 및 FCO 기법에 비하여 각각 21%, 25%, 43%, 및 43% 더 적게 전력을 소비할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 PESA 기법을 주파수 자원의 할당의 실패 확률의 측면에서 공지의 기법들과 비교한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 상기 전력 소비량과 유사한 이유로 인하여 단말들의 수가 증가함에 따라 상기 주파수 자원의 할당의 실패 확률도 함께 증가할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 PESA 기법(510) 및 MR 기법은 주파수 자원의 할당과 관련하여 다른 기법들에 비하여 매우 우수한 효과를 보인다. 이는 본 발명의 일실시예에 따른 PESA 기법(510)은 제2 단계에서 주파수 자원을 최소화하는 프로세스를 수행하기 때문이다. EX 기법의 주파수 자원 할당의 실패 확률은 단말들의 수가 증가함에 따라 급격하게 증가하는데, 이는 EX 기법에서는 단말들에게 재사용 서브 채널들을 할당하지 않기 때문이다. 단말들의 수가 15 명 이하인 영역에서는 FCO 기법이 본 발명의 일실시예에 따른 PESA 기법(510)에 비하여 주파수 자원의 할당의 실패 확률이 더 적게 나타난다. 다만, 도 4를 참조하여 전술한 바와 같이 FCO 기법은 본 발명의 일실시예에 따른 PESA 기법(510)에 비하여 2 배 정도의 높은 전력을 소모하는 바, 전력 소비량 및 주파수 자원의 할당의 실패 확률 모두를 고려할 때 본 발명의 일실시예에 따른 PESA 기법(510)이 FCO 기법에 비하여 우수한 성능을 보인다고 할 수 있다. 따라서, 상기 전력 소비량 및 주파수 자원의 할당의 실패 확률이라는 2 개의 성능 평가의 메트릭들을 모두 고려할 때, 본 발명의 일실시예에 따른 PESA 기법(510)은 다른 공지의 기법들인 MR 기법, FCO 기법, FFR 기법, 및 EX 기법에 비하여 우수한 성능을 보인다.
상술한 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭피 디스크(floppy disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
IV. 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터(cooperative cluster)를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치(600)는 상기 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따라 재사용(reuse) 밴드 및 복수의 배타적(exclusive) 밴드들로 분할하는 주파수 자원 분할부(610); 상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비를 기초로 상기 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 서브 채널의 할당과 관련된 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 모드 선택부(620); 및 상기 선택된 모드에 따라 상기 단말들 각각에 대하여 서브 채널을 할당하는 서브 채널 할당부(630)를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 복수의 모드들 중 제1 모드에서 해당 단말에는 상기 복수의 인접 노드들에 의해 공유적으로 사용되는 상기 재사용 밴드에 포함된 서브 채널이 할당되고, 상기 복수의 모드들 중 제2 모드에서 해당 단말에는 단일의 인접 노드에 의해 배타적으로 사용되는 배타적 밴드에 포함된 서브 채널이 할당되며, 상기 복수의 모드들 중 제3 모드에서 해당 단말에는 둘 이상의 인접 노드들에 의해 협력적으로 사용되는 배타적 밴드에 포함될 수 있다.
도 6에 도시된 모듈들 각각에는 도 1 내지 도 5를 통하여 기술된 사항들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
또한, 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터(cooperative cluster)를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치는 상기 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따라 재사용(reuse) 밴드 및 복수의 배타적(exclusive) 밴드들로 분할하는 주파수 자원 분할부; 및 상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비 및 상기 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 배타적 밴드들 중 적어도 하나를 이용하여 협력적으로 통신이 수행되는지 여부를 기초로, 상기 단말들 각각에 대하여 적어도 하나의 서브 채널을 할당하는 서브 채널 할당부를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 재사용 밴드는 복수의 재사용 서브 채널들을 포함하고, 상기 복수의 배타적 밴드들 각각은 복수의 배타적 서브 채널들을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 서브 채널 할당부는 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 배타적 밴드들 중 적어도 하나를 이용하여 협력적으로 통신이 수행되는지 여부를 기초로, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 전력 소비가 최소가 되는 적어도 하나의 서브 채널의 할당을 수행하는 서브 채널 할당 수행부를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 PESA 기법을 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 7을 참조하면, 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터(cooperative cluster)를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치(700)는 상기 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따라 복수의 재사용(reuse) 서브 채널들 및 복수의 배타적(exclusive) 서브 채널들로 분할하는 주파수 자원 분할부(710); 상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비를 기초로 상기 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 상기 분할된 서브 채널들의 할당과 관련된 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 제1 모드 선택부(720); 상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수를 기초로 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 제2 모드 선택부(730); 상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수와 관련된 제약 조건을 고려하여, 상기 제2 모드 선택부에 의해 선택된 모드를 이용해 상기 제1 모드 선택부에 의해 선택된 모드를 수정하는 모드 수정부(740); 및 상기 모드 수정부에 의해 수정된 모드에 따라 상기 단말기들 각각에 대하여 상기 분할된 서브 채널들 중 적어도 하나를 할당하는 서브 채널 할당부(750)를 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 모듈들 각각에는 도 1 내지 도 5를 통하여 기술된 사항들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
610: 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR 기법에 따라 재사용 밴드 및 복수의 배타적 밴드들로 분할하는 주파수 자원 분할부
620: 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비를 기초로 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 서브 채널의 할당과 관련된 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 모드 선택부
630: 선택된 모드에 따라 단말들 각각에 대하여 서브 채널을 할당하는 서브 채널 할당부

Claims (22)

  1. 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터(cooperative cluster)를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법에 있어서,
    상기 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따라 재사용(reuse) 밴드 및 복수의 배타적(exclusive) 밴드들로 분할하는 단계;
    상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비를 기초로 상기 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 서브 채널의 할당과 관련된 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 모드에 따라 상기 단말들 각각에 대하여 서브 채널을 할당하는 단계
    를 포함하고,
    상기 복수의 모드들 중 제1 모드에서 해당 단말에는 상기 복수의 인접 노드들에 의해 공유적으로 사용되는 상기 재사용 밴드에 포함된 서브 채널이 할당되고,
    상기 복수의 모드들 중 제2 모드에서 해당 단말에는 단일의 인접 노드에 의해 배타적으로 사용되는 배타적 밴드에 포함된 서브 채널이 할당되며,
    상기 복수의 모드들 중 제3 모드에서 해당 단말에는 둘 이상의 인접 노드들에 의해 협력적으로 사용되는 배타적 밴드에 포함된 서브 채널이 할당되는
    협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 단계는
    상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수와 관련된 제약 조건 및 상기 협력 클러스터에서 데이터가 전송되는 속도와 관련된 제약 조건 중 적어도 하나를 고려하여, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 상기 전력 소비를 최소로 하는 어느 하나의 모드에 대한 선택을 수행하는 단계
    를 포함하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 모드에서 사용되는 배타적 밴드는
    상기 복수의 인접 노드들 중 일부에 의해 협력적으로 사용되는 배타적 밴드; 및
    상기 복수의 인접 노드들 모두에 의해 협력적으로 사용되는 배타적 밴드
    를 포함하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비는
    상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널의 수에 의존하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법.
  5. 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터(cooperative cluster)를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법에 있어서,
    상기 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따라 재사용(reuse) 밴드 및 복수의 배타적(exclusive) 밴드들로 분할하는 단계; 및
    상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비 및 상기 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 배타적 밴드들 중 적어도 하나를 이용하여 협력적으로 통신이 수행되는지 여부를 기초로, 상기 단말들 각각에 대하여 적어도 하나의 서브 채널을 할당하는 단계
    를 포함하고,
    상기 재사용 밴드는 복수의 재사용 서브 채널들을 포함하고,
    상기 복수의 배타적 밴드들 각각은 복수의 배타적 서브 채널들을 포함하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 서브 채널을 할당하는 단계는
    상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 배타적 밴드들 중 적어도 하나를 이용하여 협력적으로 통신이 수행되는지 여부를 기초로, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 전력 소비가 최소가 되는 적어도 하나의 서브 채널의 할당을 수행하는 단계
    를 포함하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법.
  7. 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터(cooperative cluster)를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법에 있어서,
    상기 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따라 복수의 재사용(reuse) 서브 채널들 및 복수의 배타적(exclusive) 서브 채널들로 분할하는 단계;
    상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비를 기초로 상기 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 상기 분할된 서브 채널들의 할당과 관련된 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 제1 모드 선택 단계;
    상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수를 기초로 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 제2 모드 선택 단계;
    상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수와 관련된 제약 조건을 고려하여, 상기 제2 모드 선택 단계에서 선택된 모드를 이용해 상기 제1 모드 선택 단계에서 선택된 모드를 수정하는 단계; 및
    상기 수정된 모드에 따라 상기 단말들 각각에 대하여 상기 분할된 서브 채널들 중 적어도 하나를 할당하는 단계
    를 포함하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 모드들 중 제1 모드에서 해당 단말에는 상기 복수의 인접 노드들에 의해 공유적으로 사용되는 상기 복수의 재사용 서브 채널들 중 적어도 하나가 할당되고,
    상기 복수의 모드들 중 제2 모드에서 해당 단말에는 단일의 인접 노드에 의해 배타적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들 중 적어도 하나가 할당되며,
    상기 복수의 모드들 중 제3 모드에서 해당 단말에는 둘 이상의 인접 노드들에 의해 협력적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들 중 적어도 하나가 할당되는
    협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 소비되는 전력 소비를 기초로 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 단계는
    상기 협력 클러스터에서 데이터가 전송되는 속도와 관련된 제약 조건을 고려하여, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 상기 전력 소비를 최소로 하는 어느 하나의 모드에 대한 선택을 수행하는 단계
    를 포함하고,
    상기 서브 채널들의 수를 기초로 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 단계는
    상기 협력 클러스터에서 데이터가 전송되는 속도와 관련된 제약 조건을 고려하여, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 상기 서브 채널들의 수를 최소로 하는 어느 하나의 모드에 대한 선택을 수행하는 단계
    를 포함하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제3 모드에서 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들은
    상기 복수의 인접 노드들 중 일부에 의해 협력적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들; 및
    상기 복수의 인접 노드들 모두에 의해 협력적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들
    을 포함하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비는
    상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수에 의존하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 방법.
  12. 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터(cooperative cluster)를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치에 있어서,
    상기 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따라 재사용(reuse) 밴드 및 복수의 배타적(exclusive) 밴드들로 분할하는 주파수 자원 분할부;
    상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비를 기초로 상기 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 서브 채널의 할당과 관련된 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 모드 선택부; 및
    상기 선택된 모드에 따라 상기 단말들 각각에 대하여 서브 채널을 할당하는 서브 채널 할당부
    를 포함하고,
    상기 복수의 모드들 중 제1 모드에서 해당 단말에는 상기 복수의 인접 노드들에 의해 공유적으로 사용되는 상기 재사용 밴드에 포함된 서브 채널이 할당되고,
    상기 복수의 모드들 중 제2 모드에서 해당 단말에는 단일의 인접 노드에 의해 배타적으로 사용되는 배타적 밴드에 포함된 서브 채널이 할당되며,
    상기 복수의 모드들 중 제3 모드에서 해당 단말에는 둘 이상의 인접 노드들에 의해 협력적으로 사용되는 배타적 밴드에 포함된 서브 채널이 할당되는
    협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 모드 선택부는
    상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수와 관련된 제약 조건 및 상기 협력 클러스터에서 데이터가 전송되는 속도와 관련된 제약 조건 중 적어도 하나를 고려하여, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 상기 전력 소비를 최소로 하는 어느 하나의 모드에 대한 선택을 수행하는 모드 선택 수행부
    를 포함하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제3 모드에서 사용되는 배타적 밴드는
    상기 복수의 인접 노드들 중 일부에 의해 협력적으로 사용되는 배타적 밴드; 및
    상기 복수의 인접 노드들 모두에 의해 협력적으로 사용되는 배타적 밴드
    를 포함하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비는
    상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널의 수에 의존하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치.
  16. 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터(cooperative cluster)를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치에 있어서,
    상기 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따라 재사용(reuse) 밴드 및 복수의 배타적(exclusive) 밴드들로 분할하는 주파수 자원 분할부; 및
    상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비 및 상기 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 배타적 밴드들 중 적어도 하나를 이용하여 협력적으로 통신이 수행되는지 여부를 기초로, 상기 단말들 각각에 대하여 적어도 하나의 서브 채널을 할당하는 서브 채널 할당부
    를 포함하고,
    상기 재사용 밴드는 복수의 재사용 서브 채널들을 포함하고,
    상기 복수의 배타적 밴드들 각각은 복수의 배타적 서브 채널들을 포함하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 서브 채널 할당부는
    상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 배타적 밴드들 중 적어도 하나를 이용하여 협력적으로 통신이 수행되는지 여부를 기초로, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 전력 소비가 최소가 되는 적어도 하나의 서브 채널의 할당을 수행하는 서브 채널 할당 수행부
    를 포함하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치.
  18. 복수의 인접 노드들을 포함하는 협력 클러스터(cooperative cluster)를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치에 있어서,
    상기 협력 클러스터에서 이용되는 주파수 자원을 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따라 복수의 재사용(reuse) 서브 채널들 및 복수의 배타적(exclusive) 서브 채널들로 분할하는 주파수 자원 분할부;
    상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비를 기초로 상기 협력 클러스터에 포함된 단말들 각각에 대하여 상기 분할된 서브 채널들의 할당과 관련된 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 제1 모드 선택부;
    상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수를 기초로 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하는 제2 모드 선택부;
    상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수와 관련된 제약 조건을 고려하여, 상기 제2 모드 선택부에 의해 선택된 모드를 이용해 상기 제1 모드 선택부에 의해 선택된 모드를 수정하는 모드 수정부; 및
    상기 모드 수정부에 의해 수정된 모드에 따라 상기 단말들 각각에 대하여 상기 분할된 서브 채널들 중 적어도 하나를 할당하는 서브 채널 할당부
    를 포함하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 모드들 중 제1 모드에서 해당 단말에는 상기 복수의 인접 노드들에 의해 공유적으로 사용되는 상기 복수의 재사용 서브 채널들 중 적어도 하나가 할당되고,
    상기 복수의 모드들 중 제2 모드에서 해당 단말에는 단일의 인접 노드에 의해 배타적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들 중 적어도 하나가 할당되며,
    상기 복수의 모드들 중 제3 모드에서 해당 단말에는 둘 이상의 인접 노드들에 의해 협력적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들 중 적어도 하나가 할당되는
    협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제1 모드 선택부는
    상기 협력 클러스터에서 데이터가 전송되는 속도와 관련된 제약 조건을 고려하여, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 상기 전력 소비를 최소로 하는 어느 하나의 모드에 대한 선택을 수행하는 제1 모드 선택 수행부
    를 포함하고,
    상기 제2 모드 선택부는
    상기 협력 클러스터에서 데이터가 전송되는 속도와 관련된 제약 조건을 고려하여, 상기 단말들 각각에 대하여 상기 복수의 모드들 중 상기 서브 채널들의 수를 최소로 하는 어느 하나의 모드에 대한 선택을 수행하는 제2 모드 선택 수행부
    를 포함하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제3 모드에서 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들은
    상기 복수의 인접 노드들 중 일부에 의해 협력적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들; 및
    상기 복수의 인접 노드들 모두에 의해 협력적으로 사용되는 복수의 배타적 서브 채널들
    을 포함하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 협력 클러스터에서 소비되는 전력 소비는
    상기 협력 클러스터에서 이용되는 서브 채널들의 수에 의존하는 협력 클러스터를 이용한 다중 셀 간 협력적 간섭 제어 장치.
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