KR102135509B1

KR102135509B1 - Multiple access control appratus in non-orthogonal multiple access system and method for adjusting overlap ratio of resource

Info

Publication number: KR102135509B1
Application number: KR1020180130774A
Authority: KR
Inventors: 홍대식; 김범주; 허제현
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2020-07-17
Also published as: KR20200048576A

Abstract

본 실시예는 비직교 다중 접속 시스템(Non-Orthogonal Multiple Access)에 있어서, 다수의 사용자 단말을 거리에 따라 근거리 단말과 원거리 단말로 구분하여 자원을 할당하고, 원거리 단말에 할당된 자원 중 근거리 단말이 중첩으로 공유하여 사용하는 비율인 근거리 자원 중첩비와 근거리 단말에 할당된 자원 중 원거리 단말이 중첩으로 공유하여 사용하는 비율인 원거리 자원 중첩비를 기지정된 가변량 단위로 조절하면서 근거리 단말과 원거리 단말의 용량을 서로 다르게 지정된 방식으로 계산하며, 계산된 근거리 단말과 원거리 단말의 용량에 따라 근거리 자원 중첩비와 원거리 자원 중첩비를 선택하는 다중 접속 제어 장치 및 이의 자원 중첩비 조절 방법을 제공할 수 있다. 따라서 비직교 다중 접속 시스템을 부분 비직교 다중 접속 시스템으로 전환하여 합 용량을 최대로 하거나 사용자 단말별 용량의 차인 갭 용량을 줄이면서도 합 용량을 기존보다 향상시킬 수 있다.In the present embodiment, in a non-orthogonal multiple access system, a plurality of user terminals are divided into a short-distance terminal and a long-distance terminal according to a distance, and resources are allocated. The ratio of the short-distance resource overlapping ratio, which is a ratio used by overlapping, and the ratio of the long-distance resource overlapping ratio, which is a ratio that the remote terminal uses by overlapping among the resources allocated to the short-distance terminal, are adjusted in units of a predetermined variable amount, and It is possible to provide a multiple access control device for calculating the capacity in a differently designated manner and selecting a short-range resource overlap ratio and a long-range resource overlap ratio according to the calculated capacity of the short-range terminal and the far-end terminal, and a method for adjusting the resource overlap ratio. Therefore, the non-orthogonal multiple access system can be switched to the partial non-orthogonal multiple access system to maximize the sum capacity or to improve the sum capacity while reducing the gap capacity, which is the difference in capacity for each user terminal.

Description

비직교 다중 접속 시스템에서 다중 접속 제어 장치 및 이의 자원 중첩비 조절 방법{MULTIPLE ACCESS CONTROL APPRATUS IN NON-ORTHOGONAL MULTIPLE ACCESS SYSTEM AND METHOD FOR ADJUSTING OVERLAP RATIO OF RESOURCE}{MULTIPLE ACCESS CONTROL APPRATUS IN NON-ORTHOGONAL MULTIPLE ACCESS SYSTEM AND METHOD FOR ADJUSTING OVERLAP RATIO OF RESOURCE}

본 발명은 비직교 다중 접속 시스템의 다중 접속 제어 장치 및 이의 자원 중첩비 조절 방법에 관한 것으로, 사용자간 신호의 중첩 비율을 조절하여 용량 및 품질을 최적화할 수 있는 비직교 다중 접속 시스템의 다중 접속 제어 장치 및 이의 자원 중첩비 조절 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multiple access control apparatus of a non-orthogonal multiple access system and a method for adjusting the resource overlap ratio thereof, and multiple access control of a non-orthogonal multiple access system capable of optimizing capacity and quality by adjusting the overlap ratio of signals between users It relates to a device and a method for adjusting the resource overlap ratio.

5G 무선 통신 시스템에서는 스펙트럼 효율성, 동시 지원 사용자 수, 사용자 공정성 등을 향상시키기 위한 방안으로 비직교 다중 접속(Non-Orthogonal Multiple Access: 이하 NOMA) 기법에 대한 논의가 계속되고 있다.Discussion of the Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) technique continues as a way to improve spectrum efficiency, the number of users simultaneously supported, and user fairness in 5G wireless communication systems.

NOMA는 시간/주파수/코드 도메인 모두를 이용하는 비직교 자원을 정의하여, 기존의 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access: 이하 OFDMA) 대비 최대 300%의 사용자를 큰 성능 열화 없이 서비스 할 수 있다.NOMA defines non-orthogonal resources that use both time/frequency/code domains, so it can service up to 300% of users compared to existing orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) without significant performance degradation. .

NOMA는 크게 코드 도메인 NOMA와 전력 도메인 NOMA로 분류될 수 있다. 코드 도메인 NOMA는 업 링크 환경에서 지원 사용자의 수를 동시에 늘리기 위한 방식으로 LDS(low density spreading), SCMA (sparse code multiple access), PDMA (pattern division multiple access) 등의 다양한 종류로 제안되고 있다.The NOMA can be roughly classified into a code domain NOMA and a power domain NOMA. Code domain NOMA has been proposed in various types such as low density spreading (LDS), sparse code multiple access (SCMA), and pattern division multiple access (PDMA) as a method for simultaneously increasing the number of supported users in an uplink environment.

반면, 전력 도메인 NOMA는 다운 링크 환경에서 스펙트럼 효율을 높이기 위해 제안된 방식으로, 중첩 코딩(superposition coding)을 이용하여 사용자 단말의 신호를 시간 및 주파수 영역에서 중첩한다. 즉 다수의 사용자 단말들이 자원을 공유하여 사용하도록 한다. 그러나 동일한 자원에서 신호가 중첩되면 사용자 단말 사이에 간섭이 발생하게 되고 이로 인해 신호 대 간섭 및 잡음 비(Signal-to-Interference and Noise Ratio: 이하 SINR) 손실이 발생한다.On the other hand, the power domain NOMA is a scheme proposed to increase spectral efficiency in a downlink environment, and superimposes a signal of a user terminal in a time and frequency domain using superposition coding. That is, multiple user terminals share resources for use. However, when signals are superimposed on the same resource, interference occurs between user terminals, resulting in signal-to-interference and noise ratio (SINR) loss.

이에 간섭 문제를 해결하고 전력 도메인 NOMA의 성능을 향상시키기 위한 많은 연구가 제안되어 왔으나, NOMA의 특성에 따라 전체 시간 구간의 모든 서브캐리어(Subcarrier)에서 전력을 분할하는 완전 중첩(full overlap) 상황 하에서 수행되어 왔으므로, SINR을 줄이기 어렵다는 한계가 있다.Accordingly, many studies have been proposed to solve the interference problem and improve the performance of the power domain NOMA, but under a full overlap situation in which power is divided in all subcarriers of the entire time interval according to the characteristics of the NOMA. Since it has been performed, it is difficult to reduce SINR.

한국 공개 특허 제10-2018-0059111호 (2018.06.04 공개)Korean published patent No. 10-2018-0059111 (published on June 4, 2018)

본 발명의 목적은 신호의 중첩 비율을 조절하여 SINR 손실을 저감시킴으로써, 사용자 단말들의 다운 링크 합 용량을 증가시킬 수 있는 비직교 다중 접속 시스템의 다중 접속 제어 장치 및 이의 자원 중첩비 조절 방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a multiple access control apparatus of a non-orthogonal multiple access system capable of increasing downlink sum capacity of user terminals by reducing SINR loss by adjusting a signal overlap ratio, and a method for adjusting a resource overlap ratio thereof have.

본 발명의 다른 목적은 신호의 중첩 비율을 조절하여 사용자 단말 사이의 다운 링크 용량의 공정성을 향상시킬 수 있는 비직교 다중 접속 시스템의 다중 접속 제어 장치 및 이의 자원 중첩비 조절 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a multiple access control apparatus of a non-orthogonal multiple access system capable of improving fairness of downlink capacity between user terminals by adjusting a superposition ratio of signals and a method of adjusting a resource superposition ratio thereof.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 비직교 다중 접속 시스템의 다중 접속 제어 장치는 다수의 사용자 단말을 거리에 따라 근거리 단말과 원거리 단말로 구분하여 자원을 할당하고, 상기 원거리 단말에 할당된 자원 중 상기 근거리 단말이 중첩으로 공유하여 사용하는 비율인 근거리 자원 중첩비와 상기 근거리 단말에 할당된 자원 중 상기 원거리 단말이 중첩으로 공유하여 사용하는 비율인 원거리 자원 중첩비를 기지정된 가변량 단위로 조절하면서 상기 근거리 단말과 상기 원거리 단말의 용량을 서로 다르게 지정된 방식으로 계산하며, 계산된 상기 근거리 단말과 상기 원거리 단말의 용량에 따라 상기 근거리 자원 중첩비와 상기 원거리 자원 중첩비를 선택한다.In order to achieve the above object, a multi-access control device of a non-orthogonal multiple access system according to an embodiment of the present invention allocates resources by dividing a plurality of user terminals into short-range terminals and long-distance terminals according to distances, and The assigned variable amount of a short-distance resource overlap ratio, which is a ratio that the short-terminal terminal shares and uses among the allocated resources, and a long-distance resource overlap ratio that is a ratio that the far-end terminals share and use among the resources allocated to the short-term terminal. The capacity of the short-range terminal and the far-end terminal is calculated in a differently specified manner while adjusting in units, and the short-range resource overlap ratio and the long-range resource overlap ratio are selected according to the calculated capacity of the short-range terminal and the far terminal.

상기 다중 접속 제어 장치는 상기 근거리 자원 중첩비와 상기 원거리 자원 중첩비 중 하나를 상기 가변량 단위로 조절하면서, 상기 근거리 단말과 상기 원거리 단말의 용량의 합인 합 용량이 증가되는 자원 중첩비를 반복적으로 탐색하여 우선 선택하고, 선택된 하나의 자원 중첩비에 기초하여 나머지 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 조절하면서, 상기 합 용량이 증가되는 나머지 자원 중첩비를 반복적으로 탐색하여 선택할 수 있다.The multiple access control apparatus repeatedly adjusts one of the short-range resource overlap ratio and the long-range resource overlap ratio in the variable amount unit, and repeatedly increases a resource overlap ratio in which a sum capacity that is a sum of the capacity of the short-range terminal and the remote terminal is increased. It is possible to first select by searching and adjusting the remaining resource overlap ratio on the basis of the selected one resource overlap ratio, while repeatedly searching and selecting the remaining resource overlap ratio in which the sum capacity is increased.

상기 다중 접속 제어 장치는 상기 근거리 자원 중첩비와 상기 원거리 자원 중첩비 각각의 초기값을 1로 설정하고, 상기 원거리 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 감소시키는 동안, 상기 합 용량이 증가되면, 감소된 원거리 자원 중첩비를 업데이트하고, 상기 합 용량이 감소되면, 이전 업데이트된 원거리 자원 중첩비를 선택하며, 상기 근거리 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 감소시키는 동안, 상기 합 용량이 증가되면, 감소된 근거리 자원 중첩비를 업데이트하고, 상기 합 용량이 감소되면, 이전 업데이트된 상기 근거리 자원 중첩비를 선택할 수 있다.The multi-access control apparatus sets the initial value of each of the short-range resource overlap ratio and the long-range resource overlap ratio to 1, and while reducing the long-range resource overlap ratio in the variable unit, when the sum capacity increases, decreases If the sum of the long-distance resource overlap ratio is updated, and if the sum capacity is decreased, the previously-updated long-distance resource overlap ratio is selected, and while the short-range resource overlap ratio is reduced by the variable unit, if the sum capacity is increased, it is decreased. If the updated short-range resource overlap ratio is updated, and the sum capacity is reduced, the previously updated short-range resource overlap ratio may be selected.

상기 다중 접속 제어 장치는 상기 근거리 자원 중첩비와 상기 원거리 자원 중첩비 중 하나를 상기 가변량 단위로 조절하면서, 상기 근거리 단말과 상기 원거리 단말의 용량의 합인 합 용량이 기지정된 초기 합 용량 이상이고, 상기 근거리 단말과 상기 원거리 단말의 용량의 차의 크기를 나타내는 갭 용량이 감소되는 자원 중첩비를 반복적으로 탐색하여 우선 선택하고, 선택된 하나의 자원 중첩비에 기초하여 나머지 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 조절하면서, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 이상이고, 상기 갭 용량이 감소되는 나머지 자원 중첩비를 반복적으로 탐색하여 선택할 수 있다.The multi-access control apparatus adjusts one of the short-range resource overlap ratio and the long-range resource overlap ratio in the variable amount unit, and a sum capacity that is a sum of the capacity of the short-range terminal and the long-range terminal is equal to or greater than a predetermined initial sum capacity, The resource overlap ratio in which the gap capacity representing the size of the difference between the capacity of the local terminal and the remote terminal is reduced is repeatedly searched and selected first, and the remaining resource overlap ratio is based on the selected resource overlap ratio in the variable unit While adjusting to, the sum capacity is greater than or equal to the initial sum capacity, and the remaining resource overlap ratio in which the gap capacity is reduced can be repeatedly searched and selected.

상기 다중 접속 제어 장치는 상기 근거리 자원 중첩비의 초기값을 0으로 설정하고 상기 원거리 자원 중첩비의 초기값을 1로 설정하여, 초기 갭 용량을 계산하고, 상기 근거리 자원 중첩비와 상기 원거리 자원 중첩비 각각이 1인 경우의 상기 합 용량을 상기 초기 합 용량으로 계산하며, 상기 근거리 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 증가시키는 동안, 상기 갭 용량이 감소되고, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 이상이면, 증가된 근거리 자원 중첩비를 업데이트하고, 상기 근거리 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 증가시키는 동안, 상기 갭 용량이 감소되고, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 이상이면, 이전 업데이트된 상기 근거리 자원 중첩비를 임시 선택하며, 상기 원거리 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 감소시켜 상기 갭 용량이 감소되고, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 미만이면, 상기 원거리 자원 중첩비를 반복적으로 감소시키고, 감소된 상기 원거리 자원 중첩비에 따른 상기 갭 용량이 감소되고, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 이상이면, 감소된 원거리 자원 중첩비를 업데이트할 수 있다.The multi-access control apparatus sets the initial value of the short-range resource overlap ratio to 0 and sets the initial value of the long-range resource overlap ratio to 1, calculates an initial gap capacity, and superimposes the short-range resource overlap ratio and the long-range resource overlap. The sum capacity when each ratio is 1 is calculated as the initial sum capacity, while the short-range resource overlap ratio is increased in the variable amount unit, the gap capacity is reduced, and the sum capacity is greater than or equal to the initial sum capacity If, when updating the increased short-range resource overlap ratio, while increasing the short-range resource overlap ratio in the variable amount unit, the gap capacity is reduced, if the sum capacity is greater than or equal to the initial sum capacity, the previously updated short-range The resource overlap ratio is temporarily selected, and the gap capacity is reduced by reducing the remote resource overlap ratio in units of the variable amount, and if the sum capacity is less than the initial sum capacity, the remote resource overlap ratio is repeatedly reduced, If the gap capacity according to the reduced distance resource overlap ratio is reduced and the sum capacity is equal to or greater than the initial sum capacity, the reduced distance resource overlap ratio may be updated.

상기 다중 접속 제어 장치는 감소된 상기 원거리 자원 중첩비에 따른 상기 갭 용량이 증가되고, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 이상이면, 임시 선택된 근거리 자원 중첩비를 반복적으로 감소시키고, 감소된 근거리 자원 중첩비에 따른 상기 갭 용량이 증가되고, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 미만이면, 업데이트된 상기 근거리 자원 중첩비 및 원거리 자원 중첩비를 선택할 수 있다.When the gap capacity is increased according to the reduced remote resource overlap ratio, and the sum capacity is greater than or equal to the initial sum capacity, the multi-access control apparatus repeatedly decreases the temporarily selected short-range resource overlap ratio and reduces the short-range resource overlap. When the gap capacity according to the ratio is increased and the sum capacity is less than the initial sum capacity, the updated short-range resource overlap ratio and the long-range resource overlap ratio may be selected.

상기 다중 접속 제어 장치는 상기 근거리 단말의 용량을 수학식 The multiple access control device is a mathematical expression of the capacity of the short-range terminal

(여기서 C_near 은 근거리 단말의 용량을 나타내고, α, β 는 각각 근거리 자원 중첩비 및 원거리 자원 중첩비를 나타내며, γ는 총 송신 전력에서 근거리 단말에 할당되는 전력의 크기를 나타내는 전력 할당 계수이며,

다.

은 근거리 단말의 잡음 전력을 나타내고, P는 총 송신 전력을 나타낸다.)(Where C _near represents the capacity of the short-range terminal, α, β represents the short-range resource overlap ratio and the long-range resource overlap ratio, respectively, γ is a power allocation coefficient indicating the amount of power allocated to the short-range terminal in the total transmission power,

All.

Indicates the noise power of the short-range terminal, and P indicates the total transmission power.)

에 따라 획득하고, 상기 원거리 단말의 용량을 수학식 Acquisition according to, and the capacity of the remote terminal equation

(여기서 C_far은 원거리 단말의 용량을 나타내고,

이며,

는 원거리 단말의 잡음 전력을 나타낸다.)에 따라 획득할 수 있다.(Where C _far represents the capacity of the remote terminal,

And

Can be obtained according to).

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 부분 비직교 다중 접속 시스템의 자원 중첩비 조절 방법은 다수의 사용자 단말을 거리에 따라 근거리 단말과 원거리 단말로 구분하여 자원을 할당하는 단계; 상기 원거리 단말에 할당된 자원 중 상기 근거리 단말이 중첩으로 공유하여 사용하는 비율인 근거리 자원 중첩비와 상기 근거리 단말에 할당된 자원 중 상기 원거리 단말이 중첩으로 공유하여 사용하는 비율인 원거리 자원 중첩비를 기지정된 가변량 단위로 조절하면서 서로 다르게 지정된 방식으로 상기 근거리 단말과 상기 원거리 단말의 용량을 계산하며, 계산된 상기 근거리 단말과 상기 원거리 단말의 용량에 따라 상기 근거리 자원 중첩비와 상기 원거리 자원 중첩비를 선택하는 단계; 를 포함한다.In order to achieve the above object, a method of adjusting a resource overlap ratio of a partial non-orthogonal multiple access system according to another embodiment of the present invention includes: assigning resources by dividing a plurality of user terminals into short-range terminals and long-distance terminals according to distances; Among the resources allocated to the remote terminal, the overlapping ratio of the short-distance resources, which is a ratio used by the short-terminal by overlapping, and the overlapping ratio of the long-distance resource, which is a ratio that the remote terminal uses by overlapping among resources allocated to the short-terminal, are used. The capacity of the short-range terminal and the far-end terminal is calculated in a differently designated manner while adjusting in a predetermined variable unit, and the short-range resource overlap ratio and the long-range resource overlap ratio are calculated according to the calculated capacity of the short-range terminal and the far terminal. Selecting a step; It includes.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 비직교 다중 접속 시스템의 다중 접속 제어 장치 및 이의 자원 중첩비 조절 방법은 각 사용자 단말에 할당되는 자원 중 중첩되어 할당되는 자원 영역의 비율을 나타내는 자원 중첩비를 조절하여, 각 사용자 단말의 비공유 자원 및 공유 자원의 비율을 조절할 수 있다. 특히 자원 중첩비를 조절하고, 조절된 자원 중첩비에 따른 사용자 단말별 용량을 계산하여 합 용량을 최대로 하여, 부분 비직교 다중 접속 시스템의 전체 용량을 향상 시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 사용자 단말별 용량의 차인 갭 용량을 줄이면서도 합 용량을 기존보다 향상시킬 수 있도록 한다.Accordingly, a multi-access control apparatus and a method for adjusting a resource overlap ratio of a non-orthogonal multiple access system according to an embodiment of the present invention adjust a resource overlap ratio indicating a ratio of a resource region overlappingly allocated among resources allocated to each user terminal. Thus, the ratio of non-shared resources and shared resources of each user terminal can be adjusted. In particular, it is possible to improve the overall capacity of the partial non-orthogonal multiple access system by adjusting the resource overlap ratio and calculating the capacity of each user terminal according to the adjusted resource overlap ratio to maximize the sum capacity. In addition, the gap capacity, which is a difference in capacity for each user terminal, is reduced while the sum capacity can be improved.

도1 은 비직교 다중 접속 시스템 모델을 나타낸다.
도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 비직교 다중 접속 시스템 모델에서 부분 중첩의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도3 은 근거리 단말 자원 중첩비와 원거리 단말 자원 중첩비에 따른 사용자 단말의 간섭량 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도4 는 도1 의 모델에서 각 사용자 단말의 SINR을 계산하기 위한 P-NOMA의 자원 공유 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도5 는 근거리 단말 자원 중첩비와 원거리 단말 자원 중첩비 변화에 따른 사용자 단말들의 용량 변화를 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.
도6 은 근거리 단말 자원 중첩비와 원거리 단말 자원 중첩비 변화에 따른 합 용량 변화를 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.
도7 은 근거리 단말 자원 중첩비 변화에 따른 사용자 단말별 용량 변화와 합 용량의 변화를 나타내는 그래프이다.
도8 은 SIC를 고려한 근거리 단말 자원 중첩비와 원거리 단말 자원 중첩비 변화에 따른 합 용량 변화를 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.
도9 는 도8 에서 근거리 단말 자원 중첩비와 원거리 단말 자원 중첩비 각각의 변화에 따른 합 용량 변화를 나타낸 그래프이다.
도10 은 본 발명의 실시예에 따른 합 용량을 최대로 하기 위한 원거리 단말 자원 중첩비와 근거리 단말 자원 중첩비를 가변하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 P-NOMA 시스템에서 자원 중첩비 조절 방법을 나타낸다.
도12 및 도13 은 본 발명의 따른 P-NOMA 시스템에서 자원 중첩비 조절 방법에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도14 는 본 실시예에 따른 P-NOMA 시스템에서 자원 중첩비의 변화에 따른 합 용량과 갭 용량 사이의 관계를 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.
도15 는 자원 중첩비의 변화에 따른 역 갭 용량의 변화를 나타낸다.
도16 은 도15 에서 역 갭 용량의 변화 그래프에서 합 용량이 초기 합 용량보다 낮은 영역을 배제하여 나타낸 결과를 나타낸다.
도17 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 P-NOMA 시스템에서 자원 중첩비 조절 방법을 나타낸다.
도18 은 도17 의 자원 중첩비 조절 방법에 따른 자원 중첩비가 가변되는 개념을 나타낸다.
도19 는 본 발명의 실시예에 따른 P-NOMA의 갭 용량을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.
도20 은 본 발명의 실시예에 따른 다중 접속 제어 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도21 는 도20 의 프로세서의 상세 블록도를 나타낸다.1 shows a non-orthogonal multiple access system model.
2 is a diagram for explaining the concept of partial overlap in a partial non-orthogonal multiple access system model according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining a change in the amount of interference of a user terminal according to the overlapping ratio of the short-terminal resource and the overlapping ratio of the remote terminal resource.
4 is a diagram for explaining a resource sharing structure of P-NOMA for calculating SINR of each user terminal in the model of FIG. 1.
5 shows a result of simulating a change in the capacity of user terminals according to a change in the overlapping ratio of the short-terminal resource and the overlapping ratio of the remote terminal resource.
6 shows a result of simulating a change in sum capacity according to a change in the overlapping ratio of the short-terminal terminal resource and the overlapping ratio of the remote terminal resource.
7 is a graph showing a change in capacity and sum capacity for each user terminal according to a change in the overlapping ratio of short-term resource.
8 shows a result of simulating a change in sum capacity according to a change in the overlapping ratio of a short-terminal resource and a short-terminal terminal resource considering SIC.
FIG. 9 is a graph showing a change in sum capacity according to each change in the overlapping ratio of the short-terminal terminal resource and the overlapping ratio of the remote terminal resource in FIG. 8.
FIG. 10 is a diagram for explaining a concept of varying a remote terminal resource overlap ratio and a short range terminal resource overlap ratio for maximizing the sum capacity according to an embodiment of the present invention.
11 shows a method of adjusting a resource overlap ratio in a P-NOMA system according to an embodiment of the present invention.
12 and 13 show simulation results for a method of adjusting a resource overlap ratio in a P-NOMA system according to the present invention.
14 shows a result of simulating the relationship between the sum capacity and the gap capacity according to the change of the resource overlap ratio in the P-NOMA system according to the present embodiment.
15 shows a change in inverse gap capacity according to a change in the resource overlap ratio.
FIG. 16 shows the result of excluding a region in which the sum capacity is lower than the initial sum capacity in the graph of change in inverse gap capacity in FIG. 15.
17 shows a method of adjusting a resource overlap ratio in a P-NOMA system according to another embodiment of the present invention.
18 shows a concept in which the resource overlap ratio is variable according to the method for adjusting the resource overlap ratio of FIG. 17.
19 shows a result of simulating the gap capacity of P-NOMA according to an embodiment of the present invention.
20 is a schematic block diagram of a multiple access control apparatus according to an embodiment of the present invention.
21 shows a detailed block diagram of the processor of FIG. 20;

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the described embodiments. In addition, in order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary. In addition, terms such as "... unit", "... group", "module", and "block" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware or software or hardware. And software.

도1 은 비직교 다중 접속 시스템 모델을 나타낸다.1 shows a non-orthogonal multiple access system model.

도1 을 참조하면, 본 발명의 비직교 다중 접속(Non-Orthogonal Multiple Access: 이하 NOMA) 시스템은 적어도 하나의 기지국(BS)과 다수의 사용자 단말(NUE, FUE)을 포함한다. 여기서 기지국(BS)과 사용자 단말(NUE, FUE) 각각은 하나의 안테나를 구비하는 것으로 가정하며, 사용자 단말(NUE, FUE)은 기지국(BS)로부터의 거리에 따라 근거리 단말(NUE)과 원거리 단말(FUE)로 구분되는 것으로 가정한다. 그리고 기지국(BS)에 상대적으로 인접한 근거리 단말(NUE)은 원거리 단말(FUE)에 비해 상대적으로 큰 채널 이득을 갖는다.Referring to FIG. 1, the non-orthogonal multiple access (NOMA) system of the present invention includes at least one base station (BS) and a plurality of user terminals (NUE, FUE). Here, it is assumed that each of the base station (BS) and the user terminal (NUE, FUE) has one antenna, and the user terminal (NUE, FUE) is a short-range terminal (NUE) and a remote terminal according to the distance from the base station (BS). It is assumed to be classified as (FUE). In addition, a short-range terminal (NUE) relatively adjacent to a base station (BS) has a relatively large channel gain compared to a far-end terminal (FUE).

기지국(BS)은 다수의 사용자 단말(NUE, FUE)과의 랜덤 액세스 과정을 수행하여 다수의 사용자 단말(NUE, FUE) 각각을 식별할 수 있으며, 식별된 사용자 단말들(NUE, FUE)의 거리를 랜덤 액세스 과정에 획득되는 타이밍 어드밴스(Timing Advance: 이하 TA) 등을 이용하여 확인할 수 있다. 즉 기지국(BS)은 다수의 사용자 단말 중 근거리 단말(NUE)과 원거리 단말(FUE)을 용이하게 구분할 수 있다.The base station (BS) can identify each of a plurality of user terminals (NUE, FUE) by performing a random access process with a plurality of user terminals (NUE, FUE), and the distance of the identified user terminals (NUE, FUE) It may be confirmed by using a timing advance (Timing Advance: TA) obtained in the random access process. That is, the base station (BS) can easily distinguish between a short-range terminal (NUE) and a far-end terminal (FUE) among a plurality of user terminals.

그리고 기지국(BS)은 다운 링크 환경에서 식별된 다수의 사용자 단말(NUE, FUE)이 자원을 공유하여 사용할 수 있도록 각 사용자 단말(NUE, FUE)의 다운 링크 용량을 조절할 수 있다.In addition, the base station (BS) can adjust the downlink capacity of each user terminal (NUE, FUE) so that multiple user terminals (NUE, FUE) identified in the downlink environment can share and use the resource.

상기한 바와 같이, 기존의 전력 도메인 NOMA는 전체 시간 구간의 모든 서브캐리어(subcarrier)에서 전력을 분할하는 완전 중첩(Full Overlap) 상황을 전제하므로, SINR을 줄이기 어렵다는 문제가 있다.As described above, since the existing power domain NOMA presupposes a full overlap situation in which power is divided in all subcarriers of the entire time period, it is difficult to reduce SINR.

이에 본 발명에서는 NOMA 시스템의 기지국(BS)이 SINR 손실을 완화하기 위해, 다운 링크 환경에서 사용자 단말들(NUE, FUE)이 자원을 공유하는 중첩 영역을 조절할 수 있는 부분 비직교 다중 접속(Partial Non-Orthogonal Multiple Access: 이하 P-NOMA)을 제안한다.Accordingly, in the present invention, in order to alleviate SINR loss by the base station (BS) of the NOMA system, in a downlink environment, user terminals (NUE, FUE) can control overlapping areas sharing resources, Partial Non Orthogonal Multiple Access (Partial Non -Orthogonal Multiple Access (hereinafter referred to as P-NOMA) is proposed.

설명의 편의를 위해, 이하에서는 기존의 전력 도메인 NOMA를 NOMA라 하고, 본 실시예에 따른 부분 비직교 다중 접속 기법을 P-NOMA라하여 구분한다.For convenience of description, hereinafter, the existing power domain NOMA is referred to as NOMA, and the partial non-orthogonal multiple access scheme according to the present embodiment is divided into P-NOMA.

도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 비직교 다중 접속 시스템 모델에서 부분 중첩의 개념을 설명하기 위한 도면으로, 서로 다른 다중 접속(Multi Access: MA) 시스템에서의 자원 할당 방법을 나타낸다.2 is a view for explaining the concept of partial overlap in a partial non-orthogonal multiple access system model according to an embodiment of the present invention, and shows a resource allocation method in different multiple access (MA) systems.

도2 에서 (a)는 기존의 OFDMA와 같은 OMA(orthogonal Multiple Access) 시스템을 나타내고, (b)는 본 실시예에 따른 P-NOMA 시스템을 나타내며, (c)는 기존의 NOMA 시스템을 나타낸다. 그리고 (a) 내지 (c) 각각에서 가로축은 서브캐리어(subcarrie)의 인덱스를 나타내고, 세로축은 송신 전력량을 나타낸다.In FIG. 2, (a) represents an orthogonal multiple access (OMA) system such as the existing OFDMA, (b) represents a P-NOMA system according to this embodiment, and (c) represents an existing NOMA system. In addition, in each of (a) to (c), the horizontal axis represents the index of a subcarrie, and the vertical axis represents the amount of transmission power.

(a)에 도시된 바와 같이, OMA 시스템에서는 근거리 단말(NUE)과 원거리 단말(FUE)에 각각에 서브캐리어가 구분되어 할당된다. 즉 사용자 단말들(NUE, FUE)의 자원이 공유되지 않으므로, 신호가 중첩되지 않는다. 따라서 간섭이 발생되지 않는다.As shown in (a), in the OMA system, a subcarrier is assigned to each of the short-range terminal (NUE) and the far-end terminal (FUE). That is, since the resources of the user terminals (NUE, FUE) are not shared, the signals do not overlap. Therefore, no interference is generated.

한편 NOMA 시스템은 사용자 단말(NUE, FUE)들이 모든 서브캐리어를 공유한다. 즉 사용자 단말들(NUE, FUE)이 자원을 공유하여 이용하며, 송신 전력을 분할하여 할당함으로써, 각 사용자 단말들(NUE, FUE)에 대한 신호를 구분할 수 있도록 한다. NOMA 시스템에서는 사용자 단말(NUE, FUE)의 신호가 완전 중첩됨으로써, 대역폭 효율을 향상 시킬 수 있다. 반면, 자원이 공유됨에 따라 각 사용자 단말(NUE, FUE)로부터의 신호 간섭이 발생한다. 비록 NOMA 시스템은 (c)에서와 같이 송신 전력을 분할하여 사용자 단말들(NUE, FUE)이 중첩 신호를 분리할 수 있도록 하지만, 이는 각 사용자 단말(NUE, FUE)의 송신 전력이 (a)의 OMA 시스템에 비해 감소되도록 하여 SINR 손실을 유발하는 요인이 된다.Meanwhile, in the NOMA system, user terminals (NUE, FUE) share all subcarriers. That is, the user terminals (NUE, FUE) share resources and use them, and transmit power is divided and allocated to distinguish signals for each user terminal (NUE, FUE). In the NOMA system, the signals of the user terminals (NUE, FUE) are completely superimposed, thereby improving bandwidth efficiency. On the other hand, as resources are shared, signal interference from each user terminal (NUE, FUE) occurs. Although the NOMA system divides the transmission power as in (c) so that user terminals (NUE, FUE) can separate the overlapping signal, this means that the transmission power of each user terminal (NUE, FUE) is As it is reduced compared to the OMA system, it is a factor that causes SINR loss.

그에 반해 (b)와 같이, 본 실시예에 따른 P-NOMA 시스템은 다수의 서브캐리어 중 일부에서만 서브캐리어가 공유되어 신호가 중첩되도록 한다. 서브캐리어가 공유되지 않는 비중첩 영역에서는 사용자 단말들(NUE, FUE)의 자원이 공유되지 않으므로, 신호가 중첩되지 않으며, 간섭이 발생되지 않는다. 반면, 서브캐리어가 공유되는 중첩 영역에서는 영역에서는 사용자 단말들(NUE, FUE)의 자원이 공유되므로, 전력 분할을 이용하여 사용자 단말들(NUE, FUE)이 신호를 구분할 수 있도록 한다.On the contrary, as shown in (b), the P-NOMA system according to the present embodiment allows subcarriers to be shared and signals overlapped only in a part of a plurality of subcarriers. In the non-overlapping region where the subcarrier is not shared, the resources of the user terminals (NUE, FUE) are not shared, so that signals are not overlapped and interference is not generated. On the other hand, in the overlapping region where the subcarriers are shared, the resources of the user terminals (NUE, FUE) are shared in the region, so that the user terminals (NUE, FUE) can distinguish signals using power division.

본 실시예에 따른 P-NOMA 시스템은 서브캐리어가 공유되는 중첩 영역의 크기 및 위치를 조절함으로써, SINR 손실을 저감하면서도 각 사용자 단말들의 용량을 합한 합 용량을 증가시킬 수 있도록 하거나, 근거리 단말(NUE)과 원거리 단말(FUE)이 공정하게 자원을 할당 받을 수 있도록 할 수 있다.In the P-NOMA system according to the present embodiment, by adjusting the size and position of the overlapping region where the subcarriers are shared, SINR loss can be reduced while increasing the sum of the capacities of the respective user terminals, or short-range terminals (NUE) ) And a remote terminal (FUE) can be allocated resources fairly.

(b)에서 α 및 β는 중첩 영역의 크기 및 위치를 표현하기 위한 매개 변수로서 0 ≤ α, β ≤ 1 범위의 값을 갖는 실수이다. α는 원거리 단말(FUE)에 할당되는 자원(서브캐리어) 중 근거리 단말(NUE)에 중첩되어 할당되는 자원 영역의 비율로서 근거리 단말 자원 중첩비(Near UE's resource Overlap Ratio: 이하 NOR)라 하고, β는 근거리 단말(NUE)에 할당되는 자원 중 원거리 단말(FUE)에 중첩되어 할당되는 자원 영역의 비율로서 원거리 단말 자원 중첩비(Far UE's resource Overlap Ratio: 이하 FOR)이라 한다.In (b), α and β are real numbers having values in the range of 0 ≤ α and β ≤ 1 as parameters for expressing the size and position of the overlapping region. α is a ratio of a resource area allocated to a short-terminal terminal (NUE) among resources (subcarriers) allocated to a far-end terminal (FUE) and is called a near-terminal UE's resource overlap ratio (NOR), β Is a ratio of a resource area overlapped with a far-end terminal (FUE) among resources allocated to a short-range terminal (NUE) and is referred to as a Far UE's resource Overlap Ratio (FOR).

일예로 NOR(α)이 0이면, 근거리 단말(NUE)에 중첩되어 할당되는 자원이 0인 상태로 원거리 단말(FUE)은 할당된 자원 전체를 이용할 수 있다. 반면, NOR(α)이 1이면, 원거리 단말(FUE)에 할당되는 자원 전체가 근거리 단말(NUE)와 공동으로 중첩되어 이용된다.For example, if the NOR(α) is 0, the resource allocated by being superimposed on the short-range terminal (NUE) is 0, and the far-end terminal (FUE) can use the entire allocated resource. On the other hand, if NOR(α) is 1, the entire resource allocated to the far terminal (FUE) is used by being overlapped with the near terminal (NUE).

NOR(α)과 FOR(β)이 모두 0이면, 중첩 영역이 존재하지 않는 것이므로, (a)의 OMA 시스템과 동일하며, NOR(α)과 FOR(β)이 모두 1이면, 전 영역이 중첩 영역이므로 (c)의 NOMA 시스템과 동일하다.If NOR(α) and FOR(β) are both 0, there is no overlapping region, so it is the same as the OMA system in (a). If NOR(α) and FOR(β) are both 1, all regions overlap. Because it is a domain, it is the same as the NOMA system in (c).

또한 NOR(α)과 FOR(β)의 합을 총자원 중첩비(Total resource Overlap Ratio: 이하 TOR)(ρ = α + β)로 정의한다.In addition, the sum of NOR(α) and FOR(β) is defined as Total Resource Overlap Ratio (TOR) (ρ = α + β).

도3 은 근거리 단말 자원 중첩비와 원거리 단말 자원 중첩비에 따른 사용자 단말의 간섭량 변화를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a change in the amount of interference of a user terminal according to the overlapping ratio of the short-terminal resource and the overlapping ratio of the remote terminal resource.

도3 에서 (a)는 NOR(α)과 FOR(β)이 동일하게 0.5인 경우를 나타내고, (b)는 NOR(α)과 FOR(β)이 각각 0.8 및 0.2 인 경우를 나타내며, (c)는 NOR(α)과 FOR(β)이 각각 0.2 및 0.8인 경우를 나타낸다. 즉 도3 에서는 TOR(ρ)이 1로서 동일하지만, NOR(α)과 FOR(β)이 서로 상이한 경우를 나타낸다.In FIG. 3, (a) shows a case where NOR(α) and FOR(β) are equally 0.5, and (b) shows a case where NOR(α) and FOR(β) are 0.8 and 0.2, respectively, (c ) Indicates the case where NOR(α) and FOR(β) are 0.2 and 0.8, respectively. That is, in FIG. 3, TOR(ρ) is the same as 1, but NOR(α) and FOR(β) are different from each other.

(a)에서는 NOR(α)과 FOR(β)이 동일하므로, 근거리 단말(NUE)와 원거리 단말(FUE)의 간섭량은 동일하다. 그러나 (b)에서는 NOR(α)이 FOR(β)보다 크므로, 원거리 단말(FUE)이 근거리 단말(NUE)보다 더 큰 간섭 신호를 수신하게 된다. 반면, (c)에서는 FOR(β)이 NOR(α)보다 크므로, 근거리 단말(NUE)이 원거리 단말(FUE)보다 더 큰 간섭 신호를 수신하게 된다. 즉 동일한 TOR(ρ)에서도 NOR(α) 및 FOR(β)을 서로 다르게 설정될 수 있으며, 따라서 각 사용자 단말의 SINR에 의한 영향을 조절할 수 있다.In (a), since NOR(α) and FOR(β) are the same, the interference amount between the short-range terminal (NUE) and the far-end terminal (FUE) is the same. However, in (b), since NOR(α) is greater than FOR(β), the far end terminal (FUE) receives a larger interference signal than the near end terminal (NUE). On the other hand, in (c), since FOR(β) is greater than NOR(α), a short-range terminal (NUE) receives a larger interference signal than a far-end terminal (FUE). That is, even in the same TOR(ρ), NOR(α) and FOR(β) may be set differently, so that the influence of SINR of each user terminal can be controlled.

도4 는 도1 의 모델에서 각 사용자 단말의 SINR을 계산하기 위한 P-NOMA의 자원 공유 구조를 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining a resource sharing structure of P-NOMA for calculating SINR of each user terminal in the model of FIG. 1.

도4 에서 R1 및 R3는 각각 주파수 도메인에서 근거리 비중첩 영역 및 원거리 비중첩 영역을 나타내고, R2 는 중첩 영역을 나타낸다.In FIG. 4, R1 and R3 represent a short-range non-overlapping region and a long-range non-overlapping region in the frequency domain, respectively, and R2 represents an overlapping region.

도4 를 참조하면 전체 2N개의 서브캐리어의 대역폭에서 근거리 비중첩 영역(R1)은

의 크기를 가질 수 있으며, 원거리 비중첩 영역(R3)은

의 크기를 가질 수 있다. 여기서 k는 서브캐리어 인덱스를 나타내고, N은 각 사용자 단말(NUE, FUE) 신호들의 고속 퓨리에 변환(FFT) 크기를 나타내며, 함수(

)는 최대 정수 함수(greatest integer function)를 나타낸다.Referring to FIG. 4, the short-range non-overlapping region R1 in the bandwidth of all 2N subcarriers is

Can have the size of, the remote non-overlapping area (R3)

Can have the size of Here, k denotes a subcarrier index, N denotes a fast Fourier transform (FFT) size of each user terminal (NUE, FUE) signal, and a function (

) Denotes a greatest integer function.

또한 도4 에서 γ(0 ≤ γ ≤ 1)는 각 서브캐리어의 전체 전력에서 근거리 단말(NUE)에 할당되는 전력 할당 계수를 나타낸다. 일예로 γ가 1이면 근거리 단말(NUE)이 해당 서브캐리어의 전체 전력을 할당 받으며, 해당 서브캐리어는 근거리 비중첩 영역(R1)에 포함된다. 반면, γ가 0이면 원거리 단말(FUE)이 해당 서브캐리어의 전체 전력을 할당 받으며, 해당 서브캐리어는 원거리 비중첩 영역(R3)에 포함된다. 즉 전력 할당 계수(γ)에 의해 각 영역(R1 ~ R3)에서 근거리 단말(NUE) 및 원거리 단말(FUE)의 송신 전력량이 결정된다.Also, in FIG. 4, γ (0 ≤ γ ≤ 1) represents a power allocation coefficient allocated to a short-range terminal (NUE) in the total power of each subcarrier. For example, if γ is 1, the short-range terminal (NUE) is allocated the total power of the corresponding subcarrier, and the sub-carrier is included in the short-range non-overlapping region R1. On the other hand, if γ is 0, the far terminal (FUE) receives the entire power of the corresponding subcarrier, and the subcarrier is included in the far non-overlapping region R3. That is, the transmission power amount of the short-range terminal (NUE) and the far-end terminal (FUE) in each region R1 to R3 is determined by the power allocation coefficient γ.

여기서 전력 할당 계수(γ)는 미리 지정되어 기지국(BS)에 저장될 수 있다.Here, the power allocation coefficient γ may be pre-designated and stored in the base station BS.

한편, 주파수 도메인에서 근거리 단말(NUE)의 k번째 서브캐리어의 수신된 SINR(SINR_near.k)은 근거리 비중첩 영역(R1) 및 중첩 영역(R2)에 따라 구분되어 수학식 1과 같이 획득된다.On the other hand, the received SINR (SINR _near.k ) of the k-th subcarrier of the short-range terminal (NUE) in the frequency domain is _classified according to the short-range non-overlapping region (R1) and the overlapping region (R2) and is obtained as in Equation (1). .

여기서 H_near.k는 주파수 도메인에서 근거리 단말(NUE)의 k번째 다운링크 채널 계수를 나타내고, 채널 계수(H_near.k)는 경로 손실(path loss)과 0 평균 및 단위 분산을 갖는 i.i.d.(independent identically distributed) 레일리 페이딩(Rayleigh fading)의 곱인 것으로 가정한다. σ_k는 k 번째 서브캐리어의 0 평균을 갖는 i.i.d. 가산 백색 가우시안 잡음(AWGN)의 분산이고, P_k는 k 번째 서브캐리어의 총 송신 전력이다. δ(여기서 δ는 0 또는 1 인 양의 정수)는 근거리 단말(NUE)의 SIC(successive interference cancellation) 수행의 효과를 나타내는 SIC 성과 계수를 의미한다.Here, H _near.k represents the k-th downlink channel coefficient of the near end terminal (NUE) in the frequency domain, and channel coefficient (H _near.k ) is the path loss and iid (independent with 0 mean and unit variance). It is assumed to be the product of identically distributed Rayleigh fading. σ _k is the variance of the iid-added white Gaussian noise (AWGN) with the zero mean of the k-th subcarrier, and P _k is the total transmit power of the k-th subcarrier. δ (where δ is a positive integer equal to 0 or 1) refers to a SIC performance coefficient indicating the effect of successive interference cancellation (SIC) performance of a short-range terminal (NUE).

근거리 비중첩 영역(R1)에서 근거리 단말(NUE)은 원거리 단말(FUE)로부터의 간섭 신호 없이 기지국(BS)로부터의 신호를 수신할 수 있다. 그러나 중첩 영역(R2)에서 근거리 단말(NUE)은 원거리 단말(FUE)로부터의 간섭 신호가 수신되지만 근거리 단말(NUE)은 SIC을 수행하여 원거리 단말(FUE)의 간섭 신호를 제거 할 수 있다. 이에 수학식 1에서는 SIC에 의해 제거되는 간섭 신호의 영향을 반영하기 위해, SIC 성과 계수(δ)가 포함되었다.In the short-range non-overlapping region R1, the short-range terminal (NUE) may receive a signal from the base station (BS) without an interference signal from the far-end terminal (FUE). However, in the overlapping region R2, the interference signal from the far end terminal (FUE) is received by the near end terminal (NUE), but the far end terminal (NUE) can remove the interference signal from the far end terminal (FUE) by performing SIC. Accordingly, in Equation 1, in order to reflect the influence of the interference signal removed by the SIC, the SIC performance coefficient (δ) is included.

한편, 주파수 도메인에서 원거리 단말(NUE)의 k번째 서브캐리어의 수신된 SINR(SINR_far.k)은 중첩 영역(R2) 및 원거리 비중첩 영역(R3)에서 구분되어 수학식 2로 획득된다.On the other hand, the received SINR (SINR _far.k ) of the k-th subcarrier of the remote terminal (NUE) in the frequency domain is _divided in the overlapping region (R2) and the remote non-overlapping region (R3) and is obtained by Equation (2).

여기서 H_far.k는 주파수 도메인에서 원거리 단말(FUE)의 k번째 다운링크 채널 계수를 나타낸다. 그리고 수학식 1 및 2에서 각 서브캐리어의 송신 전력은 동일한 것으로 가정한다(즉 P_k = P).Here, H _far.k represents a k-th downlink channel coefficient of a far-end terminal (FUE) in the frequency domain. In addition, in Equations 1 and 2, it is assumed that the transmission power of each subcarrier is the same (ie, P _k =P).

원거리 비중첩 영역(R3)에서 원거리 단말(NUE)은 근거리 단말(FUE)로부터의 간섭 신호 없이 기지국(BS)로부터의 신호를 수신할 수 있다. 그러나 중첩 영역(R2)에서 원거리 단말(FUE)은 근거리 단말(NUE)로부터의 간섭 신호가 수신된다.In the remote non-overlapping area R3, the remote terminal (NUE) may receive a signal from the base station (BS) without an interference signal from the short-range terminal (FUE). However, in the overlapping area R2, the far end terminal (FUE) receives an interference signal from the short range terminal (NUE).

그럼에도 수학식 2에서 수학식 1과 달리 SIC 성과 계수(δ)가 반영되지 않는 것은 원거리 단말(FUE)이 SIC를 수행하지 않기 때문이다. 원거리 단말(FUE)이 SIC를 수행하지 않으므로, 원거리 단말(FUE)은 근거리 단말(NUE)로부터의 간섭 신호를 회피할 수 없다. 이에 일반적으로 NOMA에서 기지국(BS)은 원거리 단말(FUE)의 간섭에 의한 SINR 손실을 보충하기 위해, 원거리 단말(FUE)에 근거리 단말(NUE)보다 더 많은 송신 전력을 할당 받는다. 즉 전력 할당 계수(γ)는 일반적으로 0.5 미만으로 설정된다.Nevertheless, in Equation 2, unlike the Equation 1, the SIC performance coefficient δ is not reflected because the remote terminal (FUE) does not perform SIC. Since the remote terminal (FUE) does not perform SIC, the far terminal (FUE) cannot avoid the interference signal from the short-range terminal (NUE). Accordingly, in NOMA, in order to compensate for SINR loss due to interference of a remote terminal (FUE), a base station (BS) is allocated more transmission power to a remote terminal (FUE) than a short-range terminal (NUE). That is, the power allocation coefficient γ is generally set to less than 0.5.

도2 및 도4 에서는 일예로 중첩 영역(R2)을 연속되는 영역으로 나타내었으나, 중첩 영역(R2)은 불연속되는 이산 영역으로 구성될 수도 있다.2 and 4, as an example, the overlapping region R2 is shown as a continuous region, but the overlapping region R2 may be composed of discrete discrete regions.

또한 도1 에서는 설명의 단순화를 위해 하나의 기지국(BS)와 2개의 사용자 단말(NUE, FUE)만을 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 P-NOMA 시스템에는 다수의 근거리 단말(NUE)과 다수의 원거리 단말(FUE)이 포함될 수 있다.In addition, in FIG. 1, only one base station (BS) and two user terminals (NUE, FUE) are illustrated for simplicity of description, but the present invention is not limited thereto. That is, the P-NOMA system may include a plurality of short-range terminals (NUE) and a plurality of remote terminals (FUE).

한편, 본 실시예에 따른 P-NOMA 시스템에서는 사용자 단말(NUE, FUE) 각각에 대해 자원, 즉 송신 전력을 효율적으로 할당하기 위해 자원 중첩비(α, β)를 결정해야 한다. 그리고 자원 중첩비(α, β)를 결정하기 위해서는 먼저 각 사용자 단말(NUE, FUE)의 SINR을 고려한 용량(C_near, C_far)을 계산해야 한다.On the other hand, in the P-NOMA system according to the present embodiment, it is necessary to determine a resource overlap ratio (α, β) to efficiently allocate resources, that is, transmission power, to each of the user terminals (NUE, FUE). In addition, in order to determine the resource overlap ratios (α, β), the capacity (C _near , C _far ) in consideration of SINR of each user terminal (NUE, FUE) must be calculated.

그리고 사용자 단말(NUE, FUE)의 SINR을 고려한 용량(C_near, C_far)을 계산하기 위해, 우선 사용자 단말들(NUE, FUE)의 SINR의 누적 분포 함수(cumulative distribution function: 이하 CDF)를 폐쇄형 표현식(closed-form expression)으로 유도한다. SINR의 CDF를 폐쇄형 표현식으로 유도하기 위해서, 여기서는 SINR에 대한 수학식을 시간 영역으로 표현한다. 파스발(Parseval) 정리에 따르면, 에너지 보존 법칙에 따라 시간 영역에서의 에너지는 주파수 영역에서의 에너지와 동일하다.And to calculate the capacity (C _near , C _far ) considering the SINR of the user terminals (NUE, FUE), first, the cumulative distribution function (hereinafter referred to as CDF) of the SINR of the user terminals (NUE, FUE) is closed. It is derived by a closed-form expression. In order to derive the CDF of SINR as a closed expression, the equation for SINR is expressed in the time domain. According to the Parseval theorem, according to the law of conservation of energy, the energy in the time domain is equal to the energy in the frequency domain.

따라서 주파수 도메인에서의 사용자 단말(NUE, FUE)의 신호를 역 고속 푸리에 변환(IFFT)하면, 전송하고자 하는 신호 및 간섭 신호가 시간 영역에서 전체 시간 구간에 걸쳐 확산된다. 따라서 P-NOMA에서 n번째 샘플링 시간에서 근거리 단말(NUE) 및 원거리 단말(FUE)의 송신 전력(P_near,n, P_far,n)은 각각 수학식 3 및 4으로 나타난다.Accordingly, if the signals of the user terminals (NUE, FUE) in the frequency domain are inverse fast Fourier transform (IFFT), the signals to be transmitted and the interference signals are spread over the entire time period in the time domain. Therefore, in the n-th sampling time in P-NOMA, the transmission powers P _{near, n} , and P _{far, n} of the short-range terminal (NUE) and the far-end terminal (FUE) are represented by Equations 3 and 4, respectively.

여기서 P_n은 n번째 샘플링 시간에서의 총 송신 전력을 나타낸다.Here, P _n represents the total transmission power at the nth sampling time.

수학식 3 에서

은 근거리 비중첩 영역(R1)에 대한 송신 전력을 나타내고, 수학식 4 에서

은 원거리 비중첩 영역(R3)에 대한 송신 전력을 나타낸다. 그리고 수학식 3 및 4에서

과

은 중첩 영역(R2)에서 근거리 단말(NUE) 및 원거리 단말(FUE) 각각의 송신 전력을 나타낸다.In Equation 3

Denotes the transmit power for the short-range non-overlapping region R1, and in Equation 4

Denotes the transmit power for the remote non-overlapping region R3. And in

equations

3 and 4

and

Denotes transmission power of each of a short-range terminal (NUE) and a far-end terminal (FUE) in the overlapping region R2.

근거리 단말(NUE) 및 원거리 단말(FUE)의 n번째 샘플링 시간에서 수신된 SINR을 각각 sinr_near,n 및 sinr_far,n 이라 하면, 수학식 3 및 4로부터 시간 도메인에서 사용자 단말(NUE, FUE)의 SINR(sinr_near,n, sinr_far,n)은 수학식 5 및 6과 같이 획득된다.If the SINRs received at the nth sampling time of the short-range terminal (NUE) and the far-end terminal (FUE) are sinr _{near, n} and sinr _{far, n} _, respectively, the user terminals (NUE, FUE) in the time domain from Equations 3 and 4 The SINR of (sinr _{near, n} , sinr _{far, n} ) is obtained by Equations 5 and 6.

여기서 n = 0, 1, ..., T이고, T는 샘플링률(Ts)에 따른 N(여기서 N은 자연수)번째 샘플링 시간(NTs)를 나타낸다. 또한 h_near,n 및 h_far,n 은 각각 n번째 샘플링 시간에서 근거리 단말(NUE) 및 원거리 단말(FUE)의 다운 링크 채널 계수들을 나타내고, σ_n은 n번째 샘플링 시간에서의 AWGN의 분산을 나타낸다.Here, n = 0, 1, ..., T, and T denotes an N (where N is a natural number) th sampling time NTs according to the sampling rate Ts. In addition, h _{near, n} and h _{far, n} represent downlink channel coefficients of a short-range terminal (NUE) and a far-end terminal (FUE) at the n-th sampling time, respectively, and σ _n represents variance of AWGN at the n-th sampling time. .

여기서, 원거리 단말(FUE)의 SINR의 CDF를 상기한 바와 같이 폐쇄형 표현식으로 유도하기 위해, 수학식 7을 이용한다. 수학식 7은 임의의 변수, g₁과 g₂가 독립적인 지수 분포를 따르고, a, b 및 c가 양의 정수일 때, 임의의 확률 변수 m과 n이 m=ag₁, n=bg₂+c이면, 확률 변수 m과 n의 확률 밀도 함수(probability density function: PDF)를 이용하여 확률 변수 z = m/n에 대한 CDF(F_z(z))를 계산하는 수학식을 나타낸다.Here, Equation 7 is used to derive the CDF of the SINR of the far end UE (FUE) into a closed expression as described above. Equation (7) follows that random variables, g ₁ and g ₂ follow independent exponential distributions, and when a, b and c are positive integers, random random variables m and n are m=ag ₁ , n=bg ₂ + If c, a mathematical expression for calculating CDF (F _z (z)) for the random variable z = m/n using a probability density function (PDF) of the random variables m and n is shown.

수학식 7을 이용하여 수학식 6의 원거리 단말(FUE)의 SINR의 CDF를 폐쇄형 표현식으로 표현하면, 수학식 8과 같이 획득될 수 있다.When the CDF of the SINR of the far end UE (FUE) of Equation 6 is expressed as a closed expression using Equation 7, it can be obtained as in Equation 8.

수학식 8에서 TOR(ρ)이 0이면, 원거리 단말(FUE)의 SINR의 CDF(F_far(t))는 지수분포를 나타낸다. 즉 원거리 단말(FUE)의 SINR의 CDF(F_far(t))는 간섭이 없는 기존의 OMA(도2 의 (a) 참조)에서와 동일하다.When TOR(ρ) is 0 in Equation 8, CDF (F _far (t)) of SINR of a _far- end terminal (FUE) represents an exponential distribution. That is, the CDF (F _far (t)) of the SINR of the _far end UE (FUE) is the same as in the existing OMA (see FIG. 2(a)) without interference.

반면, TOR(ρ)이 2이면, 원거리 단말(FUE)의 SINR의 CDF(F_far(t))는 근거리 단말(NUE)로부터의 간섭 전력(γP_n)에 의한 영향을 받는다. 즉 원거리 단말(FUE)의 SINR의 CDF(F_far(t))는 기존의 NOMA(도2 의 (c) 참조)에서와 동일하다.On the other hand, if TOR(ρ) is 2, the CDF (F _far (t)) of the SINR of the _far- end terminal (FUE) is affected by the interference power (γP _n ) from the short-range terminal (NUE). That is, the CDF (F _far (t)) of the SINR of the _far end UE (FUE) is the same as that of the conventional NOMA (see FIG. 2(c)).

한편, 수학식 1 및 5 에서 SIC 성과 계수(δ)는 0 또는 1의 값을 가지는 것으로 가정하였다. 여기서 SIC 성과 계수(δ)가 1(δ = 1)이면 근거리 단말(NUE)의 SIC 수행 결과가 실패인 것을 의미한다. 이는 근거리 단말(NUE)이 원거리 단말(FUE)의 SINR에 의해 영향을 받는다는 것을 의미하며, 근거리 단말(NUE)은 원거리 단말(FUE)의 SINR이 기지정된 기준값(t₀)보다 작으면, SIC는 실패한 것으로 간주한다. 즉 SIC의 성공 확률은 기준값(t₀)에 의해 결정될 수 있다. 따라서 SIC 성과 계수(δ)는 기준값(t₀)에 의해 Pr[δ = 1] = Pr[SINR_far < t₀] = F_far(t₀)를 따르는 베르누이 분포로 정의되는 확률 변수로 볼 수 있다.On the other hand, in Equations 1 and 5, the SIC performance coefficient (δ) was assumed to have a value of 0 or 1. Here, if the SIC performance coefficient (δ) is 1 (δ = 1), it means that the SIC performance result of the short-terminal terminal (NUE) is a failure. This means that the short-terminal terminal (NUE) is affected by the SINR of the far-end terminal (FUE), and the short-terminal terminal (NUE) is less than the predetermined reference value (t ₀ ) of the SINR of the far-end terminal (FUE), SIC It is considered a failure. That is, the probability of success of the SIC can be determined by the reference value t ₀ . Therefore, the SIC performance coefficient (δ) can be seen as a random variable defined by the Bernoulli distribution following Pr[δ = 1] = Pr[SINR _far <t ₀ ] = F _far (t ₀ ) by the reference value (t ₀ ). .

이에 근거리 단말(NUE)의 SINR의 CDF(F_far(t))를 도출하기 위해, 확률 변수(p)가 SIC 성과 계수(δ)와 마찬가지로 Pr[p = 1] = F_p의 베르누이 분포를 따른다고 할 때, 수학식 7의 n=bg₂+c는 n=pbg₂+c로 전환될 수 있으며, 확률 변수 z = m/n에 대한 CDF(F_z(z))는 수학식 9와 같이 표현될 수 있다.Accordingly, in order to derive the CDF (F _far (t)) of the SINR of the short-terminal terminal (NUE), the random variable _{p follows} the Bernoulli distribution of Pr[p = 1] = F _p like the SIC performance coefficient (δ). Suppose, n=bg ₂ +c in Equation 7 can be converted to n=pbg ₂ +c, and CDF(F _z (z)) for the random variable z = m/n is as in Equation 9. Can be expressed.

임의의 확률 변수 z에 대한 CDF를 계산하는 수학식 9를 이용하여, 근거리 단말(NUE)의 SINR의 CDF(F_near(t))를 폐쇄형 표현식으로 나타내면, 수학식 10와 같다.When the CDF (F _near (t)) of the SINR of the short-terminal terminal (NUE) is expressed as a closed expression using Equation 9 for calculating the CDF for an arbitrary random variable z, Equation 10 is expressed.

수학식 10에서 SIC의 성공 확률이 증가(δ = 0)하면, 근거리 단말(NUE)의 SINR의 CDF(F_near(t))는 F_far(t₀)가 0이 되므로, 지수 분포의 CDF에 더 가깝게 획득된다. 그에 반해 SIC의 실패 확률이 증가(δ = 1)하면 F_far(t₀)가 1이 되므로, 원거리 단말(FUE)로부터 간섭이 수신될 때, 근거리 단말(NUE)의 SINR의 CDF(F_near(t))는 수학식 8의 원거리 단말(FUE)의 SINR의 CDF(F_far(t))와 유사하게 된다.In Equation 10, if the probability of success of the SIC increases (δ = 0), the CDF (F _near (t)) of the SINR of the near terminal (NUE) becomes F _far (t ₀ ) to 0, so the CDF of the exponential distribution Obtained closer. On the other hand, if the probability of failure of the SIC increases (δ = 1), F _far (t ₀ ) becomes 1, and when interference is received from a far end UE (FUE), CDF (F _near (SIF) of the SINR of the near end UE (NUE) is received. t)) is similar to the CDF (F _far (t)) of the SINR of the far end UE (FUE) in Equation (8).

그리고 원거리 단말(FUE)의 용량(C_far)은 수학식 8을 이용하여 수학식 11과 같이 표현될 수 있다.Further, the capacity C _{far of the far} end UE (FUE) may be expressed as Equation 11 using Equation 8.

여기서, BW_far은 원거리 단말(FUE)의 대역폭(Bandwidth)를 나타낸다.Here, BW _far represents a bandwidth of a _far end terminal (FUE).

그리고 수학식 11에서

는 수학식 12의 보조 정리를 이용하여 해석할 수 있다.And in Equation 11

Can be interpreted using the auxiliary theorem of Equation (12).

여기서 a, b, c는 양의 정수이고, E_i는

(x 는 0이 아님)로 정의되는 지수 적분함수이다.Where a, b, and c are positive integers, and E _i is

(x is not 0) is an exponential integral function.

수학식 12의 보조 정리를 이용하여 수학식 11의 원거리 단말(FUE)의 용량(C_far)은 결과적으로 수학식 13과 같이 나타날 수 있다.Using the auxiliary theorem of Equation 12, the capacity C _far of the far end UE (FUE) of Equation 11 may be expressed as Equation 13 as a result.

도4 를 참조할 때, 원거리 단말(FUE)의 대역폭(BW_far)은

이다. Referring to FIG. 4, a bandwidth (BW _far ) of a _far end terminal (FUE) is

to be.

한편 수학식 14로부터 근거리 단말(NUE)에 대한 용량(C_near)은 수학식 7을 이용하여 수학식 14와 같이 표현될 수 있다.Meanwhile, from Equation 14, the capacity C _near for the short-terminal terminal (NUE) may be expressed as Equation 14 using Equation 7.

여기서

이고,

이며, 근거리 단말의 대역폭(BW_near은)은

이다.

는 수학식 10으로부터 유도될 수 있다. 그리고

는 수학식 15를 보조 정리로 이용하여 해결될 수 있다.here

ego,

Is, the bandwidth of the short-range terminal (BW _near is)

to be.

Can be derived from Equation (10). And

Can be solved by using Equation 15 as an auxiliary theorem.

여기서 c는 양의 정수이다.Where c is a positive integer.

수학식 15를 수학식 14에 적용하면, 수학식 14의 근거리 단말(NUE)의 용량(C_near)은 수학식 16으로 나타난다.When Equation (15) is applied to Equation (14), the capacity (C _near ) of the short-terminal (NUE) in Equation (14) is expressed by Equation (16).

여기서,

이고,

이다.here,

ego,

to be.

이하에서는 수학식 13의 원거리 단말(FUE)의 용량(C_far)과 수학식 16의 근거리 단말(NUE)의 용량(C_near)을 이용하여 P-NOMA 시스템을 위한 최적 NOR(α)과 FOR(β)을 탐색하는 방법을 나타낸다.Hereinafter, the optimal NOR(α) and FOR() for the P-NOMA system using the capacity (C _far ) of the _far end terminal (FUE) of Equation 13 and the capacity (C _near ) of the short distance terminal (NUE) of Equation 16 β).

P-NOMA 시스템을 위한 최적 NOR(α)과 FOR(β)은 합 용량의 최대화 및 사용자 단말(NUE, FUE)간 용량 공정성의 측면에서 구분되어 판별될 수 있다. 우선 합 용량의 최대화 관점에서 NOR(α)과 FOR(β)을 판별하는 방법을 고려한다.The optimal NOR(α) and FOR(β) for the P-NOMA system can be discriminated in terms of maximizing sum capacity and capacity fairness between user terminals (NUE, FUE). First, consider a method of determining NOR(α) and FOR(β) from the viewpoint of maximizing the sum capacity.

도5 는 근거리 단말 자원 중첩비와 원거리 단말 자원 중첩비 변화에 따른 사용자 단말들의 용량 변화를 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.5 shows a result of simulating a change in the capacity of user terminals according to a change in the overlapping ratio of the short-terminal resource and the overlapping ratio of the remote terminal resource.

도5 에서는 NOR(α)과 FOR(β)을 각각 0 에서 1까지 가변하면서 근거리 단말(NUE) 및 원거리 단말(FUE)의 용량 변화를 수학식 13 및 16에 따라 시뮬레이션한 결과로서, (a) 및 (b)는 동일 시뮬레이션에 대해 서로 다른 방향에서 관측된 결과이다.In FIG. 5, as a result of simulating the change in capacity of the short-range terminal (NUE) and the far-end terminal (FUE) while varying NOR(α) and FOR(β) from 0 to 1, respectively, (a) And (b) are the results observed in different directions for the same simulation.

여기서 시뮬레이션 조건은 FFT의 크기(N)가 1024이고, 서브캐리어당 총 전송 신호대 잡음비(SNR)가 10dB이며, 전력 할당 계수(γ)는 0.3 인 것으로 가정한다. 또한 근거리 단말(NUE)은 항시 SIC를 성공(t₀= 0dB, δ = 0)할 수 있으며, 기지국(BS)으로부터 근거리 단말(NUE)과 원거리 단말(FUE) 사이의 거리 비는 1:2로 가정하였다. 즉 원거리 단말(FUE)이 근거리 단말(NUE)보다 기지국(BS)으로부터 2배 먼 거리에 위치한다.Here, it is assumed that the simulation condition has an FFT size (N) of 1024, a total transmission signal to noise ratio (SNR) per subcarrier of 10 dB, and a power allocation coefficient (γ) of 0.3. In addition, the short-terminal terminal (NUE) can always succeed in SIC (t ₀ = 0 dB, δ = 0), and the distance ratio between the short-range terminal (NUE) and the far-end terminal (FUE) from the base station (BS) is 1:2. I assumed. That is, the far-end terminal (FUE) is located two times farther from the base station (BS) than the short-range terminal (NUE).

도5 에서 NOR(α)과 FOR(β)가 (0, 0)인 위치는 NOR(α)과 FOR(β)가 모두 0이므로, OMA 시스템의 경우를 나타내고, NOR(α)과 FOR(β)가 (1, 1)인 위치는 NOR(α)과 FOR(β)가 모두 1이므로, NOMA 시스템의 경우를 나타낸다. 도5 에서 기존의 NOMA 시스템이 OMA 시스템보다 합 용량보다 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.In FIG. 5, the positions where NOR(α) and FOR(β) are (0, 0) are both NOR(α) and FOR(β), indicating the case of the OMA system, and NOR(α) and FOR(β) ) Is a (1, 1) position, NOR (α) and FOR (β) are both 1, indicating the case of the NOMA system. It can be seen from FIG. 5 that the existing NOMA system can be increased more than the sum capacity than the OMA system.

도5 를 참조하면, NOR(α)과 FOR(β)가 증가(0 -> 1)됨에 따라 합 용량이 대역폭의 증가로 인해 증가됨을 알 수 있다. 그리고 대부분의 결과에서 근거리 단말(NUE)의 용량이 원거리 단말(FUE)의 용량보다 높게 나타난다. 즉 TOR(ρ)이 작은 경우, 합 용량을 향상시키기 위해 NOR(α)과 FOR(β)를 증가시켜, 중첩 영역(R2)을 증가시키는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 5, it can be seen that as NOR(α) and FOR(β) increase (0 -> 1), the sum capacity increases due to an increase in bandwidth. In addition, in most results, the capacity of the short-range terminal (NUE) is higher than that of the far-end terminal (FUE). That is, when TOR(ρ) is small, it is preferable to increase NOR(α) and FOR(β) to improve the sum capacity, thereby increasing the overlapping region R2.

그러나 (a)에서 원형으로 표시된 영역과 같이 NOR(α)이 낮고 FOR(β)이 높은 일부 경우에는 원거리 단말(FUE)의 용량이 근거리 단말(NUE)의 용량보다 높게 나타남을 알 수 있다.However, in some cases where NOR(α) is low and FOR(β) is high, such as the area indicated by a circle in (a), it can be seen that the capacity of the far end UE (FUE) is higher than that of the near end UE (NUE).

도6 은 근거리 단말 자원 중첩비와 원거리 단말 자원 중첩비 변화에 따른 합 용량 변화를 시뮬레이션한 결과를 나타내고, 도7 은 근거리 단말 자원 중첩비 변화에 따른 사용자 단말별 용량 변화와 합 용량의 변화를 나타내는 그래프이다.6 shows a result of simulating a change in the sum capacity according to a change in the overlapping ratio of the short-terminal resource and a resource in the short-range terminal, and FIG. 7 shows a change in the capacity and the sum of capacity for each user terminal according to the change in the overlapping ratio of the short-terminal resource. It is a graph.

도6 에서 (a)는 NOR(α)과 FOR(β)의 변화에 따른 합 용량 변화를 2차원 그래프로 나타내었으며, (b)는 3차원 그래프로 나타내었다.In FIG. 6, (a) shows the sum capacity change according to the change of NOR(α) and FOR(β) in a two-dimensional graph, and (b) shows a three-dimensional graph.

도6 을 참조하면, NOR(α)과 FOR(β)의 변화에 따라 가변되는 각 사용자 단말(NUE, FUE) 각각의 용량(C_near, C_far)의 합을 나타내는 합 용량(C_sum)은 NOR(α)과 FOR(β)가 모두 1인 (1, 1)의 위치가 아닌 NOR(α)이 0.8이고 FOR(β)이 1인 경우에 최대로 나타남을 알 수 있다. 특히 도7 을 참조하면, FOR(β)이 1로 고정된 상태에서 NOR(α)이 가변될 때, 합 용량(C_sum)은 NOR(α)이 0.8일때 최대임을 명확히 나타낸다.Referring to FIG. 6, the sum capacity C _sum representing the sum of the capacities C _near and C _{far of} each user terminal (NUE, FUE) that varies according to the change of NOR(α) and FOR(β) is It can be seen that when NOR(α) is 0.8 and FOR(β) is 1 rather than the position of (1, 1) where NOR(α) and FOR(β) are both 1, it can be seen that the maximum appears. In particular, referring to FIG. 7, when NOR(α) is variable in a state where FOR(β) is fixed to 1, the sum capacity C _sum clearly indicates that NOR(α) is maximum when 0.8.

즉 NOR(α)과 FOR(β)를 모두 1로 설정하는 NOMA에 비해, NOR(α)과 FOR(β)을 조절함으로써, 합 용량(C_sum)을 더욱 향상 시킬 수 있다.That is, compared to NOMA in which both NOR(α) and FOR(β) are set to 1, by adjusting NOR(α) and FOR(β), the sum capacity C _sum can be further improved.

NOR(α)이 증가되면, 중첩 영역(R2)이 증가하여 근거리 단말(NUE)에 할당되는 서브캐리어의 수가 증가하고, 이에 따라 근거리 단말(NUE)의 대역폭이 증가된다. 그러나 원거리 단말(FUE)은 근거리 단말(NUE)로부터의 간섭 신호가 증가할 뿐만 아니라, 원거리 단말(FUE)의 송신 전력이 서브캐리어를 공유하는 근거리 단말(NUE)과 나누어지게 되어 감소된다. 즉 NOR(α)가 매우 크면, 원거리 단말(FUE)의 용량(C_far)이 크게 감소되어 합 용량(C_sum)이 최대가 되지 않는다. 결과적으로 NOMA는 합 용량을 최대화하지 못하며, P-NOMA를 이용하여 NOR(α)과 FOR(β)을 조절함으로써 합 용량(C_sum)을 최대화할 수 있다.When NOR(α) is increased, the overlap area R2 is increased to increase the number of subcarriers allocated to the near terminal (NUE), and accordingly, the bandwidth of the near terminal (NUE) is increased. However, the far end terminal (FUE) is not only the interference signal from the near end terminal (NUE) increases, but also the transmission power of the far end terminal (FUE) is divided by the short distance terminal (NUE) sharing a subcarrier. That is, if the NOR(α) is very large, the capacity C _{far of the far-} end terminal FUE is greatly reduced, and the sum capacity C _sum is not maximized. As a result, NOMA cannot maximize the sum capacity, and the sum capacity (C _sum ) can be maximized by adjusting NOR(α) and FOR(β) using P-NOMA.

도8 은 SIC를 고려한 근거리 단말 자원 중첩비와 원거리 단말 자원 중첩비 변화에 따른 합 용량 변화를 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.8 shows a result of simulating a change in sum capacity according to a change in the overlapping ratio of a short-terminal resource and a short-terminal terminal resource considering SIC.

도5 내지 도7 에서는 근거리 단말(NUE)가 항시 SIC를 성공(t₀= 0dB, δ = 0)할 수 있는 것으로 가정하였으나, 도8 에서는 원거리 단말(FUE)의 SINR에 대한 기준값(t₀)이 5dB로 증가된 경우에 대한 합 용량 변화를 나타내었다. 도8 에서 합 용량은 도6 과 상이하게 NOR(α)이 0.9이고 FOR(β)이 0.4인 경우에 합 용량이 최대가 된다.In FIG. 5 to FIG. 7, it is assumed that a short-terminal terminal (NUE) can always succeed (t ₀ = 0 dB, δ = 0), but in FIG. 8, a reference value (t ₀ ) for SINR of a far-end terminal (FUE) The change in sum capacity for the case where this was increased to 5 dB was shown. In FIG. 8, the sum capacity is maximum when NOR(α) is 0.9 and FOR(β) is 0.4, unlike in FIG.

이는 기준값(t₀)이 증가되어 근거리 단말(NUE)의 SIC 성능이 저하되면, SIC를 수행함에도 불구하고 간섭에 의한 영향이 남아 근거리 단말(NUE)의 용량이 FOR(β)과 함께 감소하기 때문이다. 따라서 SIC 성능이 저하되는 환경에서는 합 용량(C_sum)을 증대시키기 위해, NOR(α)와 함께 FOR(β)을 조절할 필요가 있다.This is because when the reference value t ₀ is increased and the SIC performance of the short-range terminal (NUE) is deteriorated, the influence of interference remains despite the SIC, and the capacity of the short-range terminal (NUE) decreases with FOR (β). to be. Therefore, in an environment in which SIC performance deteriorates, it is necessary to adjust FOR(β) together with NOR(α) in order to increase the sum capacity (C _sum ).

상기한 바와 같이 합 용량(C_sum)을 최대화하기 위해서는 NOR(α)과 함께 FOR(β)을 조절해야 한다. 그러나 수학식 13 및 16에 따라 합 용량(C_sum)을 최대화하기 위한 근거리 단말의 용량(C_near)과 원거리 단말의 용량(C_far)을 각각 계산하고, 계산된 근거리 단말의 용량(C_near)과 원거리 단말의 용량(C_far)에 대응하는 최적의 NOR(α)과 FOR(β)을 판별하는 것은 매우 복잡하다.As described above, in order to maximize the sum capacity (C _sum ), FOR(β) must be adjusted together with NOR(α). However, according to Equations 13 and 16, the capacity of the short-terminal terminal (C _near ) and the capacity of the _far- end terminal (C _far ) are respectively calculated to maximize the sum capacity (C _sum ), and the calculated capacity of the short-terminal terminal (C _near ), respectively. It is very complicated to determine the optimal NOR(α) and FOR(β) corresponding to the capacity (C _far ) of the remote terminal.

이에 본 실시예에서는 사용자 단말의 용량(C_near, C_far)과 사용자 단말들의 중첩 비율(α, β)간의 관계를 평균 관점(average point of view)에서 단순화한다.Accordingly, in this embodiment, the relationship between the capacity (C _near , C _far ) of the user terminal and the overlap ratio (α, β) of the user terminals is simplified from an average point of view.

평균의 관점에서 채널 효과가 생략된다고 가정하면, 근거리 단말(NUE)의 용량(C_near)과 원거리 단말(FUE)의 용량(C_far)은 각각 수학식 17 및 18과 같이 단순화될 수 있다.Assuming that the channel effect is omitted from the average point of view, the capacity (C _near ) of the _near terminal (NUE) and the capacity (C _far ) of the _far terminal (FUE) may be simplified as shown in Equations 17 and 18, respectively.

그리고 수학식 3 및 수학식 4로부터 수학식 17 및 18은 수학식 19 및 20으로 표현될 수 있다.In addition, equations 17 and 18 from equations 3 and 4 can be expressed by equations 19 and 20.

여기서,

,

은 근거리 단말과 원거리 단말의 잡음 전력이고,

이며,

이다.here,

,

Is the noise power of the near terminal and the far terminal,

And

to be.

근거리 단말(NUE)의 용량과 원거리 단말(FUE)의 용량(C_near, C_far)이 NOR(α)과 FOR(β)에 따라 각각 수학식 19 및 20과 같이 가변되므로, 근거리 단말(NUE)의 용량(C_near)과 원거리 단말(FUE)의 용량(C_far)은 결국 수학식 21와 같이 NOR(α)과 FOR(β)에 따라 단조 증가되는 함수로 볼 수 있다.Since the capacity of the short-terminal terminal (NUE) and the capacity of the far-end terminal (FUE) (C _near , C _far ) are variable as shown in Equations 19 and 20 according to NOR(α) and FOR(β), respectively, the short-terminal terminal (NUE) The capacity (C _near ) and the capacity (C _far ) of the _far end terminal (FUE) can be seen as a function of monotonically increasing according to NOR(α) and FOR(β) as shown in Equation 21.

즉 NOR(α)과 FOR(β)가 증가함에 따라 대역폭이 증가하기 때문에, 사용자 단말들(NUE, FUE)의 용량(C_near, C_far) 각각은 NOR(α)과 FOR(β)이 증가함에 따라 증가한다.That is, since the bandwidth increases as NOR(α) and FOR(β) increase, NOR(α) and FOR(β) increase in capacity (C _near , C _far ) of user terminals (NUE, FUE), respectively. Increases with

반면, 근거리 단말(NUE)의 용량과 원거리 단말(FUE)의 용량(C_near, C_far)은 각각 FOR(β)과 NOR(α)이 증가함에 따라 수학식 22와 같이 단조 감소되는 함수로 볼 수 있다.On the other hand, the capacity of the short-terminal terminal (NUE) and the capacity of the far-end terminal (FUE) (C _near , C _far ) are seen as functions that decrease monotonically as shown in Equation 22 as FOR(β) and NOR(α) increase, respectively. Can.

수학식 22은 각각의 사용자 단말의 용량(C_near, C_far)은 다른 사용자 단말의 중첩비가 증가하면, 간섭이 증가되어 감소됨을 나타낸다.Equation (22) indicates that when the overlap ratio of each user terminal increases (C _near , C _far ), interference increases and decreases.

수학식 21및 22으로부터 근거리 단말(NUE)의 용량을 증가시키기 위해, NOR(α)을 증가시키면, 원거리 단말(FUE)의 용량이 감소되고, 원근거리 단말(NUE)의 용량을 증가시키기 위해, FOR(β)을 증가시키면, 근거리 단말(NUE)의 용량이 감소됨을 확인할 수 있다.To increase the capacity of the short-range terminal (NUE) from Equations 21 and 22, if the NOR(α) is increased, the capacity of the far-end terminal (FUE) is reduced, and to increase the capacity of the far-end terminal (NUE), If FOR(β) is increased, it can be seen that the capacity of the short-range terminal (NUE) is reduced.

본 실시예에서는 최대 대역폭을 갖도록 사용자 단말(NUE, FUE)의 NOR(α)과 FOR(β)을 1, 1로부터 합 용량(C_sum)이 최대가 되도록 점차 감소시키는 방향으로 조절한다.In this embodiment, the NOR(α) and FOR(β) of the user terminals (NUE, FUE) are adjusted in a direction to gradually decrease from 1, 1 so that the maximum capacity (C _sum ) becomes maximum so as to have the maximum bandwidth.

이때 각 사용자 단말(NUE, FUE)의 합 용량(C_sum)을 최대로 하기 위해서는 수학식 19 및 20의 근거리 단말(NUE)의 용량과 원거리 단말(FUE)의 용량(C_near, C_far) 각각에 대한 FOR(β)와 NOR(α)의 2차 미분을 수학식 23과 같이 고려할 수 있다.At this time, in order to maximize the _sum (C _sum ) of each user terminal (NUE, FUE), the capacity of the short-range terminal (NUE) of Equations 19 and 20 and the capacity of the far-end terminal (FUE) (C _near , C _far ), respectively, The second derivative of FOR(β) and NOR(α) for can be considered as in Equation 23.

수학식 23으로부터 근거리 단말(NUE)의 용량 곡선은 FOR(β)에 대해 아래로 오목한 형태로 나타나며, 원거리 단말(FUE)의 용량곡선은 NOR(α)에 대해 볼록한 형태로 나타나게 됨을 알 수 있다.From Equation 23, it can be seen that the capacity curve of the short-terminal terminal (NUE) appears concave downward with respect to FOR(β), and the capacity curve of the far-end terminal (FUE) appears convex with respect to NOR(α).

이는 FOR(β)이 1에 근접한 경우, 근거리 단말(NUE)의 용량(C_near) 감소가 NOR(α)의 증가에 따른 원거리 단말(FUE)의 용량(C_far) 감소 보다 크다는 것을 의미한다. 즉 NOR(α)과 FOR(β)가 모두 높고, NOR(α)과 FOR(β)를 각각 지정된 가변량(Δ)(여기서 Δ는 0 < Δ < 1인 실수) 단위로 가변하면, 근거리 단말(NUE)의 용량 변화가 원거리 단말(FUE)의 용량 변화보다 민감하게 반응한다.This means that when FOR(β) approaches 1, the decrease in the capacity (C _near ) of the short-range terminal (NUE) is greater than the decrease in the capacity (C _far ) of the _far- end terminal (FUE) as the NOR(α) increases. That is, if both NOR(α) and FOR(β) are high, and NOR(α) and FOR(β) are varied in units of a designated variable amount (Δ) (where Δ is 0 <Δ <1), the short-range terminal The change in capacity of (NUE) responds more sensitively than the change in capacity of a remote terminal (FUE).

도9 는 도8 에서 근거리 단말 자원 중첩비와 원거리 단말 자원 중첩비 각각의 변화에 따른 합 용량 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing a change in sum capacity according to each change in the overlapping ratio of the short-terminal terminal resource and the overlapping ratio of the remote terminal resource in FIG.

도9 의 (a)는 NOR(α)이 0.9로 고정된 상태에서 FOR(β)이 가변될 때, 근거리 단말(NUE)과 원거리 단말(FUE) 각각의 용량(C_near, C_far) 변화와 합 용량(C_sum)의 변화를 나타내었으며, (b)는 FOR(β)이 0.6으로 고정되었을 때, NOR(α)의 변화에 따라 근거리 단말(NUE)과 원거리 단말(FUE) 각각의 용량 변화(C_near, C_far)와 합 용량(C_sum)의 변화를 나타낸다.9(a), when FOR(β) is changed in a state where NOR(α) is fixed to 0.9, a change in capacity (C _near , C _far ) of each of a short-range terminal (NUE) and a far-end terminal (FUE) is shown. The change in sum capacity (C _sum ) is shown, and (b) shows the change in capacity of each of the short-range terminal (NUE) and the far-end terminal (FUE) according to the change of NOR(α) when FOR(β) is fixed to 0.6. (C _near , C _far ) and change in sum capacity (C _sum ).

도9 의 (a)와 (b)를 비교하면, 상기한 수학식 23에서와 같이, (a)에 도시된 FOR(β)의 변화에 따른 근거리 단말(NUE)의 용량 변화(C_near)가 원거리 단말(FUE)의 용량(C_far) 변화보다 크게 나타남을 알 수 있다.When (a) and (b) of FIG. 9 are compared, the capacity change (C _near ) of the short-terminal terminal (NUE) according to the change in FOR(β) shown in (a) is as shown in Equation 23 above. It can be seen that it appears larger than the change in the capacity (C _far ) of the _far end terminal (FUE).

따라서 NOR(α)과 FOR(β) 중 FOR(β)를 먼저 조절하고, 이후 NOR(α)를 조절하면 용이하게 합 용량(C_sum)을 최대화 할 수 있다.Therefore, by first adjusting FOR(β) among NOR(α) and FOR(β) and then adjusting NOR(α), the sum capacity (C _sum ) can be easily maximized.

이를 위해 초기 NOR(α)과 FOR(β)을 1, 1로 설정하고, 초기 합 용량(C_sum.i)을 계산한다. 이후, FOR(β)을 먼저 가변량(Δ)만큼 감소시키면서, 합 용량(C_sum)을 계산하여 합 용량이 증가되는지 감소되는지 판별할 수 있다. 합 용량(C_sum)이 증가되면, FOR(β)을 반복적으로 가변량(Δ) 단위로 감소시켜 업데이트 하여 합 용량이 계속 증가되는지 판별한다. 그러나 합 용량(C_sum)이 이전 계산된 초기 합 용량(C_sum.i) 또는 이전 계산된 합 용량(C_sum) 이하이면, FOR(β)을 결정하고, NOR(α)을 가변량(Δ) 단위로 감소시키면서 다시 합 용량(C_sum)을 계산한다.For this, the initial NOR(α) and FOR(β) are set to 1 and 1, and the initial sum capacity (C _sum.i ) is calculated. Thereafter, it is possible to determine whether the sum capacity is increased or decreased by calculating the sum capacity C _sum while first reducing the FOR(β) by a variable amount Δ. When the sum capacity C _sum is increased, FOR(β) is repeatedly decreased and updated in a variable amount (Δ) to determine whether the sum capacity is continuously increased. However, if the sum capacity (C _sum ) is equal to or less than the previously calculated initial sum capacity (C _sum.i ) or the previously calculated sum capacity (C _sum ), FOR(β) is determined, and NOR(α) is a variable amount (Δ) ), and calculate the sum capacity (C _sum ) again.

FOR(β)의 조절과 마찬가지로, NOR(α)에 대해서도 계산된 합 용량(C_sum) 이 증가되면, NOR(α)을 반복적으로 가변량(Δ) 단위로 감소시켜 업데이트 하여 합 용량(C_sum)이 계속 증가되는지 판별하고, 합 용량(C_sum)이 초기 합 용량 또는 이전 계산된 합 용량 이하이면, NOR(α)을 업데이트 하지 않고 이전 NOR(α)을 합 용량(C_sum)을 최대로 하는 NOR(α)로 결정한다.Similar to the adjustment of FOR(β), if the calculated sum capacity (C _sum ) for NOR(α) is increased, NOR(α) is repeatedly decreased and updated in units of variable amount (Δ) to update the sum capacity (C _sum) ), and if the sum capacity (C _sum ) is less than or equal to the initial sum capacity or the previously calculated sum capacity, update the previous NOR(α) to the sum capacity (C _sum ) without updating NOR(α). It is determined by NOR(α).

상기에서는 FOR(β)을 먼저 조절하여 감소시킨 후, NOR(α)를 조절하는 것으로 설명하였으나, 본 실시예는 이에 한정되지 않는다. 즉 NOR(α)을 우선 조절한 후 FOR(β)을 조절할 수도 있다.In the above, it was explained that FOR(β) is first adjusted to decrease, then NOR(α) is adjusted, but this embodiment is not limited thereto. That is, NOR(α) can be adjusted first, followed by FOR(β).

도10 은 본 발명의 실시예에 따른 합 용량을 최대로 하기 위한 원거리 단말 자원 중첩비와 근거리 단말 자원 중첩비를 가변하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 10 is a diagram for explaining a concept of varying a remote terminal resource overlap ratio and a short range terminal resource overlap ratio for maximizing the sum capacity according to an embodiment of the present invention.

도10 에서 (a)는 NOR(α)과 FOR(β)가 모두 1로 초기화된 상태로서 NOMA와 동일하게 완전 중첩된 상태이다. 그리고 (b)에서는 우선 NOR(α)을 가변량(Δ) 단위로 감소시킨다. NOR(α)을 가변량(Δ) 단위로 감소시키면서 합 용량(C_sum)을 계산하고, 계산된 합 용량이 이전 계산된 합 용량보다 크면 NOR(α)을 계속적으로 감소시킨다. 그리고 합 용량(C_sum)이 초기 합 용량 또는 이전 계산된 합 용량 이하이면, (c)에서와 같이 NOR(α)을 결정한다.In FIG. 10, (a) is a state in which NOR(α) and FOR(β) are both initialized to 1, and the state is completely overlapped with that of NOMA. And in (b), NOR(α) is first decreased in a variable amount (Δ) unit. The sum capacity C _sum is calculated while reducing the NOR(α) in units of a variable amount Δ, and if the calculated sum capacity is greater than the previously calculated sum capacity, the NOR(α) is continuously decreased. Then, if the sum capacity C _sum is equal to or less than the initial sum capacity or the previously calculated sum capacity, NOR(α) is determined as in (c).

이후 FOR(β)을 단위로 감소시키면서 합 용량(C_sum)을 계산하여 합 용량의 변화를 분석하고, 분석된 합 용량이 이전과 같거나 감소되기 이전의 FOR(β)을 획득한다.Subsequently, the change in the sum capacity is analyzed by calculating the sum capacity (C _sum ) while reducing the FOR(β) in units, and the FOR(β) before the analyzed sum capacity is equal to or reduced is obtained.

상기에서는 NOR(α)과 FOR(β) 중 하나를 먼저 조절하고, 이후 나머지를 조절하는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 모든 NOR(α)과 FOR(β)에 대해 합 용량을 계산하여 합 용량이 최대가 되는 NOR(α)과 FOR(β)를 결정할 수도 있다.In the above, it has been described that one of NOR(α) and FOR(β) is adjusted first, and then the rest is adjusted. In some cases, the sum capacity is calculated by calculating the sum capacity for all NOR(α) and FOR(β). It is also possible to determine the maximum NOR(α) and FOR(β).

다만 NOR(α)과 FOR(β) 중 하나를 먼저 조절하고, 이후 나머지를 조절하도록 하는 경우, 합 용량이 최대가 되도록 하는 NOR(α)과 FOR(β)를 탐색하는 복잡도와 시간을 줄일 수 있다.However, if one of NOR(α) and FOR(β) is adjusted first and then the rest is adjusted, the complexity and time of searching for NOR(α) and FOR(β) to maximize the sum capacity can be reduced. have.

예로서, NOR(α)과 FOR(β)의 조절 가능한 모든 값에 대해 탐색하여 합 용량이 최대가 되도록 하는 것은, NOR(α) 및 FOR(β) 각각에 대해 1/(Δ + 1)의 경우의 수를 가지므로, 수학식 24에 따른 복잡성을 갖는다.As an example, searching for all adjustable values of NOR(α) and FOR(β) so that the sum capacity is maximized is 1/(Δ + 1) of NOR(α) and FOR(β), respectively. Since it has the number of cases, it has the complexity according to Equation (24).

여기서 O(·)함수는 시간적 복잡성을 나타내는 big-O 표기법을 나타낸다. 즉 가변량(Δ)의 제곱에 비례하는 탐색 복잡성을 갖는다.Here, the O(·) function represents the big-O notation representing temporal complexity. That is, it has a search complexity proportional to the square of the variable amount Δ.

반면, NOR(α)과 FOR(β) 중 하나를 먼저 조절하고, 이후 나머지를 조절하는 경우, NOR(α)과 FOR(β) 중 하나에 대한 반복 탐색 횟수(m)과 나머지에 대한 반복 탐색 횟수(n)에 의해, NOR(α)과 FOR(β) 각각에 대한 경우의 수는 m(1/Δ) 및 n(1/Δ)이며, 이에 수학식 25에 따른 복잡성을 갖는다.On the other hand, if one of NOR(α) and FOR(β) is adjusted first and then the rest is adjusted, the number of repetition searches (m) for one of NOR(α) and FOR(β) and the repetition search for the other By the number of times (n), the number of cases for each of NOR(α) and FOR(β) is m(1/Δ) and n(1/Δ), which has the complexity according to equation (25).

즉 가변량(Δ)에 비례하는 탐색 복잡성을 가지므로, 더욱 빠르고 용이하게 합 용량이 최대가 되도록 하는 NOR(α)과 FOR(β)를 탐색할 수 있다.That is, since it has a search complexity proportional to the variable amount Δ, NOR(α) and FOR(β) can be searched more quickly and easily to maximize the sum capacity.

도11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 P-NOMA 시스템에서 자원 중첩비 조절 방법을 나타낸다.11 shows a method of adjusting a resource overlap ratio in a P-NOMA system according to an embodiment of the present invention.

도11 을 참조하면, 자원 중첩비 조절 방법은 우선 NOR(α)과 FOR(β)을 기지정된 초기값(예를 들면, 1, 1)으로 초기화하고, 초기값에 대응하는 초기 합 용량을 계산한다(S11). 이때 전력 할당 계수(γ)는 미리 설정되어 있으며, NOR(α)과 FOR(β)에 대한 합 용량(C_sum)은 수학식 19 및 20에 따른 사용자 단말들(NUE, FUE)의 용량(C_near, C_far)의 합으로 계산될 수 있다.Referring to FIG. 11, the resource overlap ratio adjustment method first initializes NOR(α) and FOR(β) to a predetermined initial value (for example, 1, 1), and calculates an initial sum capacity corresponding to the initial value. (S11). At this time, the power allocation coefficient (γ) is set in advance, and the sum capacity (C _sum ) for NOR(α) and FOR(β) is the capacity (C) of the user terminals (NUE, FUE) according to Equations 19 and 20. _near , C _far ).

그리고 NOR(α)과 FOR(β) 중 적어도 하나를 기지정된 가변량(Δ) 단위로 조절한다(S12). 그리고 조절된 NOR(α)과 FOR(β)에 따른 합 용량(C_sum)을 계산하여, 조절된 합 용량이 이전 합 용량, 즉 초기 합 용량 또는 이전 계산된 합 용량 중 최대값보다 큰지 판별한다(S13).Then, at least one of NOR(α) and FOR(β) is adjusted in a predetermined variable amount (Δ) unit (S12). Then, the calculated sum capacity according to the adjusted NOR(α) and FOR(β) (C _sum ) is determined to determine whether the adjusted sum capacity is greater than the maximum value of the previous sum capacity, that is, the initial sum capacity or the previously calculated sum capacity. (S13).

만일 조절된 합 용량이 이전 합 용량보다 크면, NOR(α) 또는 FOR(β)를 조절된 NOR(α) 또는 FOR(β)로 업데이트 한다(S14). 그리고 NOR(α) 또는 FOR(β)를 다시 조절할 수 있다(S20).If the adjusted sum capacity is greater than the previous sum capacity, NOR(α) or FOR(β) is updated to the adjusted NOR(α) or FOR(β) (S14). And NOR (α) or FOR (β) can be adjusted again (S20).

이때, NOR(α)과 FOR(β) 중 하나(예를 들면 FOR(β))를 우선 조절하면서 합 용량(C_sum)을 계산하여 이전 합 용량과 비교하여 업데이트하고, 조절된 중첩비(FOR(β))의 합 용량(C_sum)이 이전 합 용량 이하이면, 나머지 중첩비(NOR(α))를 다시 조절하면서, 합 용량을 계산하여 이전 합 용량과 비교하여 업데이트할 수도 있다.At this time, one of NOR(α) and FOR(β) (for example, FOR(β)) is first adjusted, the sum capacity (C _sum ) is calculated, updated to compare with the previous sum capacity, and the adjusted overlap ratio (FOR) If the sum capacity (C _sum ) of (β) is less than or equal to the previous sum capacity, the remaining overlap ratio NOR(α) may be adjusted and the sum capacity may be calculated and updated compared to the previous sum capacity.

그리고 NOR(α)과 FOR(β)를 조절하면서 합 용량이 더 이상 증가되지 않으면, 최종 업데이트된 NOR(α)과 FOR(β)를 합 용량(C_sum)을 최대화하는 NOR(α)과 FOR(β)로서 선택한다(S15).And if the sum capacity is no longer increased while adjusting the NOR(α) and FOR(β), the last updated NOR(α) and FOR(β) are NOR(α) and FOR which maximize the sum capacity (C _sum ). It is selected as (β) (S15).

도12 및 도13 은 본 발명의 따른 P-NOMA 시스템에서 자원 중첩비 조절 방법에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.12 and 13 show simulation results for a method of adjusting a resource overlap ratio in a P-NOMA system according to the present invention.

도12 에서 시뮬레이션 조건은 FFT의 크기(N)는 1024이고, 전력 할당 계수(γ)는 0.3이며, 근거리 단말(NUE)과 원거리 단말(FUE) 사이의 거리 비는 1:2로 가정하였다. 또한 원거리 단말(FUE)의 SINR에 대한 기준값(t₀)는 0dB이고, 톤 공간(tone space)는 15kHz 인 것으로 가정하였다.In FIG. 12, the simulation condition is assumed to be a size (N) of the FFT is 1024, a power allocation coefficient (γ) of 0.3, and a distance ratio between the short-range terminal (NUE) and the far-end terminal (FUE) of 1:2. In addition, it is assumed that the reference value (t ₀ ) for the SINR of the far end terminal (FUE) is 0 dB, and the tone space is 15 kHz.

도12 에서 (a)는 수학식 8 및 10에 의해 유도된 근거리 단말(NUE) 및 원거리 단말(FUE)의 SINR의 CDF를 시뮬레이션에 의해 생성된 SINR의 CDF와 비교한 결과를 나타낸다. (a)에 나타난 바와 같이 유도된 SINR의 CDF와 시뮬레이션된 SINR의 CDF는 일치함을 알 수 있다.12(a) shows the result of comparing the CDF of the SINR of the short-range terminal (NUE) and the far-end terminal (FUE) derived by Equations 8 and 10 with the CDF of the SINR generated by simulation. As shown in (a), it can be seen that the CDF of the derived SINR and the CDF of the simulated SINR are consistent.

그리고 (a)에서 근거리 단말(NUE)가 SIC를 수행하기 때문에, NOR(α) = 0.2 및 FOR(β) = 0.1의 낮은 중첩 비율에서 근거리 단말(NUE)의 SINR의 CDF는 원거리 단말(FUE)의 SINR의 CDF보다 우수함을 알 수 있다. 또한 NOR(α)과 FOR(β)이 증가함에 따라 사용자 단말들(NUE, FUE)의 SINR의 CDF는 간섭으로 인해 열화됨을 알 수 있다.And in (a), since the short-terminal (NUE) performs SIC, the CDF of the SINR of the short-terminal (NUE) at a low overlap ratio of NOR(α) = 0.2 and FOR(β) = 0.1 is the far-end UE (FUE) It can be seen that SINR is superior to CDF. Also, as NOR(α) and FOR(β) increase, it can be seen that CDF of SINR of user terminals (NUE, FUE) is deteriorated due to interference.

(b)는 본 실시예에 따른 P-NOMA와 기존의 OMA 및 NOMA 각각의 합 용량(C_sum)을 나타낸다. 여기서 P-NOMA는 NOR(α) = 0.8이고, FOR(β) = 1인 경우의 결과를 나타낸다.(b) represents the sum capacity (C _sum ) of each of the P-NOMA and the existing OMA and NOMA according to the present embodiment. Here, P-NOMA shows the result when NOR(α) = 0.8 and FOR(β) = 1.

(b)에 나타난 바와 같이, 본 실시예에 따른 P-NOMA가 모든 SNR 환경에서 기존의 OMA 및 NOMA보다 합 용량을 향상 시킬 수 있음을 알 수 있다.As shown in (b), it can be seen that the P-NOMA according to the present embodiment can improve the combined capacity than the existing OMA and NOMA in all SNR environments.

이는 본 실시예에 따른 P-NOMA가 NOMA의 대역폭 증가 방식을 가급적 유지하면서 간섭 및 송신 전력 감소를 최소화 할 수 있기 때문이다.This is because the P-NOMA according to the present embodiment can minimize interference and transmission power reduction while maintaining the NOMA bandwidth increase method as much as possible.

도13 에서 (a)는 가변량(Δ) 크기 변화와 개별 중첩비 우선 탐색 및 모든 중첩비에 대한 탐색에 따른 합 용량(C_sum)의 변화를 NOMA와 비교하여 나타내었다.In FIG. 13, (a) shows the change in the sum of the amount (C _sum ) according to the variable size (Δ) size change, individual overlap ratio priority search and search for all overlap ratios compared to NOMA.

도13 의 (a)에 도시된 바와 같이, NOR(α)과 FOR(β) 중 하나를 먼저 조절하면서 합 용량(C_sum)의 증가를 탐색하고 이후 나머지 하나를 조절하여 합 용량(C_sum)의 최대값을 탐색하는 방식을 이용하는 경우, NOR(α)과 FOR(β)의 모든 경우의 수를 탐색하는 경우에 비해 합 용량(C_sum)이 일부 저하될 수 있으나, 그 크기는 크기 않다. 반면 NOR(α)과 FOR(β)의 탐색의 복잡성은 크게 줄일 수 있다.As shown in FIG. 13(a), the increase in the sum capacity (C _sum ) is searched while adjusting one of the NOR(α) and FOR(β) first, and then the other is adjusted to adjust the sum capacity (C _sum ). When using the method of searching for the maximum value of, the sum capacity (C _sum ) may be partially reduced compared to the case of searching for the number of all cases of NOR(α) and FOR(β), but the size is not large. On the other hand, the complexity of searching for NOR(α) and FOR(β) can be greatly reduced.

그리고 가변량(Δ)의 크기를 0.1 에서 0.01로 변경하더라도 그에 의한 실질적 합 용량(C_sum)의 변화는 크지 않다는 것을 알 수 있다. 즉 가변량(Δ)이 기지정된 기준 가변량(예를 들면, 0.1)크기 이하이면 합 용량(C_sum)의 변화가 크지 않음을 알 수 있다.And, even if the size of the variable amount (Δ) is changed from 0.1 to 0.01, it can be seen that the change in the actual sum capacity (C _sum ) is not large. That is, it can be seen that if the variable amount (Δ) is equal to or smaller than a predetermined reference variable amount (eg, 0.1), the change in the sum capacity C _sum is not large.

도13 의 (b)는 사용자 단말 수(M)의 증가에 따른 합 용량(C_sum)의 변화를 NOMA와 비교하여 나타내었다.13(b) shows a change in sum capacity (C _sum ) according to an increase in the number of user terminals (M) compared to NOMA.

도13 의 (b)에 도시된 바와 같이, 사용자 단말의 수(M)가 증가되면, 잔류 간섭이 증가되기 때문에 합 용량(C_sum)의 감소가 발생되는 것을 알 수 있다. 그러나 사용자 단말의 수(M)가 증가되어 합 용량(C_sum)의 감소가 발생하더라도 기존의 NOMA에 비해서는 합 용량(C_sum)이 크게 증가되었음을 알 수 있다.As shown in FIG. 13B, it can be seen that when the number M of user terminals increases, the residual interference increases, resulting in a decrease in the sum capacity C _sum . However, even if the number of user terminals M increases and a decrease in the sum capacity C _sum occurs, it can be seen that the sum capacity C _sum is significantly increased compared to the conventional NOMA.

상기에서는 P-NOMA 시스템에서 합 용량(C_sum)을 증가시키기 위한 자원 중첩비 조절 방법을 설명하였다. 그러나 단순한 합 용량(C_sum)의 증가는 사용자 단말간 용량의 공정성이 고려되어 있지 않음에 따라, 일부 사용자 단말의 용량은 오히려 줄어들 가능성도 있다.In the above, the method of adjusting the resource overlap ratio to increase the sum capacity (C _sum ) in the P-NOMA system was described. However, since the increase in the simple sum capacity (C _sum ) does not take into account the fairness of the capacity between user terminals, the capacity of some user terminals may decrease.

이에 이하에서는 사용자 단말간 용량의 공정성을 높이기 위한 자원 중첩비 조절 방법을 설명한다. 특히 사용자 단말(NUE, FUE)간 용량의 공정성을 높이면서도 NOMA보다 합 용량(C_sum)을 증가시킬 수 있는 자원 중첩비 조절 방법을 제안한다.Accordingly, a description will be given of a method for adjusting a resource overlap ratio to increase the fairness of capacity between user terminals. In particular, we propose a method for adjusting the resource overlap ratio that can increase the sum capacity (C _sum ) than NOMA while increasing the fairness of capacity between user terminals (NUE and FUE).

사용자 단말들(NUE, FUE)의 용량(C_near, C_far)의 공정성을 높이기 위해서는 사용자 단말들(NUE, FUE)의 용량(C_near, C_far) 사이의 차이가 줄어들어야 한다. 이에 본 실시예에서는 사용자 단말들(NUE, FUE)의 용량(C_near, C_far) 사이의 차를 갭 용량(C_gap)라 하며 수학식 26으로 계산된다.In order to improve the fairness of capacity (C _near, _far C) of the user terminal (NUE, FUE) to be reduced the difference between the capacitance (C _near, _far C) of the user terminal (NUE, FUE). Accordingly, in this embodiment, the difference between the capacity (C _near , C _far ) of the user terminals (NUE, FUE) is called a gap capacity (C _gap ) and is calculated by Equation (26).

여기서 |·|는 절대값 함수를 나타낸다.Where |·| represents the absolute value function.

그러나 갭 용량(C_gap)을 줄이는 경우, 필연적으로 합 용량(C_sum)의 감소가 수반된다.However, when the gap capacity (C _gap ) is reduced, a reduction in the sum capacity (C _sum ) is inevitably involved.

도14 는 본 실시예에 따른 P-NOMA 시스템에서 자원 중첩비의 변화에 따른 합 용량과 갭 용량 사이의 관계를 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.14 shows a result of simulating the relationship between the sum capacity and the gap capacity according to the change of the resource overlap ratio in the P-NOMA system according to the present embodiment.

도14 에서도 전력 할당 계수(γ)는 0.3이고, 근거리 단말(NUE)과 원거리 단말(FUE) 사이의 거리 비는 1:2이며, FFT의 크기(N)는 1024인 것으로 가정하였다.In FIG. 14, it is assumed that the power allocation coefficient γ is 0.3, the distance ratio between the short-range terminal (NUE) and the far-end terminal (FUE) is 1:2, and the size of the FFT (N) is 1024.

도14 에서 (a) 및 (b)는 각각 NOR(α)과 FOR(β)의 변화에 따른 합 용량(C_sum)과 갭 용량(C_gap)의 변화를 나타낸다. 도14 의 (a)에서 파란색 원형 영역은 합 용량(C_sum)을 최대로 하기 위한 위치를 나타내며, 붉은색 사각형 영역은 갭 용량(C_gap)을 최소화하기 위한 중첩 영역을 나타낸다.14, (a) and (b) show the change of the sum capacity (C _sum ) and the gap capacity (C _gap ) according to the change of NOR(α) and FOR(β), respectively. In FIG. 14(a), the blue circular area indicates a position for _{maximizing the} sum capacity (C _sum ), and the red square area indicates an overlapping area for minimizing the gap capacity (C _gap ).

도14 에 도시된 바와 같이 갭 용량(C_gap)을 최소화하기 위해서는 원거리 단말(FUE)의 용량(C_near)은 증가되어야 하지만, 근거리 단말(NUE)의 용량(C_far)은 감소되어야 한다. 즉 FOR(β)이 높고 NOR(α)이 낮은 위치가 갭 용량(C_gap)을 최소화할 수 있는 영역이다.As shown in FIG. 14, in order to minimize the gap capacity (C _gap ), the capacity (C _near ) of the far end UE (FUE) should be increased, but the capacity (C _far ) of the short distance UE (NUE) must be decreased. That is, the position where the FOR(β) is high and the NOR(α) is low is an area where the gap capacity (C _gap ) can be minimized.

즉 갭 용량(C_gap)을 최소화하기 위한 붉은색 사각형 영역은 합 용량(C_sum)을 최대로 하기 위한 파란색 원형 영역이 서로 상이하다.That is, in the red square region for minimizing the gap capacity C _gap , the blue circular regions for _{maximizing the} sum capacity C _sum are different from each other.

이는 갭 용량(C_gap)을 최소화하는 경우 합 용량(C_sum)이 감소되며, 사용자 단말간 공정성만을 고려하여 P-NOMA 시스템을 설계하는 경우, 합 용량(C_sum)의 손실이 매우 크게 발생할 수 있음을 의미한다.This reduces the sum capacity (C _sum ) if the gap capacity (C _gap ) is minimized, and when the P-NOMA system is designed considering only fairness between user terminals, the loss of the sum capacity (C _sum ) can be very large. It means there is.

따라서 갭 용량(C_gap)을 줄이면서도 합 용량(C_sum)의 감소를 줄일 수 있는 최적의 NOR(α)과 FOR(β)를 탐색하는 것이 요구된다.Therefore, it is required to search for optimal NOR(α) and FOR(β) that can reduce the reduction in the sum capacity (C _sum ) while reducing the gap capacity (C _gap ).

갭 용량(C_gap)을 줄일 수 있는 최적의 NOR(α)과 FOR(β)를 용이하게 탐색하기 위해, 본 실시예에서는 수학식 27과 같이 갭 용량(C_gap)의 역수(inverse number)를 역갭 용량(C_gap-inverse)으로 정의한다.In order to easily search for the optimal NOR(α) and FOR(β) that can reduce the gap capacity ( _Cgap ), in this embodiment, the inverse number of the gap capacity ( _Cgap ) is expressed as in Equation (27). It is defined as the C _gap-inverse .

도15 는 자원 중첩비의 변화에 따른 역 갭 용량의 변화를 나타낸다.15 shows a change in inverse gap capacity according to a change in the resource overlap ratio.

도15 에서 역 갭 용량이 증가되는 2개의 포인트가 사용자 단말들 사이의 공정성을 향상 시킬 수 있는 최적 후보로 선택될 수 있다. 단순히 공정성만을 고려한다면, 도15 에서 제1 포인트가 선택되어야 한다. 그러나 상기한 바와 같이, 합 용량(C_sum)은 가능한 높게 유지되는 것이 바람직하다.In FIG. 15, two points in which the inverse gap capacity is increased may be selected as an optimal candidate for improving fairness between user terminals. If only fairness is considered, the first point in FIG. 15 should be selected. However, as described above, it is preferable that the sum capacity C _sum is maintained as high as possible.

도15 에서 NOR(α)과 FOR(β)이 1, 1인 위치는 상기한 바와 같이, NOMA 시스템을 나타내고, 본 실시예의 P-NOMA 시스템은 NOMA 시스템에 비해 합 용량(C_sum)을 높게 유지하는 것 또한 목표로 하고 있다. 따라서 도15 에서 2개의 후보 포인트 중 NOR(α)과 FOR(β)이 1, 1인 경우의 합 용량(C_sum)보다 합 용량이 낮게 계산되는 모든 포인트를 제거하여 사용자 단말들 사이의 공정성을 향상 시키면서도 합 용량(C_sum)을 증가시킬 수 있는 포인트를 탐색할 수 있다.In FIG. 15, positions where NOR(α) and FOR(β) are 1 and 1 represent the NOMA system, as described above, and the P-NOMA system of this embodiment maintains a higher _sum (C _sum ) than the NOMA system. It is also aimed at doing. Therefore, in FIG. 15, fairness between user terminals is eliminated by removing all points whose sum capacity is lower than the sum capacity (C _sum ) when NOR(α) and FOR(β) are 1 and 1 among the two candidate points. While improving, you can search for points that can increase the sum capacity (C _sum ).

즉 도15 의 역 갭 용량의 변화 그래프에서 합 용량이 NOMA 시스템의 합 용량보다 작은 포인트를 수학식 28과 같이 배제할 수 있다.That is, a point in which the sum capacity is smaller than the sum capacity of the NOMA system can be excluded from Equation 28 in the change graph of the inverse gap capacity of FIG. 15.

도16 은 도15 에서 역 갭 용량의 변화 그래프에서 합 용량이 초기 합 용량보다 낮은 영역을 배제하여 나타낸 결과를 나타낸다.FIG. 16 shows the result of excluding a region in which the sum capacity is lower than the initial sum capacity in the graph of change in inverse gap capacity in FIG. 15.

도16 을 도15 와 비교하면, 도15 에서 역 갭 용량이 최대가 되는 제1 포인트가 제외됨에 따라 도15 의 제2 포인트가 사용자 단말들 사이의 공정성을 향상 시키면서도 합 용량(C_sum)을 증가시킬 수 있는 포인트로 탐색됨을 알 수 있다.When comparing FIG. 16 with FIG. 15, the second point of FIG. 15 increases the sum capacity (C _sum ) while improving fairness between user terminals as the first point in which the inverse gap capacity is the maximum in FIG. 15 is excluded. You can see that it is searched for points that can be ordered.

한편, 사용자 단말들 사이의 공정성을 향상 시키면서도 합 용량(C_sum)을 증가시킬 수 있는 NOR(α)과 FOR(β)을 탐색하는 경우에도 모든 NOR(α)과 FOR(β)의 경우의 수에 대한 합 용량(C_sum)과 갭 용량(C_gap)을 계산하여 최적의 NOR(α)과 FOR(β)을 탐색할 수 있다. 그러나 이는 탐색의 복잡성이 높아지게 된다.On the other hand, even when searching for NOR(α) and FOR(β), which can increase the sum capacity (C _sum ) while improving fairness between user terminals, the number of all NOR(α) and FOR(β) cases The optimal NOR(α) and FOR(β) can be searched by calculating the sum capacity (C _sum ) and the gap capacity (C _gap ) for. However, this increases the complexity of the search.

따라서 본 실시예에서는 NOR(α)과 FOR(β)의 탐색의 복잡성을 줄일 수 있는 중첩 비율 조절을 제안한다.Therefore, in the present embodiment, it is proposed to adjust the overlap ratio to reduce the complexity of searching for NOR(α) and FOR(β).

도17 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 P-NOMA 시스템에서 자원 중첩비 조절 방법을 나타내고, 도18 은 도17 의 자원 중첩비 조절 방법에 따른 자원 중첩비가 가변되는 개념을 나타낸다.17 shows a method for adjusting a resource overlap ratio in a P-NOMA system according to another embodiment of the present invention, and FIG. 18 shows a concept in which a resource overlap ratio according to a method for adjusting a resource overlap ratio in FIG. 17 is varied.

도17 를 참조하면, 본 실시예에 따른 자원 중첩비 조절 방법은 우선 NOR(α)과 FOR(β)을 도18 의 (a)에 도시된 바와 같이, 기지정된 초기값(예를 들면, 0, 1)으로 초기화하고, 초기값에 대응하는 초기 갭 용량(C_gap.i)을 계산한다(S21). 여기서 NOR(α)과 FOR(β)을 기지정된 초기값을 (0, 1)로 설정하는 것은 사용자 단말 중 대부분의 경우 원거리 단말(FUE)의 용량(C_far)이 근거리 단말(NUE)의 용량(C_near)에 비해 낮기 때문이다. 즉 사용자 단말의 공정성을 향상시키기 위해서는 원거리 단말(FUE)의 용량(C_far)을 우선 고려하는 것이 용이하기 때문이다.Referring to FIG. 17, in the method of adjusting the resource overlap ratio according to the present embodiment, first, NOR(α) and FOR(β) are shown in FIG. 18(a), and a predetermined initial value (for example, 0). , 1), and calculate the initial gap capacity (C _gap.i ) corresponding to the initial value (S21). Here, setting the initial values of NOR(α) and FOR(β) to (0, 1) means that, in most of the user terminals, the capacity (C _far ) of the far terminal (FUE) is the capacity of the near terminal (NUE). It is because it is lower than (C _near ). That is, in order to improve the fairness of the user terminal, it is easy to first consider the capacity C _far of the far terminal (FUE).

또한 초기 합 용량(C_sum.i)을 계산한다. 다만 초기 합 용량(C_sum.i)은 기존의 NOMA 시스템에 기초하여, NOR(α)과 FOR(β)이 1, 1인 경우의 합 용량으로 계산한다.Also calculate the initial sum capacity (C _sum.i ). However, the initial sum capacity (C _sum.i ) is calculated as the sum capacity when NOR(α) and FOR(β) are 1 and 1 based on the existing NOMA system.

그리고 도18 의 (b)에 도시된 바와 같이, NOR(α)을 가변량(Δ) 단위로 증가시키고, 증가된 NOR(α)에 따른 합 용량(C_sum) 및 갭 용량(C_gap)을 계산한다(S22).And, as shown in Figure 18 (b), NOR (α) is increased in a variable amount (Δ) unit, the sum capacity (C _sum ) and the gap capacity (C _gap ) according to the increased NOR (α) Calculate (S22).

합 용량(C_sum) 및 갭 용량(C_gap)이 계산되면, 계산된 갭 용량(C_gap)이 초기 갭 용량(C_gap.i) 또는 이전 계산된 갭 용량보다 작은지 판별한다(S23). 계산된 갭 용량(C_gap)이 감소된 것으로 판별되면, 계산된 합 용량(C_sum)이 초기 합 용량(C_sum.i) 이상인지 판별한다(S24).When the sum capacity C _sum and the gap capacity C _gap are calculated, it is determined whether the calculated gap capacity C _gap is smaller than the initial gap capacity C _gap.i or the previously calculated gap capacity (S23). When it is determined that the calculated gap capacity C _gap is reduced, it is determined whether the calculated sum capacity C _sum is equal to or greater than the initial sum capacity C _sum.i (S24 ).

계산된 합 용량(C_sum)이 초기 합 용량(C_sum.i) 이상이면, 조절된 자원 중첩비(NOR(α) 또는 FOR(β))를 현재 중첩비로 업데이트하고, 계산된 갭 용량(C_gap)을 현재 갭 용량으로 업데이트 한다(S25). 그리고 다시 NOR(α)을 증가시켜 합 용량(C_sum) 및 갭 용량(C_gap)을 계산한다(S22).If the calculated sum capacity (C _sum ) is equal to or greater than the initial sum capacity (C _sum.i ), the adjusted resource overlap ratio (NOR(α) or FOR(β)) is updated to the current overlap ratio, and the calculated gap capacity (C) _gap ) is updated to the current gap capacity (S25 ). Then, the sum capacity (C _sum ) and the gap capacity (C _gap ) are calculated by increasing NOR(α) again (S22 ).

그러나 계산된 합 용량(C_sum)이 초기 합 용량 보다 작으면, 도18 의 (c)와 같이, FOR(β)을 가변량(Δ) 단위로 감소시키고, 합 용량(C_sum) 및 갭 용량(C_gap)을 계산한다(S26). 그리고 다시 계산된 갭 용량(C_gap)이 초기 갭 용량(C_gap.i) 또는 이전 계산된 갭 용량보다 작은지 판별한다(S23).However, if the calculated sum capacity (C _sum ) is smaller than the initial sum capacity, as shown in FIG. 18(c), FOR(β) is reduced in a variable amount (Δ) unit, and the sum capacity (C _sum ) and the gap capacity Calculate (C _gap ) (S26). Then, it is determined whether the recalculated gap capacity C _gap is smaller than the initial gap capacity C _gap.i or the previously calculated gap capacity (S23).

한편, 계산된 갭 용량(C_gap)이 초기 갭 용량(C_gap.i) 또는 이전 계산된 갭 용량 이상이면, 계산된 합 용량(C_sum)이 초기 합 용량(C_sum.i) 미만인지 판별한다(S27).On the other hand, if the calculated gap capacity (C _gap ) is greater than or equal to the initial gap capacity (C _gap.i ) or the previously calculated gap capacity, it is determined whether the calculated sum capacity (C _sum ) is less than the initial sum capacity (C _sum.i ). (S27).

계산된 합 용량(C_sum)이 초기 합 용량(C_sum.i) 미만이 아니면, NOR(α)을 도18 의 (d)에 도시된 바와 같이, 가변량(Δ) 단위로 감소시키고, 합 용량(C_sum) 및 갭 용량(C_gap)을 계산한다(S28). 그리고 다시 계산된 갭 용량(C_gap)이 초기 갭 용량(C_gap.i) 또는 이전 계산된 갭 용량보다 작은지 판별한다(S23).If the calculated sum capacity (C _sum ) is not less than the initial sum capacity (C _sum.i ), NOR(α) is reduced in units of variable amount (Δ), as shown in FIG. The capacity (C _sum ) and the gap capacity (C _gap ) are calculated (S28). Then, it is determined whether the recalculated gap capacity C _gap is smaller than the initial gap capacity C _gap.i or the previously calculated gap capacity (S23).

반면, 계산된 합 용량(C_sum)이 초기 합 용량(C_sum.i) 미만이면, 조절되기 이전 마지막 업데이트된 NOR(α) 및 FOR(β)를 현재 사용자 단말의 중첩비로 선택한다(S29).On the other hand, if the calculated sum capacity (C _sum ) is less than the initial sum capacity (C _sum.i ), the last updated NOR(α) and FOR(β) before adjustment are selected as the overlap ratio of the current user terminal (S29). .

도17 및 도18 에 도시된 바와 같이, 자원 중첩비(NOR(α) 및 FOR(β)) 중 NOR(α)를 우선 조절하며 탐색하고, FOR(β)를 탐색한 후, 다시 NOR(α)을 조절하는 순차 조절 방식은 NOR(α) 및 FOR(β)의 모든 경우의 수를 탐색하는 방식에 비해, 복잡도를 낮출 수 있어, 다중 접속 제어 장치가 용이하게 사용자 단말의 공정성과 합 용량을 향상 시킬 수 있도록 한다.17 and 18, NOR(α) is first adjusted and searched among resource overlap ratios (NOR(α) and FOR(β)), and then searched for FOR(β), and then NOR(α ), the sequential adjustment method can reduce the complexity compared to the method of searching for the number of all cases of NOR(α) and FOR(β), so that multiple access control devices can easily improve the fairness and sum capacity of the user terminal. To improve it.

도19 는 본 발명의 실시예에 따른 P-NOMA의 갭 용량을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.19 shows a result of simulating the gap capacity of P-NOMA according to an embodiment of the present invention.

도19 에서는 본 실시예에 따른 P-NOMA의 갭 용량(C_gap)을 도17 의 자원 중첩비 조절 방법과 모든 NOR(α) 및 FOR(β)에 대해 탐색한 결과를 비교하여 도시하였으며, 기존의 OMA 및 NOMA와 함께 비교하여 도시하였다.In FIG. 19, the gap capacity (C _gap ) of P-NOMA according to this embodiment is illustrated by comparing the results of searching for all the NOR(α) and FOR(β) and the resource overlap ratio control method of FIG. Compared with OMA and NOMA.

도19 에 도시된 바와 같이, 기존의 NOMA의 경우 사용자 단말들 사이의 갭 용량(C_gap)이 크게 차이가 나는데 반해, OMA는 갭 용량(C_gap)의 차이가 크지 않다.As shown in FIG. 19, in the case of the existing NOMA, the gap capacity (C _gap ) between the user terminals is significantly different, whereas in the OMA, the difference in the gap capacity (C _gap ) is not large.

그러나 본 실시예에 따른 P-NOMA의 갭 용량(C_gap)은 OMA에서 보다 낮다.However, the gap capacity (C _gap ) of P-NOMA according to this embodiment is lower than that of OMA.

비록 도17 의 자원 중첩비 조절 방법에 따른 갭 용량(C_gap)이 모든 NOR(α) 및 FOR(β)에 대해 탐색한 결과에 비해 일부 높게 나타나지만, 그 차이는 크지 않다.Although the gap capacity C _gap according to the resource overlap ratio control method of FIG. 17 is partially higher than the search results for all NOR(α) and FOR(β), the difference is not large.

따라서 탐색의 복잡성을 줄이기 위해 도17 의 자원 중첩비 조절 방법은 유용하게 적용될 수 있다.Therefore, in order to reduce the complexity of the search, the method of adjusting the resource overlap ratio of FIG. 17 can be usefully applied.

도20 은 본 발명의 실시예에 따른 다중 접속 제어 장치의 개략적인 블록도를 나타내고, 도21 는 도20 의 프로세서의 상세 블록도를 나타낸다.20 is a schematic block diagram of a multiple access control apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 21 is a detailed block diagram of the processor of FIG. 20.

본 실시예에서 다중 접속 제어 장치(100)는 P-NOMA 시스템에서 사용자 단말들(NUE, FUE)에 다운 링크 환경에서의 NOR(α)과 FOR(β)를 조절하여 중첩 영역의 크기 및 위치를 가변함에 따라 P-NOMA 시스템의 합 용량(C_sum)을 최대화 할 수 있는 장치이다.In this embodiment, the multiple access control apparatus 100 adjusts NOR(α) and FOR(β) in the downlink environment to user terminals (NUE, FUE) in the P-NOMA system to adjust the size and position of the overlapping region. It is a device that can maximize the sum capacity (C _sum ) of the P-NOMA system as it varies.

뿐만 아니라 다중 접속 제어 장치(100)는 사용자 단말들(NUE, FUE)의 공정성을 향상 시키기 위해 갭 용량(C_gap)의 차이를 줄이도록 NOR(α)과 FOR(β)를 조절할 수도 있다.In addition, the multiple access control apparatus 100 may adjust NOR(α) and FOR(β) to reduce the difference in the gap capacity (C _gap ) to improve fairness of user terminals (NUE, FUE).

다중 접속 제어 장치(100)는 일예로 도1 에 도시된 기지국(BS)일 수 있다.The multiple access control device 100 may be, for example, a base station (BS) shown in FIG. 1.

기지국(BS)은 프로세서(110), 메모리부(120) 및 송수신부(130)를 포함할 수 있다. 메모리부(120)는 각 사용자 단말들(NUE, FUE)의 식별자를 저장할 수 있으며, 각 사용자 단말들(NUE, FUE)을 기지국(BS)로부터의 거리에 따라 구분하여 저장할 수도 있다. 즉 근거리 단말(NUE)와 원거리 단말(FUE)를 구분하여 저장할 수 있다. 그리고 전력 할당 계수(γ)가 미리 저장될 수 있다.The base station BS may include a processor 110, a memory unit 120, and a transceiver 130. The memory unit 120 may store identifiers of each user terminal (NUE, FUE), and may store and store each user terminal (NUE, FUE) according to a distance from the base station (BS). That is, a short-range terminal (NUE) and a far-end terminal (FUE) may be separately stored. In addition, the power allocation coefficient γ may be stored in advance.

프로세서(110)는 P-NOMA 시스템의 합 용량(C_sum)을 최대화하기 위해, NOR(α)과 FOR(β)를 조절하면서 각 사용자 단말들(NUE, FUE)의 용량(C_near, C_far)을 계산하고, 계산된 용량의 합인 합 용량(C_sum)이 최대화되는 NOR(α)과 FOR(β)를 탐색하여 획득한다. 그리고 획득된 NOR(α)과 FOR(β)에 따라 근거리 단말(NUE)와 원거리 단말(FUE) 각각을 위한 서브캐리어와 사용자 단말들(NUE, FUE)이 공유할 서브캐리어를 선택하고, 선택된 서브캐리어로 신호를 전송한다.The processor 110 adjusts NOR(α) and FOR(β) to maximize the sum capacity (C _sum ) of the P-NOMA system, while adjusting the capacity of each user terminal (NUE, FUE) (C _near , C _far) ) Is calculated, and is obtained by searching NOR(α) and FOR(β) where the sum capacity C _sum , which is the sum of the calculated capacity, is maximized. Then, according to the obtained NOR(α) and FOR(β), subcarriers for each of the short-range terminal (NUE) and the far-end terminal (FUE) and the user terminals (NUE, FUE) are selected to be shared, and the selected sub The signal is transmitted to the carrier.

또한 프로세서(110)는 P-NOMA 시스템의 합 용량(C_sum)을 가능한 높게 유지하기 위해 각 사용자 단말들(NUE, FUE)의 용량(C_near, C_far)을 계산하고, 계산된 용량의 사이의 용량 차인 갭 용량(C_gap)을 줄일 수 있는 NOR(α)과 FOR(β)를 탐색하여 획득할 수 있다.In addition, the processor 110 calculates the capacity (C _near , C _far ) of each user terminal (NUE, FUE) in order to maintain the sum capacity (C _sum ) of the P-NOMA system as high as possible, and between the calculated capacity. It can be obtained by searching for NOR(α) and FOR(β), which can reduce the gap capacity (C _gap ).

도21 을 참조하면, 프로세서(110)는 자원 중첩비 조절부(111)와 합 용량 계산부(112), 갭 용량 계산부(113) 및 서브 캐리어 선택부(114)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 21, the processor 110 may include a resource overlap ratio adjustment unit 111, a sum capacity calculation unit 112, a gap capacity calculation unit 113, and a subcarrier selection unit 114.

자원 중첩비 조절부(111)는 합 용량(C_sum)을 최대화 할지, 갭 용량(C_gap)을 줄일지 여부가 미리 지정될 수 있다.The resource overlap ratio adjusting unit 111 may specify in advance whether to maximize the sum capacity (C _sum ) or reduce the gap capacity (C _gap ).

자원 중첩비 조절부(111)는 NOR(α)과 FOR(β)을 기지정된 초기값으로부터 기지정된 가변량(Δ) 단위로 가변하고, 미리 지정된 설정에 따라 NOR(α)과 FOR(β)을 합 용량 계산부(112) 또는 갭 용량 계산부(113) 중 적어도 하나로 전달한다.The resource overlap ratio adjusting unit 111 varies the NOR(α) and FOR(β) from a predetermined initial value to a predetermined variable amount (Δ), and according to a predetermined setting, NOR(α) and FOR(β) To the sum capacity calculator 112 or the gap capacity calculator 113.

여기서 자원 중첩비 조절부(111)는 합 용량(C_sum)을 최대화 하는 경우와 갭 용량(C_gap)을 줄이는 경우에 NOR(α)과 FOR(β)를 서로 다르게 초기화 할 수 있으며, NOR(α)과 FOR(β) 중 적어도 하나를 우선 가변할 수 있다.Here, the resource overlap ratio control unit 111 may initialize NOR(α) and FOR(β) differently when maximizing the sum capacity (C _sum ) and reducing the gap capacity (C _gap ), and the NOR ( At least one of α) and FOR(β) can be first varied.

합 용량 계산부(112)는 수학식 19 및 20에 따라 사용자 단말들(NUE, FUE)의 용량(C_near, C_far)을 계산하고, 계산된 용량(C_near, C_far)의 합 용량(C_sum)을 초기 합 용량 또는 이전 계산된 합 용량과 비교하여, 계산된 합 용량이 증가 또는 감소되었는지 판별하여 자원 중첩비 조절부(111)로 전달한다.The sum capacity calculator 112 calculates the capacity (C _near , C _far ) of the user terminals (NUE, FUE) according to Equations 19 and 20, and the sum capacity of the calculated capacity (C _near , C _far ) ( C _sum ) is compared with the initial sum capacity or the previously calculated sum capacity, and it is determined whether the calculated sum capacity is increased or decreased and transmitted to the resource overlap ratio controller 111.

한편 갭 용량 계산부(113)는 사용자 단말들(NUE, FUE)의 용량(C_near, C_far)을 계산하고, 계산된 용량(C_near, C_far)의 차인 갭 용량(C_gap)을 초기 합 용량 또는 이전 계산된 갭 용량과 비교하여 갭 용량이 증가 또는 감소되었는지 판별하여 자원 중첩비 조절부(111)로 전달한다.Meanwhile, the gap capacity calculation unit 113 calculates the capacity (C _near , C _far ) of the user terminals (NUE, FUE), and initializes the gap capacity (C _gap ), which is the difference between the calculated capacity (C _near , C _far ). Compared to the sum capacity or the previously calculated gap capacity, it is determined whether the gap capacity has been increased or decreased, and is transmitted to the resource overlap ratio control unit 111.

자원 중첩비 조절부(111)는 합 용량 계산부(112)의 판별 결과에 따라 합 용량(C_sum)이 최대가 되는 NOR(α)과 FOR(β)를 획득하고, 획득된 NOR(α)과 FOR(β)을 서브캐리어 선택부(114)로 전달한다.The resource overlap ratio adjusting unit 111 acquires NOR(α) and FOR(β) in which the sum capacity C _sum becomes the maximum according to the determination result of the sum capacity calculating unit 112, and the obtained NOR(α) And FOR(β) to the subcarrier selector 114.

또한 자원 중첩비 조절부(111)는 갭 용량 계산부(113)의 판별 결과에 따라 갭 용량(C_gap)이 줄어드는 NOR(α)과 FOR(β)를 획득한다. 이때 자원 중첩비 조절부(111)는 합 용량 계산부(112)로부터 계산된 합 용량(C_sum)이 기지정된 초기 합 용량(C_sum) 이상인지 함께 분석하여 NOR(α)과 FOR(β)를 획득할 수 있다. 즉 자원 중첩비 조절부(111)는 갭 용량(C_gap)이 감소되더라도 합 용량(C_sum)이 초기 합 용량(C_sum)보다 적으면, NOR(α)과 FOR(β)를 계속 조절할 수 있다.In addition, the resource overlap ratio control unit 111 acquires NOR(α) and FOR(β) in which the gap capacity (C _gap ) is reduced according to the discrimination result of the gap capacity calculation unit 113. At this time, the resource overlap ratio control unit 111 analyzes together whether the sum capacity C _sum calculated from the sum capacity calculation unit 112 is equal to or greater than a predetermined initial sum capacity C _sum , and NOR(α) and FOR(β) Can be obtained. That is less than the resources overlap ratio control unit 111 is a gap capacitor (C _gap) capacitance (C _sum) the initial sum capacitance (C _sum) sum even if reduced, NOR can still adjust the (α) and the FOR (β) have.

서브캐리어 선택부(114)는 자원 중첩비 조절부(111)에서 전달된 NOR(α)과 FOR(β)에 따라 다수의 서브캐리어 중 근거리 비중첩 영역(R1)와 원거리 비중첩 영역(R3)에 포함될 서브캐리어를 각각 구분하여 선택하고, 중첩 영역(R2)에 포함될 서브캐리어를 추가로 선택한다. 여기서 근거리 비중첩 영역(R1)와 원거리 비중첩 영역(R3) 및 중첩 영역(R2)에 포함될 서브캐리어들 각각은 도4 와 같이 연속되도록 선택될 수도 있으나, 이산되어 선택될 수도 있다.The subcarrier selection unit 114 is a short-range non-overlapping region R1 and a long-distance non-overlapping region R3 among a plurality of subcarriers according to NOR(α) and FOR(β) transmitted from the resource overlap ratio control unit 111. Each subcarrier to be included in the selection is separately selected, and a subcarrier to be included in the overlap region R2 is additionally selected. Here, each of the subcarriers to be included in the short-range non-overlapping region R1, the long-distance non-overlapping region R3, and the overlapping region R2 may be selected to be continuous as shown in FIG. 4, or may be discretely selected.

프로세서(110)는 각 영역에 대한 서브캐리어가 선택되면, 신호를 송수신부(130)를 통해 사용자 단말들(NUE, FUE)들로 전송한다. 여기서 근거리 비중첩 영역(R1)의 서브캐리어는 근거리 단말(NUE)에 대한 신호만을 전송하고, 원거리 비중첩 영역(R3)의 서브캐리어는 원거리 단말(FUE)에 대한 신호만을 전송한다. 그리고 중첩 영역(R2)의 서브캐리어는 근거리 단말(NUE) 및 원거리 단말(FUE)에서 공유되어 근거리 단말(NUE) 및 원거리 단말(FUE)의 신호를 신호 중첩 방식을 전송한다.When a subcarrier for each region is selected, the processor 110 transmits a signal to user terminals (NUE, FUE) through the transceiver 130. Here, the subcarrier of the short-range non-overlapping region R1 transmits only a signal for the short-range terminal (NUE), and the sub-carrier of the long-range non-overlapping region R3 transmits only a signal for the far-end terminal (FUE). In addition, the subcarriers of the overlapping region R2 are shared by the short-range terminal (NUE) and the far-end terminal (FUE) to transmit a signal superposition method for signals from the short-range terminal (NUE) and the far-end terminal (FUE).

본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행 시키기 위한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 여기서 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 또한 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함하며, ROM(판독 전용 메모리), RAM(랜덤 액세스 메모리), CD(컴팩트 디스크)-ROM, DVD(디지털 비디오 디스크)-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등을 포함할 수 있다.The method according to the present invention can be implemented as a computer program stored in a medium for execution on a computer. The computer readable medium herein can be any available medium that can be accessed by a computer, and can also include any computer storage medium. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data, and ROM (readable) Dedicated memory), RAM (random access memory), CD (compact disk)-ROM, DVD (digital video disk)-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims

비직교 다중 접속 시스템(Non-Orthogonal Multiple Access)에 있어서,
다수의 사용자 단말을 거리에 따라 근거리 단말과 원거리 단말로 구분하여 자원을 할당하고,
상기 원거리 단말에 할당된 자원 중 상기 근거리 단말이 중첩으로 공유하여 사용하는 비율인 근거리 자원 중첩비와 상기 근거리 단말에 할당된 자원 중 상기 원거리 단말이 중첩으로 공유하여 사용하는 비율인 원거리 자원 중첩비를 기지정된 가변량 단위로 조절하면서 상기 근거리 단말과 상기 원거리 단말의 용량을 서로 다르게 지정된 방식으로 계산하며,
계산된 상기 근거리 단말과 상기 원거리 단말의 용량에 따라 상기 근거리 자원 중첩비와 상기 원거리 자원 중첩비를 선택하는 다중 접속 제어 장치.In a non-orthogonal multiple access system,
A resource is allocated by dividing a plurality of user terminals into short-range terminals and remote terminals according to distance,
Of the resources allocated to the remote terminal, a ratio of the overlapping of the short-range resources, which is a ratio used by the short-terminal by overlapping, and a ratio of the overlapping of the remote resources, that is, a ratio that the remote terminals share and use among the resources allocated to the short-terminal. The capacity of the short-range terminal and the far-end terminal is calculated in a differently designated manner while adjusting in a predetermined variable amount unit.
A multiple access control device for selecting the overlapping ratio of the short-range resource and the overlapping ratio of the remote resource according to the calculated capacity of the short-terminal terminal and the remote terminal.

제1 항에 있어서, 상기 다중 접속 제어 장치는
상기 근거리 자원 중첩비와 상기 원거리 자원 중첩비 중 하나를 상기 가변량 단위로 조절하면서, 상기 근거리 단말과 상기 원거리 단말의 용량의 합인 합 용량이 증가되는 자원 중첩비를 반복적으로 탐색하여 우선 선택하고,
선택된 하나의 자원 중첩비에 기초하여 나머지 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 조절하면서, 상기 합 용량이 증가되는 나머지 자원 중첩비를 반복적으로 탐색하여 선택하는 다중 접속 제어 장치.According to claim 1, The multiple access control device
While adjusting one of the short-range resource overlap ratio and the long-range resource overlap ratio in the variable amount unit, the resource overlap ratio, which is the sum of the capacities of the short-range terminal and the long-range terminal, is increased by repeatedly searching and first selecting the resource overlap ratio,
A multi-access control apparatus for repeatedly searching and selecting the remaining resource overlapping ratio in which the sum capacity is increased while adjusting the remaining resource overlapping ratio in units of the variable amount based on one selected resource overlapping ratio.

제2 항에 있어서, 상기 다중 접속 제어 장치는
상기 근거리 자원 중첩비와 상기 원거리 자원 중첩비 각각의 초기값을 1로 설정하고,
상기 원거리 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 감소시키는 동안, 상기 합 용량이 증가되면, 감소된 원거리 자원 중첩비를 업데이트하고, 상기 합 용량이 감소되면, 이전 업데이트된 원거리 자원 중첩비를 선택하며,
상기 근거리 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 감소시키는 동안, 상기 합 용량이 증가되면, 감소된 근거리 자원 중첩비를 업데이트하고, 상기 합 용량이 감소되면, 이전 업데이트된 상기 근거리 자원 중첩비를 선택하는 다중 접속 제어 장치.The method of claim 2, wherein the multiple access control device
The initial value of each of the short-range resource overlap ratio and the long-range resource overlap ratio is set to 1,
While reducing the remote resource overlap ratio in the variable amount unit, when the sum capacity is increased, the reduced remote resource overlap ratio is updated, and when the sum capacity is decreased, the previously updated remote resource overlap ratio is selected,
While reducing the short-range resource overlap ratio in the variable unit, if the sum capacity is increased, the reduced short-range resource overlap ratio is updated, and when the sum capacity is decreased, selecting the previously updated short-range resource overlap ratio Multiple access control devices.

제1 항에 있어서, 상기 다중 접속 제어 장치는
상기 근거리 자원 중첩비와 상기 원거리 자원 중첩비 중 하나를 상기 가변량 단위로 조절하면서, 상기 근거리 단말과 상기 원거리 단말의 용량의 합인 합 용량이 기지정된 초기 합 용량 이상이고, 상기 근거리 단말과 상기 원거리 단말의 용량의 차의 크기를 나타내는 갭 용량이 감소되는 자원 중첩비를 반복적으로 탐색하여 우선 선택하고,
선택된 하나의 자원 중첩비에 기초하여 나머지 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 조절하면서, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 이상이고, 상기 갭 용량이 감소되는 나머지 자원 중첩비를 반복적으로 탐색하여 선택하는 다중 접속 제어 장치.According to claim 1, The multiple access control device
While adjusting one of the short-range resource overlap ratio and the long-range resource overlap ratio in the variable unit, a sum capacity that is the sum of the capacity of the short-range terminal and the far terminal is greater than a predetermined initial sum capacity, and the short-range terminal and the long-range The resource overlap ratio in which the gap capacity representing the size of the terminal capacity difference is reduced is repeatedly searched and first selected,
While the remaining resource overlap ratio is adjusted in units of the variable amount based on the selected one resource overlap ratio, the remaining resource overlap ratio in which the sum capacity is greater than or equal to the initial sum capacity and the gap capacity is reduced is repeatedly searched and selected. Multiple access control devices.

제4 항에 있어서, 상기 다중 접속 제어 장치는
상기 근거리 자원 중첩비의 초기값을 0으로 설정하고 상기 원거리 자원 중첩비의 초기값을 1로 설정하여, 초기 갭 용량을 계산하고,
상기 근거리 자원 중첩비와 상기 원거리 자원 중첩비 각각이 1인 경우의 상기 합 용량을 상기 초기 합 용량으로 계산하며,
상기 근거리 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 증가시키는 동안, 상기 갭 용량이 감소되고, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 이상이면, 증가된 근거리 자원 중첩비를 업데이트하고,
상기 근거리 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 증가시키는 동안, 상기 갭 용량이 감소되고, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 이상이면, 이전 업데이트된 상기 근거리 자원 중첩비를 임시 선택하며,
상기 원거리 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 감소시켜 상기 갭 용량이 감소되고, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 미만이면, 상기 원거리 자원 중첩비를 반복적으로 감소시키고,
감소된 상기 원거리 자원 중첩비에 따른 상기 갭 용량이 감소되고, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 이상이면, 감소된 원거리 자원 중첩비를 업데이트하는 다중 접속 제어 장치.The method of claim 4, wherein the multiple access control device
The initial gap capacity is set to 0 and the initial value of the remote resource overlap ratio is set to 1 to calculate an initial gap capacity,
The sum capacity when each of the short distance resource overlap ratio and the long distance resource overlap ratio is 1 is calculated as the initial sum capacity,
While increasing the short-range resource overlap ratio in the variable amount unit, the gap capacity is reduced, and if the sum capacity is greater than or equal to the initial sum capacity, update the increased short-range resource overlap ratio,
While increasing the short-range resource overlap ratio in the variable amount unit, the gap capacity is reduced, and if the sum capacity is greater than or equal to the initial sum capacity, the previously updated short-range resource overlap ratio is temporarily selected,
If the gap capacity is reduced by reducing the overlapping ratio of the remote resources in units of the variable amount, and if the sum capacity is less than the initial sum capacity, the overlapping distance resource is repeatedly reduced,
If the gap capacity according to the reduced distance resource overlap ratio is reduced, and the sum capacity is greater than or equal to the initial sum capacity, a multi-access control device for updating the reduced distance resource overlap ratio.

제5 항에 있어서, 상기 다중 접속 제어 장치는
감소된 상기 원거리 자원 중첩비에 따른 상기 갭 용량이 증가되고, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 이상이면, 임시 선택된 근거리 자원 중첩비를 반복적으로 감소시키고,
감소된 근거리 자원 중첩비에 따른 상기 갭 용량이 증가되고, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 미만이면, 업데이트된 상기 근거리 자원 중첩비 및 원거리 자원 중첩비를 선택하는 다중 접속 제어 장치.The method of claim 5, wherein the multiple access control device
If the gap capacity according to the reduced distance resource overlap ratio is increased, and the sum capacity is greater than or equal to the initial sum capacity, the temporarily selected short-range resource overlap ratio is repeatedly reduced,
If the gap capacity is increased according to the reduced short distance resource overlap ratio, and the sum capacity is less than the initial sum capacity, the multi-access control device selects the updated short distance resource overlap ratio and the far distance resource overlap ratio.

제1 항에 있어서, 상기 다중 접속 제어 장치는
상기 근거리 단말의 용량을 수학식

다.

은 근거리 단말의 잡음 전력을 나타내고, P는 총 송신 전력을 나타낸다.)
에 따라 획득하고,
상기 원거리 단말의 용량을 수학식

(여기서 C_far은 원거리 단말의 용량을 나타내고,

이며,

는 원거리 단말의 잡음 전력을 나타낸다.)
에 따라 획득하는 다중 접속 제어 장치.According to claim 1, The multiple access control device
Equation of the capacity of the short-range terminal

(Where C _near represents the capacity of the short-range terminal, α, β represents the short-range resource overlap ratio and the long-range resource overlap ratio, respectively, γ is a power allocation coefficient indicating the amount of power allocated to the short-range terminal in the total transmission power,

All.

Indicates the noise power of the short-range terminal, and P indicates the total transmission power.)
Obtain according to,
Equation of the capacity of the remote terminal

(Where C _far represents the capacity of the remote terminal,

And

Indicates the noise power of the remote terminal.)
Multiple access control device to obtain according to.

비직교 다중 접속 시스템(Non-Orthogonal Multiple Access)의 자원 중첩비 조절 방법에 있어서,
다수의 사용자 단말을 거리에 따라 근거리 단말과 원거리 단말로 구분하여 자원을 할당하는 단계;
상기 원거리 단말에 할당된 자원 중 상기 근거리 단말이 중첩으로 공유하여 사용하는 비율인 근거리 자원 중첩비와 상기 근거리 단말에 할당된 자원 중 상기 원거리 단말이 중첩으로 공유하여 사용하는 비율인 원거리 자원 중첩비를 기지정된 가변량 단위로 조절하면서 서로 다르게 지정된 방식으로 상기 근거리 단말과 상기 원거리 단말의 용량을 계산하며,
계산된 상기 근거리 단말과 상기 원거리 단말의 용량에 따라 상기 근거리 자원 중첩비와 상기 원거리 자원 중첩비를 선택하는 단계; 를 포함하는 자원 중첩비 조절 방법.In the method of adjusting the resource overlap ratio of a non-orthogonal multiple access system (Non-Orthogonal Multiple Access),
Dividing a plurality of user terminals into short-range terminals and remote terminals according to distances, and allocating resources;
Of the resources allocated to the remote terminal, a ratio of the overlapping of the short-range resources, which is a ratio used by the short-terminal by overlapping, and a ratio of the overlapping of the remote resources, that is, a ratio that the remote terminals share and use among the resources allocated to the short-terminal. Calculating the capacity of the short-range terminal and the far-end terminal in a differently specified manner while adjusting in a predetermined variable amount unit,
Selecting the overlapping ratio of the short-range resources and the overlapping ratio of the remote resources according to the calculated capacity of the short-terminal terminal and the far terminal; Resource overlap ratio control method comprising a.

제8 항에 있어서, 상기 선택하는 단계는
상기 근거리 자원 중첩비와 상기 원거리 자원 중첩비 중 하나를 상기 가변량 단위로 조절하면서, 상기 근거리 단말과 상기 원거리 단말의 용량의 합인 합 용량이 증가되는 자원 중첩비를 반복적으로 탐색하여 우선 선택하는 단계; 및
선택된 하나의 자원 중첩비에 기초하여 나머지 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 조절하면서, 상기 합 용량이 증가되는 나머지 자원 중첩비를 반복적으로 탐색하여 선택하는 단계; 를 포함하는 자원 중첩비 조절 방법.The method of claim 8, wherein the step of selecting
Repetitively searching and selecting a resource overlap ratio in which the sum of the capacities of the short-range terminal and the remote terminal increases, while adjusting one of the short-range overlap ratio and the long-range resource overlap ratio in the variable unit. ; And
Repetitively searching and selecting the remaining resource overlapping ratio in which the sum capacity is increased while adjusting the remaining resource overlapping ratio in units of the variable amount based on the selected one resource overlapping ratio; Resource overlap ratio control method comprising a.

제9 항에 있어서, 상기 우선 선택하는 단계는
상기 근거리 자원 중첩비와 상기 원거리 자원 중첩비 각각의 초기값을 1로 설정하는 단계:
상기 원거리 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 감소시키는 단계;
상기 합 용량이 증가되면, 감소된 원거리 자원 중첩비를 업데이트하는 단계; 및
상기 합 용량이 감소되면, 이전 업데이트된 원거리 자원 중첩비를 선택하는 단계; 를 포함하는 자원 중첩비 조절 방법.The method of claim 9, wherein the first step of selecting
Setting an initial value of each of the short-range resource overlap ratio and the long-range resource overlap ratio to 1:
Reducing the overlapping ratio of the remote resources in units of the variable amount;
If the sum capacity is increased, updating the reduced remote resource overlap ratio; And
If the sum capacity is reduced, selecting a previously updated remote resource overlap ratio; Resource overlap ratio control method comprising a.

제10 항에 있어서, 상기 나머지 자원 중첩비를 반복적으로 탐색하여 선택하는 단계는
상기 근거리 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 감소시키는 단계:
상기 합 용량이 증가되면, 감소된 근거리 자원 중첩비를 업데이트하는 단계; 및
상기 합 용량이 감소되면, 이전 업데이트된 상기 근거리 자원 중첩비를 선택하는 단계; 를 포함하는 자원 중첩비 조절 방법.The method of claim 10, wherein the step of repeatedly searching and selecting the remaining resource overlap ratio is
Decreasing the short-range resource overlap ratio in units of the variable amount:
If the sum capacity is increased, updating the reduced short-range resource overlap ratio; And
If the sum capacity is reduced, selecting the previously updated short-range resource overlap ratio; Resource overlap ratio control method comprising a.

제8 항에 있어서, 상기 선택하는 단계는
상기 근거리 자원 중첩비와 상기 원거리 자원 중첩비 중 하나를 상기 가변량 단위로 조절하면서, 상기 근거리 단말과 상기 원거리 단말의 용량의 합인 합 용량이 기지정된 초기 합 용량 이상이고, 상기 근거리 단말과 상기 원거리 단말의 용량의 차의 크기를 나타내는 갭 용량이 감소되는 자원 중첩비를 반복적으로 탐색하여 우선 선택하는 단계; 및
선택된 하나의 자원 중첩비에 기초하여 나머지 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 조절하면서, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 이상이고, 상기 갭 용량이 감소되는 나머지 자원 중첩비를 반복적으로 탐색하여 선택하는 단계; 를 포함하는 자원 중첩비 조절 방법.The method of claim 8, wherein the step of selecting
While adjusting one of the short-range resource overlap ratio and the long-range resource overlap ratio in the variable unit, a sum capacity that is the sum of the capacity of the short-range terminal and the far terminal is greater than a predetermined initial sum capacity, and the short-range terminal and the long-range Repetitively searching and selecting a resource overlap ratio in which a gap capacity indicating the size of the difference in capacity of the terminal is reduced; And
While the remaining resource overlap ratio is adjusted in units of the variable amount based on the selected one resource overlap ratio, the remaining resource overlap ratio in which the sum capacity is greater than or equal to the initial sum capacity and the gap capacity is reduced is repeatedly searched and selected. step; Resource overlap ratio control method comprising a.

제12 항에 있어서, 상기 우선 선택하는 단계는
상기 근거리 자원 중첩비의 초기값을 0으로 설정하고 상기 원거리 자원 중첩비의 초기값을 1로 설정하여, 초기 갭 용량을 계산하는 단계:
상기 근거리 자원 중첩비와 상기 원거리 자원 중첩비 각각이 1인 경우의 상기 합 용량을 상기 초기 합 용량으로 계산하는 단계:
상기 근거리 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 증가시키는 단계;
상기 갭 용량이 감소되고, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 이상이면, 증가된 근거리 자원 중첩비를 업데이트하는 단계; 및
상기 갭 용량이 감소되고, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 이상이면, 이전 업데이트된 상기 근거리 자원 중첩비를 임시 선택하는 단계; 를 포함하는 자원 중첩비 조절 방법.The method of claim 12, wherein the first step of selecting
Calculating an initial gap capacity by setting the initial value of the short-range resource overlap ratio to 0 and the initial value of the long-range resource overlap ratio to 1:
Calculating the sum capacity when each of the short-range resource overlap ratio and the long-range resource overlap ratio is 1, as the initial sum capacity:
Increasing the short-range resource overlap ratio in units of the variable amount;
If the gap capacity is reduced and the sum capacity is greater than or equal to the initial sum capacity, updating the increased short-range resource overlap ratio; And
Temporarily selecting the previously updated short-range resource overlap ratio if the gap capacity is reduced and the sum capacity is equal to or greater than the initial sum capacity; Resource overlap ratio control method comprising a.

제12 항에 있어서, 상기 나머지 자원 중첩비를 반복적으로 탐색하여 선택하는 단계는
상기 원거리 자원 중첩비를 상기 가변량 단위로 감소시키는 단계;
감소된 상기 원거리 자원 중첩비에 따른 상기 갭 용량이 감소되고, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 미만이면, 상기 원거리 자원 중첩비를 반복적으로 감소시키는 단계; 및
감소된 상기 원거리 자원 중첩비에 따른 상기 갭 용량이 감소되고, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 이상이면, 감소된 원거리 자원 중첩비를 업데이트하는 단계; 를 포함하는 자원 중첩비 조절 방법.The method of claim 12, wherein the step of repeatedly searching and selecting the remaining resource overlap ratio is
Reducing the overlapping ratio of the remote resources in units of the variable amount;
If the gap capacity according to the reduced remote resource overlap ratio is reduced and the sum capacity is less than the initial sum capacity, repeatedly reducing the remote resource overlap ratio; And
Updating the reduced remote resource overlap ratio if the gap capacity according to the reduced remote resource overlap ratio is reduced and the sum capacity is equal to or greater than the initial sum capacity; Resource overlap ratio control method comprising a.

제14 항에 있어서, 상기 나머지 자원 중첩비를 반복적으로 탐색하여 선택하는 단계는
감소된 상기 원거리 자원 중첩비에 따른 상기 갭 용량이 증가되고, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 이상이면, 임시 선택된 근거리 자원 중첩비를 감소시키는 단계; 및
감소된 근거리 자원 중첩비에 따른 상기 갭 용량이 증가되고, 상기 합 용량이 상기 초기 합 용량 미만이면, 업데이트된 상기 근거리 자원 중첩비 및 원거리 자원 중첩비를 선택하는 단계; 를 더 포함하는 자원 중첩비 조절 방법.15. The method of claim 14, The step of repeatedly searching and selecting the remaining resource overlap ratio is
Reducing the temporary selected short-range resource overlap ratio when the gap capacity according to the reduced remote resource overlap ratio is increased and the sum capacity is equal to or greater than the initial sum capacity; And
Selecting the updated short-range resource overlap ratio and the long-range resource overlap ratio if the gap capacity according to the reduced short-range resource overlap ratio is increased and the sum capacity is less than the initial sum capacity; Resource nesting ratio control method further comprising a.

제8 항에 있어서, 상기 근거리 단말의 용량은
수학식

다.

은 근거리 단말의 잡음 전력을 나타내고, P는 총 송신 전력을 나타낸다.)
에 따라 획득하고,
상기 원거리 단말의 용량은
수학식

(여기서 C_far은 원거리 단말의 용량을 나타내고,

이며,

는 원거리 단말의 잡음 전력을 나타낸다.)
에 따라 획득하는 자원 중첩비 조절 방법.According to claim 8, The capacity of the short-range terminal
Equation

All.

Indicates the noise power of the short-range terminal, and P indicates the total transmission power.)
Obtain according to,
The capacity of the remote terminal
Equation

(Where C _far represents the capacity of the remote terminal,

And

Indicates the noise power of the remote terminal.)
How to adjust the overlapping ratio of resources acquired according to.