KR100987128B1 - A Power Allocation Scheme of Sub-carriers over Interference for Down-link OFDMA System - Google Patents
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Abstract
본 발명은 셀룰러 시스템이나 간섭이 많은 무선통신 시스템에서 셀 경계나 인접한 다른 사용자로부터 오는 간섭이 클 때 간섭의 불균등한 환경을 유도하여 수신 성능을 향상시킬 수 있는 OFDMA 시스템에서 간섭에 따른 다운 링크 부반송파 전력할당 방법을 제공하기 위한 것으로서, 기지국이 각 프레임에서 모든 슬롯에서 각 가입자 단말로부터 수신되는 신호들을 토대로 각 가입자 단말이 받는 간섭값을 산출하는 단계와, 상기 산출된 인접 셀 간섭을 기반으로 현재의 프레임을 포함하여 슬라이딩 윈도우의 사이즈에 해당하는 구간의 프레임들에 대한 부반송파 상의 셀 간섭값을 분산하는 단계와, 상기 분산된 간섭값을 기반으로 부반송파의 전력이 불균등한 형태를 가지도록 의사 랜덤 패턴을 생성하는 단계와, 상기 생성된 의사 랜덤 패턴에 의한 전력을 부반송파에 할당하는 단계를 포함하는데 있다.The present invention provides a downlink subcarrier power according to interference in an OFDMA system that can improve reception performance by inducing an uneven environment of interference when a cellular system or a radio interference system has a large interference from a cell user or an adjacent user. An object of the present invention is to provide an allocation method, comprising: a base station calculating an interference value received by each subscriber station based on signals received from each subscriber station in every slot in each frame; and based on the calculated neighbor cell interference. Distributing cell interference values on subcarriers for frames of a section corresponding to the size of the sliding window, and generating a pseudo random pattern such that the power of the subcarriers is uneven based on the distributed interference values. And power by the generated pseudo random pattern. It may comprises the step of allocating the sub-carriers.
광대역 무선 통신 시스템, 다중 접속 OFDM 시스템, OFDMA 시스템, 셀간 간섭, 부반송파 전력제어 Broadband wireless communication system, multiple access OFDM system, OFDMA system, intercell interference, subcarrier power control
Description
본 발명은 셀룰러 시스템(Cellular Systems)이나 간섭(Interference)이 많은 무선통신 시스템(Wireless Communication Systems)에 관한 것으로, 특히 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access : OFDMA) 시스템과 같은 광대역 무선 통신 시스템에서 인접 셀에 의한 동일 채널 간의 간섭을 완화하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to cellular systems or wireless communication systems that have a lot of interference, and in particular, broadband wireless communication systems such as orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) systems. The present invention relates to a method for mitigating interference between co-channels by neighboring cells.
셀룰러 환경에서 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiple : OFDM) 전송 기법은 부반송파 사이에 직교성을 유지하며 셀 내 간섭에 강한 장점이 있지만, 주파수 재사용 계수(Frequency Reuse Factor)를 1로 사용하는 경우, 이웃 셀의 셀 간 간섭(intercell interference)이 셀 중복 영역에서 매우 클 수 있다. 따라서 인접한 셀에서 오는 동일 채널 간섭(Co-Channel Interference)의 영향을 완화시키거나, 회피 및 제거하는 기술에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. In a cellular environment, Orthogonal Frequency Division Multiple (OFDM) transmission scheme maintains orthogonality between subcarriers and has a strong advantage in intra-cell interference, but when using a frequency reuse factor of 1, Intercell interference of a cell can be very large in the cell overlap region. Therefore, many researches have been conducted on techniques for mitigating, avoiding, and eliminating the effects of co-channel interference from adjacent cells.
그러나 진행되고 있는 간섭 제거 기술은 단말이 속한 셀의 채널뿐만 아니라 인접한 셀로부터 오는 신호의 채널을 추정해야 한다는 부담이 되며, 간섭이 여러 셀로부터 올 경우에는 효과적인 간섭 제거가 어렵다는 단점이 있다.However, the ongoing interference cancellation technique is burdened by estimating the channel of the signal from the adjacent cell as well as the channel of the cell to which the UE belongs, and it is difficult to effectively remove the interference when the interference comes from several cells.
즉, 인접 셀에서 오는 간섭에 대한 추정을 하지 않는 OFDMA 시스템에서는 간섭의 양을 알 수 없다면, 부반송파에 간섭의 분포하는 양을 평균화 시키는 방법을 사용하게 되는데, 이는 전력 제어가 없는 환경에 적합하며, 셀 간 간섭을 평균화 하는 효과로 주파수 도약 직교 주파수 분할 다중 접속(FH-OFDMA Frequency Hopping-Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기술이 각광을 받고 있다. 그러나 셀 경계에 서로 다른 전력을 가진 단말이 많이 있게 되면 셀 간 간섭이 불균등하게 되어 평균화하는 방법으로는 제 기능을 발휘하지 못하는 단점이 있다.That is, in an OFDMA system that does not estimate the interference from neighboring cells, if the amount of interference is unknown, a method of averaging the amount of interference on a subcarrier is used, which is suitable for an environment without power control. As an effect of averaging inter-cell interference, FH-OFDMA Frequency Hopping-Orthogonal Frequency Division Multiple Access (FH) technology is in the spotlight. However, when there are many terminals having different powers at cell boundaries, the interference between cells becomes uneven, and thus there is a disadvantage in that the method of averaging does not function properly.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 셀룰러 시스템이나 간섭이 많은 무선통신 시스템에서 셀 경계나 인접한 다른 사용자로부터 오는 간섭이 클 때 간섭의 불균등한 환경을 유도하여 수신 성능을 향상시킬 수 있는 OFDMA 시스템에서 간섭에 따른 다운 링크 부반송파 전력할당 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and improves reception performance by inducing a non-uniform environment of interference when the interference from a cell boundary or other adjacent users is large in a cellular system or a wireless communication system with a lot of interference. An object of the present invention is to provide a downlink subcarrier power allocation method according to interference in an OFDMA system that can be implemented.
본 발명의 다른 목적은 산출되는 인접 셀 간섭을 기반으로 할당되는 의사랜덤 패턴에 의한 전력을 할당하여 불균등한 환경을 유도함으로써 인접 셀에 의한 동일 채널 간의 간섭을 완화할 수 있는 OFDMA 시스템에서 간섭에 따른 다운 링크 부반송파 전력할당 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to allocate the power according to the pseudorandom pattern allocated based on the calculated neighbor cell interference to induce an uneven environment, thereby reducing the interference between the same channel by adjacent cells. A downlink subcarrier power allocation method is provided.
본 발명의 또 다른 목적은 간섭의 불균등한 환경을 유도하여 간섭 환경을 정해진 의사랜덤 패턴을 이용하여 만들어 정확한 간섭의 추정 알고리즘과 복잡성을 낮추고, 전력 제어에 관한 오버헤드를 줄일 수 있는 OFDMA 시스템에서 간섭에 따른 다운 링크 부반송파 전력할당 방법을 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to induce an uneven environment of interference to create an interference environment using a predetermined pseudorandom pattern, thereby reducing the algorithm and complexity of accurate interference estimation and reducing the overhead of power control. To provide a downlink sub-carrier power allocation method according to the.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 OFDMA 시스템에서 간섭에 따른 다운 링크 부반송파 전력할당 방법의 특징은 주파수 재사용 계수(frequency reuse factor)를 1로 사용하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템과 같은 광대역 무선 통신 시스템에서 인접 셀에 의한 동일 채널 간의 간섭을 완화하는 방법에 있어서, (A) 기지국이 각 프레임에서 모든 슬롯에서 각 가입자 단말로부터 수신되는 신호들을 토대로 각 가입자 단말이 받는 간섭값을 산출하는 단계와, (B) 상기 산출된 인접 셀 간섭을 기반으로 현재의 프레임을 포함하여 슬라이딩 윈도우의 사이즈에 해당하는 구간의 프레임들에 대한 부반송파 상의 셀 간섭값을 분산하는 단계와, (C) 상기 분산된 간섭값을 기반으로 부반송파의 전력이 불균등한 형태를 가지도록 의사 랜덤 패턴을 생성하는 단계와, (D) 상기 생성된 의사 랜덤 패턴에 의한 전력을 부반송파에 할당하는 단계와, (E) 각 단말은 상기 기지국에서 전송되는 의사 랜덤 패턴이 할당된 부반송파를 이용하여 간섭추정에 사용하고 이를 통해 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio) 가중치(weighting)를 수행하는 단계를 포함하는데 있다.In the OFDMA system according to the present invention for achieving the above object, the downlink subcarrier power allocation method according to the interference is characterized by an Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) system using a frequency reuse factor of 1 and A method for mitigating interference between same channels by adjacent cells in the same broadband wireless communication system, the method comprising: (A) a base station calculating an interference value received by each subscriber station based on signals received from each subscriber station in every slot in each frame (B) dispersing cell interference values on subcarriers for frames of a section corresponding to the size of the sliding window, including the current frame, based on the calculated neighbor cell interference; and (C) Based on the distributed interference value, a pseudo random pattern is generated to have an uneven shape of power of subcarriers. (D) allocating power of the generated pseudo random pattern to subcarriers, and (E) each terminal is used for interference estimation by using a subcarrier allocated with a pseudo random pattern transmitted from the base station. And performing a Signal to Interference and Noise Ratio (SINR) weighting through this.
바람직하게 상기 (A) 단계는 각 단말로부터 수신된 신호들로부터 인접 부반 송파 간의 차이들을 구하여 인접 셀의 간섭값을 산출하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (A) is characterized by calculating the difference between neighbor subcarriers from the signals received from each terminal to calculate the interference value of the neighbor cell.
바람직하게 상기 (D) 단계의 의사 랜덤 패턴은 간섭값이 작은 단말에 큰 전력을 할당하고, 간섭값이 큰 단말에 작은 전력을 할당하는 패턴으로 생성하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the pseudo random pattern of step (D) is generated as a pattern for allocating a large power to a terminal having a small interference value and a small power to a terminal having a large interference value.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 OFDMA 시스템에서 간섭에 따른 다운 링크 부반송파 전력할당 방법의 다른 특징은 주파수 재사용 계수(frequency reuse factor)를 1로 사용하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템과 같은 광대역 무선 통신 시스템에서 인접 셀에 의한 동일 채널 간의 간섭을 완화하는 방법에 있어서, 미리 정해져 있는 랜덤 패턴을 사용하여 부반송파의 전력이 불균등한 형태를 가지도록 의사 랜덤 패턴을 생성하는 단계와, 상기 생성된 의사 랜덤 패턴에 의한 전력을 부반송파에 할당하는 단계와, 각 단말은 상기 기지국에서 전송되는 의사 랜덤 패턴이 할당된 부반송파를 이용하여 간섭추정에 사용하고 이를 통해 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio) 가중치(weighting)를 수행하는 단계를 포함하는데 있다.Another feature of the downlink subcarrier power allocation method according to interference in the OFDMA system according to the present invention for achieving the above object is an Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) system using a frequency reuse factor of 1 A method of mitigating interference between co-channels by adjacent cells in a broadband wireless communication system, the method comprising: generating a pseudo random pattern using a predetermined random pattern such that power of subcarriers is uneven; Allocating power of the generated pseudo random pattern to subcarriers, each terminal is used for interference estimation by using a subcarrier allocated with a pseudo random pattern transmitted from the base station and through this signal to interference and noise ratio (SINR) Performing weighting.
바람직하게 상기 랜덤 패턴은 조건식 을 사용하여 랜덤하게 수행하여 산출하는 것을 특징으로 한다.(이때 x : 간섭전력이다.)Preferably the random pattern is a conditional expression It is characterized by calculating by performing randomly using (where x is the interference power).
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 OFDMA 시스템에서 간섭에 따른 다운 링크 부반송파 전력할당 방법은 다음과 같은 효과가 있다.In the OFDMA system according to the present invention as described above, the downlink subcarrier power allocation method due to interference has the following effects.
첫째, 셀룰러 시스템의 셀 경계나 무선통신 시스템에서 인접한 다른 사용자에 의해서 발생하는 간섭이 클 때 간섭의 불균등한 환경을 유도하여 수신 성능을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.First, when the interference caused by the cell boundary of the cellular system or other adjacent users in the wireless communication system is large, there is an effect that can improve the reception performance by inducing an uneven environment of interference.
둘째, 부반송파의 전송 전력을 산출되는 인접 셀 간섭에 기반하는 의사 랜덤 패턴에 의한 전력을 부반송파에 할당함으로써, 인접 셀에 의한 동일 채널 간의 간섭을 완화할 수 있는 효과가 있다.Second, by allocating power of a pseudo random pattern based on adjacent cell interference, which is calculated as the transmission power of the subcarriers, to the subcarriers, interference between the same channels by adjacent cells can be mitigated.
셋째, 부반송파의 전송 전력을 정해진 의사 랜덤 패턴을 이용하여 할당함으로써, 상기 정해진 패턴은 간섭추정에 이용할 수 있고, 간섭이 평균화되는 것보다 다이버시티 이득 또한 얻을 수 있는 효과가 있다. Third, by allocating the transmission power of the subcarriers by using a predetermined pseudo random pattern, the predetermined pattern can be used for interference estimation, and the diversity gain can also be obtained rather than averaging the interference.
넷째, 수신된 정보는 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio) 가중치(weighting)를 통한 채널 보상으로 수신되는 성능을 향상 시킬 수 있다.Fourth, the received information can be improved by the channel compensation through the Signal to Interference and Noise Ratio (SINR) weighting.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 OFDMA 시스템에서 간섭에 따른 다운 링크 부반송파 전력할당 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것 이다.A preferred embodiment of a downlink subcarrier power allocation method according to interference in an OFDMA system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, only the embodiments to complete the disclosure of the present invention and complete the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to inform you.
제 1 First 실시예Example
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OFDMA 시스템에서 간섭에 따른 다운 링크 부반송파 전력할당 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is a flowchart illustrating a downlink subcarrier power allocation method due to interference in an OFDMA system according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하여 설명하면, 주파수 재사용 계수 1을 사용하는 셀룰러 시스템이나 간섭이 많은 환경에서 먼저, 기지국이 각 프레임에서 모든 슬롯에서 각 가입자 단말로부터 수신되는 신호들을 토대로 각 가입자 단말이 받는 간섭값을 산출한다(S10). 이때 간섭값을 산출하는 방법으로는 데이터를 이용하여 직접 산출하는 방법이나, 프리앰블을 이용하여 산출하는 방법 등의 변조 방식 및 채널 코딩 등 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 각 가입자 단말로부터 수신된 신호들로부터 인접 부반송파 간의 차이들을 구하여 인접 셀의 간섭값을 산출한다.Referring to FIG. 1, in a cellular system or a high interference environment using frequency reuse coefficient 1, first, an interference value received by each subscriber station based on signals received from each subscriber station in all slots in each frame is determined. It calculates (S10). In this case, as the method of calculating the interference value, various methods such as a modulation method and channel coding such as a method of directly calculating data or a method of calculating a preamble may be used. For example, the difference between neighbor subcarriers is obtained from the signals received from each subscriber station to calculate the interference value of the neighbor cell.
이어 상기 산출된 인접 셀 간섭을 기반으로 현재의 프레임을 포함하여 슬라이딩 윈도우의 사이즈에 해당하는 구간의 프레임들에 대한 부반송파 상의 셀 간섭값을 분산한다(S20). 예를 들어, 현재 프레임이 i+3번째 프레임이고 슬라이딩 윈도우 사이즈가 “3 프레임”인 경우, 현재 프레임 i+3 번째 프레임을 포함하는 3개의 이전 프레임, 즉, i+3 번째 프레임, i+2 번째 프레임 그리고 i+1 번째 프레임들에 대한 분반송파 상의 간섭값을 분산한다. 참고로, 부반송파에 셀 간섭을 분산하는 방법은 수학식 1을 통해 아래에서 좀 더 상세히 설명한다.Subsequently, cell interference values on subcarriers for the frames corresponding to the size of the sliding window including the current frame are distributed based on the calculated neighbor cell interference (S20). For example, if the current frame is the i + 3 th frame and the sliding window size is “3 frames”, three previous frames including the current frame i + 3 th frame, that is, the i + 3 th frame, i + 2 Distribute the interference value on the subcarrier for the 1 st frame and the i + 1 th frames. For reference, a method of distributing cell interference to subcarriers will be described in more detail below with Equation 1.
그리고 상기 분산된 간섭값을 기반으로 부반송파의 전력이 불균등한 형태를 가지도록 의사 랜덤 패턴을 생성하고, 이렇게 생성된 의사 랜덤 패턴에 의한 전력을 부반송파에 할당한다(S30). 이때, 생성되는 의사 랜덤 패턴은 간섭값이 작은 단말에 큰 전력을 할당하고, 간섭값이 큰 단말에 작은 전력을 할당하는 것이 바람직하다. 참고로, 의사 랜덤 패턴은 CDMA의 시퀀스나 랜덤화, 암호화 등에서 많이 사용하며, 1과 0의 남이 보았을 때 랜덤하게 보이는 시퀀스를 만들어 낸다. 이처럼 의사 랜덤 패턴을 어떻게 생성하는가는 어떤 생성식을 사용하는가에 의해서 결정되는 것으로, 이는 널리 공지된 기술에 해당되며, 또한 본 특허에서 의사 랜덤 패턴의 생성은 그 주요 특성이 아니며, 랜덤하게 보이는 것에 그 특징이 있으므로, 의사 랜덤 패턴의 생성에 따른 상세한 설명은 생략 가능한 것으로 판단된다. 또한 의사 랜덤 패턴에 의해 전력을 부반송파에 할당되는 방법은 수학식 1을 통해 아래에서 좀 더 상세히 설명한다.Based on the distributed interference value, a pseudo random pattern is generated to have an uneven form of power of the subcarrier, and the power according to the generated pseudo random pattern is allocated to the subcarrier (S30). In this case, it is preferable that the generated pseudo random pattern allocates a large power to a terminal having a small interference value and allocates a small power to a terminal having a large interference value. For reference, a pseudo random pattern is frequently used in a sequence of CDMA, randomization, encryption, etc., and produces a randomly visible sequence when viewed by others of 1 and 0. How to generate a pseudo-random pattern as such is determined by which generation formula is used, which is a well-known technique, and in this patent, the generation of a pseudo-random pattern is not the main characteristic, Since there is such a feature, the detailed description according to the generation of the pseudo random pattern can be omitted. In addition, a method of allocating power to subcarriers by a pseudo random pattern will be described in more detail below with Equation 1.
각 단말은 기지국에서 전송되는 이러한 정보를 이용하여 간섭추정에 사용하고 이를 통해 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio) 가중치(weighting)를 수행한다(S40). Each terminal uses this information transmitted from the base station to use the interference estimation and through this performs a Signal to Interference and Noise Ratio (SINR) weighting (S40).
제 2 2nd 실시예Example
제 1 실시예는 의사 랜덤 패턴을 생성할 때, 인접 셀 간섭값을 산출하고, 이렇게 산출된 인접 셀 간섭값을 기반으로 부반송파의 전력이 불균등한 형태를 가지도록 상기 의사 랜덤 패턴을 생성하는데 반해, 제 2 실시예는 의사 랜덤 패턴을 생성할 때, 미리 정해져 있는 랜덤 패턴을 사용하여 부반송파의 전력이 불균등한 형태를 가지도록 한다.In the first embodiment, when generating a pseudo random pattern, the neighbor cell interference value is calculated and the pseudo random pattern is generated such that the power of the subcarriers is uneven based on the calculated neighbor cell interference value. In the second embodiment, when generating a pseudo random pattern, the power of the subcarriers is uneven using a predetermined random pattern.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OFDMA 시스템에서 간섭에 따른 다운 링크 부반송파 전력할당 방법을 설명하기 위한 블록도이다. 2 is a block diagram illustrating a downlink subcarrier power allocation method due to interference in an OFDMA system according to a second embodiment of the present invention.
도 2를 참조하여 설명하면, 먼저 주파수 재사용 계수 1을 사용하는 셀룰러 시스템이나 간섭이 많은 환경에서 의사 랜덤 패턴(PRP) 발생기(20)에서 발생되는 의사 랜덤 패턴을 각 셀 및 각 사용자(단말)에 발생시켜 부반송파(n)의 전력(h[n])을 할당한다. 이때 각 셀이나 사용자들(10)은 자기 셀 번호와 같은 고유 할당 값(α)을 갖고 있다.Referring to FIG. 2, first, a pseudo random pattern generated by a pseudo random pattern (PRP)
이어 각 셀 별로 고유 할당 값에 따라 의사 랜덤 발생기(20)에서 발생되는 의사 랜덤 패턴(PRP(n))을 전력 발생기(30)에서 발생된 전력과 결합(40)함으로써 각 셀 또는 각 사용자에 해당되는 부반송파 전력을 간섭에 따라 부반송파의 전력 차이를 크게 해서 전송하게 된다. Subsequently, a pseudo random pattern (PRP (n)) generated by the pseudo
이때 상기 의사 랜덤 발생기(20)는 도 4와 같이, 의사 랜덤 발생기(20)를 통한 미리 정해 놓은 패턴(h[n])을 수학식 1을 조건식으로 사용하여 간섭전력(x)을 1에서 합과 차를 랜덤하게 수행하여 산출함으로써, 인접한 셀간의 동일 채널에서 서로 간섭을 주는 양을 송신시 불균등하게 만들어 운용한다.In this case, as shown in FIG. 4, the pseudo
이때, 상기 x는 간섭전력이고, 상기 h[n]은 부반송파 n에 대해서 할당되는 전력을 의미한다. 즉, 각 부반송파마다 두 개의 전력값 중 하나가 선택되어 사용된다.In this case, x is interference power, and h [n] means power allocated to subcarrier n. That is, one of two power values is selected and used for each subcarrier.
수학식 1을 이용하여 부반송파의 송신 전력의 차이를 크게 하는 의사 랜덤 패턴은 다양하게 만들 수 있어 부반송파 상의 셀 간섭값을 분산하게 된다. 즉, 간섭전력 x가 주어졌을 때, 각 부반송파별로 x만큼 다른 전력을 할당하게 된다. 예로서, 어떤 부반송파에는 작은 전력(1-의 전력)을 할당하고, 다른 부반송파는 큰 전력(1+의 전력)을 할당함으로써, 부반송파에 셀 간섭을 분산하게 된다. 이때, 어떤 부반송파에 큰 전력을 할당하고 다른 부반송파에 작은 전력을 할당하는가는 의사 랜덤 패턴에 의해 결정된다.
이처럼, 의사 랜덤 패턴에 의해서 두 개의 전력 중 하나가 할당되게 된다. 예를 들어, 의사 랜덤 패턴에서는 이미 공지된 생성식을 이용하여 랜덤한 시퀀스인 0과 1의 시퀀스가 발생하며, 0과 1은 각 부반송파의 전력을 이야기한다. 따라서, 0이면 작은 전력(1-의 전력), 1이면 큰 전력(1+의 전력)을 이용하여 전력을 할당한다By using Equation 1, a pseudo-random pattern that increases the difference in the transmission power of the subcarriers can be varied, thereby dispersing cell interference values on the subcarriers. That is, when the interference power x is given, different powers are allocated by x for each subcarrier. For example, some subcarriers have small power (1- Power), and the other subcarriers have large power (1+ By allocating power of the cell, cell interference is distributed to subcarriers. At this time, which subcarriers are allocated with a large power and the other subcarriers with a small power are determined by a pseudo random pattern.
As such, one of two powers is allocated by the pseudo random pattern. For example, in the pseudo random pattern, a sequence of 0 and 1, which is a random sequence, is generated using a known generation equation, and 0 and 1 refer to power of each subcarrier. Therefore, 0 means small power (1- Power), 1 means greater power (1+ Allocate power using
도 5 는 도 2의 구조를 통해 간섭 신호의 분산 크기(β)가 0.5일 때 부반송파 신호의 전력 할당에 따른 실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment according to power allocation of a subcarrier signal when the dispersion magnitude β of an interference signal is 0.5 through the structure of FIG. 2.
도 5를 참조하여 설명하면, 부반송파의 평균 신호 전력과 간섭의 신호 전력을 1로 고정되어 있을 때, 간섭의 분산 크기에 의해서 신호의 전력은 다음과 같이 할당 할 수 있다. 즉, 1/2의 확률로 = 1.7071, 나머지 1/2 확률로 = 0.2929로 할당할 수 있다. Referring to FIG. 5, when the average signal power of the subcarrier and the signal power of the interference are fixed to 1, the power of the signal can be allocated as follows by the dispersion magnitude of the interference. That is, it is possible to assign a probability of 1/2 = 1.7071 and a remaining probability of 1/2 = 0.2929.
여기서 할당된 신호의 크기는 인접한 셀이나 사용자에게 다음과 같은 간섭의 신호 크기로 할당되어 영향을 주게 된다. 즉, 1/2의 확률로 = 1.7071, 나머지 1/2 확률로 = 0.2929로 할당되어 영향을 주게 된다.In this case, the size of the allocated signal affects adjacent cells or users by assigning a signal size of interference as follows. That is, the probability is assigned to 1/2 probability = 1.7071 and the remaining 1/2 probability = 0.2929 to affect.
이때 간섭에 상응하는 의사 랜덤 패턴을 사용하여 부반송파의 송신 전력의 크기를 다르게 함으로써, 간섭에 대한 신호의 크기를 보면, 신호가 간섭보다 커질 확률은 1/4 이고, 같을 확률은 1/2이 된다. In this case, by varying the magnitude of the transmission power of the subcarriers using a pseudo random pattern corresponding to the interference, the signal size for the interference is 1/4, the probability that the signal is larger than the interference is 1/4, the probability is equal to 1/2 .
이처럼 상대적으로 부반송파의 신호 전력을 동일하게 할당하는 것보다 간섭의 분산에 상응하도록 부반송파 신호의 크기를 다르게 하여 할당하는 것이 수신 성능을 향상 시킬 수 있다. As such, rather than allocating the same signal power of the subcarriers, the subcarrier signal may be allocated with a different size to correspond to the dispersion of interference, thereby improving reception performance.
게다가, 주변 셀의 채널 크기를 알고 이에 따른 채널 할당을 할 수 있다고 가정한다면 주변 셀에 미치는 간섭의 분포를 조절함으로써 주변 셀의 성능을 더욱 향상 시킬 수 있다. 즉, 인접 셀의 추정된 채널 값을 알고 주변 셀의 성능을 극대화하기 위해서 채널 할당을 할 때, 간섭을 가장 채널 값이 작은 부반송파에 할당함으로써 인접 셀의 성능을 최대화 할 수 있다.In addition, if the channel size of the neighbor cell is known and the channel assignment can be performed accordingly, the performance of the neighbor cell can be further improved by adjusting the distribution of interference on the neighbor cell. That is, when channel allocation is performed in order to know the estimated channel value of the neighbor cell and maximize the performance of the neighbor cell, the performance of the neighbor cell can be maximized by allocating interference to the subcarrier having the smallest channel value.
이처럼 기지국을 통해 각 단말로 셀간의 간섭의 불균등한 환경을 유도하는 의사 랜덤 패턴이 부반송파의 전력에 할당되어 송신되면, 각 단말은 기지국에서 전송되는 이러한 정보를 이용하여 간섭추정에 사용하고 이를 통해 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio) 가중치(weighting)를 수행한다(S40). As described above, when a pseudo random pattern that induces an uneven environment of interference between cells through a base station is allocated to subcarrier power and transmitted, each terminal uses this information transmitted from the base station to use for interference estimation and through this SINR. Signal to Interference and Noise Ratio weighting is performed (S40).
이때 각 단말은 도 3과 같이, 기지국에서 전송되는 간섭 프리앰블 신호(50) 등을 통해 자신의 의사 랜덤 패턴에 대한 정보를 알 수가 있다. 따라서 정확한 간섭 추정이 이루어지지 않는다고 해도 의사 랜덤 패턴 추정기(60)를 통한 의사 랜덤 패턴 추정치를 이용하여 자신의 고유 할당 값(α)에 해당되는 자신의 의사 랜덤 패턴(PRP(n))이 할당되면, 이를 이용하여 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio) 가중치(weighting)를 수행한다. 그리고 상기 추정된 의사 랜덤 패턴이 해당 단말의 고유 할당 값(α)에 해당되는 패턴이 아닌 경우는 미리 고유 할당 값에 상응하는 의사 랜덤 패턴이 저장된 의사 랜덤 패턴 룩업 테이블을 이용하여 해당되는 의사 랜덤 패턴을 검출하여 부반송파의 송신 전력에 할당한다.In this case, as shown in FIG. 3, each terminal can know information about its pseudo random pattern through the
이를 통해 부반송파의 송신 전력의 차이가 크게 되어 간섭의 불균등한 양이 커지면, 간섭이 평균화 되는 것보다 다이버시티 이득(Diversity Gain)을 얻을 수 있고, 간섭 추정이나 의사 랜덤 패턴 정보를 이용한 SINR 가중치를 통해서 수신되는 성능을 향상 시킬 수 있다. As a result, if the transmission power of the subcarriers becomes large and an uneven amount of interference becomes large, diversity gain can be obtained rather than averaging the interference, and through SINR weighting using interference estimation or pseudo random pattern information It can improve the received performance.
이와 같은 의사 랜덤 패턴을 이용한 신호 전력의 크기는 평균화 했을 때와 비교해보면, 레일라이 페이딩(Rayleigh Fading) 채널에서 일정한 크기로 할당한 신호의 평균 크기와 의사 랜덤 패턴을 이용하여 전력을 할당한 신호의 평균 크기는 각각 0.8822와 0.7879로 레일라이 페이딩의 영향을 배제하면, 신호의 크기는 유사함을 알 수 있다. The magnitude of the signal power using the pseudo random pattern is compared with the average, compared with the average size of the signal allocated to a constant size in the Rayleigh Fading channel and the average of the signal allocated power using the pseudo random pattern. The magnitudes are 0.8822 and 0.7879, respectively, excluding the effects of Rayleigh fading, and the magnitudes of the signals are similar.
도 6 은 SNR(Signal to Noise Ratio) 변화에 따른 BER(Bit Error Rate) 성능을 나타낸 그래프이고, 도 7 은 SNR(Signal to Noise Ratio) 변화에 따른 프레임 오류율(Frame Error Rate)을 나타낸 그래프이다. FIG. 6 is a graph showing a bit error rate (BER) performance according to a change in signal to noise ratio (SNR), and FIG. 7 is a graph showing a frame error rate according to a change in signal to noise ratio (SNR).
즉, 도 6과 같이 SNR이 작을 때, 송신 전력에 차이를 두어 간섭이 불균등할 경우, 특정한 부반송파에 집중한 정도가 커질수록 성능이 우수하며, SNR이 커지면 서 성능의 역전이 된다. 그리고 도 7에서 보듯이, 프레임 오류율(Frame Error Rate : FER) 성능은 부반송파 전력의 분산이 커질수록 우수한 성능을 보임을 알 수 있다.In other words, when the SNR is small, as shown in FIG. 6, if the interference is uneven due to a difference in transmission power, the higher the concentration of the specific subcarrier, the better the performance, and the higher the SNR, the higher the performance. As shown in FIG. 7, it can be seen that the frame error rate (FER) performance is excellent as the subcarrier power dispersion is increased.
이처럼 본 발명은 평균 SNR을 향상시켜 주어진 채널 환경에서 프레임 오류율 성능을 최대로 향상시킬 수 있다.As such, the present invention can improve the average SNR to maximize the frame error rate performance in a given channel environment.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. Although the technical spirit of the present invention described above has been described in detail in a preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OFDMA 시스템에서 간섭에 따른 다운 링크 부반송파 전력할당 방법을 설명하기 위한 흐름도1 is a flowchart illustrating a downlink subcarrier power allocation method due to interference in an OFDMA system according to a first embodiment of the present invention.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OFDMA 시스템에서 간섭에 따른 다운 링크 부반송파 전력할당 방법을 설명하기 위한 블록도2 is a block diagram illustrating a downlink subcarrier power allocation method due to interference in an OFDMA system according to a second embodiment of the present invention.
도 3 은 도 2에서 단말의 의사 랜덤 패턴 정보를 이용하여 간섭 추정하는 과정을 설명하기 위한 블록도FIG. 3 is a block diagram illustrating a process of estimating interference using pseudo random pattern information of a terminal in FIG. 2. FIG.
도 4 는 도 2의 의사 랜덤 발생기의 구조를 상세히 나타낸 블록도4 is a block diagram illustrating in detail the structure of the pseudo random generator of FIG.
도 5 는 도 2의 구조를 통해 간섭 신호의 분산 크기가 0.5일 때 부반송파 신호의 전력 할당에 따른 실시예를 나타낸 도면 FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment according to power allocation of a subcarrier signal when the dispersion magnitude of the interference signal is 0.5 through the structure of FIG.
도 6 은 SNR(Signal to Noise Ratio) 변화에 따른 BER(Bit Error Rate) 성능을 나타낸 그래프6 is a graph showing the BER (Bit Error Rate) performance according to the SNR (Signal to Noise Ratio) change
도 7 은 SNR(Signal to Noise Ratio) 변화에 따른 프레임 오류율(Frame Error Rate)을 나타낸 그래프7 is a graph illustrating frame error rates according to changes in signal to noise ratio (SNR).
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
10 : 셀 또는 사용자(단말) 20 : 의사 랜덤 패턴 발생기10: cell or user (terminal) 20: pseudo random pattern generator
30 : 전력 발생기 40 : 결합기30: power generator 40: combiner
50 : 간섭 프리앰블 60 : 의사 랜덤 패턴 추정기50: interference preamble 60: pseudo random pattern estimator
70 : 비교기 80 : 의사 랜덤 패턴 룩업 테이블70: Comparator 80: Pseudo Random Pattern Lookup Table
90 : 간섭 의사 랜덤 패턴 100 : SINR 가중치90: interference pseudo random pattern 100: SINR weighting
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