KR101013491B1 - apparatus for power allocation in wireless communication system and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 AMC 기법을 사용하는 패킷 교환 방식의 무선 통신 시스템에서 음성 서비스와 데이터 서비스가 혼재한 경우에 SINR의 분포, 서비스 종류 및 재전송 횟수 등을 고려하여 음성 서비스나 데이터 서비스의 전송 용량을 극대화하도록 송신 전력을 적응적으로 할당할 수 있도록 하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 장치는 음성 서비스의 사용자의 채널 상태에 따라 다수의 전력 상승 값을 포함하는 기 설정된 전력 상승 집합 중 하나의 전력 상승 집합을 결정하고 결정된 전력 상승 집합에 포함된 전력 상승 값을 제공하는 링크 적응부; 및 링크 적응부로부터 전력 상승 값을 제공 받아 이를 기반으로 음성 서비스의 사용자 또는 데이터 서비스의 사용자에 자원 및 전력을 할당하는 자원 및 전력 할당부를 포함하여 구성된다. 이를 통해, 본 발명은 시스템의 전송 용량을 향상시키고, 시스템의 투자 비용을 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라 서비스의 품질을 향상시킬 수 있다.The present invention is to maximize the transmission capacity of the voice service or data service in consideration of the distribution of the SINR, the type of service, and the number of retransmissions when the voice service and the data service are mixed in the packet switched wireless communication system using the AMC scheme. This is to allow adaptive allocation of transmission power. According to an embodiment of the present invention, an apparatus for determining a power rise set of one of a set of power rise sets including a plurality of power rise values according to a channel state of a user of a voice service and providing a power rise value included in the determined power rise set Link adaptation unit; And a resource and power allocator configured to receive a power rise value from the link adaptation unit and allocate resources and power to a user of a voice service or a user of a data service based on the power rise value. Through this, the present invention can improve the transmission capacity of the system, reduce the investment cost of the system, as well as improve the quality of service.
전력 할당, 전력 상승, 적응 변조 기법, 패킷 교환 방식, 음성 서비스, 데이터 서비스 Power allocation, power-up, adaptive modulation, packet-switched, voice services, data services
Description
본 발명은 무선 통신 시스템에서 전력 할당을 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for power allocation in a wireless communication system.
일반적으로 패킷 교환 방식의 시스템은 사용자들의 무선 채널 상태에 따라 전송률을 적응적으로 변화시키는 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 기법을 사용하는데, 이러한 AMC 기법을 사용하는 대표적인 패킷 교환 방식의 시스템으로는 셀룰라 시스템인 CDMA2000 1xEV-DO, HSDPA와 와이브로(또는 Mobile WiMAX) 등이 있다. 특히, AMC 기법은 전송 지연에 대해 크게 영향을 받지 않는 부하(non-real time traffic: NRT) 전송에서 시스템의 전송 용량을 향상시킬 수 있음이 알려져 있다.In general, packet-switched systems use Adaptive Modulation and Coding (AMC), which adaptively changes the transmission rate according to the user's wireless channel conditions. A typical packet-switched system using such AMC is a cellular system. CDMA2000 1xEV-DO, HSDPA and WiBro (or Mobile WiMAX). In particular, it is known that the AMC technique can improve the transmission capacity of a system in non-real time traffic (NRT) transmission that is not significantly affected by transmission delay.
그러나 음성 서비스는 일정한 데이터 전송률 (예컨대, G.729 보코더: 8kbps)과 제한된 송신 시간 지연 등의 서비스 품질(Quality of Service: QoS)이 요구되므로 AMC기법만을 이용하여 전송하는 경우에 서비스 성능이 저하되는 문제점이 발생한다. 즉, 낮은 신호 대 간섭과 잡음 비(Signal-to-Interference-plus-Noise power Ratio: SINR) 상태에 있는 사용자들이 무선 자원의 대부분을 사용하게 되어 높은 SINR을 갖는 사용자들은 적은 자원을 할당 받게 되므로 자원을 독식하는 낮은 SINR 사용자들에 의해서 시스템 용량이 저하된다. 이처럼 음성 서비스는 작은 전송 지연만을 허락하고 일정한 크기를 요구하므로 패킷 교환 시스템에서 AMC 기법만을 적용할 때 성능 열화가 발생하게 된다.However, since voice service requires a certain data rate (eg, G.729 vocoder: 8 kbps) and limited quality of service (QoS) such as limited transmission time delay, service performance may be degraded when transmitting using only AMC technique. A problem occurs. That is, users in low signal-to-interference-plus-noise power ratio (SINR) state will use most of the radio resources, so users with high SINR will be allocated less resources. The system capacity is degraded by low SINR users who read. As such, the voice service allows only a small transmission delay and requires a certain size, and thus performance degradation occurs when only the AMC scheme is applied in a packet switching system.
그래서 기존의 패킷 교환 방식의 시스템은 NRT 서비스를 지향하였으므로 하향 링크에서 전력 할당을 고려하지 않았고 전송 구간에 동일한 송신 전력을 사용하였다. 최근에 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access: OFDMA) 방식의 패킷 교환 시스템(예, 와이브로 및 3GPP long term evolution)은 주변 셀로부터 간섭을 감소시키기 위해서 셀간의 약속된 자원 영역에 주파수 재사용율을 다르게 할당하는 방식(Fractional Frequency Reuse: FFR)과 전력 값을 다르게 할당하는 방식(Soft Fractional Frequency Reuse: SFFR)을 지원하고 있다.Therefore, the conventional packet-switched system does not consider the power allocation in the downlink since the NRT service is oriented, and uses the same transmission power in the transmission interval. Recently, Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access (OFDMA) packet switching systems (e.g., WiBro and 3GPP long term evolution) have been used to reduce frequency reuse in the promised resource region between cells in order to reduce interference from neighboring cells. Are assigned differently (Fractional Frequency Reuse (FFR)) and different power values (Soft Fractional Frequency Reuse (SFFR)).
그러나 이러한 방식 또한 효과적으로 운영되기 위해서는 셀간의 자원 할당과 전력 할당에 대해서 규칙을 정해야 하고 각 셀의 환경에 상관없이 규칙대로 자원 할당을 수행해야 한다. 즉, 어느 한 셀이라도 규칙을 위배하는 경우에 주변 셀에 간섭을 발생시키게 되므로 정확한 링크 적응을 수행하기 위해서 주변 셀의 간섭 정도를 계속 파악해야 하는 문제점이 발생한다. 또한, 실제 환경에서는 전송하는 트래픽의 특성과 사용자들의 위치 분포가 셀마다 다르게 형성되기 때문에, 각 셀이 자원 할당과 전력 할당 방식을 독립적으로 변경하게 되면 주변 셀에 영향을 미치게 되는데, 이로 인해 실제적으로 시스템에 적용하기에 상당한 어려움을 갖는다.However, in order to operate effectively, the rules for resource allocation and power allocation between cells must be defined and resource allocation must be performed according to the rules regardless of the environment of each cell. In other words, if any cell violates the rule, interference occurs in the neighboring cell. Therefore, a problem arises in that the degree of interference of the neighboring cell must be continuously determined in order to perform accurate link adaptation. In addition, in a real environment, since the characteristics of the transmitted traffic and the location distribution of users are formed differently from cell to cell, when each cell independently changes its resource allocation and power allocation scheme, it affects neighboring cells. There is considerable difficulty in applying to the system.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, SINR의 분포, 서비스 종류 및 재전송 횟수 등을 고려하여 음성 서비스나 데이터 서비스의 송신 전력을 적응적으로 할당함으로써, 시스템의 전송 용량을 향상시킬 수 있도록 하는 무선 통신 시스템에서 전력 할당을 위한 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.The present invention is to solve the above problems of the prior art, by adaptively allocating the transmission power of the voice service or data service in consideration of the distribution of the SINR, service type and the number of retransmissions, thereby improving the transmission capacity of the system The present invention provides an apparatus and method for allocating power in a wireless communication system.
본 발명은 SINR의 분포, 서비스 종류 및 재전송 횟수 등을 고려하여 음성 서비스나 데이터 서비스의 송신 전력을 적응적으로 할당함으로써, 전송 용량을 향상시키기 위한 시스템의 투자 비용을 절감시킬 수 있도록 하는 무선 통신 시스템에서 전력 할당을 위한 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.According to the present invention, a wireless communication system can reduce the investment cost of a system for improving transmission capacity by adaptively allocating transmission power of a voice service or a data service in consideration of the distribution of SINRs, service types and the number of retransmissions. In the present invention, there is provided an apparatus and method for power allocation.
또한, 본 발명은 SINR의 분포, 서비스 종류 및 재전송 횟수 등을 고려하여 음성 서비스나 데이터 서비스의 송신 전력을 적응적으로 할당함으로써, 서비스의 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 무선 통신 시스템에서 전력 할당을 위한 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.In addition, the present invention by adaptively allocating the transmission power of the voice service or data service in consideration of the distribution of the SINR, the type of service and the number of retransmissions, and the like for power allocation in a wireless communication system to improve the quality of service An apparatus and a method thereof are provided.
이를 위하여, 본 발명의 한 측면에 따른 무선 통신 시스템에서 전력 할당을 위한 장치는 음성 서비스의 사용자의 채널 상태에 따라 다수의 전력 상승 값을 포함하는 기 설정된 전력 상승 집합 중 하나의 전력 상승 집합을 결정하고 결정된 상기 전력 상승 집합에 포함된 전력 상승 값을 제공하는 링크 적응부; 및 상기 링크 적응부로부터 전력 상승 값을 제공 받아 이를 기반으로 음성 서비스의 사용자 또는 데이터 서비스의 사용자에 자원 및 전력을 할당하는 자원 및 전력 할당부를 포함할 수 있다.To this end, the apparatus for power allocation in the wireless communication system according to an aspect of the present invention determines the power rise set of one of the preset power rise set including a plurality of power rise values according to the channel state of the user of the voice service A link adaptation unit for providing a power rise value included in the determined power rise set; And a resource and power allocator configured to receive a power rise value from the link adaptation unit and allocate resources and power to a user of a voice service or a user of a data service based on the power rise value.
상기 링크 적응부는 상기 음성 서비스의 사용자의 채널 상태에 따라 다수의 전력 상승 값을 포함하는 적어도 하나의 전력 상승 집합별로 전송 가능한 음성 서비스의 사용자 수를 계산하고, 그 계산한 결과에 따라 상기 음성 서비스가 포화 상태인지를 판단하며, 그 판단한 결과에 따라 상기 음성 서비스의 사용자 또는 데이터 서비스의 사용자에 자원 및 전력을 할당하기 위한 하나의 전력 상승 집합을 결정하여 이에 포함된 전력 상승 값을 상기 자원 및 전력 할당부에 제공할 수 있다.The link adaptation unit calculates the number of users of the voice service that can be transmitted for each of at least one power rise set including a plurality of power rise values according to the channel state of the user of the voice service, and the voice service is determined according to the calculated result. It is determined whether the saturation state, and according to the result of the determination determines a set of power rise for allocating resources and power to the user of the voice service or the user of the data service and assigns the power rise value contained therein to the resource and power allocation Can provide to the department.
상기 링크 적응부는 상기 음성 서비스의 사용자의 채널 상태에 따라 재전송하는 음성 서비스의 사용자, 전송 지연된 음성 서비스의 사용자, 첫번째 전송하는 음성 서비스의 사용자 순으로 다수의 전력 상승 값을 포함하는 적어도 하나의 전력 상승 집합별로 전송 가능한 음성 서비스의 사용자 수를 계산할 수 있다. 특히, 상기 링크 적응부는 상기 재전송하는 음성 서비스의 사용자에게 재전송을 하기 위한 반복 횟수가 최소화 되는 전력 상승 값을 할당할 수 있다. 상기 링크 적응부는 상기 전송 지연된 음성 서비스의 사용자를 상기 음성 서비스의 전송 용량 또는 상기 데이터 서비스의 전송 용량에 따라 선택된 문턱값에 따라 결정하여 그 결정한 결과에 따라 전력 상승 값을 할당할 수 있다. 그리고 상기 링크 적응부는 상기 첫번째 전송하는 음성 서비스의 사용자를 SINR(Signal-to-Interference-plus-Noise power Ratio)에 대하여 오름 차순 정렬을 수행하여, 그 수행한 결과에 따라 낮은 SINR 사용자에게 높은 전력 상승 값을 할당하고, 높은 SINR 사용자에게 낮은 전력 상승 값을 할당할 수 있다.The link adaptor may include at least one power increase including a plurality of power rise values in order of a user of a voice service retransmitted, a user of a delayed voice service, and a user of a first transmitted voice service according to a channel state of a user of the voice service. The number of users of voice services that can be transmitted can be calculated for each set. In particular, the link adaptation unit may assign a power up value that minimizes the number of repetitions for retransmission to the user of the retransmitting voice service. The link adaptor may determine a user of the delayed voice service according to a threshold selected according to the transmission capacity of the voice service or the transmission capacity of the data service and allocate a power increase value according to the determined result. The link adaptor performs an ascending order on a signal-to-interference-plus-noise power ratio (SINR) of a user of the first transmitting voice service, and accordingly, the link adaptor performs a high power up to a low SINR user. Value, and a low power up value to a high SINR user.
또한, 상기 링크 적응부는 상기 계산한 결과로 상기 음성 서비스가 포화 상태이면, 상기 음성 서비스의 사용자 수가 최대화 되는 전력 상승 집합을 결정할 수 있다. 상기 링크 적응부는 상기 계산한 결과로 상기 음성 서비스가 미포화 상태이면, 상기 전력 상승 집합별로 남은 자원의 크기를 계산하고 그 계산한 결과에 따라 상기 데이터 서비스의 사용자 수가 최대화 되는 전력 상승 집합을 결정할 수 있다.The link adaptor may determine a set of power increase in which the number of users of the voice service is maximized when the voice service is saturated as a result of the calculation. If the voice service is in an unsaturated state as a result of the calculation, the link adaptation unit may calculate a size of a resource remaining for each power rise set and determine a power rise set that maximizes the number of users of the data service according to the calculated result. have.
이때, 상기 전력 상승 집합은 다양한 전력 상승 값을 구성하거나 시그널링 오버헤드를 최소화하기 위해 시간의 크기에 상관없이 주파수의 크기에 따라 일정하게 구분되는 자원의 크기에 상응하는 다수의 전력 상승 값을 포함할 수 있다.In this case, the power rise set may include a plurality of power rise values corresponding to the size of resources that are regularly divided according to the size of the frequency regardless of the size of time in order to configure various power rise values or minimize signaling overhead. Can be.
또한, 본 발명의 다른 한 측면에 따른 무선 통신 시스템에서 전력 할당을 위한 방법은 음성 서비스의 사용자의 채널 상태에 따라 다수의 전력 상승 값을 포함하는 기 설정된 전력 상승 집합 중 하나의 전력 상승 집합을 결정하는 단계; 및 결정된 상기 전력 상승 집합에 포함된 전력 상승 값을 기반으로 음성 서비스의 사용자 또는 데이터 서비스의 사용자에 자원 및 전력을 각각 할당하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the method for allocating power in a wireless communication system according to another aspect of the present invention determines the power rise set of one of a set of power rise set including a plurality of power rise values according to the channel state of the user of the voice service Making; And allocating resources and power to a user of a voice service or a user of a data service based on the power rise value included in the determined power rise set.
상기 결정하는 단계는 상기 음성 서비스의 사용자의 채널 상태에 따라 다수의 전력 상승 값을 포함하는 적어도 하나의 전력 상승 집합별로 전송 가능한 음성 서비스의 사용자 수를 계산하는 단계; 그 계산한 결과에 따라 상기 음성 서비스가 포화 상태인지를 판단하는 단계; 및 그 판단한 결과에 따라 상기 음성 서비스의 사용자 또는 데이터 서비스의 사용자에 자원 및 전력을 할당하기 위한 기 설정된 전력 상승 집합 중 하나의 전력 상승 집합을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The determining may include calculating a number of users of a voice service that can be transmitted for at least one power rise set including a plurality of power rise values according to a channel state of the user of the voice service; Determining whether the voice service is saturated according to the calculated result; And determining, according to the result of the determination, one power increase set among a preset power rise set for allocating resources and power to the user of the voice service or the user of the data service.
상기 계산하는 단계는 상기 음성 서비스의 사용자의 채널 상태에 따라 재전송하는 음성 서비스의 사용자, 전송 지연된 음성 서비스의 사용자, 첫번째 전송하는 음성 서비스의 사용자 순으로 다수의 전력 상승 값을 포함하는 적어도 하나의 전력 상승 집합별로 전송 가능한 음성 서비스의 사용자 수를 계산할 수 있다. 특히, 상기 계산하는 단계는 상기 재전송하는 음성 서비스의 사용자에게 재전송을 하기 위한 반복 횟수가 최소화 되는 전력 상승 값을 할당할 수 있다. 상기 계산하는 단계는 상기 전송 지연된 음성 서비스의 사용자를 상기 음성 서비스의 전송 용량 또는 상기 데이터 서비스의 전송 용량에 따라 선택된 문턱값에 따라 결정하여 그 결정한 결과에 따라 전력 상승 값을 할당할 수 있다. 그리고 상기 계산하는 단계는 상기 첫번째 전송하는 음성 서비스의 사용자를 SINR(Signal-to-Interference-plus-Noise power Ratio)에 대하여 오름 차순 정렬을 수행하여, 그 수행한 결과에 따라 낮은 SINR 사용자에게 높은 전력 상승 값을 할당하고, 높은 SINR 사용자에게 낮은 전력 상승 값을 할당할 수 있다.The calculating may include at least one power increase value including a plurality of power rise values in order of a user of a voice service retransmitted, a user of a delayed voice service, and a user of a first voice service transmitted according to a channel state of a user of the voice service. The number of users of voice services that can be transmitted can be calculated for each rising set. In particular, the calculating may assign a power up value that minimizes the number of repetitions for retransmission to the user of the retransmitting voice service. The calculating may include determining a user of the delayed voice service according to a threshold selected according to the transmission capacity of the voice service or the transmission capacity of the data service and assigning a power increase value according to the determined result. The calculating may include performing ascending ordering on the signal-to-interference-plus-noise power ratio (SINR) of the user of the first transmitting voice service, and according to the result of performing the high power to the low SINR user. A rise value can be assigned and a low power rise value can be assigned to high SINR users.
또한, 상기 결정하는 단계는 상기 계산한 결과로 상기 음성 서비스가 포화 상태이면, 상기 음성 서비스의 사용자 수가 최대화 되는 전력 상승 집합을 결정할 수 있다. 상기 결정하는 단계는 상기 계산한 결과로 상기 음성 서비스가 미포화 상태이면, 상기 전력 상승 집합별로 남은 자원의 크기를 계산하고 그 계산한 결과에 따라 상기 데이터 서비스의 사용자 수가 최대화 되는 전력 상승 집합을 결정할 수 있다.In addition, the determining may determine a set of power increase in which the number of users of the voice service is maximized when the voice service is saturated as a result of the calculation. The determining may include calculating a size of resources remaining for each power rise set when the voice service is in an unsaturated state and determining a power rise set for maximizing the number of users of the data service according to the calculated result. Can be.
이때, 상기 전력 상승 집합은 다양한 전력 상승 값을 구성하거나 시그널링 오버헤드를 최소화하기 위해 시간의 크기에 상관없이 주파수의 크기에 따라 일정하게 구분되는 자원의 크기에 상응하는 다수의 전력 상승 값을 포함할 수 있다.In this case, the power rise set may include a plurality of power rise values corresponding to the size of resources that are regularly divided according to the size of the frequency regardless of the size of time in order to configure various power rise values or minimize signaling overhead. Can be.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 전력 할당을 위한 장치 및 그 방법을 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an apparatus and method for power allocation in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. The terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
본 발명은 무선 통신 시스템에서 전력 할당을 위한 기법을 제안한다. 즉, 본 발명은 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 기법을 사용하는 패킷 교환 방식의 무선 통신 시스템에서 음성 서비스와 데이터 서비스가 혼재한 경우에 SINR(Signal-to-Interference-plus-Noise power Ratio)의 분포, 서비스 종류 및 재전송 횟수 등을 고려하여 음성 서비스나 데이터 서비스의 전송 용량을 극대화할 수 있도록 송신 전력을 적응적으로 할당할 수 있다.The present invention proposes a technique for power allocation in a wireless communication system. That is, the present invention provides a distribution of signal-to-interference-plus-noise power ratio (SINR) when a voice service and a data service are mixed in a packet switched wireless communication system using an adaptive modulation and coding (AMC) technique. In addition, the transmission power may be adaptively allocated to maximize the transmission capacity of the voice service or the data service in consideration of the service type and the number of retransmissions.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 패킷 교환 시스템의 송신기 구성을 나타내는 예시도이다.1 is an exemplary diagram illustrating a transmitter configuration of a packet switching system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 패킷 교환 시스템의 송신기는 링크 적응부(101), 패킷 데이터 생성기(103), 채널 부호기(105), 심볼 맵퍼기(107), 자원 및 전력 할당부(109), MAP 생성기(111) 및 프레임 생성기(113) 등을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the transmitter of the packet switching system according to the present invention includes a
특히, 링크 적응부(101)는 SINR의 분포, 서비스 종류 및 재전송 횟수 등을 고려하여 음성 서비스나 데이터 서비스의 전송 용량을 극대화할 수 있도록 송신 전력을 적응적으로 할당할 수 있다. 즉, 링크 적응부(101)는 하향 링크 프레임에 대한 전력 상승 집합을 선택하여 이를 기반으로 MCS 레벨을 결정하고, 이에 따라 채널 부호기(105)에 부호화율, 심볼 맵퍼기(107)에 변조 지수, 자원 및 전력 할당부(109)와 MAP 생성기(111)에 MCS 레벨과 전력 상승 값 등을 제공할 수 있다.In particular, the
이때, 각 사용자의 전송 데이터는 채널 상태에 따른 주파수 효율에 의해서 결정되는 자원 크기를 가지고 하향 링크 프레임의 영역에 할당될 수 있는데, 이를 도 2를 참조하여 설명한다.In this case, the transmission data of each user may be allocated to the region of the downlink frame with the resource size determined by the frequency efficiency according to the channel state, which will be described with reference to FIG. 2.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하향 링크 프레임을 나타내는 예시도이다.2 is an exemplary view showing a downlink frame according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이, 하나의 전력 상승 집합에서 하향 링크 프레임에서 다양한 주파수 크기 {f1, f2,…,fK}에 따라 k 개의 전력 상승 값(power boosting value) {β1,β2,…,βK}이 할당되는 것을 알 수 있다. 여기서, AMC 기법만을 사용하는 경우에 전력 상승 값 {β1,β2,…,βK}은 모두 1이 될 수 있지만, 본 발명에서는 사용자들의 채널 환경에 따라 링크 적응부(101)가 전력 상승 값을 다르게 결정할 수 있다.As shown in Fig. 2, various frequency sizes {f 1 , f 2 ,... , according to the K f} k of the power rise (power boosting value) {β 1 , β 2, ... , β K } is assigned. Here, the power rise values {β 1 , β 2 ,... , β K } may be all 1, but in the present invention, the
이때, 본 발명에 따른 링크 적응부는 송신 전력 제한 조건 즉, 전제 송신 전력 범위 내에서 이를 만족하는 다수의 전력 상승 값으로 이루어진 전력 상승 집합을 기 저장할 수 있다.In this case, the link adaptation unit according to the present invention may pre-store a power rise set consisting of a plurality of power rise values satisfying the transmission power limitation condition, that is, within the entire transmission power range.
예컨대, OFDMA 시스템은 매 OFDM 심볼 단위로 최대 전력을 제한하므로 다양한 전력 상승 값을 구성하거나 공통 파일롯 패턴을 사용하는 경우에 전력 상승 값을 단말에게 통보해야 하므로 이에 필요한 시그널링 오버헤드(signaling overhead)를 최소화하기 위해서 전력 상승 영역을 시간 크기에 상관없이 주파수 크기에 따라 일정하게 구분할 수 있다.For example, the OFDMA system limits the maximum power in each OFDM symbol unit, thus minimizing the signaling overhead required for configuring the various power rise values or informing the UE of the power rise values when using a common pilot pattern. In order to achieve this, the power rising area may be regularly divided according to the frequency size regardless of the time size.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전력 할당 방법을 설명하기 위한 예시도이다.3 is an exemplary diagram for describing a power allocation method according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 전력 상승 값으로 구성되는 집합의 개수가 Nset개 있는 경우에 b번째 집합을 Bb = {βb,1,βb,2,…,βb,k}라고 정의할 수 있다. 여기서, βb,k는 b번째 집합의 k번째 전력 상승 값이고, k는 집합에 포함된 전력 상승 값의 개수를 의미할 수 있다. 이렇게 Bb에 포함된 전력 상승 값은 다음의 [수학식 1]을 만족하도록 결정될 수 있다.As shown in Fig. 3, when there are N sets of power rising values, the b-th set is set to B b = {β b, 1 , β b, 2 ,... , β b, k }. Here, β b, k may be the k-th power rise value of the b-th set, and k may mean the number of power rise values included in the set. As such, the power increase value included in B b may be determined to satisfy
[수학식 1][Equation 1]
여기서, fk는 k번째 전력 상승 값의 주파수 영역의 크기, P0은 전력 상승이 안된 경우의 부반송파 송신 전력, 그리고 Pt는 최대 송신 전력을 각각 의미할 수 있다. Here, f k may mean the magnitude of the frequency domain of the k-th power rise value, P 0 may indicate a subcarrier transmission power when no power rises, and P t may mean a maximum transmission power, respectively.
[수학식 1]을 만족하는 사용자 n이 음성 패킷의 크기 hvoice을 전송하기 위해서 각 전력 상승 영역에서 요구되는 자원의 크기는 다음의 [수학식 2]와 같이 표현될 수 있다.In order to transmit the size h voice of a voice packet to a user
[수학식 2][Equation 2]
여기서, J는 자원 할당 최소 단위인 슬롯(slot)을 구성하는 데이터 부반송파의 개수를 의미하며, CM은 SINR에 적합한 변조 부호화 세트(modulation and coding set: MCS)에 해당하는 주파수 효율을 출력하는 함수를 의미할 수 있다. 이는, AMC 기법에 의해서 결정된 MCS가 주파수 전송 효율로 표현되는 것을 의미할 수 있다. 그리고 은 사용자 n이 SINR을 측정하여 상향 링크를 통해 기지국에 보고하는 값을 의미하며, 은 이상의 가장 작은 정수를 의미할 수 있다.Here, J denotes the number of data subcarriers constituting a slot, which is a minimum resource allocation unit, and C M is a function for outputting a frequency efficiency corresponding to a modulation and coding set (MCS) suitable for SINR. It may mean. This may mean that the MCS determined by the AMC technique is expressed by frequency transmission efficiency. And Means the value that user n measures SINR and reports to base station via uplink, silver It may mean the smallest integer above.
각 사용자의 자원의 크기는 SINR과 전력 상승 값에 의해서 결정되는데, AMC 기법을 이용하는 경우에 전력 상승 값이 모두 1이 되므로 SINR에 의해서만 자원의 크기가 결정될 수 있다. 이 경우 낮은 SINR 사용자들이 시스템 자원을 독차지하게 되어서 시스템 용량이 급격하게 저하되는 문제점을 갖기 때문에, 본 발명에서는 음성 용량 저하 및 음성 사용자에 의한 자원 낭비를 막기 위해서 전력 할당 기법을 이용할 수 있다.The resource size of each user is determined by the SINR and the power-up value. In the case of using the AMC scheme, since the power-up value is all 1, the resource size can be determined only by the SINR. In this case, since the low SINR users take up system resources and have a problem of rapidly decreasing system capacity, the present invention may use a power allocation technique to prevent voice capacity degradation and resource waste by voice users.
b번째 전력 상승 집합의 k번째 전력 상승 값에 속하는 음성 사용자의 집합을 Ub,k라고 정의할 때 각 전력 상승 집합을 통해서 전송 가능한 사용자 수를 계산할 수 있는데, 이를 다음의 [수학식 3]을 통하여 구할 수 있다(S301).When defining a set of voice users belonging to the k th power rise value of the b th power rise set as U b, k , the number of users that can be transmitted through each power rise set can be calculated. It can be obtained through (S301).
[수학식 3]&Quot; (3) "
여기서, #{·}는 집합 원소 개수를 의미하고, Rt는 하향링크에서 실제 사용자의 신호(payload) 전송을 위해 사용할 수 있는 자원의 크기를 의미할 수 있다.Here, # {·} may mean the number of aggregation elements, and R t may mean the size of resources that can be used for transmitting a payload of an actual user in downlink.
각 프레임에서 전송해야 할 음성 사용자의 수를 Nvoice라고 할 때 Nvoice을 서비스할 수 있는 전력 상승 집합의 인덱스(index)를 원소로 구성하여 그 집합을 I라 명명하면, 이를 다음의 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.If when the number of voice users to be transmitted in each frame to said N voice to make up the index (index) of the power-up set that can service the N voice as the element I termed the set, this following formula 4].
[수학식 4]&Quot; (4) "
이렇게 구한 I를 기반으로 음성 서비스의 포화 상태 또는 미포화 상태를 확인할 수 있는데(S303), 음성 서비스의 포화 상태와 그렇지 않은 미포화 상태를 다음의 [수학식 5]를 통하여 구할 수 있다.Based on the obtained I, the saturated state or the unsaturated state of the voice service can be confirmed (S303). The saturated state and the unsaturated state of the voice service can be obtained through Equation 5 below.
[수학식 5][Equation 5]
이때, 음성 서비스가 포화 상태라는 것은 어떤 전력 상승 집합을 사용하더라도 Nvoice 명의 음성 사용자들에게 서비스를 제공할 수 없음을 의미할 수 있다. 그래서 이렇게 음성 서비스가 포화 상태(g=1)인 경우에 다음의 [수학식 6]을 통하여 음성 용량을 최대화하기 위한 전력 상승 집합의 인덱스를 결정할 수 있다(S305).In this case, the saturation of the voice service may mean that the service may not be provided to N voice voice users regardless of the power rise set. Thus, when the voice service is saturated (g = 1), it is possible to determine the index of the power up set for maximizing the voice capacity through Equation 6 below (S305).
[수학식 6]&Quot; (6) "
링크 적응부(101)는 앞에서 얻어진 전력 상승 집합 을 이용하여 MCS 레벨을 결정하고, 이에 따라 채널 부호기(105)에 부호화율을 전달하고, 심볼 맵퍼기(107)에 변조 지수 예컨대, QPSK, 16QAM, 64QAM 등을 전달하며, 자원 및 전력 할당부(109)와 MAP 생성기(111)에 MCS 레벨과 전력 상승 값을 전달할 수 있다.The
반면, 음성 서비스가 미포화 상태(g=0)인 경우에 음성 사용자를 우선 서비스하고 남은 자원과 송신 전력을 이용하여 NRT 전송률을 최대화하도록 전력 상승 집합을 선택할 수 있다.On the other hand, when the voice service is in an unsaturated state (g = 0), the power rising set may be selected to maximize the NRT rate by using the remaining resources and transmission power after serving the voice user first.
음성 사용자에 사용되고 남은 자원의 크기는 다음의 [수학식 7]과 같이 계산할 수 있다(S307).The remaining resource size used for the voice user may be calculated as shown in Equation 7 below (S307).
[수학식 7][Equation 7]
이때, 음성 사용자가 높은 전력을 사용하는 경우 자원을 적게 요구하므로 자원을 남길 수 있고, 반대로 낮은 전력을 사용하는 경우 요구되는 자원의 크기가 커지지만 송신 전력을 남길 수 있다. 그래서 전력 상승 집합에서 음성 사용자가 사용하고 남은 전력 상승 값의 집합을 으로 표현하고 이러한 의 각 전력 상승 값에 속하는 데이터 사용자의 집합을 Db ,k으로 표현할 때, 데이터 용량을 최대화하기 위한 전력 상승 집합의 인덱스를 다음의 [수학식 8]을 통하여 결정할 수 있다(S309).In this case, when the voice user uses a high power, it requires less resources, so that resources may be left. On the contrary, when the voice user uses a low power, the size of the required resource may be increased, but transmission power may be left. So in the power up set, we can use the set of power up values Represented by these When a set of data users belonging to each power rise value of D b , k is expressed, an index of the power rise set for maximizing data capacity may be determined through Equation 8 below (S309).
[수학식 8][Equation 8]
링크 적응부(101)는 집합 I의 원소에 해당하는 전력 상승 집합을 이용하여 현재 프레임에서 Nvoice명의 음성을 전송할 수 있으므로 집합 I 내에서 음성을 전송하고 남은 자원과 전력으로 데이터 용량을 최대화할 수 있는 전력 상승 집합을 다시 결정할 수 있다. 예컨대, 데이터 사용자의 SINR이 낮은 경우에 데이터 용량을 증가시키기 위해서는 많은 자원보다 높은 전력이 요구되므로 집합 I 내에서 음성 사용자가 자원을 많이 사용하더라도 높은 전력을 남길 수 있는 전력 상승 집합을 다시 결정할 수 있다. 이와 반대로 데이터 사용자의 SINR이 높은 경우에 높은 전력보다 많은 자원이 요구되므로 집합 I 내에서 음성 사용자가 높은 전력을 사용하더라도 자원을 많이 남길 수 있는 전력 상승 집합을 다시 결정할 수 있다.The
이와 같이, 본 발명은 음성과 데이터 서비스가 혼재한 패킷 전송 시스템에서 SINR의 분포, 서비스 종류 및 재전송 횟수 등을 고려하여 음성 서비스나 데이터 서비스의 송신 전력을 적응적으로 할당 즉, 음성 서비스가 포화 상태인 경우에는 음성 전송 용량을 최대화하고, 음성 서비스가 미포화 상태인 경우에는 음성 용량을 수용하고 자원이 남는 경우에 데이터 전송 용량을 최대화함으로써, 시스템의 전송 용량을 향상시키고, 이를 위한 시스템의 투자 비용을 절감시킬 수 있다.As described above, the present invention adaptively allocates transmission power of a voice service or a data service in consideration of the distribution of SINRs, service types, and the number of retransmissions in a packet transmission system in which voice and data services are mixed, that is, the voice service is saturated. To maximize the voice transmission capacity, and if the voice service is unsaturated, to accommodate the voice capacity and to maximize the data transmission capacity when resources remain, thereby improving the system's transmission capacity and the investment cost of the system. Can reduce the cost.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 수를 결정하는 방법을 나타내는 예시도이다.4 is an exemplary view showing a method of determining the number of users according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 링크 적응부는 재전송 음성 사용자에 대해서 우선적으로 전력 상승 값과 이에 따른 자원을 할당할 수 있다(401). 이를 상세히 설명하면, 재전송에서 체이스 결합(chase combining) 기법을 사용하는 경우 일반적으로 동일한 자원으로 재전송을 수행하나 본 발명에서는 전력 상승 값을 이용하여 자원의 크기를 변경하여 전송할 수 있다. 예컨대, 와이브로의 경우에 QPSK-1/4, QPSK-1/8과 QPSK-1/12는 QPSK-1/2을 2번, 4번 그리고 6번 반복하여 전송할 수 있다. 이처럼 반복 횟수가 높은 사용자에게 많은 자원이 할당되므로 동일한 MCS 레벨의 반복 횟수를 최소화시켜서 자원의 손실을 회피하도록 할 수 있다.As shown in FIG. 4, the link adaptation unit according to the present invention may allocate a power up value and a corresponding resource to a retransmitted voice user first (401). In detail, when a chase combining technique is used for retransmission, in general, retransmission is performed using the same resource, but in the present invention, the size of the resource may be changed and transmitted using a power rise value. For example, in the case of WiBro, QPSK-1 / 4, QPSK-1 / 8 and QPSK-1 / 12 may repeatedly transmit QPSK-1 / 2 twice, four times, and six times. Since a lot of resources are allocated to a user with a high number of repetitions, it is possible to minimize the number of repetitions of the same MCS level to avoid the loss of resources.
동일한 MCS 레벨을 갖지만 반복 횟수가 2번 이상인 사용자의 경우에 다음의 [수학식 9]와 같이 최소의 반복 횟수를 갖는 최소의 전력 상승 값을 결정할 수 있다.In the case of a user having the same MCS level but having two or more repetitions, the minimum power increase value having the minimum repetition number may be determined as shown in Equation 9 below.
[수학식 9][Equation 9]
여기서, r은 반복 회수를 의미하고, PRT는 반복 회수로 구성된 집합(예컨대, 와이브로에서 {1, 2, 4, 6})을 의미할 수 있다. thr은 r번 반복에 해당하는 MCS 레벨의 SINR 문턱 값(threshold)이고, TXn은 사용자 n의 전송 회수를 의미하며 t는 현재 프레임을 0으로, 이전 프레임은 음수로 표현하는 전송 시간을 의미하며, 는 전송 시간 t에서 전력 상승 값을 의미할 수 있다.Here, r may mean the number of repetitions, and PRT may mean a set consisting of the number of repetitions (eg, {1, 2, 4, 6} in WiBro). th r is the SINR threshold of the MCS level corresponding to r repetitions, TX n is the number of transmissions of user n, t is the transmission time representing the current frame as 0, and the previous frame as negative. , May mean a power rise value at the transmission time t.
이렇게 구한 집합 는 현재 하향 링크 프레임에서 각 반복 회수에 해당하는 전력 상승 값이 존재하는 경우에 반복 회수와 전력 상승 값의 인덱스를 쌍으로 구성하는 집합을 의미할 수 있는데, 이러한 집합 에서 자원의 반복 회수가 최소가 되도록 반복 회수와 전력 상승 값을 결정하여 MCS 레벨을 적용하도록 할 수 있다.The set thus obtained In the current downlink frame, if there is a power rise value corresponding to each iteration number, it may mean a set of pairing the number of iterations and the index of the power up value. In order to minimize the number of repetitions of resources in the repetition number and power rise value can be determined to apply the MCS level.
다음으로 첫 번째 전송의 음성 사용자 중에 시간 지연이 큰 사용자에 대해서 전력 상승 값과 이에 따른 자원을 할당할 수 있다(403). 이를 상세히 설명하면, 처리할 사용자를 선택할 수 있는 시간 지연 문턱 값이 큰 경우에 이후에 처리할 사용자 선택에 대한 이득을 제공하지만 요구하는 시간 지연을 만족하지 못해서 버려지는 횟수가 많아질 수 있다. 반대로 사용자 선택 시간 지연 문턱 값이 작은 경우에는 시간 지연이 많은 사용자에게 대부분 자원이 사용되므로 사용자 선택 이득이 줄어들 수 있다. 따라서 본 발명은 음성과 데이터 전송 용량이 최대가 되도록 우선적으로 처리해야 시간 지연의 문턱 값에 대한 최적 값을 찾는 과정을 포함할 수 있다.Next, a power up value and a corresponding resource may be allocated to a user having a large time delay among the voice users of the first transmission (403). In detail, when the time delay threshold for selecting a user to be processed is large, a gain for the user selection to be processed later may be provided, but the number of times of discarding may not be satisfied because the required time delay is not satisfied. On the contrary, when the user selection time delay threshold is small, the user selection gain may be reduced because most resources are used for users with a large time delay. Therefore, the present invention may include a process of finding an optimal value for a threshold value of time delay by first processing the voice and data transmission capacity to maximize.
이러한 문턱 값 이상의 시간 지연을 갖는 사용자를 다음의 [수학식 10]을 통하여 구할 수 있다.A user having a time delay equal to or greater than this threshold can be obtained through Equation 10 below.
[수학식 10][Equation 10]
여기서, Tth ,k은 k번째 시간 지연의 문턱 값을 의미하고, Wk은 Tth ,k 이상의 시간 지연을 갖는 사용자의 집합을 의미할 수 있다. Tnow은 현재의 전송 시간을 의미하고, Tqueue ,n은 사용자 n의 스케줄링 대기열(Queue) 도착 시간을 의미하며, Ndelay은 고려하고 있는 시간 지연의 문턱 값의 개수를 의미할 수 있다.Here, T th , k may represent a threshold value of the k th time delay, and W k may mean a set of users having a time delay of T th , k or more. T now means current transmission time, T queue , n means user n's scheduling queue arrival time, and N delay may mean the number of threshold values of time delay under consideration.
이렇게 결정된 사용자들의 집합에 대해서 전력 상승 값을 우선적으로 할당할 수 있다.The power up value may be preferentially assigned to the set of users thus determined.
그리고 나서, 앞에서 설명한 사용자에 해당하지 않은 첫 번째 전송의 음성 사용자에 대해서 오름 차순 정렬을 수행할 수 있다(405). 이러한 이유는 SINR이 낮은 음성 사용자에게 높은 전력 상승 값을 할당하고 SINR이 높은 음성 사용자에게는 낮은 상승 값을 할당하기 위해서이다. 그래서 b번째 전력 상승 집합에 대해서 오름 차순 정렬한 사용자들의 전력 상승 값과 이에 따른 자원을 할당할 수 있다(407).Then, ascending sorting may be performed for the voice user of the first transmission that does not correspond to the user described above (405). The reason for this is to assign high power rise values to voice users with low SINR and low rise values to voice users with high SINR. Thus, power rise values and resources according to the ascending order for the b th power rise set may be allocated (407).
이렇게 계산된 모든 음성 사용자들에 대해 현재 프레임의 자원의 양과 가용한 사용자의 수를 계산할 수 있는데(309), 이것을 Nset개의 모든 전력 상승 집합에 대해서 각각 수행할 수 있다.For all voice users thus calculated, the amount of resources in the current frame and the number of available users can be calculated (309), and this can be done for all N set power rise sets, respectively.
이와 같이, 본 발명은 음성과 데이터 서비스가 혼재한 패킷 전송 시스템에서 SINR의 분포, 서비스 종류 및 재전송 횟수 등을 고려하여 음성 서비스나 데이터 서비스의 송신 전력을 적응적으로 할당 즉, 음성 서비스가 포화 상태인 경우에는 음성 전송 용량을 최대화하고, 음성 서비스가 미포화 상태인 경우에는 음성 용량을 수용하고 자원이 남는 경우에 데이터 전송 용량을 최대화함으로써, 서비스의 품질을 향상시킬 수도 있다.As described above, the present invention adaptively allocates transmission power of a voice service or a data service in consideration of the distribution of SINRs, service types, and the number of retransmissions in a packet transmission system in which voice and data services are mixed, that is, the voice service is saturated. In the case of maximizing the voice transmission capacity, and when the voice service is unsaturated, the quality of service may be improved by accommodating the voice capacity and maximizing the data transmission capacity when resources remain.
본 명세서에서 개시된 인접 셀 간섭을 제거하는 기능은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저 장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The function of canceling adjacent cell interference disclosed herein can be implemented as computer readable code on a computer readable recording medium. Computer-readable recording media include all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). do. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
본 발명에 의한, 무선 통신 시스템에서 전력 할당을 위한 장치 및 그 방법은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시 예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적은 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능하므로 상기 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.Apparatus and method for allocating power in a wireless communication system according to the present invention can be modified and applied in various forms within the scope of the technical idea of the present invention and are not limited to the above embodiments. In addition, the embodiments and drawings are merely for the purpose of describing the contents of the invention in detail, not intended to limit the scope of the technical idea of the invention, the present invention described above is common knowledge in the technical field to which the present invention belongs As those skilled in the art can have various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention, it is not limited to the above embodiments and the accompanying drawings, of course, and not only the claims to be described below but also claims Judgment should be made including scope and equivalence.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 패킷 교환 시스템의 송신기 구성을 나타내는 예시도이다.1 is an exemplary diagram illustrating a transmitter configuration of a packet switching system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하향 링크 프레임을 나타내는 예시도이다.2 is an exemplary view showing a downlink frame according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전력 할당 방법을 설명하기 위한 예시도이다.3 is an exemplary diagram for describing a power allocation method according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 수를 결정하는 방법을 나타내는 예시도이다.4 is an exemplary view showing a method of determining the number of users according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
101: 링크 적응부101: link adaptation unit
103: 패킷 데이터 생성기103: packet data generator
105: 채널 부호기105: channel encoder
107: 심볼 맵퍼기107: symbol mapper
109: 자원 및 전력 할당부109 resource and power allocation
111: MAP 생성기111: MAP generator
113: 프레임 생성기113: frame generator
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