KR20050100528A - 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신시스템에서 전력 제어 장치 및 방법 - Google Patents

직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신시스템에서 전력 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역의 서브 캐리어 신호들을 다수의 주파수 재사용율들로 다중화하여 스케쥴링하는 무선 통신 시스템에서, 상기 주파수 재사용율들중 임의의 한 주파수 재사용율인 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호가 타겟으로 하는 신호대 간섭 잡음비를 결정하고; 상기 신호대 간섭 잡음비에 상응하게 상기 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 제1주파수 재사용율 이외의 주파수 재사용율들 각각이 적용되는 서브 캐리어 신호들의 가중치들을 결정한 후; 상기 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 제1주파수 재사용율 이외의 주파수 재사용율들이 적용되는 서브 캐리어 신호들 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 적용하여 송신 전력을 제어한다.

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서 전력 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROL TRANSMISSION POWER IN A COMMUNICATION SYSTEM USING ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SCHEME}
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 통신 시스템(이하, 'OFDMA 통신 시스템'이라 칭하기로 한다)에 관한 것으로서, 특히 다중 주파수 재사용율을 적용하는 OFDMA 통신 시스템에서 송신 전력을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4G: 4th Generation, 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS' 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 따라서, 현재 4G 통신 시스템에서는 비교적 높은 전송 속도를 보장하는 무선 근거리 통신 네트워크(Local Area Network; 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(MAN: Metropolitan Area Network, 이하 'MAN'이라 칭하기로 한다) 시스템에 이동성(mobility)과 QoS를 보장하는 형태로 새로운 통신 시스템을 개발하여 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.
상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식 및 OFDMA 방식을 적용한 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16a 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템에 OFDM/OFDMA 방식을 적용하기 때문에 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터 송신이 가능하며, 결국 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템이다. 이하 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템을 상기 OFDMA 통신 시스템의 일 예로 하여 설명하기로 한다.
한편, 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 현재 가입자 단말기(SS: Subscriber Station, 이하 'SS'라 칭하기로 한다)가 고정된 상태, 즉 SS의 이동성을 전혀 고려하지 않은 상태 및 단일 셀 구조만을 고려하고 있는 시스템이다. 이와는 달리 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 SS의 이동성을 고려하는 시스템이라고 규정하고 있으며, 따라서 상기 IEEE 802.16e 시스템은 다중 셀(multi cell) 환경에서의 SS의 이동성을 고려해야만 한다. 이렇게 다중 셀 환경에서의 SS 이동성을 제공하기 위해서는 상기 SS 및 기지국(BS: Base Station) 동작의 변경이 필수적으로 요구되며, 특히 상기 SS의 이동성 지원을 위해 다중 셀 구조를 고려한 상기 SS의 핸드오버에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 여기서, 상기 이동성을 가지는 SS를 이동 SS(MSS: Mobile Subscriber Station, 이하 'MSS'라 칭하기로 한다)라고 칭하기로 한다.
그러면 여기서 도 1을 참조하여 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템 구조를 설명하기로 한다.
상기 도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀(100)과 셀(150)을 가지며, 상기 셀(100)을 관장하는 기지국(110)과, 상기 셀(150)을 관장하는 기지국(140)과, 다수의 MSS들(111),(113),(130),(151),(153)로 구성된다. 그리고, 상기 기지국들(110),(140)과 상기 MSS들(111),(113),(130),(151),(153)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다.
한편, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 역고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'라 칭하기로 한다)을 수행하며, 1702개의 서브 캐리어들을 사용한다. 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 1702개의 서브 캐리어들중 166개의 서브 캐리어들은 파일럿(pilot) 서브 캐리어들로 사용하고, 상기 166개의 서브 캐리어들을 제외한 1536개의 서브 캐리어들은 데이터(data) 서브 캐리어들로 사용한다. 또한, 상기 1536개의 데이터 서브 캐리어들을 48개씩 분류하여 총 32개의 서브 채널(sub-channel)로 생성하고, 상기 서브 채널들을 시스템 상황에 맞게 다수의 사용자들에게 할당한다. 여기서, 상기 서브 채널이라 함은 다수의 서브 캐리어들로 구성되는 채널을 의미하며, 일 예로 48개의 서브 캐리어들이 1개의 서브 채널을 구성한다고 가정하기로 한다.
상기에서 설명한 바와 같이 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 서브 채널들을 구성함에 있어서 전채 서브 채널들을 몇 개의 그룹(group)들로 분류하여 서로 다른 주파수 재사용율(frequency reuse factor)을 적용할 수 있다. 그러면 여기서 도 2를 참조하여 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 다중 주파수 재사용율 기반의 자원 할당 방법에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 2는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 다중 주파수 재사용율 기반의 자원 할당 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 기지국과 비교적 근접한 거리에 존재하는 셀 중심 영역(200)은 비교적 신호대 간섭 잡음비(SINR: Signal to Interference and Noise Ratio, 이하 'SINR'이라 칭하기로 한다)가 높으므로 주파수 재사용율 K가 1인(K = 1)인 자원을 MSS에 할당하고, 이와는 반대로 기지국과 비교적 이격되어 있는 거리에 존재하는 셀 경계 영역(250)은 비교적 SINR이 낮으므로 주파수 재사용율 K가 1이상인(K>1) 자원을 MSS에 할당한다. 이렇게, SINR에 상응하게 주파수 재사용율을 상이하게 적용하여 MSS에 자원을 할당함으로써 자원의 효율성을 증가시킬 수 있다.
상기 도 2에서는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 다중 주파수 재사용율 기반의 자원 할당 방식에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 3을 참조하여 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 다중 주파수 재사용율 기반의 서브 채널 생성 방법에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 3은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 서브 채널 생성 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템의 전체 서브 캐리어들의 개수를 N이라고 가정하면, 상기 N개의 서브 캐리어들을 G개의 그룹들로 분류한다. 여기서, 상기 G개의 그룹들 각각은 S개의 서브 캐리어들로 구성되며, 따라서 RM N = S TIMES G의 관계를 가진다.
상기 G개의 그룹들 각각으로부터 임의의 1개의 서브 캐리어들을 선택하여 첫 번째 서브 채널을 생성한다. 그리고, 상기 G개의 그룹들 각각으로부터 상기 첫 번째 서브 채널에 할당된 서브 캐리어를 제외한, 임의의 1개의 서브 캐리어들을 선택하여 두 번째 서브 채널을 생성한다. 상기 G개의 그룹들에 존재하는 모든 서브 캐리어들이 서브 채널로 생성될 때까지 상기에서 설명한 바와 같은 서브 채널 생성 동작을 반복하면, 결과적으로 총 S개의 서브 채널들로 구성된 서브 채널 집합을 생성할 수 있다.
여기서, 상기 서브 채널을 생성하는 서브 캐리어들을 선택하는 서브 캐리어 선택 방식을 상이하게 설정할 경우 서로 다른 서브 캐리어들로 생성된 총 S개의 새로운 서브 채널들로 구성된 새로운 서브 채널 집합을 생성할 수 있다. 여기서, 상기 서로 다른 서브 캐리어들로 생성된 총 S개의 새로운 서브 채널들로 구성된 서브 채널 집합들의 개수는 총 (S!)G개이다. 여기서, 상기 서브 채널을 구성하는 서브 캐리어들의 구성 형태를 '서브 캐리어 조합'이라고 칭하기로 한다.
이하, 설명의 편의상 상기 S개의 서브 채널들로 구성된 총 (S!)G개의 서브 채널 집합들중 임의의 n번째 서브 채널 집합을 An이라고 가정하기로 하고, 상기 서브 채널 집합 An을 구성하고 있는 임의의 m번째 서브 채널을 이라고 가정하기로 한다. 여기서, n = [0, (S!)G]이며, m = [0, S-1]의 관계를 가진다. 여기서, 서브 채널 집합 An을 구성하고 있는 S개의 서브 채널들 각각()은 서로 직교하며, 즉 상기 S개의 서브 채널들 각각을 구성하는 서브 캐리어들간에는 충돌이 발생하지 않는다. 또한, 서로 다른 서브 채널 집합들 각각을 구성하는 서브 채널들 각각()은 서로 직교하지 않으며, 즉 상기 서브 채널들 각각을 구성하는 서브 캐리어들간에는 충돌이 발생한다.
또한, 상기 총 (S!)G개의 서브 채널 집합들로부터 C개의 서브 채널 집합 을 선택하는데, 상기 선택한 C개의 서브 채널 집합 에서 임의의 서브 채널을 1개씩 선택할 경우 충돌이 발생하는 서브 캐리어들의 수가 균일하도록 할 수 있다. 따라서, 2개의 서브 채널 집합간 충돌하는 서브 캐리어들의 총 개수는 상기 선택되는 서브 채널들의 개수에 비례하게 된다. 결과적으로, 상기 총 (S!)G개의 서브 채널 집합들로부터 서브 캐리어를 선택하여 서브 채널 집합을 생성하고, 서브 캐리어 조합이 상이하며, 충돌 특성이 균일한 C개의 서브 채널 집합들을 생성하는 방식은 다양하게 존재할 수 있다.
그러면 여기서 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 주파수 재사용율 1을 적용하여 서브 채널을 운용하는 방식에 대해서 살펴보기로 한다.
먼저, 주파수 재사용율 1을 적용할 경우 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템의 임의의 한 셀에서 사용되는 모든 서브 캐리어들, 즉 모든 서브 채널들은 인접 셀에서 사용된다. 여기서, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템을 구성하는 모든 셀들에서 동일한 서브 캐리어 조합을 사용하는 서브 채널 집합을 사용할 경우, 즉 모든 셀들에서 동일한 서브 채널 집합 An을 사용할 경우, 상기 서브 채널 집합의 서브 채널들 각각은 간섭(interference) 성분이 존재하거나 혹은 아예 존재하지 않는 채널 상황을 겪게 된다. 이러한 채널 상황은 현재 측정된 채널 상태 정보를 다음 시구간에 적용할 때 간섭 특성이 완전히 변하게 되는 경우를 발생하게 한다.
그러면, 여기서 도 4a 및 도 4b를 참조하여 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 주파수 재사용율 1을 적용할 경우의 서브 채널 생성 방법에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 4a는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 주파수 재사용율 1을 적용할 경우의 서브 채널 생성 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 4a를 참조하면, 먼저 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 사용하는 전체 서브 캐리어들의 개수가 N개라고 가정할 경우, 서로 다른 서브 캐리어 선택 방식을 적용하여 상기 N개의 서브 캐리어들로부터 C개의 서브 채널 집합 An을 생성할 수 있다.
상기 도 4b는 도 4a에서 생성한 서브 채널 집합을 IEEE 802.16e 통신 시스템을 구성하는 셀들에 할당하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 4b를 참조하면, 상기 주파수 재사용율 1을 적용한 상태에서 상기 서로 다른 서브 캐리어 선택 방식을 적용하여 생성된 C개의 서브 채널 집합 An을 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템을 구성하는 셀들 각각에 할당한다. 여기서, 상기 C개의 서브 채널 집합 An을 구성하는 서브 채널들 각각은 동일한 서브 채널 집합 내에서의 다른 서브 채널들과 직교성을 가지며, 상이한 서브 채널 집합의 서브 채널들과 균일한 충돌 특성을 가진다.
따라서, 상기와 같은 방식으로 생성한 C개의 서브 채널 집합 An을 각 셀들에 할당할 경우, 인접 셀로부터의 간섭 성분은 상기에서 설명한 바와 같은 균일한 충돌 특성에 의해 평균화된다. 즉, 인접셀의 사용 자원량에 변화가 없다면 시간 단위별로 측정된 채널 상태 정보의 유효성이 유지된다. 이러한 방식으로 서브 채널을 운용하는 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 보다 효율적으로 주파수 재사용율 1을 적용하여 서브 채널을 운용하는 것이 가능하게 된다. 하지만 이 경우 역시 인접 셀간 간섭 성분이 양이 평균화될 뿐이지 SINR 자체는 모든 인접 셀들로부터의 간섭 성분 때문에 낮아지게 되며, 특히 셀 경계 영역에서 매우 낮은 SINR을 가지게 된다.
한편, 무선 셀룰라 통신 시스템의 서비스 영역을 확보하기 위해 셀 경계 영역에 존재하는 MSS에 대해서는 최저 오류 정정 부호율(error correction coding rate) 및 변조 방식을 적용할 수 있으나, 상기 최저 오류 정정 부호율 및 변조 방식은 대역폭 효율을 저하시키게 되어 셀 경계 영역에 있는 MSS에 지원하는 전송율을 심각하게 저하시키게 된다.
한편, 주파수 재사용율 K를 적용하는 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 서로 다른 주파수 대역을 K개 사용하거나 혹은 1개의 주파수 대역에 포함된 서브 캐리어들을 논리적으로 K등분하여 서브 채널을 운용할 수 있다. 여기서는, 1개의 주파수 대역에 포함된 서브 캐리어들을 논리적으로 K 등분하여 상기 주파수 재사용율 K를 적용하는 경우에 대해서 설명하기로 한다.
그러면 여기서 도 5a 및 도 5b를 참조하여 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 주파수 재사용율 K를 적용할 경우의 서브 채널 생성 방법에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 5a는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 주파수 재사용율 K를 적용할 경우의 서브 채널 생성 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 5a를 참조하면, 1개의 주파수 대역을 구성하는 서브 캐리어들을 K개의 그룹들로 분류하고, 이를 주파수 재사용율 K로 운용한다. 상기 도 5a에서는 주파수 재사용율 K를 3인 경우를 가정하기로 한다(K = 3). 먼저, 임의의 서브 채널 집합 An을 구성하는 S개의 서브 채널들을 서로 배타적인 3개의 서브 채널 그룹들로 분류한다. 여기서, 상기 3개의 서브 채널 그룹들 각각을 라고 정의하기로 한다.
상기 도 5b는 도 5a에서 생성한 서브 채널 그룹을 IEEE 802.16e 통신 시스템의 셀을 구성하는 섹터들에 할당하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 5b를 참조하면, 상기 주파수 재사용율 3을 적용한 상태에서 상기 생성된 3개의 서브 채널 그룹들 을 상기 셀의 각 섹터들 각각에 할당한다. 이 경우, 아이디얼(ideal)한 경우 셀/섹터간의 간섭 성분이 거의 발생하지 않게 되어 상기 셀/섹터 경계 영역에 존재하는 MSS의 평균 전송율이 증가하게 된다. 하지만 각 셀/섹터에서 사용할 수 있는 자원의 양이 1/3로 감소하게 되어 전체 셀/섹터 용량은 감소하게 된다.
그러면 여기서 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템의 대역폭 효율 및 시스템 용량 향상을 위해 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K를 동시에 운용하는 방식에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 2에서 설명한 바와 같이 기지국에 근접하여 위치하는 MSS들의 경우, 즉 셀 중심 영역에 존재하는 MSS들의 경우 상대적으로 상기 기지국에 이격하여 위치하는 MSS들에 비해 간섭 성분의 영향을 적게 받으므로 주파수 재사용율 1로 운용하고, 셀 경계 영역에 있는 MSS들은 상기 셀 중심 영역에 존재하는 MSS들에 비해 상대적으로 간섭 성분의 영향을 많이 받으므로 상기 간섭 성분의 영향을 최소화시키기 위해 주파수 재사용율 K로 운용한다. 이와 같이 동일 셀 내에서 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K를 동시에 운용함으로써 상기 주파수 재사용율 1을 적용할 경우 셀/섹터 경계 영역에서 발생할 수 있는 간섭 성분의 영향을 최소화시키면서도, 상기 주파수 재사용율 K를 적용할 경우 기지국 용량 저하 현상을 최소화시킬 수 있다.
한편, 상기 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K를 물리적 구별 없이 운용할 경우, 상기 주파수 재사용율 K를 적용받는 MSS의 경우 인접 셀/섹터의 주파수 재사용율 1을 적용받는 MSS로부터 수신되는 간섭 성분이 증가하게 되어 SINR이 감소하게 되어 급격한 성능 열화가 발생하게 된다. 따라서, 상기 다중 주파수 재사용율을 적용할 경우 발생하는 문제점을 해결하기 위해서는 주파수 재사용율 각각이 적용되는 자원들, 즉 서브 채널들간에 직교성을 확보해주어야만 한다.
다음으로 도 6을 참조하여 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 다중 주파수 재사용율 기반의 서브 채널 할당 방법에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 6은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 다중 주파수 재사용율 기반의 서브 채널 할당 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 6을 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 사용하는 전체 서브 캐리어들의 개수를 N이라고 가정하면, 상기 N개의 서브 캐리어들을 G개의 그룹들로 분류한다. 여기서, 상기 G개의 그룹들 각각은 S개의 서브 캐리어들로 구성되며, 따라서 의 관계를 가진다. 그리고, 상기 G개의 그룹들 각각을 2개의 서브 그룹(sub group)들로 분할한다. 여기서, 상기 2개의 서브 그룹들 각각은 S1개와, SK개의 서브 캐리어들로 구성된다.
먼저, 상기 S1개의 서브 캐리어들로 구성된 G개의 서브 그룹들 각각으로부터 임의의 1개의 서브 캐리어들을 선택하여 첫 번째 서브 채널을 생성한다. 그리고, 상기 G개의 서브 그룹들 각각으로부터 상기 첫 번째 서브 채널에 할당된 서브 캐리어를 제외한, 임의의 1개의 서브 캐리어들을 선택하여 두 번째 서브 채널을 생성한다. 상기 G개의 서브 그룹들에 존재하는 모든 서브 캐리어들이 서브 채널로 생성될 때까지 상기에서 설명한 바와 같은 서브 채널 생성 동작을 반복하면, 결과적으로 총 S1개의 서브 채널들로 구성된 서브 채널 집합을 생성할 수 있다. 또한, 상기에서 설명한 바와 같이 상기 서브 채널을 선택하는 방식을 상이하게 하여 C개의 서로 다른 서브 채널 집합 An을 생성할 수 있으며, 따라서 상기 C개의 서브 채널 집합 An을 구성하는 서브 채널들 각각은 동일한 서브 채널 집합 내에서의 다른 서브 채널들과 직교성을 가지며, 상이한 서브 채널 집합의 서브 채널들과 균일한 충돌 특성을 가진다. 이렇게 구성된 서브 채널 집합 An을 각 셀/섹터에 할당함으로써 주파수 재사용율 1을 운용하는 것이 가능하게 된다.
다음으로, 상기 SK개의 서브 캐리어들로 구성된 G개의 서브 그룹들 각각으로부터 임의의 1개의 서브 캐리어들을 선택하여 첫 번째 서브 채널을 생성한다. 그리고, 상기 G개의 서브 그룹들 각각으로부터 상기 첫 번째 서브 채널에 할당된 서브 캐리어를 제외한, 임의의 1개의 서브 캐리어들을 선택하여 두 번째 서브 채널을 생성한다. 상기 G개의 서브 그룹들에 존재하는 모든 서브 캐리어들이 서브 채널로 생성될 때까지 상기에서 설명한 바와 같은 서브 채널 생성 동작을 반복하면, 결과적으로 총 SK개의 서브 채널들로 구성된 서브 채널 집합을 생성할 수 있다. 상기 서브 채널들을 K개의 배타적 서브 채널 그룹들로 분할한 후, 상기 K개의 셀/섹터마다 할당하여 상기 주파수 재사용율 K를 운용하는 것이 가능하게 된다. 특히, 상기 주파수 재사용율 1인 서브 채널과 주파수 재사용율 K인 서브 채널은 서로 다른 서브 캐리어들로 구성되므로, 상기 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K를 동시에 운용할 경우라도 상호 간섭을 제거할 수 있게 된다.
그런데, 현재 다중 주파수 재사용율을 적용하는 IEEE 802.16e 통신 시스템의 송신 전력 제어에 대한 구체적인 방안이 존재하지 않으며, 따라서 상기 다중 주파수 재사용율을 적용하는 IEEE 802.16e 통신 시스템의 송신 전력 제어에 대한 방안에 대한 필요성이 대두되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 다중 주파수 재사용율을 사용하는 OFDMA 통신 시스템에서 전력 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중 주파수 재사용율을 사용하는 OFDMA 통신 시스템에서 주파수 재사용율에 따라 차별화된 신호대 간섭 잡음비를 제공하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역의 서브 캐리어 신호들을 다수의 주파수 재사용율들로 다중화하여 스케쥴링하는 무선 통신 시스템에서, 상기 서브 캐리어 신호들에 할당할 송신 전력을 제어하는 방법에 있어서, 상기 주파수 재사용율들중 임의의 한 주파수 재사용율인 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호가 타겟으로 하는 신호대 간섭 잡음비를 결정하는 과정과, 상기 신호대 간섭 잡음비에 상응하게 상기 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 제1주파수 재사용율 이외의 주파수 재사용율들 각각이 적용되는 서브 캐리어 신호들의 가중치들을 결정하는 과정과, 상기 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 제1주파수 재사용율 이외의 주파수 재사용율들이 적용되는 서브 캐리어 신호들 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 적용하여 송신 전력을 제어하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은; 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역의 서브 캐리어 신호들을 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K로 다중화하여 스케쥴링하는 무선 통신 시스템에서, 상기 서브 캐리어 신호들에 할당할 송신 전력을 제어하는 방법에 있어서, 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호가 타겟으로 하는 신호대 간섭 잡음비를 결정하는 과정과, 상기 신호대 간섭 잡음비에 상응하게 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정하는 과정과, 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 적용하여 송신 전력을 제어하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 방법은; 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역의 서브 캐리어 신호들을 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K로 다중화하여 스케쥴링하는 무선 통신 시스템에서, 상기 서브 캐리어 신호들에 할당할 송신 전력을 제어하는 방법에 있어서, 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호가 이전 시구간에서 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호가 획득한 신호대 간섭 잡음비보다 증가시키기를 원하는 신호대 간섭 잡음비 개선값을 결정하는 과정과, 상기 신호대 간섭 잡음비 개선값에 상응하게 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정하는 과정과, 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 적용하여 송신 전력을 제어하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 방법은; 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역의 서브 캐리어 신호들을 데이터 신호가 송신되는 데이터 서브 캐리어 신호들과, 미리 설정한 기준 신호가 송신되는 기준 신호 서브 캐리어 신호들로 분류하며, 상기 서브 캐리어 신호들을 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K로 다중화하여 스케쥴링하는 무선 통신 시스템에서, 상기 서브 캐리어 신호들에 할당할 송신 전력을 제어하는 방법에 있어서, 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호가 타겟으로 하는 신호대 간섭 잡음비를 결정하는 과정과, 상기 신호대 간섭 잡음비에 상응하게 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정하는 과정과, 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 적용하여 송신 전력을 제어하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는; 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역의 서브 캐리어 신호들을 다수의 주파수 재사용율들로 다중화하여 스케쥴링하는 무선 통신 시스템에서, 상기 서브 캐리어 신호들에 할당할 송신 전력을 제어하는 장치에 있어서, 상기 주파수 재사용율들중 임의의 한 주파수 재사용율인 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호가 타겟으로 하는 신호대 간섭 잡음비를 결정하고, 상기 신호대 간섭 잡음비에 상응하게 상기 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 제1주파수 재사용율 이외의 주파수 재사용율들 각각이 적용되는 서브 캐리어 신호들의 가중치들을 결정한 후, 상기 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 제1주파수 재사용율 이외의 주파수 재사용율들이 적용되는 서브 캐리어 신호들 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 적용하여 송신 전력을 제어하는 송신 전력 할당기를 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 장치는; 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역의 서브 캐리어 신호들을 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K로 다중화하여 스케쥴링하는 무선 통신 시스템에서, 상기 서브 캐리어 신호들에 할당할 송신 전력을 제어하는 장치에 있어서, 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호가 타겟으로 하는 신호대 간섭 잡음비를 결정하고, 상기 신호대 간섭 잡음비에 상응하게 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정한 후, 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 적용하여 송신 전력을 제어하는 송신 전력 할당기를 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 장치는; 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역의 서브 캐리어 신호들을 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K로 다중화하여 스케쥴링하는 무선 통신 시스템에서, 상기 서브 캐리어 신호들에 할당할 송신 전력을 제어하는 장치에 있어서, 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호가 이전 시구간에서 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호가 획득한 신호대 간섭 잡음비보다 증가시키기를 원하는 신호대 간섭 잡음비 개선값을 결정하고, 상기 신호대 간섭 잡음비 개선값에 상응하게 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정한 후, 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 적용하여 송신 전력을 제어하는 송신 전력 할당기를 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 장치는; 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역의 서브 캐리어 신호들을 데이터 신호가 송신되는 데이터 서브 캐리어 신호들과, 미리 설정한 기준 신호가 송신되는 기준 신호 서브 캐리어 신호들로 분류하며, 상기 서브 캐리어 신호들을 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K로 다중화하여 스케쥴링하는 무선 통신 시스템에서, 상기 서브 캐리어 신호들에 할당할 송신 전력을 제어하는 장치에 있어서, 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호가 타겟으로 하는 신호대 간섭 잡음비를 결정하고, 상기 신호대 간섭 잡음비에 상응하게 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정한 후, 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 적용하여 송신 전력을 제어하는 송신 전력 할당기를 포함함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 통신 시스템(이하 'OFDMA 통신 시스템'이라 칭하기로 한다), 일 예로 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템에서 다중 주파수 재사용율(frequency reuse factor)을 사용할 때 시스템 전송 효율을 극대화시키기 위한 전력 제어 장치 및 방법을 제안한다. 또한, 본 발명에서는 설명의 편의상 IEEE 802.16e 통신 시스템을 일 예로 하여 설명하나, 본 발명에서 제안하는 다중 주파수 재사용율 사용 기반의 전력 제어 장치 및 방법은 상기 OFDMA 방식을 사용하는 다른 통신 시스템들에서도 사용될 수 있음은 물론이다.
그러면 여기서 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 OFDMA 통신 시스템의 송신기 구조에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 7은 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 IEEE 802.16e 통신 시스템의 송신기 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 7을 참조하면, 먼저 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템의 송신기는 CRC(Cyclic Redundancy Check) 삽입기(CRC inserter)(711)와, 인코더(encoder)(713)와, 심벌 매핑기(symbol mapper)(715)와, 서브 채널 할당기(sub-channel allocator)(717)와, 직렬/병렬 변환기(serial to parallel converter)(719)와, 파일럿 심벌 삽입기(pilot symbol inserter)(721)와, 송신 전력 할당기(transmission power allocator)(722)와, 역고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'라 칭하기로 한다)기(723)와, 병렬/직렬 변환기(parallel to serial converter)(725)와, 보호 구간 삽입기(guard interval inserter)(727)와, 디지털/아날로그 변환기(digital to analog converter)(729)와, 무선 주파수(RF: Radio Frequency, 이하 'RF'라 칭하기로 한다) 처리기(processor)(731)로 구성된다.
먼저, 전송하고자 하는 사용자 데이터 비트(user data bits) 및 제어 데이터비트(control data bits)가 발생하면, 상기 사용자 데이터 비트 및 제어 데이터 비트는 상기 CRC 삽입기(711)로 입력된다. 여기서, 상기 사용자 데이터 비트 및 제어 데이터 비트를 '정보 데이터 비트(information data bits)'라고 칭하기로 한다. 상기 CRC 삽입기(711)는 상기 정보 데이터 비트를 입력하여 CRC 비트를 삽입한 후 상기 인코더(713)로 출력한다. 상기 인코더(713)는 상기 CRC 삽입기(711)에서 출력한 신호를 입력하여 미리 설정되어 있는 설정 코딩(coding) 방식으로 코딩한 후 상기 심벌 매핑기(715)로 출력한다. 여기서, 상기 코딩 방식은 소정 코딩 레이트(coding rate)를 가지는 터보 코딩(turbo coding) 방식 혹은 컨벌루셔널 코딩(convolutional coding) 방식 등이 될 수 있다.
상기 심벌 매핑기(715)는 상기 인코더(713)에서 출력한 코딩된 비트(coded bits)를 미리 설정되어 있는 설정 변조 방식으로 변조하여 변조 심벌로 생성한 후 상기 서브 채널 할당기(717)로 출력한다. 여기서, 상기 변조 방식은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 방식 혹은 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식 등이 있다. 상기 서브 채널 할당기(717)는 상기 심벌 매핑기(715)에서 출력한 변조 심벌들을 입력하여 서브 채널을 할당한 후 상기 직렬/병렬 변환기(719)로 출력한다. 여기서, 상기 서브 채널 할당기(717)는 상기 종래 기술 부분에서 설명한 바와 같이 서로 다른 주파수 재사용율을 적용하여 서브 채널을 할당한다. 즉, 상기 서브 채널 할당기(717)는 주파수 재사용율 1을 적용하여 서브 채널을 할당함과 동시에 주파수 재사용율 K를 적용하여 서브 채널을 할당한다.
상기 직렬/병렬 변환기(719)는 상기 서브 채널 할당기(717)에서 출력하는 서브 채널이 할당된 직렬 변조 심벌들을 입력하여 병렬 변환한 후 상기 파일럿 심벌 삽입기(721)로 출력한다. 상기 파일럿 심벌 삽입기(721)는 상기 직렬/병렬 변환기(719)에서 출력한 병렬 변환된 변조된 심벌들에 파일럿 심벌들을 삽입한 후 상기 송신 전력 할당기(722)로 출력한다.
상기 송신 전력 할당기(722)는 상기 파일럿 심벌 삽입기(721)에서 출력한 신호를 입력하여 주파수 재사용율에 따라 해당 서브 채널에 송신 전력을 할당한 후 상기 IFFT기(723)로 출력한다. 즉, 상기 송신 전력 할당기(722)는 상기 파일럿 심벌이 삽입된 서브 캐리어(이하 '파일럿 서브 캐리어'라 칭하기로 한다) 신호와 데이터가 삽입된 서브 캐리어(이하 '데이터 서브 캐리어'라 칭하기로 한다) 신호 각각에 송신 전력을 할당한 후 상기 IFFT기(723)로 출력한다. 상기 송신 전력 할당기(722)의 송신 전력 할당 동작은 하기에서 구체적으로 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 IFFT기(723)는 상기 송신 전력 할당기(722)에서 출력한 신호를 입력하여 N-포인트(N-point) IFFT를 수행한 후 상기 병렬/직렬 변환기(725)로 출력한다. 상기 병렬/직렬 변환기(725)는 상기 IFFT기(723)에서 출력한 신호를 입력하여 직렬 변환한 후 상기 보호 구간 삽입기(727)로 출력한다. 상기 보호 구간 삽입기(727)는 상기 병렬/직렬 변환기(725)에서 출력한 신호를 입력하여 보호 구간 신호를 삽입한 후 상기 디지털/아날로그 변환기(729)로 출력한다. 여기서, 상기 보호 구간은 상기 OFDMA 통신시스템에서 OFDM 심벌을 송신할 때 이전 OFDM 심벌 시간에 송신한 OFDM 심벌과 현재 OFDM 심벌 시간에 송신할 현재 OFDM 심벌간에 간섭(interference)을 제거하기 위해서 삽입된다. 또한, 상기 보호 구간은 시간 영역의 OFDM 심벌의 마지막 일정 샘플(sample)들을 복사하여 유효 OFDM 심벌에 삽입하는 형태의 'Cyclic Prefix' 방식이나 혹은 시간 영역의 OFDM 심벌의 처음 일정 샘플들을 복사하여 유효 OFDM 심벌에 삽입하는 'Cyclic Postfix' 방식으로 사용하고 있다.
상기 디지털/아날로그 변환기(729)는 상기 보호 구간 삽입기(727)에서 출력한 신호를 입력하여 아날로그 변환한 후 상기 RF 처리기(731)로 출력한다. 여기서, 상기 RF 처리기(731)는 필터(filter)와 전처리기(front end unit) 등의 구성들을 포함하며, 상기 디지털/아날로그 변환기(729)에서 출력한 신호를 실제 에어(air)상에서 전송 가능하도록 RF 처리한 후 송신 안테나(Tx antenna)를 통해 에어(air)상으로 전송한다.
상기 도 7에서는 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 IEEE 802.16e 통신 시스템의 송신기 구조에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 8을 참조하여 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K를 사용할 경우의 상기 도 7의 송신 전력 할당기(722)의 내부 구조에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 8은 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K를 사용할 경우 도 7의 송신 전력 할당기(722)의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 8을 설명하기에 앞서, 상기 IEEE 803.16e 통신 시스템에서 사용하는 전체 서브 캐리어들의 개수를 N이라고 가정하기로 하며, 또한 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K를 사용한다고 가정하기로 한다.
상기 도 8을 참조하면, 먼저 상기 송신 전력 할당기(722)는 서브 캐리어 분류기(811)와, 다수의 곱셈기들(813-0, ... , 813-N'-1)로 구성된다. 먼저, 상기 파일럿 심벌 삽입기(721)에서 출력한 신호는 상기 서브 캐리어 분류기(811)로 입력되고, 상기 서브 캐리어 분류기(811)는 상기 파일럿 심벌 삽입기(721)에서 출력한 신호를 주파수 재사용율에 따라 주파수 재사용율 1이 적용된 서브 캐리어들과 주파수 재사용율 K가 적용된 서브 캐리어들의 2개의 서브 캐리어 그룹들로 분류한다. 여기서, 상기 2개의 서브 캐리어 그룹들 각각에 속하는 서브 캐리어들의 개수를 R1(주파수 재사용율 1이 적용된 경우), RK(주파수 재사용율 K가 사용된 경우)이라고 가정하기로 한다. 여기서, 상기 주파수 재사용율 K를 사용할 경우 각 셀(cell)/섹터(sector)는 주파수 재사용율 K를 적용하는 자원들, 즉 서브 캐리어들중 1/K만을 사용하게 되므로 상기 R1과, RK 및 N의 관계는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
한편, 상기에서 설명한 바와 같이 상기 주파수 재사용율 K가 사용될 경우 상기 주파수 재사용율 K를 사용하는 서브 캐리어들중 1/K만이 사용되므로 상기 R1과 RK간에는 하기 수학식 2와 같은 관계를 가진다.
상기 수학식 2에서 상기 N'은 상기 N보다 작은 값을 가진다.
한편, 상기 2개의 서브 캐리어 그룹들 각각에 속하는 서브 캐리어 신호를 Xn이라고 정의하기로 하며, 상기 n은 서브 캐리어 신호의 번호를 나타낸다. 여기서, 상기 주파수 재사용율 1이 사용될 경우 상기 서브 캐리어 신호 Xn은 상기 서브 캐리어 신호의 번호 n이 0~R1-1의 범위를 가지며, 상기 주파수 재사용율 K가 사용될 경우 상기 서브 캐리어 신호 Xn은 상기 서브 캐리어 신호의 번호 n이 R1~(N'-1)의 범위를 갖는다.
또한, 상기 송신 전력 할당기(722)에서 출력하는 신호는 상기 서브 캐리어 분류기(811)에서 출력한 신호 Xn에 미리 설정한 가중치(weight) Wn을 곱한 신호이며, 상기 Xn에 Wn이 곱해진 신호를 Yn이라고 가정하기로 하며, 이는 하기 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
상기 수학식 3에서 Wn 및 Yn의 밑첨자 n은 상기 Xn의 밑첨자 n과 동일한 값을 가진다.
한편, 상기 도 8에 도시하지는 않았으나 상기 다수의 곱셈기들(813-0, ... , 813-N'-1)에는 제어기가 연결되며, 상기 제어기는 하기에 설명할, 서브 채널 신호들에 적용되는 가중치를 결정하여 상기 다수의 곱셈기들(813-0, ... , 813-N'-1) 각각으로 출력한다. 그러면, 상기 다수의 곱셈기들(813-0, ... , 813-N'-1) 각각은 상기 제어기에서 출력하는 가중치를 적용하여 상기 서브 캐리어 분류기(811)에서 출력하는 서브 캐리어 신호들 각각의 송신 전력을 조정하게 된다.
또한, 상기 주파수 재사용율 1에 적용되는 가중치와 상기 주파수 재사용율 K에 적용되는 가중치 Wn은 하기 수학식 4와 같은 관계를 가진다.
상기 수학식 4에서, P는 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템의 총 송신 전력(total transmission power)을 나타내며, RP는 상기 주파수 재사용율 K와 주파수 재사용율 1인 서브 캐리어들의 평균 전력 비를 나타낸다. 특히, 상기 RP가 1을 초과할 때 상기 주파수 재사용율 1이 적용된 서브 캐리어들에 할당할 송신 전력의 일부를 상기 주파수 재사용율 K가 적용된 서브 캐리어들에 추가적으로 할당하게 된다.
여기서, 상기 도 8에 도시한 바와 같이 상기 서브 캐리어들별로 상이한 가중치를 적용하는 이유는 상기 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K간의 송신 전력 할당뿐만 아니라 파일럿 서브 캐리어의 부스팅(boosting) 및 적응적 변조 및 코딩(AMC: Adaptive Modulation and Coding) 방식에 따른 서브 캐리어별 송신 전력 할당을 고려하기 위해서이다.
상기 도 8에서는 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K를 사용할 경우 도 7의 송신 전력 할당기(722)의 내부 구조에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 9를 참조하여 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 3을 사용할 경우 도 7의 송신 전력 할당기(722)의 내부 구조에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 9는 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 3을 사용할 경우 도 7의 송신 전력 할당기(722)의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 9를 설명하기에 앞서, 상기 IEEE 803.16e 통신 시스템에서 사용하는 전체 서브 캐리어들의 개수를 N이라고 가정하기로 하며, 또한 상기 IEEE 803.16e 통신 시스템에서는 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 3을 사용한다고 가정하기로 한다. 상기 도 9에서는 설명의 편의상 상기 IEEE 803.16e 통신 시스템에서 사용하는 주파수 재사용율을 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 3으로 가정하였으며, 상기 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 3뿐만 아니라 다른 주파수 재사용율 역시 사용될 수 있음은 물론이다. 그리고, 상기 도 9에 도시한 송신 전력 할당기(722)는 상기 도 8에서 설명한 바와 같이 서브 캐리어 분류기(811)와, 다수의 곱셈기들(813-0, ... , 813-N'-1)로 구성되며, 다만 주파수 재사용율만 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K로 적용한다는 점에서만 상이할 뿐이다.
특히, 상기 도 9에서는 상기 주파수 재사용율에 상응하게 송신 전력을 할당하여 주파수 재사용율 3인 서브 캐리어 신호의 신호대 간섭 잡음비(SINR: Signal to Interference and Noise Ratio, 이하 'SINR'이라 칭하기로 한다)를 S[dB] 개선시키기 위한 방식에 대해서 설명하기로 한다. 먼저, 동일한 주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어들에 대해서 동일한 가중치를 적용하기로 한다. 즉, 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어들에 대해서는 가중치 W1을 적용하고, 주파수 재사용율 3이 적용되는 서브 캐리어들에 대해서는 가중치 W3을 적용하기로 하며, 이는 하기 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
먼저, 상기 주파수 재사용율 3이 적용된 서브 캐리어는 간섭 성분의 영향이 거의 없다고 가정할 수 있으므로 상기 주파수 재사용율 3이 적용된 서브 캐리어 신호의 SINR은 하기 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
상기 수학식 6에서 SINR3n은 주파수 재사용율 3을 적용할 경우 n번째 서브 캐리어 신호 Xn에 대한 SINR을 나타내며, 은 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 상기 n번째 서브 캐리어 신호 Xn이 할당된 셀, 즉 서빙 기지국(serving BS)의 송신기와 수신기간의 신호 감쇄 성분, 즉 경로 손실(pass loss)을 나타내며, 는 서브 캐리어 신호 Xn의 평균 전력을 나타내며, μ는 잡음(noise) 성분의 평균 전력을 나타낸다. 상기 수학식 6에 나타낸 바와 같이 주파수 재사용율 3을 적용할 경우에는 n번째 서브 캐리어 신호 Xn의 SINR3n에 인접 기지국으로부터의 간섭 성분이 전혀 영향을 미치지 않음을 알 수 있다.
한편, 현재 적용되어 있는 가중치 W3을 1이라고 가정할 경우(W3 = 1), 상기 현재 적용되어 있는 가중치 W3 = 1를 적용하여 획득한 SINR3n보다 상기 SINR3 n를 S[dB]() 개선시키기 위한 상기 가중치 W3와 W1의 관계는 하기 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
상기 수학식 7에 나타낸 바와 같이 주파수 재사용율 3인 서브 캐리어 신호의 SINR, 즉 SINR3n이 S[dB] 개선되었다. 이와는 반면에 주파수 재사용율 1인 서브 캐리어 신호의 SINR, 즉 SINR1n은 열화되지 않거나 혹은 열화되더라도 상기 주파수 재사용율 3에서 개선된 S[dB] 이하로 열화됨이 보장된다. 여기서, 상기 SINR1n은 주파수 재사용율 1을 적용할 경우 n번째 서브 캐리어 신호 Xn에 대한 SINR을 나타낸다. 이는 하기 SINR1n을 나타낸 수학식 8로부터 확인할 수 있다.
상기 수학식 8에서, 는 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 상기 n번째 서브 캐리어 신호 Xn이 할당된 셀의 i번째 인접 기지국(neighbor BS)의 송신기와 수신기간의 신호 감쇄 성분, 즉 경로 손실을 나타내며, 는 I번째 인접 기지국의 서브 캐리어 신호 Xn의 평균 전력을 나타낸다. 상기 수학식 8에 나타낸 바와 같이 상기 주파수 재사용율 1을 적용할 경우에는 모든 서브 캐리어 자원을 모든 기지국들에서 동시에 사용하기 때문에 간섭 성분의 크기에 비해서 잡음 성분의 크기는 무시할 수 있을 정도로 작아지게 된다. 따라서, 상기 잡음 성분의 영향을 고려하지 않을 경우 상기 SINR1n은 하기 수학식 9와 같이 표현된다.
상기 수학식 9에 나타낸 바와 같이 상기 SINR1n은 가중치 W1의 변화에 전혀 영향을 받지 않음을 알 수 있다. 또한, 상기 수학식 9에 나타낸 바와 같이 잡음 성분 크기가 비교적 클 경우라도 상기 가중치 W1에 의해 신호 크기 뿐만 아니라 간섭/잡음 성분의 크기가 작아져 상기 SINR1n의 감소량은 상기 SINR3n의 개선량 S[dB]보다 작게된다. 특히, R1>R3인 경우, 즉 주파수 재사용율 3을 적용하는 서브 캐리어들의 개수가 주파수 재사용율 1을 적용하는 서브 캐리어들의 개수보다 적을 경우 상기 SINR1n의 감소량은 더욱 작아지게 된다.
다음으로 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 송신 전력 할당 동작에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 송신 전력 할당 과정을 도시한 순서도이다.
상기 도 10을 설명하기에 앞서, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K를 적용한다고 가정하기로 한다. 먼저, 1011단계에서 OFDMA 통신 시스템의 송신기는 상기 주파수 재사용율 K를 적용하는 서브 캐리어 신호 Xn에 대해 획득하고자 하는 SINRKn에 대한 개선량을 결정한 후 1013단계로 진행한다. 여기서, 상기 SINRKn에 대해 결정된 개선량은 S[dB]라고 가정하기로 한다. 상기 1013단계에서 상기 송신기는 상기 SINRKn에 대해 결정된 개선량은 S[dB]를 만족시키기 위해 각 서브 캐리어들에 적용할 가중치 Wn을 결정한 후 1015단계로 진행한다. 여기서, 상기 가중치 Wn을 결정하는 동작은 상기에서 설명한 바와 같으므로 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 상기 1015단계에서 상기 송신기는 상기 결정된 가중치 Wn을 각 서브 캐리어들에 적용한 후 수신기로 송신한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, OFDMA 통신 시스템에서 다중 주파수 재사용율을 적용할 경우 주파수 재사용율에 상응하게 송신 전력 할당을 제어하여 주파수 재사용율에 상응하게 SINR을 제어할 수 있다는 이점을 가진다. 즉, 높은 주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어들에 적용되는 가중치를 증가시켜 SINR을 개선시킴으로써 시스템 전송 효율을 증가시킨다는 이점을 가진다.
도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 2는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 다중 주파수 재사용율 기반의 자원 할당 방법을 개략적으로 도시한 도면
도 3은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 서브 채널 생성 방법을 개략적으로 도시한 도면
도 4a는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 주파수 재사용율 1을 적용할 경우의 서브 채널 생성 방법을 개략적으로 도시한 도면
도 4b는 도 4a에서 생성한 서브 채널 집합을 IEEE 802.16e 통신 시스템을 구성하는 셀들에 할당하는 방법을 개략적으로 도시한 도면
도 5a는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 주파수 재사용율 K를 적용할 경우의 서브 채널 생성 방법을 개략적으로 도시한 도면
도 5b는 도 5a에서 생성한 서브 채널 그룹을 IEEE 802.16e 통신 시스템의 셀을 구성하는 섹터들에 할당하는 방법을 개략적으로 도시한 도면
도 6은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 다중 주파수 재사용율 기반의 서브 채널 할당 방법을 개략적으로 도시한 도면
도 7은 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 IEEE 802.16e 통신 시스템의 송신기 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 8은 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K를 사용할 경우 도 7의 송신 전력 할당기(722)의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 9는 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 3을 사용할 경우 도 7의 송신 전력 할당기(722)의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 송신 전력 할당 과정을 도시한 순서도

Claims (16)

  1. 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역의 서브 캐리어 신호들을 다수의 주파수 재사용율들로 다중화하여 스케쥴링하는 무선 통신 시스템에서, 상기 서브 캐리어 신호들에 할당할 송신 전력을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 주파수 재사용율들중 임의의 한 주파수 재사용율인 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호가 타겟으로 하는 신호대 간섭 잡음비를 결정하는 과정과,
    상기 신호대 간섭 잡음비에 상응하게 상기 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 제1주파수 재사용율 이외의 주파수 재사용율들 각각이 적용되는 서브 캐리어 신호들의 가중치들을 결정하는 과정과,
    상기 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 제1주파수 재사용율 이외의 주파수 재사용율들이 적용되는 서브 캐리어 신호들 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 적용하여 송신 전력을 제어하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역의 서브 캐리어 신호들을 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K로 다중화하여 스케쥴링하는 무선 통신 시스템에서, 상기 서브 캐리어 신호들에 할당할 송신 전력을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호가 타겟으로 하는 신호대 간섭 잡음비를 결정하는 과정과,
    상기 신호대 간섭 잡음비에 상응하게 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정하는 과정과,
    상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 적용하여 송신 전력을 제어하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역의 서브 캐리어 신호들을 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K로 다중화하여 스케쥴링하는 무선 통신 시스템에서, 상기 서브 캐리어 신호들에 할당할 송신 전력을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호가 이전 시구간에서 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호가 획득한 신호대 간섭 잡음비보다 증가시키기를 원하는 신호대 간섭 잡음비 개선값을 결정하는 과정과,
    상기 신호대 간섭 잡음비 개선값에 상응하게 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정하는 과정과,
    상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 적용하여 송신 전력을 제어하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정하는 과정은 하기 수학식 10에 의해 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정하는 것임을 특징으로 하는 상기 방법.
    상기 수학식 10에서 WK는 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치를 나타내며, W1은 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치를 나타내며, S는 상기 신호대 간섭 잡음비 개선값을 나타내며, P는 상기 무선 통신 시스템의 총 송신 전력을 나타내며, R1은 상기 무선 통신 시스템에서 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어들의 개수를 나타내며, RK는 상기 무선 통신 시스템에서 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어들의 개수를 나타냄.
  5. 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역의 서브 캐리어 신호들을 데이터 신호가 송신되는 데이터 서브 캐리어 신호들과, 미리 설정한 기준 신호가 송신되는 기준 신호 서브 캐리어 신호들로 분류하며, 상기 서브 캐리어 신호들을 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K로 다중화하여 스케쥴링하는 무선 통신 시스템에서, 상기 서브 캐리어 신호들에 할당할 송신 전력을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호가 타겟으로 하는 신호대 간섭 잡음비를 결정하는 과정과,
    상기 신호대 간섭 잡음비에 상응하게 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정하는 과정과,
    상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 적용하여 송신 전력을 제어하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정하는 과정은;
    상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 파일럿 서브 캐리어 신호의 가중치를 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호의 가중치 이상으로 결정하고, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 파일럿 서브 캐리어 신호의 가중치를 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호의 가중치 이상으로 결정하는 것임을 특징으로 하는 상기 방법.
  7. 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역의 서브 캐리어 신호들을 다수의 주파수 재사용율들로 다중화하여 스케쥴링하는 무선 통신 시스템에서, 상기 서브 캐리어 신호들에 할당할 송신 전력을 제어하는 장치에 있어서,
    상기 주파수 재사용율들중 임의의 한 주파수 재사용율인 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호가 타겟으로 하는 신호대 간섭 잡음비를 결정하고, 상기 신호대 간섭 잡음비에 상응하게 상기 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 제1주파수 재사용율 이외의 주파수 재사용율들 각각이 적용되는 서브 캐리어 신호들의 가중치들을 결정한 후, 상기 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 제1주파수 재사용율 이외의 주파수 재사용율들이 적용되는 서브 캐리어 신호들 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 적용하여 송신 전력을 제어하는 송신 전력 할당기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 송신 전력 할당기는;
    입력되는 서브 캐리어 신호들을 상기 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 제1주파수 재사용율 이외의 주파수 재사용율들이 적용되는 서브 캐리어 신호들로 분류하는 서브 캐리어 분류기와,
    상기 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호가 타겟으로 하는 신호대 간섭 잡음비를 결정하고, 상기 신호대 간섭 잡음비에 상응하게 상기 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 제1주파수 재사용율 이외의 주파수 재사용율들 각각이 적용되는 서브 캐리어 신호들의 가중치들을 결정하는 제어기와,
    상기 제1주파수 재사용율이 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 제1주파수 재사용율 이외의 주파수 재사용율들이 적용되는 서브 캐리어 신호들 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 곱셈하는, 상기 서브 캐리어 신호들의 개수와 동일한 개수의 곱셈기들을 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  9. 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역의 서브 캐리어 신호들을 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K로 다중화하여 스케쥴링하는 무선 통신 시스템에서, 상기 서브 캐리어 신호들에 할당할 송신 전력을 제어하는 장치에 있어서,
    상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호가 타겟으로 하는 신호대 간섭 잡음비를 결정하고, 상기 신호대 간섭 잡음비에 상응하게 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정한 후, 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 적용하여 송신 전력을 제어하는 송신 전력 할당기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 송신 전력 할당기는;
    입력되는 서브 캐리어 신호들을 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호로 분류하는 서브 캐리어 분류기와,
    상기 신호대 간섭 잡음비에 상응하게 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정하는 제어기와,
    상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 곱셈하는, 상기 서브 캐리어 신호들의 개수와 동일한 개수의 곱셈기들을 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  11. 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역의 서브 캐리어 신호들을 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K로 다중화하여 스케쥴링하는 무선 통신 시스템에서, 상기 서브 캐리어 신호들에 할당할 송신 전력을 제어하는 장치에 있어서,
    상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호가 이전 시구간에서 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호가 획득한 신호대 간섭 잡음비보다 증가시키기를 원하는 신호대 간섭 잡음비 개선값을 결정하고, 상기 신호대 간섭 잡음비 개선값에 상응하게 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정한 후, 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 적용하여 송신 전력을 제어하는 송신 전력 할당기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 송신 전력 할당기는;
    입력되는 서브 캐리어 신호들을 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호로 분류하는 서브 캐리어 분류기와,
    상기 신호대 간섭 잡음비 개선값에 상응하게 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정하는 제어기와,
    상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 곱셈하는, 상기 서브 캐리어 신호들의 개수와 동일한 개수의 곱셈기들을 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어기는 하기 수학식 11에 의해 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정함을 특징으로 하는 상기 장치.
    상기 수학식 11에서 WK는 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치를 나타내며, W1은 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호의 가중치를 나타내며, S는 상기 신호대 간섭 잡음비 개선값을 나타내며, P는 상기 무선 통신 시스템의 총 송신 전력을 나타내며, R1은 상기 무선 통신 시스템에서 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어들의 개수를 나타내며, RK는 상기 무선 통신 시스템에서 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어들의 개수를 나타냄.
  14. 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역의 서브 캐리어 신호들을 데이터 신호가 송신되는 데이터 서브 캐리어 신호들과, 미리 설정한 기준 신호가 송신되는 기준 신호 서브 캐리어 신호들로 분류하며, 상기 서브 캐리어 신호들을 주파수 재사용율 1과 주파수 재사용율 K로 다중화하여 스케쥴링하는 무선 통신 시스템에서, 상기 서브 캐리어 신호들에 할당할 송신 전력을 제어하는 장치에 있어서,
    상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호가 타겟으로 하는 신호대 간섭 잡음비를 결정하고, 상기 신호대 간섭 잡음비에 상응하게 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정한 후, 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 적용하여 송신 전력을 제어하는 송신 전력 할당기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 송신 전력 할당기는;
    입력되는 서브 캐리어 신호들을 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 서브 캐리어 신호와 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 서브 캐리어 신호로 분류하는 서브 캐리어 분류기와,
    상기 신호대 간섭 잡음비에 상응하게 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호의 가중치와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호의 가중치를 결정하는 제어기와,
    상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호와, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호와 파일럿 서브 캐리어 신호 각각에 상기 결정된 가중치들 각각을 곱셈하는, 상기 서브 캐리어 신호들의 개수와 동일한 개수의 곱셈기들을 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 파일럿 서브 캐리어 신호의 가중치를 상기 주파수 재사용율 K가 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호의 가중치 이상으로 결정하고, 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 파일럿 서브 캐리어 신호의 가중치를 상기 주파수 재사용율 1이 적용되는 데이터 서브 캐리어 신호의 가중치 이상으로 결정함을 특징으로 하는 상기 장치.
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