다중 사용자를 고려한 직교 다중화 기법과 공간 분할 다중화 기법 결합 분산 빔포밍 무선 중계 네트워크의 전송 전력을 최소화하기 위한 최적의 전력 할당 기법

Abstract

본 논문에서는 일대일 통신을 원하는 d개의 송수신 쌍과 R개의 중계 노드로 구성된 분산 빔포밍 AF 중계 네트워크를 다루고 있다. 제안한 방법에서는 빔포머 수의 자유도를 높이기 위하여 첫 번째 단계에서 송신기들이 직교 채널을 이용하여 중계기로 신호를 송신한다. 두 번째 단계에서 중계기는 첫 번째 단계에서 수신된 신호들에 복소 가중치를 곱하여 신호를 증폭, 위상 조정하여 여러 개의 수신기로 첫 번째 단계와는 달리 하나의 채널을 사용하여 보낸다. 중계기들이 송신기들의 신호를 구별할 수 있으므로 서로 다른 수신기에 서로 다른 가중 벡터를 할당할 수 있다. 그러므로 신호 전송의 첫 번째 단계로 인한 적당한 수준의 자원 효율성의 손실을 감수하면서 MIMO 전송 빔포밍과 같이 사용자 당 하나의 빔을 할당하는 것이 가능하다. 최적의 빔포밍 벡터는 수신기 각각의 SINR 레벨을 만족시키면서 전체 중계 전송 전력을 최소화하도록 구하였다. Semidefinite relaxation을 통해 최적화 문제를 convex 형태인 Semidefinite Programming 문제로 변환하였고, interior point 방법을 통하여 효과적으로 구할 수 있음을 보였다. 모의 실험을 통해 기존의 직교 분할 다중화 방법, 공간 분할 다중화 방법에 비하여 적당히 낮은 데이터 속도 범위에서 중계 송신 전력을 줄일 수 있음을 확인하였다.