mmWave 기반 스몰 셀 네트워크에서 빔 패턴, 사용자 스케줄링, 전송 전력 할당을 위한 저복잡도 간섭 관리 알고리즘 개발

Abstract

본 논문은 mmWave 기반의 스몰 셀 네트워크에서 발생될 것이라 예상되는 높은 트래픽을 수용할 수 있는 간섭 관리 알고리즘을 제안한다. 먼저, 본 논문에서는 미래 네트워크의 특징을 분석하여 합리적인 수준의 피드백 교환과 시공간 전력 공유가 가능한 새로운 네트워크 구조를 제안한다. 제안한 구조 상에서, 간섭 관리를 위해 빔 패턴 선택과 사용자 스케줄링, 전송 전력 할당을 최적화하면서 사용자의 시평균 효용함수를 최대화하는 문제를 정의한다. 정의된 문제의 계산 복잡도는 상당히 크기 때문에, 우리는 먼저 빔 패턴 선택에 대한 문제와 사용자 스케줄링/전송 전력 할당에 대한 문제로 분해하였다. 전자는 긴 시간 스케일에서 빔 패턴의 선택 확률을 목적함수가 최대화되는 방향으로 갱신하는 문제로 변형되고, 후자는 보조 변수와 Lyapunov 최적화 기법을 사용하여 짧은 시간 스케일에서 풀 수 있는 형태로 변형시켰다. 변형된 문제를 풀기 위해, 사용자 스케줄링과 송신 전력 할당을 순차적으로 푸는 방법을 채택하고, 네트워크 상의 간섭을 하나의 사용자의 간섭으로 추상화하는 크리티컬 사용자 개념을 도입하여 송신 전력 할당 문제의 계산 복잡도를 상당히 낮추어 최종적으로 CRIM(CRitical user based Interference Management) 알고리즘을 제안한다.