Multilateral Bargaining Based Power Allocation Algorithm for Coordinated Multipoint Transmission Scheme

Abstract

The Joint Transmission (JT), included in Coordinated Multipoint Transmission (CoMP) schemes, can improve the throughput of cell edge users by controlling transmit power of the cooperating base stations. In order to efficiently allocate the powers in the JT, the cooperating base stations in the CoMP system should allocate their transmit power by considering channel conditions and the corresponding interferences that they can incur to non-CoMP users. In this thesis, we propose an algorithm for power allocation of cooperating base stations in CoMP system based on the multilateral bargaining model, which provides a distributed solution explicitly considering the potential loss of utility for time delay required for the negotiation of power allocation. This is represented by discount factor of each base station, which enables each base station to allocate the transmit power with the consideration of not only the capacity improvement but also the interference to the non-CoMP users that located near the cooperating base stations. The simulation results confirm that the transmit power allocated by the proposed approach can provide a low interference to the non-CoMP users at the cost of a slight capacity degradation. ;3GPP에서 제안한 협력통신(CoMP, Coordinated Multi-Point)은 셀 경계 사용자들에게 인접한 셀의 기지국들이 협력하여 전력을 전송하는 통신기술로, 셀 경계 사용자에게 전송되는 전송전력으로 인한 간섭을 줄이기 위해 고안되었다. 그 중에서도 결합전송(JT, Joint Transmission)은 각 기지국의 전력을 조절하여 사용자에게 향상된 전송률을 제공한다. 그러나 이 경우, 협력통신에 참여하고 있는 기지국의 전력 분배가 적절히 이루어지지 않으면 협력통신 상황에 참여하는 기지국으로부터 또 다른 간섭을 일으키거나 셀 경계 사용자에게 효율적인 서비스를 제공할 만큼의 데이터 전송률에 도달하지 못 하게 된다. 본 논문에서는 게임이론을 활용하여 분산적인 전력 분배 방법을 제안하며, 이는 각게임의 참여자들의 인내심(Patience)의 지표인 할인계수(Discount Factor)를 이용하여 자원을 분배하는 다자간 협상 게임(Multilateral Bargaining Game)을 바탕으로 한다. 결합전송 상황에서 각 기지국의 채널 환경뿐만 아니라 기지국 주변의 사용자들에게 일으키는 방해전력을 고려한 할인계수를 통하여 전력을 효율적으로 분배하는 방법에 대해 제안하였다. 또한 모의실험에서 협력통신상의 전송률과 방해전력을 고려한 상대 효용함수를 통해 제안한 전력 분배 방법에 대한 효율을 확인하였다.