NOMA에서 서브캐리어와 전력 할당을 위한 최적·근사 알고리즘

본 논문은 차세대 5G·6G 무선 네트워크에서 핵심 기술로 부상하고 있는 비정통 다중접속(NOMA)의 자원 할당 문제를 심도 있게 탐구한다. NOMA는 동일한 시간·주파수 자원 위에 여러 사용자를 중첩 전송함으로써 스펙트럼 효율을 크게 향상시키지만, 동시에 사용자 간 간섭을 제어하기 위한 정교한 전력 배분과 서브캐리어 할당이 필요하다. 이러한 Joint Subcarrier and Power Allocation (JSPA) 문제는 가중합률(Weighted Sum‑Rate, WSR) 목표함수를 사용해 전체 시스템 스루풋과 사용자 공정성 사이의 트레이드오프를 조정한다. **문제 정의 및 복잡도** 논문은 다운링크 다중 캐리어 NOMA 시스템을 모델링하고, 각 서브캐리어 n에 대해 최대 M명의 사용자를 중첩시킬 수 있다고 가정한다. 전력 제약은 전체 베이스스테이션 전력(P_max)과 서브캐리어 별 전력 상한(P_n^max) 두 가지를 포함한다. 목표는 가중치 w_k가 부여된 WSR을 최대화하는 것이며, 이는 NP‑hard 문제임을 기존 연구와 연계해 설명한다. 특히, 개별 사용자 전력 제약이 있는 경우 강한 NP‑hard임을, 셀 전력 제약만 있는 경우 약한 NP‑hard(weakly NP‑hard)임을 언급한다. **변수 변환 및 문제 구조** 저자들은 전력 변수 p_{nk}를 누적 전력 x_{ni}=∑_{j=i}^{K} p_{nπ_n(j)} 로 변환함으로써, 목표함수를 f_{ni}(x_{ni}) 형태의 분리 가능한 함수들의 합으로 재구성한다. 이 변환은 서브캐리어와 사용자 차원에서 독립적인 최적화가 가능하도록 만든다. 각 f_{ni}는 증가·볼록 혹은 단봉(unimodal) 특성을 가지며, 이를 기반으로 효율적인 탐색 알고리즘을 설계한다. **기본 블록: i‑SCPC와 i‑SCUS** 이전 연구