KR20080047001A - Apparatus and method for resource allocation for multi-hop relay broadband wireless access communication system - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 중계방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신시스템의 구성을 도시하는 도면,1 is a diagram showing the configuration of a broadband wireless access communication system using a general relay method;
도 2는 종래 기술에 따른 중계방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신시스템의 프레임 구조를 도시하는 도면,2 is a diagram illustrating a frame structure of a broadband wireless access communication system using a relay method according to the prior art;
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식의 광대역 무선접속 통신시스템의 프레임 구조를 도시하는 도면,3 is a diagram illustrating a frame structure of a multi-hop relay broadband wireless access communication system according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 주파수를 사용하여 다중 홉 중계 서비스를 지원하는 광대역 무선접속 통신시스템의 프레임 구조를 도시하는 도면,4 is a diagram illustrating a frame structure of a broadband wireless access communication system supporting a multi-hop relay service using multiple frequencies according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식의 광대역 무선접속 통신시스템에서 자원을 동적 할당하기 위한 프레임 구조를 도시하는 도면, 5 is a diagram illustrating a frame structure for dynamically allocating resources in a multi-hop relay broadband wireless access communication system according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식의 광대역 무선접속 통신시스템에서 자원을 동적 할당하기 위한 프레임 구조를 도시하는 도면,6 is a diagram illustrating a frame structure for dynamically allocating resources in a multi-hop relay broadband wireless access communication system according to another embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식의 광대역 무선접속 통신 시스템에서 자원을 동적 할당하기 위한 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면, 및7 is a diagram illustrating an operation procedure of a base station for dynamically allocating resources in a multi-hop relay broadband wireless access communication system according to an embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 다중 홉 중계방식의 광대역 무선접속 통신시스템에서 자원을 동적 할당하기 위한 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면.8 is a block diagram of a base station for dynamically allocating resources in a multi-hop relay broadband wireless access communication system according to the present invention.
본 발명은 다중 홉 중계방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에 관한 것으로서, 특히 상기 다중 홉 중계방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 각 링크의 자원을 동적으로 할당하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 여기서, 상기 링크는 기지국과 중계국 링크, 기지국과 단말 링크 및 중계국과 단말 링크를 포함한다.The present invention relates to a broadband wireless access communication system using a multi-hop relay method, and more particularly, to an apparatus and method for dynamically allocating resources of each link in a broadband wireless access communication system using the multi-hop relay method. . Here, the link includes a base station and relay station link, a base station and terminal link, and a relay station and terminal link.
차세대 통신시스템인 4세대 통신시스템에서는 약 100Mbps 이상의 전송 속도를 가지는 다양한 품질(Qos)의 서비스들을 가입자들에게 제공하기 위해 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 상기 4세대 통신시스템은 이동성(Mobility)까지 고려하여 서비스 품질을 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.In the fourth generation communication system, which is the next generation communication system, active research is being conducted to provide subscribers with various quality of service (Qos) having a transmission speed of about 100Mbps or more. In particular, the fourth generation communication system is actively researched to support high-speed services in the form of guaranteeing the service quality in consideration of mobility (Mobility).
일반적으로 상기 4세대 통신 시스템에서는 고속 통신을 가능하게 하고 더 많은 통화량을 수용하기 위하여 반경이 매우 작은 셀들이 설치된다. 이 경우, 현재의 무선망 설계 방식을 그대로 사용하는 중앙 집중적인 무선 통신시스템은 그 설계는 불가능할 것으로 예상된다. 따라서, 상기 4세대 통신 시스템은 분산적으로 제어되고 구축되면서도, 새로운 기지국의 추가와 같은 환경 변화에 능동적으로 대처할 수 있어야 한다. 따라서, 상기 4세대 통신 시스템에서는 중앙 시스템의 제어 없이 무선 네트워크를 자율적 또는 분산적으로 구성하여 이동 통신 서비스를 제공할 수 있는 자기 구성형 무선 네트워크를 요구하고 있다.In general, in the fourth generation communication system, very small radius cells are installed to enable high-speed communication and to accommodate a larger amount of communication. In this case, the design of the centralized wireless communication system using the current wireless network design method is expected to be impossible. Accordingly, the fourth generation communication system should be able to actively cope with environmental changes such as the addition of a new base station while being distributedly controlled and constructed. Accordingly, the fourth generation communication system requires a self-configuring wireless network capable of providing a mobile communication service by autonomously or distributedly configuring a wireless network without control of a central system.
상기 자가 구성형 무선 네트워크를 현실적으로 구현하기 위해서는 애드-혹 네트워크(ad-hoc network)에서 적용된 기술을 무선 통신시스템에 도입해야 한다. 즉, 상기 무선 통신시스템에서 고정 기지국으로 구성된 무선 접속 망에 상기 애드-혹 네트워크의 다중 홉 중계기법을 도입한 것이다. In order to realistically implement the self-configuring wireless network, a technology applied in an ad-hoc network should be introduced into a wireless communication system. That is, the multi-hop relay method of the ad-hoc network is introduced into a wireless access network composed of fixed base stations in the wireless communication system.
일반적인 상기 무선 통신시스템에서는 고정된 기지국(Base station)과 단말(Mobile station) 간에 직접 링크(direct 링크)로 통신이 이루어지므로, 단말과 기지국 간에 신뢰도가 높은 무선 통신링크를 쉽게 구성할 수 있다. 그러나, 기지국의 위치가 고정되어 있으므로 무선망 구성의 유연성 (flexibility) 이 낮다. 따라서 트래픽 분포나 통화 요구량의 변화가 심한 무선환경에서 효율적인 서비스를 제공하기 어려운 문제점이 있다. In the general wireless communication system, since a communication is performed by a direct link between a fixed base station and a mobile station, a reliable wireless communication link can be easily configured between the terminal and the base station. However, since the location of the base station is fixed, the flexibility of the wireless network configuration is low. Therefore, there is a problem in that it is difficult to provide an efficient service in a wireless environment in which traffic distribution or call demand is severely changed.
이와 같은 단점을 극복하기 위해 주변의 여러 단말 또는 중계국들을 이용하여 데이터를 전달하는 다중 홉 중계 서비스를 이용할 수 있다. 상기 중계방식을 사용하는 무선 통신시스템은 통신 환경변화에 대해 빠르게 네트워크를 재구성할 수 있으며, 전체 무선망을 보다 효율적으로 운용할 수 있게 된다. 또한 기지국과 단말 사이에 존재하는 상기 중계국을 통한 중계 경로를 구성함으로써, 채널 상태가 보다 우수한 무선 채널을 상기 단말에 제공할 수 있다. 더욱이 상기 중계 경로를 이용하여 음영 지역과 같이 상기 기지국과 통신을 수행할 수 없는 지역의 단말들에 고속의 데이터 채널을 제공할 수 있어, 셀 영역을 확장시킬 수 있다.In order to overcome this disadvantage, it is possible to use a multi-hop relay service that delivers data by using various terminals or relay stations in the vicinity. The wireless communication system using the relay method can quickly reconfigure the network in response to changes in the communication environment, it is possible to operate the entire wireless network more efficiently. In addition, by configuring a relay path through the relay station existing between the base station and the terminal, it is possible to provide the terminal with a radio channel having a better channel state. In addition, by using the relay path, a high-speed data channel can be provided to terminals in a region that cannot communicate with the base station, such as a shaded region, thereby expanding a cell region.
도 1은 일반적인 중계방식을 사용하는 무선 통신시스템의 구성을 도시하고 있다.1 illustrates a configuration of a wireless communication system using a general relay method.
상기 도 1에 도시된 바와 같이 기지국(100)의 서비스 영역(101)에 포함되는 단말 1(110)은 상기 기지국(100)과 직접 링크로 연결된다. 반면에, 상기 기지국(100)의 서비스 영역(101) 밖에 위치하여 채널 상태가 열악한 단말 2(120)는 중계국(130)을 통해 중계링크로 연결된다.As shown in FIG. 1, the terminal 1 110 included in the service area 101 of the base station 100 is directly connected to the base station 100. On the other hand, the terminal 2 (120) having a poor channel state located outside the service area 101 of the base station 100 is connected to the relay link through the relay station 130.
즉, 상기 기지국(100)은 상기 기지국 서비스 영역(101)의 외곽에 위치하거나, 건물 등에 의해 차폐현상이 심한 음영지역에 위치하여 채널 상태가 열악한 경우, 상기 중계국(130)을 이용하여 상기 단말들(110, 120)에 더욱 우수한 무선채널을 제공할 수 있다. 이때, 상기 다중 홉 중계방식의 광대역 무선접속 통신시스템은 상기 기지국과 단말(BS-MS) 링크, 상기 기지국과 중계국(BS-RS) 링크 및 상기 중계국과 단말(RS-MS) 링크가 존재한다. That is, when the base station 100 is located outside the base station service area 101 or located in a shaded area where a shielding phenomenon is severe due to a building or the like, and the channel state is poor, the terminals using the relay station 130 are used. It is possible to provide a better wireless channel to (110, 120). In this case, the multi-hop relay broadband wireless access communication system includes the base station and the terminal (BS-MS) link, the base station and the relay station (BS-RS) link, and the relay station and the terminal (RS-MS) link.
상술한 바와 같이 광대역 무선접속 통신시스템에서 중계 서비스를 지원하기 위해 하기 도 2와 같은 프레임 구조를 이용한다.As described above, the frame structure shown in FIG. 2 is used to support the relay service in the broadband wireless access communication system.
도 2는 종래 기술에 따른 중계방식을 사용하는 무선 통신시스템의 프레임 구조를 도시하고 있다.2 illustrates a frame structure of a wireless communication system using a relay method according to the prior art.
상기 도 2에 도시된 바와 같이 상기 프레임은 하향링크 부 프레임(200)과 상향링크 부 프레임(230)으로 구분된다. 이때, 상기 하향링크 부 프레임(200)과 상향링크 부 프레임(230)은 직접 링크 서비스를 위한 제 1 구간(210, 231)과 중계 링크 서비스를 위한 제 2 구간(220, 233)으로 구분된다.As illustrated in FIG. 2, the frame is divided into a downlink subframe 200 and an uplink subframe 230. In this case, the downlink subframe 200 and the uplink subframe 230 are divided into
상기 하향링크 부프레임(200)의 제 1 구간(210)은 기지국 프리앰블(211)과 제어채널(213) 및 직접 링크로 연결된 단말로 트래픽을 전송하는 하향 링크 버스트(215)로 순차적으로 구성된다.The
상기 하향링크 부프레임(200)의 제 2 구간(220)은, 상기 중계국 프리앰블(221)과 제어채널(223) 및 중계 링크로 연결된 단말로 트래픽을 전송하는 하향 링크 버스트(225)로 순차적으로 구성된다. The
상기 상향링크 부 프레임(230)은 상기 직접 링크로 연결된 단말이 상기 기지국으로 제어 정보 및 트래픽을 전송하는 제 1 구간(231)과 상기 중계 링크로 연결된 단말이 상기 중계국으로 제어 정보 및 트래픽을 전송하는 제 2 구간(233)으로 순차적으로 구성된다.The uplink subframe 230 includes a
한편, 상기 하향링크 부 프레임(200)과 상기 상향링크 부 프레임(230) 사이에는 시간 가드 영역 (Guard region)인 TTG(Transmit/Receive Transition Gap)(240)가 존재한다. 또한, 상기 이전 프레임의 상향링크 부 프레임(230)과 상기 하향링크 부 프레임(200) 사이에는 시간 가드 영역인 RTG(Receive/Transmit Transition Gap)(250)가 존재한다. On the other hand, between the downlink subframe 200 and the uplink subframe 230, there is a TTG (Transmit / Receive Transition Gap) 240 which is a guard region. In addition, there is a Receive / Transmit Transition Gap (RTG) 250 that is a time guard region between the uplink subframe 230 and the downlink subframe 200 of the previous frame.
상기 다중 홉 중계방식의 광대역 무선 접속 통신시스템에서 상기 도 2와 같 은 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 경우, 상기 단말들은 상기 무선 통신 서비스를 제공하는 주체(예 : 기지국 또는 중계국)에 따라 서로 다른 프레임 타이밍을 갖는다. 즉, 상기 직접 링크로 통신하는 단말은 상기 제 1 구간(210) 동안 제어 정보 및 트래픽을 제공받는다. 반면에 상기 중계 링크로 통신하는 단말은 상기 제 2 구간(220) 동안 제어 정보 및 트래픽을 제공받기 때문에 상기 두 단말은 서로 다른 타이밍을 갖는 비동기식으로 동작한다.When performing communication using the frame structure as shown in FIG. 2 in the multi-hop relay broadband wireless access communication system, the terminals are mutually dependent on a subject (eg, a base station or a relay station) providing the wireless communication service. Have different frame timings. That is, the terminal communicating through the direct link receives control information and traffic during the
상술한 바와 같이 상기 기지국 또는 중계국으로부터 서비스를 제공받는 단말들의 비동기식으로 동작하는 경우, 각 단말의 동기화 및 핸드 오버(Hand-over)에 어려움이 있다.As described above, when operating asynchronously of the terminals provided with the service from the base station or the relay station, there is a difficulty in synchronization and hand-over of each terminal.
따라서, 본 발명의 목적은 다중 홉 중계방식의 광대역 무선접속 통신시스템에서 신호를 투명(Transparent)하게 중계하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for transparently relaying signals in a multi-hop relay broadband wireless access communication system.
본 발명의 다른 목적은 다중 홉 중계방식의 광대역 무선접속 통신시스템에서 다수 개의 주파수 대역을 이용하여 신호를 투명하게 중계하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for transparently relaying signals using a plurality of frequency bands in a multi-hop relay broadband wireless access communication system.
본 발명의 또 다른 목적은 다중 홉 중계방식의 광대역 무선접속 통신시스템에서 각 링크의 자원 소요량에 따라 자원을 동적으로 할당하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for dynamically allocating resources according to resource requirements of each link in a multi-hop relay broadband wireless access communication system.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 다중 홉 중계 방식의 광대역 무선접속 통신시스템에서 적어도 두 개의 주파수 대역을 사용하는 기지국의 자원 할당 방법은, 기지국과 중계국 링크, 기지국과 단말 링크 및 중계국과 단말 링크의 부하량을 확인하는 과정과, 상기 기지국과 단말 링크의 부하량이 큰 경우, 제 1 주파수 대역의 상/하향링크 부프레임의 제 1구간의 자원을 상기 기지국과 단말 링크에 할당하는 과정과, 상기 제 1 주파수 대역의 상/하향링크 부프레임의 제 2구간의 자원을 상기 기지국과 중계국 링크에 할당하는 과정과, 제 2 주파수 대역의 상/하향링크 부프레임의 자원을 상기 기지국과 단말 링크에 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a first aspect of the present invention for achieving the above object, the resource allocation method of a base station using at least two frequency bands in a multi-hop relay broadband wireless access communication system, the base station and the relay station link, the base station and the terminal link And checking a load of a relay station and a terminal link, and allocating resources of a first section of an uplink / downlink subframe of a first frequency band to the base station and the terminal link when the load of the base station and the terminal link is large. Allocating resources of the second section of the uplink / downlink subframe of the first frequency band to the base station and the relay station link; and assigning resources of the uplink / downlink subframe of the second frequency band to the base station. And assigning to a terminal link.
본 발명의 제 2 견지에 따르면, 다중 홉 중계방식의 광대역 무선접속 통신시스템에서 기지국의 자원 할당 방법은, 기지국과 중계국 링크, 기지국과 단말 링크 및 중계국과 단말 링크의 부하량을 확인하는 과정과, 상기 기지국과 중계국 링크의 부하량이 큰 경우, 하향링크 부프레임의 자원을 상기 기지국과 중계국 링크에 할당하는 과정과, 상향링크 부프레임의 제 1구간의 자원을 상기 중계국과 단말 링크에 할당하는 과정과, 상기 상향링크 부프레임의 제 2구간의 자원을 상기 기지국과 중계국 링크에 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a second aspect of the present invention, a resource allocation method of a base station in a multi-hop relay broadband wireless access communication system includes the steps of checking a load of a base station and a relay station link, a base station and a terminal link, and a relay station and a terminal link; When the load of the base station and the relay station link is large, allocating resources of a downlink subframe to the base station and the relay station link, allocating resources of a first section of an uplink subframe to the relay station and the terminal link; And allocating resources of a second section of the uplink subframe to the base station and the relay station link.
본 발명의 제 3 견지에 따르면, 다중 홉 중계방식의 광대역 무선접속 통신시스템에서 적어도 두 개의 주파수 대역을 사용하는 기지국 장치는, 기지국과 중계국 링크, 기지국과 단말 링크 및 중계국과 단말 링크의 부하량에 따라 상기 링크들의 자원을 할당하는 스케줄러와, 상기 자원할당 정보에 따라 각 주파수 대역 별로 프레임을 생성하여 신호를 전송하는 송신부들과, 상기 자원할당 정보에 따라 각 주파 수 대역별로 신호를 수신받는 수신부들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to a third aspect of the present invention, a base station apparatus using at least two frequency bands in a multi-hop relay broadband wireless access communication system includes a base station and a relay station link, a base station and terminal link, and a relay station and terminal link load. A scheduler for allocating the resources of the links, a transmitter for generating a signal for each frequency band according to the resource allocation information, and transmitting signals, and a receiver for receiving signals for each frequency band according to the resource allocation information. Characterized in that the configuration.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단 된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하 본 발명은 다중 홉 중계방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 각 링크의 트래픽 부하에 따라 상기 각 링크의 자원을 동적으로 할당하기 위한 기술에 대해 설명한다. 여기서, 상기 링크는, 기지국과 중계국 링크, 기지국과 단말 링크 및 중계국과 단말 링크를 포함한다.Hereinafter, the present invention describes a technique for dynamically allocating the resources of each link according to the traffic load of each link in a broadband wireless access communication system using a multi-hop relay method. Here, the link includes a base station and relay station link, a base station and terminal link, and a relay station and terminal link.
이하 설명은 시분할 복신(Time Division Duplex)직교주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 방식을 사용하는 무선통신시스템을 예를 들어 설명하며, 다른 다중 접속 방식에도 동일하게 적용할 수 있다. In the following description, a wireless communication system using a time division duplex orthogonal frequency division multiplexing access scheme is described as an example, and the same may be applied to other multiple access schemes.
이하 설명에서 상기 광대역 무선접속 통신시스템은 직접 링크를 통해 서비스를 제공받는 단말과 중계 링크를 통해 서비스를 제공받는 단말의 동기 유지를 위해 하기 도 3과 같은 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행한다.In the following description, the broadband wireless access communication system performs communication using a frame structure as shown in FIG. 3 to maintain synchronization between a terminal receiving a service through a direct link and a terminal receiving a service through a relay link.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식의 광대역 무선접속 통신시스템의 프레임 구조를 도시하고 있다.3 illustrates a frame structure of a multi-hop relay broadband wireless access communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
상기 도 3에 도시된 바와 같이 i번째 프레임(300)은 하향링크 부프레임(310)과 상향링크 부프레임(320)이 시간 자원으로 구분되어 구성된다. 또한, 상기 하향링크 부프레임(310)과 상향링크 부프레임(320)은 시간자원을 이용하여 제 1 구간(311, 321)과 제 2 구간(313, 323)으로 구분된다. 여기서, 상기 하향링크 부프레임(310)과 상향링크 부프레임(320) 사이에는 시간 보호 영역인 TTG(Transmit/Receive Transition Gap)가 존재한다. 또한, 상기 i번째 프레임(300)과 (i+1)번째 프레임(370) 사이에는 시간 보호 영역인 RTG(Receive/Transmit Transition Gap)(333)가 존재한다. As shown in FIG. 3, the i-th frame 300 includes a downlink subframe 310 and an uplink subframe 320 divided into time resources. In addition, the downlink subframe 310 and the uplink subframe 320 are divided into first sections 311 and 321 and
기지국(350)은 상기 하향링크 부프레임(310)의 제 1 구간(311) 동안 직접 링크로 연결된 단말 1로 프리앰블(Preamble), 제어정보 및 하향링크 버스트를 순차적으로 전송한다. 여기서, 상기 제어 정보는 상기 기지국과 단말 링크를 위한 상기 하향링크 부프레임(310)과 상향링크 부프레임(320)에 포함된 제 1 구간(311, 321)의 자원할당 정보를 포함한다.The
이후, 상기 기지국(350)은 제 2 구간(313) 동안 중계국(360)으로 제어정보, 하향링크 버스트 및 포스트앰블(Postamble)를 순차적으로 전송한다. 여기서, 상기 제어 정보는 상기 기지국과 중계국 링크를 위한 상기 하향링크 부프레임(310)과 상향링크 부프레임(320)에 포함되는 제 2 구간(313, 323)의 자원할당 정보를 포함한다. 또한, 상기 제어 정보는 상기 하향링크 버스트에 포함되는 중계국을 위한 (i+1)번째 프레임(370)의 제어 정보에 대한 자원할당 정보를 포함한다. 즉, 상기 하향링크 버스트는 상기 (i+1)번째 프레임(370)의 하향링크 부프레임에 포함되는 제 1 구간에서 상기 중계국이 단말로 전송하는 제어 정보 영역의 자원할당 정보를 포함하는 제어 정보를 포함한다. 따라서, 상기 제 2 구간(313)에 포함된 상기 제어 정보는 상기 하향링크 버스트에 포함된 상기 중계국이 단말로 전송하는 제어 정보 영역의 자원할당 정보에 대한 제어 정보의 자원할당 정보를 포함한다.Subsequently, the
상기 기지국(350)은 상기 상향링크 부프레임(320)의 제 1 구간(321) 동안 상기 단말 1로부터 상향링크 버스트를 수신받는다. 이후, 상기 기지국(350)은 제 2 구간(323) 동안 상기 중계국(360)으로부터 상향링크 버스트를 수신받는다. The
상기 중계국(360)은 상기 하향링크 부프레임(310)의 제 1 구간(311) 동안 중계 링크로 연결된 단말 2로 프리앰블(Preamble), 제어정보 및 하향링크 버스트를 순차적으로 전송한다. 여기서, 상기 제어 정보는 상기 중계국과 단말 링크에 포함된 상기 하향링크 부프레임(310)과 상향링크 부프레임(320)에 포함되는 제 1 구간(311, 321)의 자원할당 정보를 포함한다. 또한, 상기 하향링크 버스트는, (i-1)번째 프레임 동안 상기 기지국으로부터 제공받은 하향링크 버스트를 상기 단말로 중계하는 하향링크 버스트를 의미한다.The relay station 360 sequentially transmits a preamble, control information, and a downlink burst to the
이후, 상기 중계국(360)은 제 2 구간(313) 동안 상기 기지국(350)으로부터 제어정보, 하향링크 버스트 및 포스트앰블를 순차적으로 수신받는다.Thereafter, the RS 360 sequentially receives control information, a downlink burst, and a postamble from the
상기 중계국(360)은 상기 상향링크 부프레임(320)의 제 1 구간(321) 동안 상기 단말 2로부터 상향링크 버스트를 수신받는다. 이후, 상기 중계국(360)은 제 2 구간(323) 동안 상기 제 1 구간(321) 동안 상기 단말 2로부터 제공받은 상향링크 버스트를 상기 기지국(350)으로 전송한다.The relay station 360 receives an uplink burst from the
이때, 상기 중계국(360) 프레임은 상기 하향링크 부프레임(310)의 제 1 구간(311)과 제 2 구간(313) 사이에 시간 보호 영역인 R-TTG(Relay TTG)가 존재한다. 또한, 상기 상향링크 부프레임(320)의 제 1 구간(321)과 제 2 구간(323) 사이에는 시간 보호 영역인 R-RTG(Relay RTG)가 존재한다.In this case, in the RS frame, there is a R-TTG (Relay TTG), which is a time protection region, between the first section 311 and the second section 313 of the downlink subframe 310. In addition, a time protection region R-RTG (Relay RTG) exists between the first section 321 and the
만일, 상기 기지국이 두 개의 주파수 대역(Frequency Allocation)을 사용하는 경우, 하기 도 4에 도시된 바와 같이 프레임을 확장할 수 있다. 여기서, 상기 중계국이 하나의 주파수 대역을 사용하는 경우, 두 개의 중계국을 이용하여 상기 기지국의 두 개의 주파수 대역에 대한 중계 서비스를 제공하는 것으로 가정하여 설명한다. 하지만, 상기 중계국이 상기 기지국에서 사용하는 주파수 대역과 동일한 수의 주파수 대역을 사용하는 경우,하나의 중계국에서 상기 기지국의 중계 서비스를 지원할 수 있다.If the base station uses two frequency bands, the frame can be extended as shown in FIG. 4. Here, when the relay station uses one frequency band, it is assumed that two relay stations are used to provide a relay service for two frequency bands of the base station. However, when the relay station uses the same number of frequency bands as the frequency band used by the base station, one relay station may support the relay service of the base station.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 주파수를 사용하여 다중 홉 중계 서비스를 지원하는 광대역 무선접속 통신시스템의 프레임 구조를 도시하고 있다. 여기서, 상기 기지국의 각 주파수대역의 프레임과 상기 중계국들의 프레임은 상기 도 3에 도시된 프레임과 동일하게 구성되므로 이하 설명은 생략한다.4 illustrates a frame structure of a broadband wireless access communication system supporting a multi-hop relay service using multiple frequencies according to an embodiment of the present invention. Here, the frame of each frequency band of the base station and the frame of the relay stations are configured in the same manner as the frame shown in FIG.
상기 도 4에 도시된 바와 같이 상기 기지국이 두 개의 주파수 대역(Frequency Allocation)을 사용하는 경우, 첫 번째 주파수 대역을 이용하여 상기 중계국 1(460)을 이용한 중계 서비스를 지원하고, 두 번째 주파수 대역을 이용하여 상기 중계국 2(470)를 이용한 중계 서비스를 지원한다. 이때, 단말은 하나의 주파수 대역을 통해 서비스를 제공받는다. As shown in FIG. 4, when the base station uses two frequency allocations, the base station supports a relay service using the relay station 1 460 using the first frequency band, and uses the second frequency band. By using the
상술한 바와 같이 광대역 무선접속 통신시스템은 프레임을 시간 자원으로 직접 링크를 위한 구간과 중계 링크를 위한 구간으로 분할하여 중계 서비스를 지원한다. 다른 실시 예로, 상기 광대역 무선접속 통신시스템은 상기 프레임을 주파수 자원으로 직접 링크를 위한 대역과 중계 링크를 위한 대역으로 분할하여 중계 서비스를 지원한다. As described above, the broadband wireless access communication system supports a relay service by dividing a frame into a section for a direct link and a section for a relay link as time resources. In another embodiment, the broadband wireless access communication system supports a relay service by dividing the frame into a band for a direct link and a band for a relay link with frequency resources.
이때, 상기 광대역 무선접속 통신시스템은 단말로 투명(Transparent)하게 서비스를 제공하기 위해 상기 프레임의 직접 링크를 위한 구간과 중계 링크를 위한 구간의 자원을 고정 할당한다. 즉, 상기 광대역 무선접속 통신시스템은 상기 중계국을 위해 할당한 자원을 상기 단말이 사용하지 못하도록 각 구간의 자원을 고정 할당한다. 여기서, 상기 단말로 제공하는 투명 서비스는, 상기 광대역 무선접속 통신시스템에서 상기 단말이 상기 중계국의 존재를 인식하지 못하게 서비스를 제공하는 것을 의미한다. 즉, 상기 투명 서비스는, 상기 단말이 직접 링크를 통한 서비스와 중계 링크를 통한 서비스의 구별 없이 상기 광대역 무선접속 통신시스템으로부터 서비스를 제공받는다.At this time, the broadband wireless access communication system fixedly allocates the resources of the interval for the direct link and the interval for the relay link to provide a transparent service to the terminal. That is, the broadband radio access communication system fixedly allocates resources in each section so that the terminal cannot use the resources allocated for the RS. Here, the transparent service provided to the terminal means that the terminal does not recognize the existence of the relay station in the broadband wireless access communication system. That is, the transparent service, the terminal is provided with the service from the broadband wireless access communication system without distinguishing between the service over the direct link and the service over the relay link.
하지만, 상기 다중 홉 중계방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템의 프레임에서 상기 직접 링크를 위한 구간과 중계 링크를 위한 구간의 자원을 고정 할당하는 경우, 자원 배분의 자유도의 제약이 발생한다. 따라서, 하기 도 5 또는 도 6과 같이 각 링크의 자원 소요량에 따라 자원을 동적 할당하기 위한 프레임 구조를 제안한다.However, in the case of the fixed allocation of resources for the section for the direct link and the section for the relay link in the frame of the broadband wireless access communication system using the multi-hop relay method, the restriction of resource allocation occurs. Accordingly, as shown in FIG. 5 or FIG. 6, a frame structure for dynamically allocating resources according to resource requirements of each link is proposed.
먼저, 상기 기지국과 단말 링크에 대한 소요 자원이 많은 경우, 상기 도 4와 같이 각 링크에 할당된 자원을 하기 도 5와 같이 동적 할당한다.First, when the required resources for the base station and the terminal link is large, the resources allocated to each link as shown in FIG. 4 is dynamically allocated as shown in FIG. 5.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식의 광대역 무선접속 통신시스템에서 자원을 동적 할당하기 위한 프레임 구조를 도시하고 있다. 이하 설명은 상기 도 4에서 상기 기지국과 단말 2 링크의 소요 자원이 많이지는 것을 가정하여 설명한다.5 illustrates a frame structure for dynamically allocating resources in a multi-hop relay broadband wireless access communication system according to an exemplary embodiment of the present invention. Hereinafter, a description will be given on the assumption that required resources of the base station and the
상기 도 5에 도시된 바와 같이 상기 기지국은 상기 기지국과 단말 2 링크의 소요 자원이 많아지므로 두 번째 주파수 자원을 상기 기지국과 단말 2 링크로 할당한다.As shown in FIG. 5, the base station allocates a second frequency resource to the base station and the
따라서, 상기 기지국은 두 번째 주파수 자원(550)의 하향링크 부프레임(510) 동안 상기 단말 2로 프리앰블, 제어 정보 및 하향링크 버스트를 순차적으로 전송한다. 여기서, 상기 제어정보는, 상기 기지국과 단말 2 링크를 위한 하향링크 부프레임(510)과 상향링크 부프레임(520)의 자원 할당 정보를 포함한다.Accordingly, the base station sequentially transmits a preamble, control information, and downlink burst to the
이후, 상기 기지국은 상기 상향링크 부프레임(520) 동안 상기 단말 2로부터 상향링크 버스트를 수신받는다.Thereafter, the base station receives an uplink burst from the
이때, 상기 기지국의 첫 번째 주파수 자원(540)에 대한 프레임과 상기 중계국 1(560)에 대한 프레임은 상기 도 3에 도시된 프레임과 동일하게 구성되므로 이하 설명을 생략한다.In this case, the frame for the first frequency resource 540 of the base station and the frame for the relay station 1 (560) is configured the same as the frame shown in FIG.
다음으로 상기 기지국과 중계국 링크에 대한 소요 자원이 많은 경우, 상기 도 4와 같이 각 링크에 할당된 자원을 하기 도 6과 같이 동적 할당한다.Next, when the required resources for the base station and the relay station link is large, the resources allocated to each link as shown in FIG. 4 is dynamically allocated as shown in FIG.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식의 광대역 무선접속 통신시스템에서 자원을 동적 할당하기 위한 프레임 구조를 도시하고 있다. 이하 설명은 상기 도 4에서 상기 기지국과 중계국 2 링크의 소요 자원이 많이지는 것을 가정하여 설명한다.FIG. 6 illustrates a frame structure for dynamically allocating resources in a multi-hop relay broadband wireless access communication system according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, a description will be given on the assumption that required resources of the base station and the
상기 도 6에 도시된 바와 같이 상기 기지국은 상기 기지국과 중계국 2 링크의 소요 자원이 많아지므로 두 번째 주파수 자원을 상기 기지국과 중계국 2 링크로 할당한다.As shown in FIG. 6, the base station allocates a second frequency resource to the base station and the
따라서, 상기 기지국은 두 번째 주파수 자원(650)의 하향링크 부프레임(610) 동안 상기 중계국 2로 제어 정보, 하향링크 버스트 및 포스트앰블을 순차적으로 전송한다. 여기서, 상기 제어정보는, 상기 기지국과 중계국 2 링크에 대한 하향링크 부프레임(610)과 상향링크 부프레임(620)의 자원 할당 정보를 포함한다.Accordingly, the base station sequentially transmits control information, downlink burst, and postamble to the
이때, 상기 기지국은 상기 제어 정보를 전송하기 전 일정 구간을 널(Null)로 구성한다. 여기서, 상기 일정 구간은, 상기 중계국 2(670)가 중계 링크로 연결된 상기 단말 4에 프리앰블과 제어 정보를 전송하는 구간을 나타낸다. 즉, 상기 중계국 2는 서비스를 제공하는 단말의 동기를 위해 프리앰블을 전송한다. 따라서, 상기 기지국은 상기 중계국 2가 단말 4로 프리앰블을 전송하는 구간을 널로 구성한다.In this case, the base station configures a predetermined period to be null before transmitting the control information. Here, the predetermined period represents a period in which the
이후, 상기 기지국은 상기 상향링크 부프레임(620)의 제 2 구간(623) 동안 상기 중계국 2(670)로부터 상향링크 버스트를 수신받는다.Thereafter, the base station receives an uplink burst from the
상기 중계국 2(670)는 하향링크 부프레임(610) 동안 상기 단말 4로 프리앰블과 제어 정보를 전송한 후, 상기 기지국으로부터 제어 정보, 하향링크 버스트 및 포스트앰블을 수신받는다. The
이후, 상기 중계국 2(670)는 상향링크 부프레임(620)의 제 1 구간(621) 동안 상기 단말 4로부터 상향링크 버스트를 수신받고, 제 2 구간(623) 동안 상기 단말 4로부터 제공받은 상향링크 버스트를 상기 기지국으로 전송한다.Subsequently, the
이하 설명은 상기 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 자원을 동적 할당하기 위한 기지국의 동작 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of operating a base station for dynamically allocating resources as illustrated in FIGS. 5 and 6 will be described.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식의 광대역 무선접속 통신시스템에서 자원을 동적 할당하기 위한 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다.7 illustrates an operation procedure of a base station for dynamically allocating resources in a multi-hop relay broadband wireless access communication system according to an embodiment of the present invention.
상기 도 7을 참조하면, 먼저 상기 기지국은 701단계에서 각 링크에 대한 자원 소요량을 확인한다. 예를 들어, 기지국과 단말 링크, 기지국과 중계국 링크 및 중계국과 단말 링크에 대한 트래픽 부하를 확인한다. Referring to FIG. 7, the base station first checks resource requirements for each link in
상기 각 링크의 자원 소요량을 확인한 후, 상기 기지국은 703단계로 진행하여 상기 각 링크의 자원 소요량에 따라 각 링크에 대한 자원을 할당한다. 예를 들어, 상기 도 5에 도시된 바와 같이 상기 기지국과 단말 링크에 대한 소요 자원량이 많을 경우, 상기 기지국과 단말 링크에 많은 자원을 할당한다. 반면에 상기 도 6에 도시된 바와 같이 상기 기지국과 중계국 링크에 대한 소요 자원량이 많을 경우, 상 기 기지국과 중계국 링크에 많은 자원을 할당한다.After confirming the resource requirements of each link, the base station proceeds to step 703 to allocate resources for each link according to the resource requirements of each link. For example, as shown in FIG. 5, when the amount of resources required for the base station and the terminal link is large, the resource is allocated to the base station and the terminal link. On the other hand, as shown in FIG. 6, when the amount of resources required for the base station and the relay station link is large, the resource is allocated to the base station and the relay station link.
상기 각 링크에 대한 자원을 할당한 후, 상기 기지국은 705단계로 진행하여 상기 자원할당 정보를 상기 단말과 중계국으로 전송한다.After allocating resources for each link, the base station proceeds to step 705 and transmits the resource allocation information to the terminal and the relay station.
상기 자원할당 정보를 전송한 후, 상기 기지국은 707단계로 진행하여 상기 자원 할당 정보에 따라 상기 단말 또는 중계국과 통신을 수행한다.After transmitting the resource allocation information, the base station proceeds to step 707 to communicate with the terminal or the relay station according to the resource allocation information.
이후, 상기 기지국은 본 알고리즘을 종료한다.The base station then terminates this algorithm.
도 8은 본 발명에 따른 다중 홉 중계방식의 광대역 무선접속 통신시스템에서 자원을 동적 할당하기 위한 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다. 이하 설명은 하나의 주파수 대역을 사용하는 기지국의 블록 구성을 예를 들어 설명한다. 8 is a block diagram of a base station for dynamically allocating resources in a multi-hop relay broadband wireless communication system according to the present invention. In the following description, a block configuration of a base station using one frequency band is described as an example.
상기 도 8에 도시된 바와 같이 상기 중계국은 송신 장치(801), 수신 장치(803), 스케줄러(805) 및 RF스위치(807)를 포함하여 구성된다.As illustrated in FIG. 8, the relay station includes a transmitting device 801, a receiving device 803, a
먼저 상기 송신 장치(801)는 프레임 생성기(809), 자원 매핑기(811), 변조기(813), 및 디지털/아날로그 변환기(Digital/Analog Converter)(815)를 포함하여 구성된다.First, the transmitter 801 includes a
상기 프레임 생성기(809)는 상기 스케줄러(805)로부터 제공되는 제어 신호에 따라 프레임을 생성한다. 예를 들어, 상기 프레임 생성기(809)는 상기 도 4에 도시된 바와 같이 하향링크 부프레임의 제 1 구간 동안 상기 기지국과 단말 링크를 위한 부프레임을 생성하고, 제 2 구간 동안 기지국과 중계국 링크를 위한 부프레임을 생성한다.The
만일, 상기 기지국과 단말 링크의 소요 자원이 많은 경우, 상기 프레임 생성기(809)는 상기 도 5에 도시된 바와 같이 하향링크 부프레임 동안 상기 기지국과 단말 링크를 위한 부프레임을 생성한다.If the required resources of the base station and the terminal link are large, the
한편, 상기 기지국과 중계국 링크의 소요 자원이 많은 경우, 상기 프레임 생성기(809)는 상기 도 6에 도시된 바와 같이 상기 하향링크 부프레임 동안 상기 기지국과 중계국 링크를 위한 부프레임을 생성한다. On the other hand, when the required resources of the base station and the relay station link, the
상기 자원 매핑기(811)는 상기 프레임 생성기(809)로부터 제공받은 각 부프레임들을 해당 링크의 버스트에 할당하여 출력한다.The
상기 변조기(813)는 상기 자원 매핑기(811)로부터 각 링크의 버스트에 할당된 부프레임들을 제공받아 미리 정해진 변조 방식에 따라 변조한다. The
상기 디지털/아날로그 변환기(815)는 상기 변조기(813)로부터 제공받은 디지털신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 RF스위치(807)로 출력한다.The digital-to-
다음으로 상기 수신 장치(803)는 아날로그/디지털 변환기(Analog/Digital Converter) (817), 복조기(819), 자원 디매핑기(821) 및 프레임 추출기(823)를 포함하여 구성된다.Next, the reception device 803 includes an analog /
상기 아날로그/디지털 변환기(817)는 상기 RF스위치(807)를 통해 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 상기 복조기(819)는 상기 아날로그/디지털 변환기(817)로부터 제공받은 디지털 신호를 해당 복조 방식에 따라 복조하여 출력한다.The analog /
상기 자원 디매핑기(821)는 상기 복조기(819)로부터 제공받은 각 링크의 버스트에 할당된 실제 부프레임들을 추출한다.The
상기 프레임 추출기(823)는 상기 자원 디매핑기(821)로부터 제공되는 부프레임에서 상기 중계국에 해당하는 부프레임을 추출한다. 예를 들어, 상기 프레임 추출기(823)는 상기 도 4에 도시된 바와 같이 상향링크 부프레임의 제 1 구간 동안 상기 기지국과 단말 링크를 위한 부프레임을 추출하고, 제 2 구간 동안 기지국과 중계국 링크를 위한 부프레임을 추출한다.The
만일, 상기 기지국과 단말 링크의 소요 자원이 많은 경우, 상기 프레임 추출기(823)는 상기 도 5에 도시된 바와 같이 상향링크 부프레임 동안 상기 기지국과 단말 링크를 위한 부프레임을 추출한다.If the required resources of the base station and the terminal link are large, the
한편, 상기 기지국과 중계국 링크의 소요 자원이 많은 경우, 상기 프레임 ㅊ추출(823)는 상기 도 6에 도시된 바와 같이 상기 상향링크 부프레임의 제 2 구간 동안 상기 기지국과 중계국 링크를 위한 부프레임을 추출한다. On the other hand, if there is a large amount of resources required for the base station and the relay station link, the
상기 RF스위치(807)는 상기 타이밍 제어기(805)의 제어에 따라 상기 기지국, 단말 및 다른 중계국과 송수신하는 신호를 상기 송신기(801)와 수신기(803)로 연결한다.The
상기 스케줄러(805)는 상기 각 링크의 트래픽 부하에 따라 상기 각 링크에 대한 자원할당을 수행한다. 예를 들어, 상기 스케줄러(805)는 상기 도 4에 도시된 바와 같이 상기 기지국과 단말 링크와 상기 기지국과 중계국 링크에 자원을 할당한다. 만일, 상기 기지국과 단말 링크의 소요 자원이 많은 경우, 상기 스케줄러(805) 는 상기 도 5에 도시된 바와 같이 상기 기지국과 단말 링크에 많은 자원을 할당한다. 한편, 상기 기지국과 중계국 링크의 소요 자원이 많은 경우, 상기 스케줄러(805)는 상기 도 6에 도시된 바와 같이 상기 기지국과 중계국 링크에 많은 자원을 할당한다.The
이후, 상기 스케줄러(805)는 상기 자원할당 정보에 따라 프레임을 구성할 수 있도록 상기 기지국, 중계국 및 단말로 상기 자원할당 정보를 전송한다. 여기서, 상기 스케줄러(805)는 상기 기지국으로 상기 자원할당 정보에 대한 프레임을 구성할 수 있도록 제어 정보를 전송한다. 또한, 상기 스케줄러(805)는 상기 중계국과 단말로 전송하는 제어 정보에 상기 자원 할당 정보를 포함시켜 전송한다. Thereafter, the
상기 도 8에 도시된 상기 기지국 장치는 하나의 주파수 대역을 사용하는 것을 가정하여 설명하였다. 만일, 상기 기지국이 다수의 주파수 대역을 사용하는 경우, 상기 도 8의 송수신 장치가 주파수 대역별로 존재하는 것과 동일하므로 상기 하나의 주파수 대역을 사용하는 기지국을 예를 들어 설명하였다.The base station apparatus illustrated in FIG. 8 has been described on the assumption that one frequency band is used. If the base station uses a plurality of frequency bands, since the transceiver of FIG. 8 is the same as that for each frequency band, the base station using the one frequency band has been described as an example.
상술한 실시 예는 두 개의 주파수 대역을 사용하는 기지국을 예를 들어 설명하였지만, 상기 기지국이 두 개 이상의 주파수 대역을 사용하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다. Although the above-described embodiment has been described using a base station using two frequency bands as an example, the same may be applied to the case where the base station uses two or more frequency bands.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.
상술한 바와 같이, 다중 홉 중계방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 다중 주파수 대역을 지원하기 위한 프레임 구조와 각 링크의 트래픽 부하량에 따라 자원을 동적으로 할당함으로써, 다중 주파수 대역을 이용한 중계 서비스를 지원할 수 있으며, 각 링크 별 부하의 불균형으로 인한 자원의 효율성 저하를 해소할 수 있는 이점이 있다. As described above, in a broadband wireless access communication system using a multi-hop relay method, a relay service using a multi-band can be provided by dynamically allocating resources according to a traffic structure of each link and a frame structure for supporting a multi-band. It can support, and there is an advantage that can solve the deterioration of resource efficiency due to the imbalance of load on each link.
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