KR100661435B1 - 직교주파수분할다중방식에서의 부반송파 동적할당방법 - Google Patents

직교주파수분할다중방식에서의 부반송파 동적할당방법 Download PDF

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Abstract

직교주파수분할다중방식에서의 부반송파 동적할당방법에 대해 개시한다. 본 발명은 단말에 할당되는 부반송파의 위치 벡터를 결정하는 단계와, 설정된 타이머 세팅 시간이 넘을 경우에 상기 단말의 채널 상태 파라미터값을 측정하여 접속한 기지국에 전달하는 단계와, 상기 단말의 채널 상태 파라미터값과 단말의 채널 상태 파라미터 참조값의 차가 미리 설정된 채널 상태 파라미터 문턱값보다 큰가의 여부를 판단하는 단계와, 그리고 상기 단말의 채널 상태 파라미터값과 단말의 채널 상태 파라미터 참조값의 차가 미리 설정된 채널 상태 파라미터 문턱값보다 클 경우에 단말에 할당되는 부반송파의 새로운 위치 벡터를 결정하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 전체 셀룰러 시스템 용량을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 그에 따른 사용자 단말에 대한 서비스 품질 제고 및 동일 서비스 QoS 제공을 위한 시스템 구축비용도 감소시킬 수 있다.
직교주파수분할다중방식(OFDMA), 동적할당방법

Description

직교주파수분할다중방식에서의 부반송파 동적할당방법{A dynamic subcarrier allocation method in Orthogonal Frequency Division Multiple Access}
도 1은 직교주파수분할다중화방식에서 각 단말에 할당되는 부반송파를 나타낸 도면,
도 2 셀룰러망 서비스 운용 예를 나타낸 도면,
도 3은 동일 대역에서 운용되는 두 단말의 부반송파 할당 예를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에서 단말 i에 대한 부반송파 동적 할당 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 직교주파수분할다중방식에서의 부반송파 동적할당방법에 관한 것으로, 특히 무선 데이터 접속 기술의 일종인 직교주파수다중화방식으로 동작되는 기지국 및 단말로 구성되는 셀룰러 시스템에서 다수의 단말에 대해 한정된 무선 주파수 자원을 효율적으로 할당하는 직교주파수분할다중방식에서의 부반송파 동적할 당방법에 관한 것이다.
직교주파수분할다중화방식(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access)은 기지국/단말이 상호 통신을 위해 정한 일정 주파수 대역폭을 다시 작은 단위의 대역폭으로 균등 분할한 부반송파들을 해당 기지국에 접속 중인 다수의 단말들에게 일정한 방식에 따라 할당하여 각 단말이 해당 무선 데이터 서비스를 제공 받을 수 있도록 하는 방식을 일컫는다. 그러면 여기서 기존의 부반송파를 각 단말에 할당하는 방법에 대해 간단히 설명한다.
도 1은 직교주파수분할다중화방식에서 각 단말에 할당되는 부반송파를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 3개의 단말, 즉 단말 A, 단말 B, 단말 C가 각각 5개, 6개, 13개의 부반송파를 할당받고 있는 예를 보이고 있다. 할당받는 부반송파의 수가 많을수록 더 큰 데이터 전송 속도를 제공받을 수 있는데, 각 단말에 대한 부반송파 할당 개수는 실제 구현 방식에 따라 다를 수 있다. 참고로, 각 단말에 할당되는 부반송파의 위치는 도시된 바와 같이 반드시 연속해서 할당될 필요는 없으며, 해당 단말에 어느 위치의 부반송파들이 할당되었는지에 대한 정보만 기지국 및 단말 간에 상호 인식되어 있으면 된다. 더욱이, 이러한 방식의 시스템 중에는 각 단말에 할당되는 개수는 유지되면서 할당되는 부반송파의 위치는 일정 시간 간격으로 계속 바꾸는 주파수 호핑(Frequency hopping) 방식의 직교주파수분할다중화 방식도 존재한다.
그런데, 이러한 직교주파수분할다중화방식으로 셀룰러망을 운용 시 다음과 같이 인접셀 주파수 간섭이라는 문제가 존재할 수 있다. 이는 도 2 및 도 3을 통해 설명한다.
도 2 셀룰러망 서비스 운용 예를 나타낸 도면이고, 도 3은 동일 대역에서 운용되는 두 단말의 부반송파 할당 예를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 최악의 일례로서 각 셀이 모두 동일 주파수 대역으로 운용되는 셀룰러망에서, 두개의 단말 A 및 단말 B가 두 셀의 중간 지점의 가까운 위치에서, 단말 A는 기지국 A에 접속하고, 단말 B는 기지국 B에 접속하여 서비스를 받고자 할 때, 두 단말 모두 동일한 주파수 대역의 부반송파들을 할당받아 동시에 데이터를 전송하게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이 부반송파가 서로 겹쳐 주파수 충돌이 일어나게 된다. 따라서 이 때문에 각 단말의 서비스 품질이 매우 저하되거나 심지어는 통신 두절이 되는 문제가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명의 목적은 상기한 동일 주파수 대역으로 직교주파수분할다중화방식 기반 셀룰러망을 운용할 경우에 단말들의 상호 위치에 따른 주파수 간섭이 발생되는 문제점을 해결하기 위해, 단말들의 수신 상태 변화에 따른 보다 동적이면서 효과적인 부반송파 할당 개수 및 위치 결정 방식을 도입하여 인접 셀간 상호 간섭을 최소화할 수 있는 직교주파수분할다중방식에서의 부반송파 동적할당방법을 제공하는데 있다.
즉, 본 발명은 직교주파수분할다중화(OFDMA) 방식으로 운용되는 셀룰러망에서 각 단말의 채널 상태를 반영해 OFDM 부반송파를 동적으로 할당함으로써 다중 셀 간 주파수 충돌 또는 간섭으로 발생 가능한 전체 시스템 성능 저하를 줄일 수 있는 직교주파수분할다중방식에서의 부반송파 동적할당방법을 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서 본 발명의 직교주파수분할다중방식에서의 부반송파 동적할당방법은, 상기 단말에 할당되는 부반송파의 위치 벡터를 결정하는 제 1 단계; 설정된 타이머 세팅 시간이 넘을 경우에 상기 단말의 채널 상태 파라미터값을 측정하여 접속한 기지국에 전달하는 제 2 단계; 상기 단말의 채널 상태 파라미터값과 단말의 채널 상태 파라미터 참조값의 차가 미리 설정된 채널 상태 파라미터 문턱값보다 큰가의 여부를 판단하는 제 3 단계; 및 상기 단말의 채널 상태 파라미터값과 단말의 채널 상태 파라미터 참조값의 차가 미리 설정된 채널 상태 파라미터 문턱값보다 클 경우에 단말에 할당되는 부반송파의 새로운 위치 벡터를 결정하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 제 4 단계에서 단말의 채널 상태 파라미터값이 단말의 채널 상태 파라미터 참조값보다 클 경우에 할당하는 부반송파의 개수를 늘리고, 상기 단말의 채널 상태 파라미터값이 단말의 채널 상태 파라미터 참조값보다 작을 경우에는 할당하는 부반송파의 개수를 줄인다.
또한, 상기 제 1 단계 이전에, 상기 타이머 세팅 시간, 단말의 채널 상태 파라미터 참조값, 및 채널 상태 파라미터 문턱값의 세팅이 이루어진다.
그리고, 상기 미리 설정된 채널 상태 파라미터 문턱값은 0보다 큰값을 갖는다.
이하, 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
먼저 본 발명의 개념에 대해 개략적으로 설명한다.
상기한 바와 같이, 직교주파수분할다중방식으로 운용되는 다중셀 시스템에서 인접 셀에서 서비스 받고 있는 단말들 간에 동일한 주파수 대역의 부반송파들이 할당되게 되면 필연적인 주파수 충돌로 인한 성능 감쇄가 발생한다.
따라서, 본 발명에서는 이러한 주파수 충돌 상황이 발생하여 단말의 수신 채널 상태가 나빠지면 그에 적응하여 이미 할당받은 부반송파의 할당 개수를 줄이는 방향으로 부반송파의 재할당을 수행하고, 반대로 인접 셀의 단말이 서비스를 종료하여 자기 셀의 단말의 채널 상태가 좋아지면 그에 따라 다시 부반송파의 할당 개수를 증가시키는 방향으로 부반송파 재할당을 수행한다.
즉, 인접셀 간에 할당된 부반송파의 충돌을 되도록이면 줄이면서 최대한의 성능을 얻는 방향으로 동적으로 각 셀에서 서비스 받는 단말들에게 할당할 부반송파의 개수 및 위치를 조절한다.
본 발명을 좀더 엄밀히 설명하기 위해 다음과 같은 파라미터를 정의한다.
Si : 단말 i에게 할당되는 부반송파의 위치 벡터(vector).
예를 들어, 서비스 주파수 대역의 부반송파의 총개수가 N개일 경우에, Si는 0 또는 1로 이루어지는 크기 N의 벡터로 표시된다. 여기서 N개의 부반송파 중 1로 표시되는 부분들이 단말 i에 할당되는 부반송파 위치들이다.
M : 타이머 세팅 시간.
Vi : 단말 i의 채널 상태를 나타내는 값.
단말 i에서 수신되는 SNR(Signal to Noise Ratio) 또는 수신 파워 등의 일반적으로 널리 사용하는 값을 이용 가능하다.
Vref : 단말의 채널 상태 파라미터 참조값.
시스템 운용자가 기대하는 셀 내 단말의 채널 상태 파라미터 고정값이다. 이 값은 셀 별로 달리할 수 있으며, 특히 단말의 위치 정보 획득이 가능할 경우 셀 내 지역에 따라 다르게 할 수 있다.
T : 시스템 운용자가 정해놓는 채널 상태 파라미터 문턱값 (T > 0).
시스템 운용자는 자신의 목적에 맞게 위의 파라미터 중 M, Vref, T 의 값을 미리 세팅해 두어야 한다.
도 4는 단말 i에 대한 부반송파 동적 할당 알고리즘을 나타낸 흐름도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 단말 i가 특정 셀 내에 접속하여 서비스를 받게 되면 해당 단말이 접속 종료될 때까지 본 알고리듬을 적용한다.
S1. 서비스에 맞추어 Si를 결정한다. 여기서, 결정 방식은 본 발명에서 특정 방식으로 고정하지 않는다.
S2. 타이머가 M 시간을 넘을 때마다 아래의 순서를 반복한다. 본 알고리듬을 적용하지 않을 시에는 M을 충분히 큰 값으로 세팅하면 된다.
S3. 단말 i의 채널 상태 파라미터값 Vi을 측정하여 접속한 기지국에 전달한다.
S4. |Vi - Vref|가 T보다 크다면 단계 S5로 가고, |Vi - Vref|가 T보다 크지 않다면 단계 S2로 리턴한다.
S5. 새로운 Si를 결정한다. 이 때, Vi < Vref 이면 채널 상태가 악화된 것이므로 Si 벡터에서 1의 개수를 줄여서 부반송파 할당 위치를 결정하고(즉, 할당하는 부반송파의 개수를 줄임), 반대로 Vi > Vref 이면 채널 상태가 호전된 것이므로 Si 벡터에서 1의 개수를 늘여서 부반송파 할당 위치를 결정(즉, 할당하는 부반송파의 개수를 늘임)하도록 한다. 여기서, 부반송파의 증감 개수 및 할당 위치 결정 방법은 본 발명에서 특정 방식으로 고정하지 않는다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 가능함은 명백할 것이다.
이상에서와 같이 본 발명에 의한 직교주파수분할다중방식에서의 부반송파 동적할당방법은, 전체 셀룰러 시스템 용량을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 그에 따른 사용자 단말에 대한 서비스 품질 제고 및 동일 서비스 QoS 제공을 위한 시스템 구축비용도 감소시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 기지국 및 단말로 이루어진 셀룰러 망에서 상기 단말에 직교주파수분할다중방식으로 부반송파를 동적으로 할당하는 방법에 있어서,
    상기 단말에 할당되는 부반송파의 위치 벡터를 결정하는 제 1 단계;
    설정된 타이머 세팅 시간이 넘을 경우에 상기 단말의 채널 상태 파라미터값을 측정하여 접속한 기지국에 전달하는 제 2 단계;
    상기 단말의 채널 상태 파라미터값과 단말의 채널 상태 파라미터 참조값의 차가 미리 설정된 채널 상태 파라미터 문턱값보다 큰가의 여부를 판단하는 제 3 단계; 및
    상기 단말의 채널 상태 파라미터값과 단말의 채널 상태 파라미터 참조값의 차가 미리 설정된 채널 상태 파라미터 문턱값보다 클 경우에 단말에 할당되는 부반송파의 새로운 위치 벡터를 결정하며, 단말의 채널 상태 파라미터값이 단말의 채널 상태 파라미터 참조값보다 클 경우에 할당하는 부반송파의 개수를 늘리고, 상기 단말의 채널 상태 파라미터값이 단말의 채널 상태 파라미터 참조값보다 작을 경우에는 할당하는 부반송파의 개수를 줄이는 제 4 단계
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 직교주파수분할다중방식에서의 부반송파 동적할당방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 단계 이전에, 상기 타이머 세팅 시간, 단말의 채널 상태 파라미터 참조값, 및 채널 상태 파라미터 문턱값의 세팅이 이루어지는 것을 특징으로 하는 직교주파수분할다중방식에서의 부반송파 동적할당방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 미리 설정된 채널 상태 파라미터 문턱값은 0보다 큰값을 갖는 것을 특징으로 하는 직교주파수분할다중방식에서의 부반송파 동적할당방법.
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