KR100781522B1 - 다수의 셀 간의 서브캐리어 분배 방법 - Google Patents

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Abstract

다수의 셀 간의 서브캐리어 분배 방법을 제공한다. 다수의 셀 간의 서브캐리어 분배 방법은 제 1셀의 스테이션이 인접한 제 2셀의 간섭을 받을 경우 제 1셀의 코오디네이터로 제 2셀의 존재를 알리는 단계 및 제 1셀 및 제 2셀의 코오디네이터 상호간 서브캐리어를 셀에 분배하는 단계를 포함하며 셀에 분배된 서브캐리어의 블록간 가이드 밴드를 배치한다.
OFDM, 부반송파, 서브캐리어

Description

다수의 셀 간의 서브캐리어 분배 방법{Method for distributing subcarrier between multi cells}
도 1 및 도 2는 종래 셀 간에 간섭을 주고 받는 예시적인 상황을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템의 멀티 셀 환경에서 채널을 이루는 다수의 서브캐리어를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 셀에 분배된 서브캐리어를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 셀 간의 서브캐리어를 분배하는 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
100: 채널을 이루는 서브캐리어
110, 120: 서브캐리어의 블록
115: 가이드 밴드
본 발명은 OFDM 통신 시스템의 멀티 셀 환경에서 다수의 셀 간의 서브캐리어 분배 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서브캐리어를 셀에 분배하여 셀 간에 간섭을 제거하는 다수의 셀 간의 서브캐리어 분배 방법에 관한 것이다.
이동 통신에서 멀티미디어 데이터의 수요가 계속적으로 증가함에 따라, 대용량의 데이터를 효과적으로 전송하기 위한 다중화 방법이 요청되고 있다. 다중화란 하나의 회선 또는 전송로를 분할하여 개별적으로 독립된 신호를 동시에 송수신할 수 있는 다수의 채널을 구성하는 기술을 의미한다. 대표적인 다중화 방식으로는 하나의 회선을 다수의 주파수 영역으로 분할하여 다중화하는 주파수 분할 다중 방식(FDM; Frequency Division Multiplexing)과 하나의 회선을 다수의 아주 짧은 시간 간격으로 분할하여 다중화하는 시분할 다중 방식(TDM; Time Division Multiplexing) 등이 있다.
고속 데이터 전송에 적합한 다중화 방법의 하나가 직교 주파수 분할 다중화(OFDM; Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식이다. OFDM은 대역폭 당 전송 속도를 향상시키고, 다중 경로 간섭 등의 방지를 위한 디지털 변조 방식의 하나이다.
OFDM의 특징은 다수의 부반송파를 사용하는 다반송파 변조 방식이라는 것과 각 부반송파가 서로 직교관계에 있다는 점이다. 이와 같이 각 부반송파 사이에 직교성이 유지되므로, 각 부반송파의 주파수 성분은 상호 중첩될 수 있다. 따라서, 보통의 주파수 분할 다중(FDM)에 비해 훨씬 더 많은 반송파의 다중이 가능하므로 주파수 이용 효율이 높고, 각 반송파에 직/병렬 변환된 부호화 데이터를 할당하여 디지털 변조를 수행한다. 이때, 반송파의 수가 늘어날수록 대역폭 당 전송 속도를 높일 수 있다.
일반적으로 이동 통신 시스템은 효율적인 시스템 구성을 위하여 셀(cell)구조를 갖게 되는 데, 셀은 이동 통신에 있어서 주파수를 효율적으로 이용하기 위하여 넒은 지역을 작은 구역으로 세분한 경우 각각의 구역을 의미한다. 이동 통신에서는 셀 내에 기지국을 설치하여 각 단말기와 통신을 수행하게 된다.
한편, OFDM과 개념이 동일한 통신방식으로 DMT(Discrete Multi-Tone), 윈도우 OFDM 등이 있고 무선랜은 OFDM을 사용하는 시스템으로 가장 일반적으로 알려져 있으며, 이외에도 PLC(Power Line Communication), 동축케이블 통신, ADSL 등 많은 통신시스템이 OFDM을 사용한다.
그러나, 셀(cell)의 개념을 가지는 통신시스템에서 OFDM을 사용할 때 다수의 셀이 물리적으로 동일하거나 인접해서 존재할 경우 서로 간섭을 줄 수 있다. 셀 간에 간섭을 주고 받는 여러 가지 상황을 이하 도 1 및 도 2에서 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 종래 셀 간에 간섭을 주고 받는 예시적인 상황을 도시한다.
도 1(a)에 도시된 바와 같이, 예를 들어 두 개의 셀(셀 A, 셀 B)(10, 20)이 공간상에 서로 섞여 있을 경우 셀 A(10)의 장치(12, 14, 16)가 셀 B(20)의 신호를 전달 받을 수 있거나 셀 B의 장치(22, 24, 26)가 셀 A(10)의 신호를 전달 받을 수 있을 경우 상호 간섭이 발생할 수 있다. 상기 장치에는 각 셀의 스테이션과 코오디네이터를 포함한다.
도 1(b)에 도시된 바와 같이, 예를 들어 두 개의 셀(10, 20)이 상호간 공간적으로 분리되어 있어 셀 A에 속해 있는 장치(12, 14, 16)와 셀 B에 속해 있는 장 치(22, 24, 26) 사이에 공간적으로 섞여 있지는 않으나 어느 하나의 셀의 장치의 신호가 셀 A(10)와 셀 B(20)의 장치에게 전달될 수 있을 경우 상호 간섭이 발생할 수 있다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 셀 A(10)의 장치(13, 15)와 셀 B(20)의 장치(23, 25)가 공간적으로 떨어져 있으나, 예를 들어 셀 A(10)의 가장 자리에 있는 스테이션(15)이 인접 셀 B(20)의 스테이션(25)의 신호를 전달 받을 때 셀 A(10)의 코오디네이터(13)와 인접 셀 B의 코오디네이터(23)의 신호까지 전달받을 수 있을 경우 간섭이 발생할 수 있다.
도 2(b)에 도시된 바와 같이, 상기 도 2(a)와 마찬가지로 셀 A(10)의 장치(13, 15)와 셀 B(20)의 장치(23, 25)가 공간적으로 떨어져 있으나, 예를 들어 셀 A(10)의 가장 자리에 있는 스테이션(15)이 인접 셀 B(20)의 코오디네이터(23) 및 스테이션(25)의 신호를 전달 받을 수 있을 때 상호 간섭이 발생할 수 있다.
따라서, 상기 셀(cell)의 개념을 가지는 통신시스템에서 OFDM을 사용할 때 다수의 셀이 물리적으로 동일하거나 인접해서 존재할 경우 발생하는 셀 간의 간섭을 제거할 필요성이 제기된다.
본 발명은 다수의 셀 간의 서브캐리어 분배 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있 을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 셀 간의 서브캐리어 분배 방법은 제 1셀의 스테이션이 인접한 제 2셀의 간섭을 받을 경우 제 1셀의 코오디네이터로 제 2셀의 존재를 알리는 단계 및 제 1셀 및 제 2셀의 코오디네이터 상호간 서브캐리어를 셀에 분배하는 단계를 포함하며 셀에 분배된 서브캐리어의 블록간 가이드 밴드를 배치한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템의 멀티 셀 환경에서 채널을 이루는 다수의 서브캐리어를 도시한다.
OFDM을 사용하는 통신 시스템의 구성요소는 물리적으로 인접한 다수의 스테이션(station)과 스테이션의 채널(channel) 사용을 제어하는 코오디네이터(coordinator)로 이루어진 셀(cell), 셀 내부의 다수의 스테이션의 채널 사용을 제어하며 셀 간의 서브캐리어(subcarrier; 부반송파)의 분배에 대해 조절하는 코오디네이터 및 채널을 사용하고자 하는 셀의 구성원이며 인접 셀과 간섭이 있음을 코오디네이터로 알리고 코오디네이터 상호간 통신이 안 될 때 중계 역할을 할 수 있는 스테이션을 구성요소로 한다.
OFDM은 다수의 서브캐리어를 포함하며 각각의 서브캐리어에는 각기 다른 방식의 데이터 변조 방식이 사용되어지거나, 모두 동일한 데이터 변조 방식이 사용되어 질 수 있으며 일반적으로 M-ary QAM(Quadrature Amplitude Modulation)이 사용되어진다. QAM은 디지털 신호를 일정량만큼 분류하여 반송파 신호와 위상을 변화시키면서 변조시키는 방법이며, 사용하는 신호좌표의 양에 따라 여러 가지로 분류될 수 있는 데 MPSK와 마찬가지로 M-ary방식이라서 QAM을 MQAM이라고 부르기도 하며 일반적으로 2의 승수에 해당하는 만큼의 신호를 사용한다
도 3에 도시된 바와 같이, 채널을 이루는 다수(예를 들어 수십 내지 수백개)의 서브캐리어(30)가 나열되는 형태를 나타낸다. 이때, 다수의 셀은 서로 채널을 공유하여 사용하기 때문에 하나의 서브캐리어를 다수의 셀이 사용할 경우 셀 간에 상호 간섭이 발생할 수 있다. 즉, 셀의 가장자리에 있는 스테이션이 인접 셀의 신호를 전달 받을 때 인접 셀과 주파수 영역에서 신호가 겹쳐지므로 셀 간에 간섭이 발생할 수 있다. 이때, 다수의 셀에 서브캐리어를 분배하고 인접 셀과 주파수 영역 에서 신호가 겹쳐지지 않도록 하여 셀 간의 간섭 발생을 방지할 수 있는 데 이하 도 4에서 구체적으로 후술하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 셀에 분배된 서브캐리어를 도시한다.
스테이션이 해당 채널에서 다른 셀의 간섭(신호)을 받으면, 스테이션은 코오디네이터로 인접 셀의 존재를 알리고 코오디네이터는 인접 셀의 코오디네이터, 채널의 사용 및 서브캐리어의 사용에 대해서 대상 인접 셀의 코오디네이터와 상호간 조절하게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 코오디네이터는 상기 도 3의 셀 간의 간섭을 방지하기 위해 채널을 이루는 서브캐리어(100)를 각각의 셀에 분배하고 소정의 셀에서 사용하는 서브캐리어를 인접 셀에서는 사용하지 못하게 하여 주파수 영역에서 다수의 셀이 각각 채널내에서 독립적인 주파수 영역을 가지도록 한다.
코오디네이터 상호간의 서브캐리어의 분배를 위해 바람직하게는 먼저 코오디네이터는 자신의 셀의 서비스 품질(QoS; Quality of Service)을 보장하기 위한 데이터 레이트를 계산하고 코오디네이터 상호간 셀의 데이터 레이트를 비교해서 바람직하게는 데이터 레이트가 많은 셀에 많은 서브캐리어를 분배한다. 이때, 각각의 셀에 분배된 서브캐리어 상호간의 간섭을 방지하게 위해 셀 간에 분배되는 서브캐리어의 블록(110, 120)이 주파수 영역에서 적당한 간격을 갖도록 가이드 밴드(115)를 배치한다.
상기 데이터 레이트는 계속적으로 상황에 따라 변화하므로 반복하여 각 셀 상호간의 서브캐리어 분배를 규칙적으로 실시하도록 한다.
또한 데이터 레이트를 이용하여 데이터 레이트에 따라 서브캐리어를 분배하는 방식(제 1방식)외에 셀 상호간 다수의 서브캐리어를 데이터 레이트와 관계없이 절반으로 나누어 분배(제 2방식) 하거나 셀 A내의 스테이션의 개수와 셀 B내의 스테이션의 개수를 비교해서 바람직하게는 스테이션의 개수가 많은 셀에 많은 서브캐리어를 분배(제 3방식)할 수도 있다.
또한 제 1 방식 내지 제 3방식을 통해 코오디네이터 상호간 통신이 제대로 안될 경우 간섭을 받은 스테이션이 코오디네이터 상호간의 통신을 중계할 수 있다. 예를 들어 제 1방식을 통해 셀 간의 서브캐리어 분배를 통해 간섭을 받은 스테이션은 셀 A의 코오디네이터와 통신할 때는 셀 A에 분배된 서브캐리어를 사용하고, 셀 B의 코오디네이터와 통신할 때는 B에 분배된 서브캐리어를 사용함으로써 코오디네이터 상호간의 통신을 중계할 수 있다. 따라서 인접 셀과 주파수 영역에서 신호가 겹쳐지지 않으므로 셀 간의 간섭을 막을 수 있고, 기존의 채널당 알고리즘 즉, CSMA/CA, 타임 슬롯 할당 및 PLC에서 개개의 톤(tone)에 사용할 데이터 모듈레이션(modulation) 방법을 송수신간에 채널 상태에 따라 정하는 것 등을 그대로 이용할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 셀 간의 서브캐리어를 분배하는 순서도다.
예를 들어, 제 1셀(셀 A)의 스테이션이 해당 채널에서 인접한 제 2셀(셀 B)의 간섭을 받으면 셀 A의 스테이션은 셀 A의 코오디네이터로 인접 셀의 존재를 알 린다(S501).
다음 단계에서, 셀 A 및 셀 B의 코오디네이터 상호간 서브캐리어를 셀(셀 A 및 셀 B)에 분배하게 되는 데, 먼저 코오디네이터 상호간 자신의 셀의 서비스 품질(QoS)을 보장하기 위한 데이터 레이트를 계산하고, 코오디네이터 상호간 데이터 레이트를 비교한다(S511, S521).
코오디네이터 상호간 셀의 데이터 레이트를 비교해서 데이터 레이트에 따라 서브캐리어를 분배한다(S531). 바람직하게는 데이터 레이트가 많은 셀에 많은 서브캐리어를 분배하고, 분배된 서브캐리어 상호간의 간섭을 방지하기 위해 서브캐리어의 블록간 가이드 밴드를 배치하여 서브캐리어의 블록이 주파수 영역에서 적당한 간격을 갖도록 한다. 또한 상기 데이터 레이트는 계속적으로 상황에 따라 변화하므로 반복하여 각 셀 상호간의 서브캐리어 분배를 규칙적으로 실시하도록 한다.
셀 간의 서브캐리어 분배를 통해 코오디네이터 상호간 통신이 제대로 안될 경우 간섭을 받은 셀 A의 스테이션은 셀 A의 코오디네이터와 통신할 때는 셀 A에 분배된 서브캐리어를 사용하고, 셀 B의 코오디네이터와 통신할 때는 B에 분배된 서브캐리어를 사용함으로써 코오디네이터 상호간 통신을 중계할 수 있다.
또한 데이터 레이트를 이용하여 데이터 레이트에 따라 서브캐리어를 분배하는 방식외에 셀 상호간 다수의 서브캐리어를 데이터 레이트와 관계없이 절반으로 나누어 분배하거나 셀 A내의 스테이션의 개수와 셀 B내의 스테이션의 개수를 비교해서 바람직하게는 스테이션의 개수가 많은 셀에 많은 서브캐리어를 분배할 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 셀 간의 서브캐리어 분배 방법에 따르면 OFDM에서 셀 간의 간섭을 제거할 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 제 1 셀의 스테이션이 인접한 제 2 셀의 간섭을 받을 경우 상기 제 1 셀의 코오디네이터로 상기 제 2 셀의 존재를 알리는 단계; 및
    상기 제 1 셀 및 상기 제 2 셀의 코오디네이터 상호간 서브캐리어를 상기 제1 셀 및 제 2 셀에 분배하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 셀 및 제 2 셀에 분배된 상기 서브캐리어의 블록간 가이드 밴드를 배치하는 다수의 셀 간의 서브캐리어 분배 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코오디네이터 상호간 데이터 레이트를 계산하여 비교하는 단계를 더 포함하며,
    상기 데이터 레이트에 따라 상기 서브캐리어를 상기 제 1 셀 및 제 2 셀에 분배하는 다수의 셀 간의 서브캐리어 분배 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 코오디네이터는 상기 서브캐리어를 절반으로 나누어 상기 제 1 셀 및 제 2 셀에 분배하거나 상기 제 1 셀 및 제 2 셀의 스테이션의 개수에 따라 상기 서브캐리어를 상기 제 1 셀 및 제 2 셀에 분배하는 다수의 셀 간의 서브캐리어 분배 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 스테이션이 상기 제 1 셀 및 제 2 셀에 분배된 상기 서브캐리어를 이용하여 상기 코오디네이터 상호간 통신을 중계하는 다수의 셀 간의 서브캐리어 분배 방법.
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