KR100812956B1 - Apparatus and method for allocating a frequency in an ofdm multi-cell communication system - Google Patents

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KR100812956B1 KR1020060103382A KR20060103382A KR100812956B1 KR 100812956 B1 KR100812956 B1 KR 100812956B1 KR 1020060103382 A KR1020060103382 A KR 1020060103382A KR 20060103382 A KR20060103382 A KR 20060103382A KR 100812956 B1 KR100812956 B1 KR 100812956B1
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Abstract

An apparatus and a method for allocating frequency in an OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) multi-cell communication system are provided to divide each cell within a cell cluster into an interference region and a non-interference region, allocate available frequency orthogonal tones to each region so that the available frequency orthogonal tones are not duplicated or allocate at least one different available frequency orthogonal tone to the each region within the each cell. An OFDM scheduler(100) sets m available frequency orthogonal tones and sets n cells, wherein n is more than 2, as one cell cluster. A DB(104) stores data for dividing one cell into a region with weak interference from other cells and a region with strong interference from the other cells. A tone allocator(102) allocates the m available frequency orthogonal tones to each cell. A beam setter(106) sets the intensity of beam to be transmitted by region. A directional antenna controller(108) controls a directional antenna to allocate a corresponding available frequency orthogonal tone to subscriber terminals within a region. A feedback module(110) checks the abnormality of each available frequency orthogonal tone.

Description

ＯＦＤＭ 다중 셀 통신 시스템의 주파수 할당 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ALLOCATING A FREQUENCY IN AN OFDM MULTI-CELL COMMUNICATION SYSTEM}Apparatus and method for allocating frequency of multi-cell communication system {APPARATUS AND METHOD FOR ALLOCATING A FREQUENCY IN AN OFDM MULTI-CELL COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 본 발명에 따른 OFDM 다중 셀 통신 시스템의 주파수 할당 장치를 도시한 블록도이며,1 is a block diagram showing a frequency allocation apparatus of an OFDM multi-cell communication system according to the present invention,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 OFDM 다중 셀 통신 시스템이 영역별로 주파수를 할당하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram illustrating a process of allocating frequencies for each region in an OFDM multi-cell communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

100 : OFDM 스케쥴러 102 : 톤 할당기100: OFDM scheduler 102: tone allocator

104 : 데이터베이스 106 : 빔 설정기104: Database 106: Beam Setter

108 : 방향성 안테나 제어기 110 : 피드백 모듈108: directional antenna controller 110: feedback module

본 발명은 다중 셀 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 OFDM 다중 셀 통신 시스템의 주파수 할당 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-cell communication system, and more particularly, to an apparatus and method for frequency allocation in an OFDM multi-cell communication system.

다중 셀 통신 시스템은 한정된 자원, 일 예로 주파수 자원과 코드 자원, 타임 슬롯 자원 등을 다중 셀 통신 시스템을 구성하는 다수의 셀들이 분할하여 사용 하고, 일부의 다른 셀들에서 동일한 자원을 재사용함으로 인해 ICI(ICI : Inter Cell Interface)가 발생하게 된다. 그런데, 다중 셀 통신 시스템에서 주파수 자원, 코드 자원, 타임 슬롯 자원 등을 일부의 다른 셀들이 재사용하게 되면, ICI로 인해 성능 저하가 발생되지만 다중 셀 통신 시스템의 전체 용량을 증가시킬 수 있게 된다.A multi-cell communication system uses a limited number of resources, for example, a frequency resource, a code resource, and a time slot resource, by dividing a plurality of cells constituting the multi-cell communication system and reusing the same resource in some other cells. ICI: Inter Cell Interface is generated. However, when some other cells reuse frequency resources, code resources, and time slot resources in a multi-cell communication system, performance may be reduced due to ICI, but the total capacity of the multi-cell communication system may be increased.

여기서, 주파수 재사용 계수(K)에 대해서 설명하면 다음과 같다.Here, the frequency reuse coefficient K will be described.

먼저, 다수의 셀을 구비하며, 다수의 셀들이 주파수 대역을 분할하여 사용하는 다중 셀 통신 시스템에서 셀들간의 간섭을 줄이면서 주파수 자원을 재사용하기 위하여 주파수 대역이 주파수 재사용 계수와 동일한 개수의, 즉 K 개의 서브 주파수 대역들로 분할된다. 그리고, K 개의 서브 주파수 대역들이 셀들 중에서 서빙 셀을 포함하여 K 개의 셀들에 할당되고, K 개의 셀들을 제외한 나머지 셀들 중 일부 셀들에서 다른 셀들에 영향을 미치는 또는 다른 셀들로부터 영향을 받는 간섭을 고려하여 K 개의 서브 주파수 대역들이 재사용된다.First, in a multi-cell communication system having a plurality of cells and using a plurality of cells by dividing the frequency band, the frequency band is the same number as the frequency reuse coefficient to reuse frequency resources while reducing interference between cells. It is divided into K sub frequency bands. In addition, K sub-frequency bands are allocated to K cells including a serving cell among the cells, and in consideration of interference affecting other cells or from other cells in some of the remaining cells except K cells, K sub frequency bands are reused.

주파수 재사용율이 낮을수록, 즉 주파수 재사용 계수가 1을 초과할수록(K>1) ICI 감소하지만, 1개의 셀에서 사용 가능한 주파수 자원의 양이 감소하여 다중 셀 통신 시스템의 전체 용량 역시 함께 감소하게 된다. 이와는 반대로, 주파수 재사용 계수가 1일 경우, 즉 다중 셀 통신 시스템을 구성하는 모든 셀들이 동일한 주파수 대역을 사용할 경우(K=1)에는 ICI는 증가하지만, 1개의 셀에서 사용 가능한 주파수 자원의 양 역시 증가하여 다중 셀 통신 시스템의 전체 용량 역시 함께 증가하게 된다.The lower the frequency reuse rate, i.e., if the frequency reuse factor exceeds 1 (K> 1), the ICI decreases, but the amount of frequency resources available in one cell decreases, which also reduces the overall capacity of the multi-cell communication system. . In contrast, when the frequency reuse factor is 1, that is, when all cells constituting the multi-cell communication system use the same frequency band (K = 1), the ICI increases, but the amount of frequency resources available in one cell also increases. Increasingly, the total capacity of a multi-cell communication system also increases.

한편, 크드 분할 다중 접속(CDMA : Code Division Multiple Access, 이하 'CDMA'라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 다중 셀 통신 시스템(이하' CDMA 다중 셀 통신 시스템'이라 칭하기로 한다)에서는 상기 CDMA 다중 셀 통신 시스템을 구성하는 셀들 각각에 상기 셀들 각각을 구분할 수 있는 고유한 스트램블링 코드를 부여한다. 따라서, 상기 CDMA 다중 셀 통신 시스템은 상기 스크램블링 코드를 사용함으로 인해 다른 셀들간의 ICI를 최소화시켜 상기 CDMA 다중 셀 통신 시스템을 구성하는 모든 셀들이 CDMA 통신 시스템의 주파수 대역을 재사용하는 것을 가능하게 하여 주파수 재사용 계수를 1로 유지하고 있다.On the other hand, in a multi-cell communication system (hereinafter referred to as a "CDMA multi-cell communication system") that uses a code division multiple access (CDMA: Code Division Multiple Access (CDMA)) scheme, the CDMA multi-cell Each of the cells constituting the communication system is assigned a unique scrambling code that can distinguish each of the cells. Accordingly, the CDMA multi-cell communication system minimizes the ICI between other cells by using the scrambling code so that all cells constituting the CDMA multi-cell communication system can reuse the frequency band of the CDMA communication system. The reuse factor is kept at 1.

이와 같이, CDMA다중 셀 통신 시스템은 주파수 재사용 계수를 1로 유지함으로써 ICI는 주파수 재사용 계수를 1을 초과하여 설정할 경우보다 증가할지라도 주파수 자원의 효율성을 증가시킬 수 있으므로 전체 시스템 용량을 크게 향상시키는 시스템이다. 또한, CDMA 다중 셀 통신 시스템은 셀들 각각에서 셀내에 존재하는 가입자 단말기들의 사용자 신호들간의 간섭을 감소시키기 위해 가입자 단말기들 각각에 고유한 코드를 부여한다. 그래서 가입자 단말기들 각각은 가입자 단말기들 각각에 고유하게 부여된 코드를 사용하여 사용자 신호를 주파수 대역으로 확산시켜 송신한다. 여기서, 가입자 단말기들 각각에 부여되는 코드는 직교성을 가지는 코드로서, 가입자 단말기들간의 간섭을 최소화시킬 수 있다.As such, the CDMA multi-cell communication system maintains the frequency reuse factor of 1, thereby increasing the efficiency of the frequency resource even if the ICI increases when the frequency reuse factor is set above 1, thereby greatly improving the overall system capacity. to be. In addition, the CDMA multi-cell communication system assigns a unique code to each of the subscriber stations in each cell to reduce interference between user signals of subscriber stations present in the cell. Thus, each of the subscriber stations spreads and transmits a user signal in a frequency band using a code uniquely assigned to each of the subscriber stations. Here, the code assigned to each of the subscriber stations is an orthogonal code, which can minimize interference between the subscriber stations.

CDMA 다중 셀 통신 시스템에서는 셀 당 가입자 단말기들의 개수가 증가하면 가입자 단말기들 상호간의 간섭 또는 ICI양이 증가하게되어 전체 시스템 용량을 제한하는 요인으로 작용한다. 그런데, CDMA 다중 셀 통신 시스템의 각 셀이 수용 가 능한 가입자 단말기 개수 내에서 셀당 가입자 단말기들의 개수가 증가할 경우에는 가입자 단말기들 상호간의 간섭 또는 ICI양이 증가하는 것으로 전체 시스템 용량에 있어 문제로 작용하지 않으며, 오히려 주파수 자원의 효율성을 증가시켜 시스템 용량을 증대시키는 효과를 가져온다.In the CDMA multi-cell communication system, increasing the number of subscriber stations per cell increases the amount of interference or ICI between subscriber stations, thereby limiting the overall system capacity. However, when the number of subscriber stations per cell increases within the number of subscriber stations that can be accommodated in each cell of the CDMA multi-cell communication system, the interference or ICI amount between subscriber stations increases, which causes a problem in the overall system capacity. Rather, it increases the system capacity by increasing the efficiency of frequency resources.

한편, 차세대 통신 시스템인 4세대 통신 시스템에서는 고속 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Quality of Service; 이하 'QoS' 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에거 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA : Broadband Wireless Access) 통신 시스템에 이동성과 QoS를 보정하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.Meanwhile, in the fourth generation communication system, which is the next generation communication system, active researches are being provided to provide users with services having various quality of service (hereinafter referred to as 'QoS') having a high transmission speed. Particularly, in 4G communication systems, studies are being actively conducted to support high-speed services in a form of compensating mobility and QoS in a broadband wireless access (BWA) communication system such as a wireless local area network system and a wireless urban area network system. Is going on.

이러한 4G 통신 시스템에서는 유무선 채널에서 고속 데이터 전송에 유용한 방식으로 직교 주파수 분할 다중(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) /직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA : Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 활발하게 연구하고 있으며, OFDM/OFDMA 방식은 멀티 캐리어를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심벌열을 병렬로 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 서브 캐리어들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조 방식의 일종이다. 여기서, OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 다중 셀 통신 시스템을 'OFDM/OFDMA 다중 셀 통신 시스템'이라 칭하기로 한다.In this 4G communication system, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) / orthogonal frequency division multiplexing (OFDMA) is used as a method useful for high-speed data transmission in wired and wireless channels. The OFDM / OFDMA method is a method of transmitting data using multi-carriers, and converts each of the serially input symbol strings in parallel to each other. It is a type of multicarrier modulation that modulates and transmits a plurality of subcarriers with orthogonality. Here, a multi-cell communication system using an OFDM / OFDMA scheme will be referred to as an 'OFDM / OFDMA multi-cell communication system'.

4G 통신 시스템이 고속, 고품질의 무선 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해서는 광대역의 스펙트럼 자원이 필요하다. 하지만, 광대역 스펙트럼 자원을 사용할 경우에는 다중 경로 전파에 따른 무선 전송로 상에서의 페이딩(fading) 영향이 심각해지며, 전송 대역 내에서도 주파수 선택적 페이딩에 따른 영향이 발생한다. 따라서, 고속의 무선 멀티미디어 서비스를 위해서는 CDMA 방식에 비해 주파수 선택적 페이딩에 강인한 OFDM/OFDMA 방식이 더 큰 이득을 가지므로 4G 통신 시스템에 적극 활용되고 있는 추세에 있다. 즉, OFDM/OFDMA 방식은 다수개의 서브 캐리어들간의 직교성을 유지하여 전송함으로써 고속 데이터 전송 시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 특징으로 가지며, 또한 주파수 사용 효율이 좋고 다중 경로 페이딩에 강한 특성이 있어 고속 데이터 전송 시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있다는 특징을 가진다. 또한, OFDM/OFDMA 방식에서는 주파수 스펙트럼을 중첩하여 사용함으로 주파수 사용이 효율적이고 주파수 선택적 페이딩이 강하고, 다중 경로 페이딩에 강하고, 보호 구간을 이용하여 심벌간 간섭 영향을 줄일 수 있으며, 하드웨어적으로 등화기 구조를 간단하게 설계하는 것이 가능하며, 임펠스성 잡음에 강하다는 장점을 가지고 있어서 4G 통신 시스템에 적극 활용되고 있는 추세에 있다.Broadband spectrum resources are needed for 4G communication systems to provide high-speed, high-quality wireless multimedia services. However, when the broadband spectrum resources are used, fading effects on the radio transmission path due to multipath propagation become serious, and the effects of frequency selective fading occur within the transmission band. Therefore, the OFDM / OFDMA scheme, which is more robust to frequency selective fading, has a larger gain than the CDMA scheme for high-speed wireless multimedia services, and thus is actively used in 4G communication systems. That is, the OFDM / OFDMA scheme is characterized by obtaining optimal transmission efficiency during high-speed data transmission by maintaining orthogonality between a plurality of subcarriers, and also having high frequency usage efficiency and strong characteristics for multipath fading. It has the feature that optimum transmission efficiency can be obtained during data transmission. In addition, in the OFDM / OFDMA scheme, the frequency spectrum is superimposed so that frequency use is efficient, frequency selective fading is strong, multipath fading is strong, and inter-symbol interference effects can be reduced by using a guard interval. It is possible to simply design the structure, and has the advantage of being resistant to impeller noise, and is being actively used in 4G communication systems.

그런데, 4G 통신 시스템 역시 현재는 CDMA다중 셀 통신 시스템에서와 마찬가지로 주파수 재사용 계수를 1로 적용하여 통신을 수행하도록 하는 면에 초점을 맞추어 활발한 연구를 진행하고 있다. However, the 4G communication system is also actively researching the focus on the communication by applying the frequency reuse factor to 1 as in the CDMA multi-cell communication system.

일예로, flash-OFDM 통신 시스템의 경우 서브 캐리어들 각각이 겪게 되는 ICOI를 평균화시키기 위해 유사 랜덤 시퀸스를 사용하여 다수의 주파수 호핑 패턴 들을 생성하고, flash-OFDM 통신 시스템을 구성하는 셀들 각각에 할당하여 사용하도록 함으로써 모든 셀들이 동일한 주파수 대역을 사용하는 것을 가능하게 한다. 따라서, flas-OFDM 통신 시스템은 주파수 재사용 계수를 1로 적용하는 것이 가능하게 된다. For example, in the case of a flash-OFDM communication system, a plurality of frequency hopping patterns are generated by using a pseudo random sequence to average the ICOI experienced by each of the subcarriers, and assigned to each of the cells constituting the flash-OFDM communication system. By using it, it is possible for all cells to use the same frequency band. Thus, the flas-OFDM communication system can apply a frequency reuse factor of one.

그러나, 상기 flash-OFDM 통신 시스템은 각 셀에서 사용하는 서브 캐리어들의 개수가 증가함에 따라 일반적인 다중 셀 통신 시스템에서와 같이 셀간 동일한 주파수 자원을 사용하는 서브 캐리어들간 간섭으로 인한 성능 저하가 발생하게 된다.However, in the flash-OFDM communication system, as the number of subcarriers used in each cell increases, performance deterioration due to interference between subcarriers using the same frequency resource between cells occurs as in a general multi-cell communication system.

이런 이유로, OFDM 다중 셀 통신 시스템에서도 CDMA 다중 셀 통신 시스템과 마찬가지로 다른 셀들간의 ICI를 최소화시킴과 더불어 주파수 재사용률을 처;최대한 확보할 수 있는 방안에 대해 많은 연구가 진행 중에 있다.For this reason, much research is being conducted on the OFDM multi-cell communication system as well as the CDMA multi-cell communication system to minimize the ICI between other cells and to maximize the frequency reuse rate.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 셀 클러스터 내의 각 셀을 간섭 영역과 비간섭 영역으로 나눈 후에 각 간섭 영역에 대해 가용 주파수 직교 톤들이 서로 중복되지 않도록 가용 주파수 직교 톤을 할당함으로서, 간섭 영역에서의 셀 간 ICI를 줄일 수 있는 OFDM 셀 다중 통신 시스템의 주파수 할당 장치 및 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve such a problem of the prior art, and after dividing each cell in a cell cluster into an interference region and a non-interference region, the available frequency orthogonal tones do not overlap each other for each interference region. The present invention provides an apparatus and method for allocating a frequency in an OFDM cell multiple communication system capable of reducing inter-cell ICI in an interference region.

본 발명의 다른 목적은, 하거나 각 셀 내 각각의 간섭 영역에 적어도 하나 이상의 다른 가용 주파수 직교 톤이 할당되도록 함으로서, 간섭 영역에서의 셀 간 ICI를 줄일 수 있는 OFDM 셀 다중 통신 시스템의 주파수 할당 장치 및 방법을 제공 하는데 있다.Another object of the present invention is to provide at least one or more other available frequency orthogonal tones to each interference region in each cell, thereby reducing the inter-cell ICI in the interference region, the frequency allocation apparatus of the multi-communication system and Is to provide a way.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, n(n≥2, 자연수)개의 셀을 셀 클러스터로 설정되며, m(m≥2, 자연수)개의 가용 주파수 직교 톤을 설정하는 OFDM 스케쥴러와, 상기 셀 클러스터 내 각 셀에 대한 간섭 영역 및 비간섭 영역에 대한 정보가 저장되어 있는 데이터베이스와, 상기 데이터베이스에 저장된 정보를 토대로 상기 비간섭 영역에 대해 주파수 재사용 계수를 1로 설정하여 상기 m개의 가용 주파수 직교 톤을 할당하고, 상기 셀 클러스터 내 각 간섭 영역에 대해 상기 m개의 가용 주파수 직교 톤들이 중복되지 않도록 적어도 하나 이상의 가용 주파수 직교 톤을 할당하는 톤 할당기를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an OFDM scheduler for setting n (n≥2, natural number) cells as cell clusters, and setting m (m≥2, natural number) available frequency orthogonal tones, The m available frequency orthogonality is set by setting a frequency reuse coefficient to 1 for a non-interfering region based on a database storing information on an interference region and a non-interfering region for each cell in a cell cluster. And a tone allocator for allocating a tone and allocating at least one or more available frequency orthogonal tones so that the m available frequency orthogonal tones do not overlap for each interference region in the cell cluster.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 다른 견지에서의 본 발명은, n(n≥2, 자연수)개의 셀을 셀 클러스터로 설정되며, m(m≥2, 자연수)개의 가용 주파수 직교 톤을 갖는 OFDM 다중 셀 통신 시스템에서 주파수 할당 방법으로서, 상기 셀 클러스터 내 상기 각 셀의 영역을 비간섭 영역과 간섭 영역으로 분할하는 단계와, 상기 비간섭 영역에 대해 주파수 재사용 계수를 1로 설정하여 상기 m개의 가용 주파수 직교 톤을 할당하는 단계와, 상기 셀 클러스터 내 각 간섭 영역에 대해 상기 m개의 가용 주파수 직교 톤들이 중복되지 않도록 적어도 하나 이상의 가용 주파수 직교 톤을 할당하는 단계를 포함한다.In addition, the present invention in another aspect in order to achieve the above object, n (n ≥ 2, natural number) cells are set to a cell cluster, and m (m ≥ 2, natural number) has an available frequency orthogonal tone A frequency allocation method in an OFDM multi-cell communication system, the method comprising: dividing an area of each cell in the cell cluster into a non-interfering area and an interference area, and setting the frequency reuse coefficient to 1 for the non-interfering area to set the m counts. Allocating an available frequency orthogonal tone and allocating at least one or more available frequency orthogonal tones such that the m available frequency orthogonal tones do not overlap for each interference region in the cell cluster.

상기와 같은 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, n(n≥2, 자연수)개의 셀을 셀 클러스터로 설정되며, m(m≥2, 자연수)개의 가용 주파수 직교 톤을 설정하는 OFDM 스케쥴러와, 상기 셀 클러스터 내 각 셀에 대한 간섭 영역 및 비간섭 영역 에 대한 정보가 저장되어 있는 데이터베이스와, 상기 데이터베이스의 정보를 토대로 상기 비간섭 영역에 대해 주파수 재사용 계수를 1로 설정하여 상기 m개의 가용 주파수 직교 톤을 할당하고, 상기 셀 클러스터 내 각 셀 내 간섭 영역에 대해 주파수 재사용 계수를 n-1/m으로 설정하여 상기 m개의 가용 주파수 직교 톤을 할당하는 톤 할당기를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an OFDM scheduler for setting n (n≥2, natural number) cells as a cell cluster, and setting m (m≥2, natural number) available frequency orthogonal tones; The m frequency frequency orthogonality is set by setting a frequency reuse coefficient to 1 for the non-interfering region based on the database storing information on the interference region and the non-interfering region for each cell in the cell cluster. And a tone allocator for allocating tones and assigning the m available frequency orthogonal tones by setting a frequency reuse coefficient of n-1 / m for an interference region in each cell in the cell cluster.

또한, 상기와 같은 다른 목적을 달성하기 위하여 다른 견지에서의 본 발명은, n(n≥2, 자연수)개의 셀을 셀 클러스터로 설정되며, m(m≥2, 자연수)개의 가용 주파수 직교 톤을 갖는 OFDM 다중 셀 통신 시스템에서 주파수 할당 방법으로서, 상기 셀 클러스터 내 상기 각 셀의 영역을 비간섭 영역과 간섭 영역으로 분할하는 단계와, 상기 비간섭 영역에 대해 주파수 재사용 계수를 1로 설정하여 상기 m개의 가용 주파수 직교 톤을 할당하는 단계와, 상기 셀 클러스터 내 각 셀 내 간섭 영역에 대해 주파수 재사용 계수를 n-1/m으로 설정하여 상기 m개의 가용 주파수 직교 톤을 할당하는 단계와, 상기 간섭 영역 내 적어도 하나 이상의 가입자 단말기들로부터 신호를 수신받는 단계와, 상기 수신된 신호를 이용하여 상기 간섭 영역에 할당된 가용 주파수 직교 톤들의 상태를 체크하는 단계와, 상기 체크 결과, 상기 간섭 영역에 할당된 가용 주파수 직교 톤들 중 이상이 있는 가용 주파수 직교 톤을 추출하는 단계와, 상기 간섭 영역에 할당된 가용 주파수 직교 톤들 중 상기 추출된 가용 주파수 직교 톤을 제외한 나머지 가용 주파수 직교 톤을 상기 간섭 영역에 재할당하는 단계를 포함한다.In another aspect, the present invention provides a cell cluster of n (n≥2, natural number) cells, and m (m≥2, natural number) available frequency orthogonal tones. A frequency allocation method in an OFDM multi-cell communication system, comprising: dividing the region of each cell in the cell cluster into a non-interfering region and an interference region, and setting a frequency reuse factor to 1 for the non-interfering region, wherein m Allocating the number of available frequency orthogonal tones, assigning the m available frequency orthogonal tones by setting a frequency reuse coefficient to n-1 / m for an interference area in each cell in the cell cluster, and Receiving a signal from at least one or more subscriber stations in the network; and using the received signal, a state of available frequency orthogonal tones assigned to the interference region. Checking a; and extracting an available frequency orthogonal tone having an abnormality among available frequency orthogonal tones allocated to the interference region, and the extracted available frequency among the available frequency orthogonal tones allocated to the interference region. Reallocating the remaining available orthogonal tones, excluding orthogonal tones, to the interference region.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명을 기술하기 전에 본 발명이 동작하는, 즉 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 시스템이 동작하는 전반적인 환경을 이해하는 것이 필요하다.Before describing the present invention, it is necessary to understand the overall environment in which the present invention operates, that is, the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system.

직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 시스템은 서로 다른 사용자로부터 데이터를 동시에 전송하기 위해 주파수 대역폭 내의 직교 톤들을 사용한다. 특히, 심벌 전송에 이용 가능한 어떤 특정 심벌 주기(T) 및 소정의 대역폭(W)에 대해, 가용 주파수 직교 톤의 개수 m은 WT로 얻어진다. 이때 가용 주파수 직교 톤들 사이의 간격은 △이고, 이것은 1/T로 얻어진다.Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) systems use orthogonal tones within the frequency bandwidth to simultaneously transmit data from different users. In particular, for any particular symbol period T and a given bandwidth W available for symbol transmission, the number m of available frequency orthogonal tones is obtained as WT. The spacing between available frequency orthogonal tones is then Δ, which is obtained at 1 / T.

도 1은 본 발명에 따른 OFDM 다중 셀 통신 시스템의 주파수 할당 장치를 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a frequency allocation apparatus of an OFDM multi-cell communication system according to the present invention.

도 1을 참조하면, OFDM 다중 셀 통신 시스템의 주파수 할당 장치는 OFDM 스케쥴러(100), 톤 할당기(102), 데이터베이스(104), 빔 설정기(106), 방향성 안테나 제어기(108) 및 피드백 모듈(110)을 포함한다.Referring to FIG. 1, an apparatus for allocating frequency in an OFDM multi-cell communication system includes an OFDM scheduler 100, a tone allocator 102, a database 104, a beam setter 106, a directional antenna controller 108, and a feedback module. 110.

OFDM 스케쥴러(100)는 심벌 전송에 이용 가능한 어떤 특정 심벌 주기(T) 및 소정의 대역폭(W)을 이용하여 m개의 가용 주파수 직교 톤을 설정하며, n(n≥2, 자연수)개의 셀을 하나의 셀 클러스터로 설정한다.The OFDM scheduler 100 sets m available frequency orthogonal tones using a certain symbol period (T) and a predetermined bandwidth (W) available for symbol transmission, and sets n (n≥2, natural numbers) one cell. Set to a cell cluster of.

데이터베이스(104)에는 통계적 자료를 토대로 하나의 셀을 다른 셀로부터의 간섭으로부터 안정적인 영역(이하, 비간섭 영역이라함)과 다른 셀로부터 간섭이 많은 영역(이하, 간섭 영역이라함)을 구분 짓기 위한 데이터가 저장되어 있다.Based on the statistical data, the database 104 includes a method for distinguishing a stable region (hereinafter, referred to as a non-interfering region) from an interference from another cell and an area with a lot of interference (hereinafter referred to as an interference region) from another cell. The data is stored.

톤 할당기(102)는 OFDM 스케쥴러(100)에서 설정된 m개의 가용 주파수 직교 톤을 각각의 셀에 할당하기 위한 수단으로서, 데이터베이스(104)에 저장된 데이터를 토대로 m개의 가용 주파수 직교 톤을 간섭 영역 및 비간섭 영역에 할당한다.The tone allocator 102 is a means for allocating m available frequency orthogonal tones set in the OFDM scheduler 100 to each cell, and assigns m available frequency orthogonal tones based on the data stored in the database 104 to the interference region and Assign to non-interfering areas.

즉, 톤 할당기(102)는 셀 클러스터 내 각 셀의 비간섭 영역에 대해 주파수 재사용 계수를 1로 설정함으로서, m개의 가용 주파수 직교 톤을 비간섭 영역에 할당하게 되고, 셀 클러스터 내 각 셀의 간섭 영역에 대해 m개의 가용 주파수 직교 톤들이 중복되지 않도록 할당한다.That is, the tone allocator 102 sets the frequency reuse coefficient to 1 for the non-interfering region of each cell in the cell cluster, thereby allocating m available frequency orthogonal tones to the non-interfering region, M available frequency orthogonal tones for the interference region are allocated so as not to overlap.

또한, 톤 할당기(102)는 셀 클러스터 내 각 셀의 간섭 영역에 대해 주파수 재사용 계수를 n-1/m으로 설정함으로서, 각각의 간섭 영역에 m개의 가용 주파수 직교 톤을 할당할 수 있다.In addition, the tone allocator 102 may assign m available frequency orthogonal tones to each interference region by setting the frequency reuse coefficient to n-1 / m for the interference region of each cell in the cell cluster.

빔 설정기(106)는 톤 할당기(102)에서 셀의 각 영역별로 할당된 가용 주파수 직교 톤에 의거하여 영역별로 송출될 빔의 세기를 설정한다. 즉, 셀의 중앙에서 비교적 거리가 먼 영역에 대해서는 고에너지를 갖도록 빔의 세기를 설정하고, 셀의 중앙에서 비교적 거리가 가까운 영역에 대해서는 저에너지를 갖도록 빔의 세기를 설정한다.The beam setter 106 sets the intensity of the beam to be transmitted for each region based on the available frequency orthogonal tones allocated to each region of the cell in the tone allocator 102. That is, the intensity of the beam is set to have a high energy in a region relatively far from the center of the cell, and the intensity of the beam is set to have a low energy in a region relatively close to the center of the cell.

방향성 안테나 제어기(108)는 톤 할당기(102)에서 셀의 각 영역별로 할당된 가용 주파수 직교 톤과 빔 설정기(106)에서 설정된 빔의 세기를 토대로 방향성 안테너를 제어하여 해당 영역 내 가입자 단말기들에게 해당 가용 주파수 직교 톤을 할당한다. 즉, 방향성 안테나 제어기(108)는 간섭 영역에 대응되는 방향으로 방향성 안테나를 제어한 후 간섭 영역에 할당된 가용 주파수 직교 톤을 간섭 영역 내 가입자 단말기들에게 할당하고, 비간섭 영역에 대응되는 방향으로 방향성 안테나를 제어한 후 비간섭 영역에 할당된 가용 주파수 직교 톤을 비간섭 영역 내 가입자 단말기들에게 할당한다.The directional antenna controller 108 controls the directional antenna on the basis of the available frequency orthogonal tone allocated to each area of the cell in the tone allocator 102 and the beam intensity set in the beam setter 106, thereby providing subscriber terminals in the area. Assigns the corresponding available orthogonal tone to. That is, the directional antenna controller 108 controls the directional antenna in a direction corresponding to the interference region, and then allocates available frequency orthogonal tones to the subscriber stations in the interference region, and in a direction corresponding to the non-interfering region. After controlling the directional antenna, the available frequency orthogonal tone allocated to the non-interfering region is allocated to the subscriber stations in the non-interfering region.

피드백 모듈(110)은 간섭 영역 내 가입자 단말기들에 대해 가용 주파수 직교 톤을 할당한 후 가입자 단말기들에서 송신되는 신호의 세기를 토대로 각 가용 주파수 직교 톤들의 이상 유무를 체크한다. 즉, 간섭이 심한 경우 가입자 단말기에서 송신되는 신호의 세기가 기 설정된 기준 값 이하로 떨어지게 되면, 이에 따라 피드백 모듈(110)은 가입자 단말기에 할당된 가용 주파수 직교 톤에 이상이 있다는 정보를 톤 할당기(102)에 알려준다.The feedback module 110 allocates available frequency orthogonal tones to the subscriber stations in the interference area and checks for abnormalities of each available frequency orthogonal tones based on the strength of the signal transmitted from the subscriber stations. That is, when the interference is severe, when the strength of the signal transmitted from the subscriber station falls below a predetermined reference value, the feedback module 110 accordingly according to the tone allocator information that there is an error in the available orthogonal tone assigned to the subscriber station. (102).

톤 할당기(102)는 피드백 모듈(110)의 정보를 토대로 간섭 영역 내 가입자 단말기에 다른 가용 주파수 직교 톤을 할당하게 된다.The tone allocator 102 assigns another available frequency orthogonal tone to the subscriber station in the interference region based on the information of the feedback module 110.

상기와 같은 구성을 갖는 OFDM 다중 셀 통신 시스템이 주파수를 할당하는 과정에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.A process of allocating a frequency in an OFDM multi-cell communication system having the above configuration will be described with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 OFDM 다중 셀 통신 시스템이 영역별로 주파수를 할당하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram illustrating a process of allocating frequencies for each region in an OFDM multi-cell communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

먼저, OFDM 스케쥴러(100)가 3개의 셀(셀 A, 셀 B, 셀 C)을 하나의 셀 클러스터로 설정함과 더불어 가용 주파수 직교 톤을 3개, 즉 f1, f2, f3으로 설정한 경우를 예로 들어 설명한다.First, the OFDM scheduler 100 sets three cells (cell A, cell B, cell C) to one cell cluster and sets three available frequency orthogonal tones, namely, f1, f2, and f3. An example will be described.

도 2에 도시된 바와 같이, 데이터베이스(104)에는 셀 클러스터의 셀 내 간섭 영역(F) 및 비 간섭 영역(E)에 대한 정보가 저장되어 있다.As shown in FIG. 2, the database 104 stores information about an intra-cell interference region F and a non-interference region E of a cell cluster.

이에, 톤 할당기(102)는 데이터베이스(104)에 저장된 정보를 토대로 3개의 가용 주파수 직교 톤을 셀 클러스터의 각 셀 내 간섭 영역(F)과 비간섭 영역(E)에 각각 할당한다.Accordingly, the tone allocator 102 allocates three available frequency orthogonal tones to each interference cell F and non-interference area E in each cell of the cell cluster based on the information stored in the database 104.

먼저, 톤 할당기(102)는 비간섭 영역(E)인 셀 A, B, C의 중앙 영역, 즉 다른 셀의 영향을 적게 받는 영역에 대해 주파수 재사용 계수를 1로 설정하여 가용 주파수 직교 톤을 할당하는데, 즉 셀 A, B, C의 비간섭 영역(E)에는 가용 주파수 직교 톤인 f1, f2, f3이 할당된다. 이에 따라 빔 설정기(106) 및 방향성 안테나 제어기(108)를 통해 비간섭 영역(E) 내의 가입자 단말기들에게는 가용 주파수 직교 톤인 f1, f2, f3이 할당된다.First, the tone allocator 102 sets the frequency reuse coefficient to 1 for the center region of the cells A, B, and C, which are the non-interfering regions E, that is, the regions less influenced by other cells, thereby setting the available frequency orthogonal tones. In other words, in the non-interfering regions E of cells A, B and C, available frequency orthogonal tones f1, f2 and f3 are allocated. Accordingly, the subscriber stations in the non-interfering region E are allocated to the available frequency orthogonal tones f1, f2, f3 through the beam setter 106 and the directional antenna controller 108.

그런 다음, 톤 할당기(102)는 간섭 영역(F)인 영역, 즉 셀 A, B, C가 각각 인접하는 인접 영역에 대해 주파수 재사용 계수를 2/3으로 설정하여 가용 주파수 직교 톤을 할당한다. 즉, 셀 A, B, C의 간섭 영역(F)에 대해 두개의 가용 주파수 직교 톤을 할당한다. 예를 들어, 셀 A의 간섭 영역(F)에는 f1, f2의 가용 주파수 직교 톤을 할당하고, 셀 B의 간섭 영역(F)에는 f2, f3의 가용 주파수 직교 톤을 할당하며, 셀 C의 간섭 영역(F)에는 f1, f3의 가용 주파수 직교 톤을 할당한다. The tone allocator 102 then assigns an available frequency orthogonal tone by setting the frequency reuse factor to 2/3 for the region that is the interference region F, that is, the adjacent regions where cells A, B, and C are each adjacent. . That is, two available frequency orthogonal tones are allocated to the interference regions F of cells A, B, and C. For example, an available frequency orthogonal tone of f1 and f2 is allocated to the interference region F of cell A, an available frequency orthogonal tone of f2 and f3 is allocated to the interference region F of cell B, and the interference of cell C is allocated. In the area F, the available frequency orthogonal tones of f1 and f3 are allocated.

이에 따라, 셀 A의 간섭 영역(F) 내 가입자 단말기들은 f1, f2의 가용 주파수 직교 톤을 할당받게 되고, 셀 B의 간섭 영역(F) 내 가입자 단말기들은 f2, f3의 가용 주파수 직교 톤을 할당받게 되며, 셀 C의 간섭 영역(F) 내 가입자 단말기들은 f1, f3의 가용 주파수 직교 톤을 할당받게 된다.Accordingly, subscriber stations in the interference region F of cell A are allocated available frequency orthogonal tones of f1 and f2, and subscriber stations in the interference region F of cell B are allocated available frequency orthogonal tones of f2 and f3. The subscriber stations in the interference region F of the cell C are allocated available frequency orthogonal tones of f1 and f3.

이후, OFDM 다중 셀 통신 시스템의 주파수 할당 장치는 피드백 모듈(110)을 이용하여 간섭 영역(F) 내 가입자 단말기들로부터 송신되는 신호를 수신한 후 신호 의 세기를 이용하여 가입자 단말기들에게 할당된 가용 주파수 직교 톤의 이상 유무를 판단하고, 이에 대응되는 정보를 톤 할당기(102)에 제공한다.Subsequently, the frequency allocation apparatus of the OFDM multi-cell communication system receives the signals transmitted from the subscriber stations in the interference region F using the feedback module 110 and then uses available signals allocated to the subscriber stations using the signal strength. The abnormality of the frequency orthogonal tone is determined, and the corresponding information is provided to the tone allocator 102.

즉, 임의의 가입자 단말기로부터 송신되는 신호의 세기가 기 설정된 기준값 이하인 경우(간섭에 의해 가입자 단말기가 제대로 통신을 수행하지 못하는 경우) 피드백 모듈(110)은 임의의 가입자 단말기에 할당된 가용 주파수 직교 톤 정보(예를 들면, f1)를 톤 할당기(102)에 제공하며, 이에 톤 할당기(102)는 해당 간섭 영역(F)에 할당된 가용 주파수 직교 톤 중 다른 가용 주파수 직교 톤을 임의의 가입자 단말기에 할당한다.That is, when the strength of a signal transmitted from any subscriber station is less than or equal to a preset reference value (when the subscriber station does not communicate properly due to interference), the feedback module 110 may use an available frequency orthogonal tone assigned to any subscriber station. Information (e.g., f1) to the tone allocator 102, whereby the tone allocator 102 selects any subscriber from other available frequency orthogonal tones among the available frequency orthogonal tones assigned to the interference region F. Assign to terminal.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 각 셀 내 각각의 간섭 영역에 적어도 하나 이상이 다른 가용 주파수 직교 톤이 할당되도록 하는 것을 예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 다른 실시 예로서 각 셀의 간섭 영역에 m개의 가용 주파수 직교 톤이 중복되지 않도록 가용 주파수 직교 톤들을 할당할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시 예에서는 셀 A의 간섭 영역에 f1 가용 주파수 직교 톤을 할당하고, 셀 B의 간섭 영역에 f2 가용 주파수 직교 톤을 할당하며, 셀 C의 간섭 영역에 f3 가용 주파수 직교 톤을 할당할 수 있다.As described above, in the preferred embodiment of the present invention, for example, it is described that at least one or more available frequency orthogonal tones are allocated to each interference region in each cell, but as another embodiment of the present invention, interference of each cell The available frequency orthogonal tones can be allocated so that m available orthogonal tones do not overlap in the region. That is, in another embodiment of the present invention, f1 available frequency orthogonal tones are allocated to the interference region of cell A, f2 available frequency orthogonal tones are allocated to the interference region of cell B, and f3 available frequency orthogonal tones are allocated to the interference region of cell C. Can be assigned.

본 발명에 따르면, 셀 클러스터 내의 각 셀을 간섭 영역과 비간섭 영역으로 나눈 후에 각 간섭 영역에 대해 가용 주파수 직교 톤들이 서로 중복되지 않도록 가용 주파수 직교 톤을 할당하거나 각 셀 내 각각의 간섭 영역에 적어도 하나 이상의 다른 가용 주파수 직교 톤이 할당되도록 함으로서, 간섭 영역에서의 셀 간 ICI를 줄일 수 있다.According to the present invention, after dividing each cell in a cell cluster into an interference region and a non-interference region, an available frequency orthogonal tone is allocated to each interference region so that the available frequency orthogonal tones do not overlap each other, or at least to each interference region in each cell. By allowing one or more other available frequency orthogonal tones to be allocated, inter-cell ICI in the interference region can be reduced.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 셀 클러스터 내의 각 셀을 간섭 영역과 비간섭 영역으로 나눈 후에 각 간섭 영역에 대해 가용 주파수 직교 톤들이 서로 중복되지 않도록 가용 주파수 직교 톤을 할당하거나 각 셀 내 각각의 간섭 영역에 적어도 하나 이상이 다른 가용 주파수 직교 톤이 할당되도록 함으로서, 간섭 영역에서의 셀 간 ICI를 줄일 수 있다.As described above, the present invention divides each cell in a cell cluster into an interference region and a non-interfering region, and then allocates an available frequency orthogonal tone or prevents each interference in each cell so that the available frequency orthogonal tones do not overlap each other. By allowing at least one or more different frequency orthogonal tones to be allocated to the region, inter-cell ICI in the interference region can be reduced.

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete n(n≥2, 자연수)개의 셀을 셀 클러스터로 설정되며, m(m≥2, 자연수)개의 가용 주파수 직교 톤을 갖는 OFDM 다중 셀 통신 시스템에서 주파수 할당 방법으로서,A frequency allocation method in an OFDM multi-cell communication system in which n (n≥2, natural numbers) cells are configured as cell clusters and m (m≥2, natural numbers) have available frequency orthogonal tones, 상기 셀 클러스터 내 상기 각 셀의 영역을 비간섭 영역과 간섭 영역으로 분할하는 단계와,Dividing the region of each cell in the cell cluster into a non-interfering region and an interference region, 상기 비간섭 영역에 대해 주파수 재사용 계수를 1로 설정하여 상기 m개의 가용 주파수 직교 톤을 할당하는 단계와,Allocating the m available frequency orthogonal tones by setting a frequency reuse coefficient to 1 for the non-interfering region; 상기 셀 클러스터 내 각 셀 내 간섭 영역에 대해 주파수 재사용 계수를 n-1/m으로 설정하여 상기 m개의 가용 주파수 직교 톤을 할당하는 단계와,Allocating the m available frequency orthogonal tones by setting a frequency reuse factor to n-1 / m for an interference region in each cell in the cell cluster; 상기 간섭 영역 내 적어도 하나 이상의 가입자 단말기들로부터 신호를 수신받는 단계와,Receiving a signal from at least one subscriber station in the interference region; 상기 수신된 신호를 이용하여 상기 간섭 영역에 할당된 가용 주파수 직교 톤들의 상태를 체크하는 단계와,Checking the state of available frequency orthogonal tones assigned to the interference region using the received signal; 상기 체크 결과, 상기 간섭 영역에 할당된 가용 주파수 직교 톤들 중 이상이 있는 가용 주파수 직교 톤을 추출하는 단계와,Extracting an available frequency orthogonal tone having an abnormality among available frequency orthogonal tones allocated to the interference region as a result of the check; 상기 간섭 영역에 할당된 가용 주파수 직교 톤들 중 상기 추출된 가용 주파수 직교 톤을 제외한 나머지 가용 주파수 직교 톤을 상기 간섭 영역에 재할당하는 단계Reallocating the remaining available frequency orthogonal tones, except for the extracted available frequency orthogonal tones, among the available frequency orthogonal tones allocated to the interference region to the interference region; 를 포함하는 OFDM 다중 셀 통신 시스템의 주파수 할당 방법.Frequency allocation method of an OFDM multi-cell communication system comprising a. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 간섭 영역은, 상기 셀 클러스터 내 각 셀들간 인접 영역인 것을 특징으로 하는 OFDM 다중 셀 통신 시스템의 주파수 할당 방법. And wherein the interference region is an adjacent region between cells in the cell cluster.
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