KR100871257B1 - 주파수 재활용과 공동 전력제어를 채용한 다채널분산안테나시스템에서 주파수효율과 공평성 증대를 위한조합적 스케줄링 방법 및 장치 - Google Patents

주파수 재활용과 공동 전력제어를 채용한 다채널분산안테나시스템에서 주파수효율과 공평성 증대를 위한조합적 스케줄링 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주파수 재활용과 공동 전력제어를 채용한 다채널 분산안테나시스템에서 주파수효율과 공평성 증대를 위한 조합적 스케쥴링 방법에 있어서, 기지국(Base Station : BS)에서 직접, 또는 중계국(Relay Station : RS)을 통해 서비스 품질(Quality of Service : QoS)을 고려한 단말(Mobile Station : MS)을 선택하는 과정과, MS로부터 추출한 패킷을 이용하여 특정 링크 그룹(Link Group)을 선택하고 결합적 전력제어(Joint Power Control)를 수행하는 과정과, 최적의 할당 전력 값(최적해)이 도출될 때까지 특정 링크 그룹을 반복적으로 제거(Remove)하고 선택(Selection)하는 과정과, 최적해가 도출되어 채널을 할당 받고 QoS를 고려한 MS가 속한 사용자 큐 상태를 업데이트하는 과정과, 할당된 채널과 전송될 패킷이 존재하지 않을 때까지 상기의 과정들을 반복적으로 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
스케쥴링, 결합적 전력제어, 링크 그룹

Description

주파수 재활용과 공동 전력제어를 채용한 다채널 분산안테나시스템에서 주파수효율과 공평성 증대를 위한 조합적 스케줄링 방법 및 장치{GROUP SCHEDULING METHOD AND APPARATUS TO IMPROVE RADIO RESOURCE EFFICIENCY AND FAIRNESS UNDER MULTI-CHANNEL DISTRIBUTED ANTENNA SYSTEMS WITH FREQUENCY REUSE AND JOINT POWER CONTROL}
도 1은 본 발명이 적용되는 주파수 재사용과 분산 안테나를 채용한 셀룰러 시스템의 개략적인 일 예시 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스케쥴링과 결합적 전력제어의 연동 구조를 나타내는 시스템의 개념적인 구성도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 큐에서 각 부채널로의 요청(request)을 나타내는 매칭 과정의 개념적인 구성도
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 부채널에서 사용자 큐로의 허가(grant)를 나타내는 매칭 과정의 개념적인 구성도
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 큐에서 부채널로의 수락(accept)을 나타내는 매칭 과정의 개념적인 구성도
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 채널 모드에서 스케쥴러와 전력제어의 동작 흐름도
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 링크의 선택과 제거를 개략적으로 나타내는 채널 행렬
본 발명은 주파수 재활용과 공동전력제어를 채용한 다채널 분산안테나시스템에서 순방향 링크에서 공평성과 전송효율을 개선시키기 위한 기지국(Base Station : BS)과 중계국(Relay Station : RS)들간의 전력제어(power control)와 스케쥴링 장치의 연동 방식에 대한 기술이다.
셀룰러 시스템에서 스케쥴링 장치는 단말(terminal)들에 전송될 패킷들의 우선 순위 지표에 따라 전송 패킷을 선택하는 동작을 한다. 한편 단말의 위치에 따라 신호의 감쇄, 주파수 선택성(frequency selectivity), 간섭 정도가 달라지며 이에 따라 모든 단말이 같은 전력을 할당 받을 경우 각 단말들은 서로 다른 신호 대 간섭 잡음 비(Signal to Interference and Noise Ratio : SINR) 수준을 갖는다. 전력제어는 이와 같이 불균등하게 SINR 값을 갖는 각 단말들에 대해 기지국으로부터 먼 쪽에 있는 단말들은 높은 전력을 할당하고, 가까이 있는 단말은 낮은 전력을 할당하여 각 단말의 SINR 값들을 균등하게 만드는 장치이다.
주파수 재활용과 공동 전력제어를 채용한 다채널 분산안테나시스템에서 BS와 RS의 링크 구성은 광케이블과 같은 전용회선으로 구성되어 있으며 각 RS들은 BS와 동일한 기능을 가진다. 즉, RS들은 BS의 안테나가 분산 배치된 형태로 볼 수 있다. BS와 RS들은 독립된 서비스 영역을 가지며 이들 영역들은 주파수를 재사용할 수 있다. 이때 서비스 영역의 경계의 근거리에 있는 두 단말이 존재하고 각 단말은 서로 다른 서비스 영역에 속해 있으며 같은 채널을 사용하여 정보를 교신하는 상황이 존재한다. 이러한 상황에서 스케쥴러가 두 단말에 전송될 패킷들을 선택하여 전송하려 한다면 인접 서비스 영역의 간섭 신호로 인해 단말들은 낮은 SINR 값을 갖게 되어 전송이 실패할 확률이 높아지게 된다. 이 단말들의 SINR 값을 개선시키기 위해 높은 전력을 할당할 때는 서로의 간섭 신호가 증가하여 전력제어의 효과가 없어지게 된다. 부가적으로 다채널 시스템에서 페이딩 이득(fading gain)이 낮은 부채널을 단말에 할당할 경우, 신호의 세기의 감쇄가 커져 주어진 SINR 수준으로 향상 시키려면 많은 전력이 필요하고, 증가된 전력은 다른 단말에 간섭으로 작용하여 해당 단말의 SINR 수준을 떨어뜨린다. 이러한 과정은 스케쥴러가 정보를 수신할 단말들에 전송될 패킷을 선택하고 이후에 전력제어가 이루어져서 채널할당이 이루어지는 과정을 동작이 되기 때문이다. 즉 기존의 스케쥴링, 전력제어, 채널할당 기능이 상호 협력 없이 독립적으로 동작되어 단말에 데이터를 전송할 수 없거나 최소한의 전송률을 만족시키지 못하는 작동 불능 현상이 발생한다.
따라서, 본 발명은 주파수 재활용과 공동 전력제어를 채용한 다채널 분산안테나시스템에서 다채널 모드(Adaptive Modulation and Coding channel mode)로 동 작하는 셀룰러 시스템의 순방향 링크에서 적용되는 스케쥴링, 전력제어, 채널 할당 기능들이 서로 독립적으로 동작되어 동작 불능 문제가 발생하는데, 효율적인 스케쥴링 장치, 전력제어, 채널 할당 기능의 연동으로 작동 불능 문제를 줄이면서 전송 효율을 극대화 시키고자 한다.
이를 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 주파수 재활용과 공동 전력제어를 채용한 분산안테나시스템에서 주파수효율과 공평성 증대를 위한 조합적 스케쥴링 방법에 있어서, 기지국(Base Station : BS)에서 직접, 또는 중계국(Relay Station : RS)을 통해 서비스 품질(Quality of Service : QoS)을 고려한 단말(Mobile Station : MS)을 선택하는 과정과, MS로부터 추출한 패킷을 이용하여 특정 링크 그룹(Link Group)을 선택하고 각 부채널 별로 스케줄링과 전력제어를 연동하여 수행하는 과정과, 최적의 할당 전력 값(최적해)이 도출될 때까지 특정 링크 그룹에 속한 링크를 반복적으로 제거(Remove)하고 새로운 링크를 선택(Selection)하는 과정과, 최적해가 도출되어 채널을 할당 받고 QoS를 고려한 MS가 속한 사용자 큐 상태를 업데이트하는 과정과, 할당된 채널과 전송될 패킷이 존재하지 않을 때까지 상기의 과정들을 반복적으로 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지에 따르면, 주파수 재활용과 공동 전력제어를 채용한 분산안테나시스템에서 주파수효율과 공평성 증대를 위한 조합적 스케쥴링 장치에 있어서, 각 중계국(Relay Station : RS)을 통해서, 또는 이동 단말기(Mobile Station : MS)로부터 직접 MS의 데이터 요청 신호를 전송 받아 각 RS 또는 MS로 요청된 데이터를 전송 하는 기지국(Base Station : BS)과, 해당 커버리지의 MS들의 정보를 BS로 전달하며, 해당 MS로 자원 할당을 수행하는 다수의 유선 중계국(RS)과, 해당 커버리지 영역의 BS 또는 각 RS들로부터 자원 할당을 수행 받아 데이터를 업데이트하는 다수의 이동 단말기(MS)를 포함함을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
효율적인 스케쥴링 장치, 전력제어, 채널 할당 기능의 연동으로 작동 불능 문제를 줄이고 전송 효율을 극대화하기 위해서 본 발명에서 고려하는 시스템은 셀 내에 기지국과 중계국(기지국과 중계국은 동일한 기능을 가지고 있다고 가정하며 RS로 통칭함)이 존재하며 단말들은 각각 하나의 RS로부터 서비스를 받는다. 즉 각 RS들의 서비스 영역은 명확히 구분되어 있다. 다채널 특징을 가진 시스템으로 도 1을 예를 들어 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 주파수 재사용과 분산 안테나를 채용한 셀룰러 시스템의 개략적인 일 예시 구성도이다. 상기 도 1과 같이 단말 k는 여러 개의 채널을 사용하여 정보의 수신이 가능하며 각 채널은 모두 주파수 선택성을 가진다. 즉, 어떠한 채널을 선택하는 가에 따라서 채널 이득이 다르며 다른 RS로부터 들어 오는 간섭량도 다르다. BS의 구조는 일반적으로 전송될 데이터를 저장하는 버퍼, 패킷 스케쥴러, 채널코딩, 그리고 채널코딩/변조/전력제어/채널할당 기능을 담당하는 무선자원관리(Radio Resource Management : RRM) 장치로 구성된다. 데이터 전송은 하기에서 정의 될 Tf단위로 이루어지며 Tf내의 송신을 위한 모든 시그널링(signaling)이 이루어진다. 기본적인 전송과정은 버퍼, 즉, 각각의 사용자 큐의 스케쥴러는 우선순위에 따라 패킷이 선택되고 RRM에 의해 자원관리가 이루어진 다음 정보 전송이 이루어진다. 상기 도 1에서 부채널 A, B, C가 존재할 이들 채널 수 만큼 스케쥴러가 존재하여 각 스케쥴러에서는 채널 상태가 좋은 사용자를 선택한다. 이 과정이 RS에서 사용자 큐와 채널 간에 매칭이 이루어지는 과정이다.
스케쥴링, 전력제어, 채널 할당 과정의 연동을 위해 기존의 셀룰러 시스템에서 기지국 내부의 구조를 도 2와 같이 정의한다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스케쥴링과 전력제어의 연동 구조를 나타내는 시스템의 개념적인 구성도이다. 도 2를 참조하면, 각 RS별로 전송될 패킷이 전송되는 버퍼가 존재하고 이 버퍼로부터 정보 전송을 위해 먼저 Tf내에 전송 되어야 할 패킷 그룹을 생성한다. 선택된 패킷들은 Tf내에 전송이 이루어지지 않으면 서비스 품질(Quality of Service : QoS)을 만족시키지 못하는 패킷들을 모두 포함한다. RS의 각 스케쥴러는 부채널 개수만큼 존재한다. 각 RS의 서비스 영역 별로 스케쥴링 주기 Tf 안에 전송 되어야 할 단말의 집합이 선택되고, 이들 단말과 각 RS의 채널 행렬을 H'로 정의한다. H'은 행렬 H에서 스케쥴링될 단말들에 대해 선택된 채널 행렬이다. 상기 과정이 각 RS의 사용자 큐에서 생성된 패킷들을 그룹화하는 단계이다. 다음으로 스케쥴러에서 각 RS의 서비스 영역에서 전력제어 대상이 되는 링크를 부채널 별로 선택하게 되며 선택된 링크의 채널을 나타내는 행렬 H"을 정의한다. 즉, 각 RS에서는 스케쥴러에 의해 각 서비스 영역 별로 하나의 단말이 선택된다. 이 과정은 적절한 매칭 과정을 통해 얻어진다. RS의 각 패킷 스케쥴러는 개별 패킷 그룹 중 우선 순위 지표가 가장 높은 패킷을 선택한다. 패킷이 선택되면 전송될 단말과 RS와의 링크들이 선택되고, 선택된 링크들을 바탕으로 링크 그룹들(H")이 형성된다. 선택된 링크들은 동일 채널로 구성되어 있으며 서로 간섭을 일으킨다. 상기 부채널에 사용자 큐의 링크들이 매칭되면 부채널 별로 병렬적으로 전력제어가 수행된다. 이때 각 링크 그룹에 대한 전력제어의 결과가 최소 SINR 값을 만족시키지 못하면 스케쥴러는 각 특정 링크에 해당되는 패킷을 제거하고 피드백(feedback)해서 제거된 링크를 통해 전송될 패킷을 다시 선택한다. 이 과정은 각 링크의 SINR 값이 주어진 값보다 높을 때까지 계속 반복되며, 주어진 값보다 높을 때 전력제어과정을 끝내고 채널 할당 과정을 거쳐 전송이 이루어진다.
상기 도 2에서 설명된 스케쥴링, 채널할당, 전력제어의 연동과정을 수학적 모델로 표현하기 위해 하기의 표 1과 같은 매개 변수를 정의한다.
Figure 112007016033914-pat00001
상기 표 1로부터 채널 행렬 H, 송신 신호 행렬 X, 잡음 W는 하기의 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure 112007016033914-pat00002
부채널 N에 대해 수신 신호 행렬 Yn는 하기의 수학식 2와 같이 표현된다.
Figure 112007016033914-pat00003
상기 수학식 2에서 행렬 Yn의 (j, i) 성분은 MS j에 채널 n을 통해 수신된 MS i에 전송된 신호를 나타내며 하기의 수학식 3과 같이 표현된다.
Figure 112007016033914-pat00004
상기 수학식 3에서 수신 신호 행렬 Yn의 대각 성분들은 전송되어야 할 신호를 나타내고 나머지 성분들은 간섭 신호를 나타낸다. 각 RS가 명확한 서비스 영역을 갖는 경우 행렬 Xn 성분 중 개별 MS의 서비스 영역에 속하지 않는 전송 신호를 나타내는 성분들은 모두 0이 된다. 이는 하기 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112007016033914-pat00005
상기 도 2에서 정의된 H"을 토대로 각 RS에서는 스케쥴러에 의해 각 서비스 영역 별로 하나의 단말이 선택된다. 이 과정은 적절한 매칭 과정을 통해 얻어진다. 이 때의 H"는 MㅧM정방 행렬이다. N개의 부채널로 구성된 시스템이라면 행렬 H', H"은 모두 N개 존재한다. Yn행렬의 (j, i)성분은 하기의 수학식 5와 같이 표현된다.
Figure 112007016033914-pat00006
이 때 MS k에서 채널 n을 통해 전송 되어야 할 신호와 간섭 신호는 각각 하 기 수학식 6, 7과 같다.
Figure 112007016033914-pat00007
Figure 112007016033914-pat00008
MS
Figure 112007016033914-pat00009
에서 채널 n의 신호대 간섭 및 잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio : SINR)는 하기의 수학식 8과 같이 계산된다.
Figure 112007016033914-pat00010
하기에서는 상기 도 2의 H" 채널 행렬을 생성하기 위해 사용자 큐와 부채널 사이를 매칭시키는 동작 과정을 설명한다. 먼저 채널 상태를 나타내는 지표를 하기의 수학식 9와 같이 정의한다.
Figure 112007016033914-pat00011
상기 수학식 9는 MS k가 부채널 n에서 받는 간섭량을 나타내는 지표이다. 이 값이 작을수록 MS k에서 부채널 n의 채널 상태가 좋다. MS k에서는 모든 부채널에 대해 Ik,n값을 가지고 있다. 매칭 과정은 도 3, 4, 5와 같이 하기에서 정의 될 request, grant, accept 세 단계를 거쳐 수행이 된다. 본 발명에 따른 방식을 도 3, 4, 5에 적용하기 위해 다음과 같이 정의한다.
- Request : 각 단말 즉, 사용자 큐에서는 부채널 중 채널 상태가 좋은 부채널
Figure 112007016033914-pat00012
개를 각 부채널에 요청한다.
- Grant : 각 부채널에서는 각 사용자의 상기 수학식 9를 이용하여 request 받은 user queue 중에서 가장 작은 값을 갖는 user queue에게 grant를 보낸다.
- Accept : user queue에서 둘 이상의 부채널로부터 grant를 받으면 grant를 보낸 채널 중에서 상기 수학식 9의 값이 작은 부채널을 선택한다.
상기 정의된 각 단계들을 이용한 예를 도 3, 4, 5에 나타내었다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 큐에서 각 부채널로의 요청(request)을 나타내는 매칭 과정의 개념적인 구성도로서, 부채널 중 채널의 상태가 좋은
Figure 112007016033914-pat00013
개를 각각의 부채널에 요청을 하게 된다. 부채널에 요청을 하게 되면, 도 4에서 다음 과정을 수행하게 되는데, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 부채널에서 사용자 큐로의 허가(grant)를 나타내는 매칭 과정의 개념적인 구성도이다. 상기 도 4에서 사용자 큐로부터 요청 받은
Figure 112007016033914-pat00014
개의 부채널을 상기 수학식 9를 이용하여 가장 작은 값을 가지는 사용자 큐에게 허가를 하게 된다. 부채널로부 터 허가를 받은 사용자 큐는 도 5에서 다음 과정을 수행한다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 큐에서 부채널로의 수락(accept)을 나타내는 매칭 과정의 개념적인 구성도로서, 사용자 큐에서 둘 이상의 부채널로부터 허가를 받으면, 허가를 보낸 채널 중에서 상기 수학식 9의 값이 작은 부채널을 선택하게 되고, 상기의 과정을 모든 부채널이 할당될 때까지 반복하여 수행한다.
상기 매칭의 결과로 각 부채널 별로 H" 행렬들이 생성 되면, 부채널 별로 스케줄링과 전력제어를 연동하여 수행하게 된다. 단말의 SINR 값들을 모두 균등하게 만들기 위해서는 상기 수학식 8의 값을 모두 같게 해야 한다. 즉,
Figure 112008046623834-pat00015
의 형태로 전력제어문제를 풀어야 한다. 최적 전력제어는
Figure 112008046623834-pat00016
형태로 최적화 문제를 풀 때 모든 단말의 SINR 값이 되지만 비선형 문제로 표현되어서 선형계획을 적용하기 어렵다. 상기 수학식 8은 비선형성을 가지므로 선형성을 가지는 식으로 변환하기 위해 수신 신호와 잡음 신호의 차를 극대화하는 방법으로 문제를 바꾸어 해결한다. 제안된 전력제어 알고리즘을 하기의 표 2에 나타내었다. 전력제어는 부채널 별로 수행되므로 각 채널에 해당하는 인덱스 n은 생략한다.
Figure 112007016033914-pat00017
상기 표 2를 참조하면, 준최적 방법으로 구속 조건 2와 같이 수신 신호와 간섭 신호의 비 대신에 수신 신호와 간섭신호+잡음의 차로 표현하고 최적화를 위한 구속 조건으로 설정하고 변수 δ값을 최대화 하는 함수를 목적함수로 정한다. 구속 조건 1은 전력제어가 목표로 하는 단말의 타겟(target) SINR 값이고 구속 조건 3은 전송 전력의 최소 값과 최대 값을 나타낸다. 전력제어는 각 부채널 별로 병렬적으로 수행이 된다. 즉, 전력제어 결과의 최적해는 존재의 여부에 따라 스케쥴링이 다르게 수행된다. 다음으로 도 6과 하기의 수학식들을 사용하여 AMC 채널 모드에서 스케쥴러와 전력제어 시스템의 동작의 흐름을 자세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 채널 모드에서 스케쥴러와 전력제어의 동작 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 먼저 602단계에서 타켓 SINR과
Figure 112007016033914-pat00018
을 초기화한다. 604단계에서 서비스 품질을 고려한 사용자 큐에서 패킷을 선택하는데, 하기의 수학식 10을 통해서 각 RS의 사용자 큐에서 패킷을 선택하고 306단계에 나타내었다.
Figure 112007016033914-pat00019
상기 수학식 10에서
Figure 112007016033914-pat00020
은 RS m의 사용자 k 큐에서 우선순위를 나타내는 매트릭(metric)으로서 지연시간이나 대기열 길이(queue length)가 될 수 있다.
선택된 패킷에 대해 다시 H" 채널 행렬이 생성되고 전력제어와 채널할당 과정이 이루어진다. 스케쥴링의 종료 시점은 더 이상 보낼 패킷이 없거나 할당될 채널이 없을 때이다. 상기 과정들은 전력제어가 성공적으로 이루어졌을 때의 과정이며, 전력제어의 최적해가 존재하지 않을 때는 608단계에서 특정 링크를 추가하는 과정을 거친 다음 전력제어를 수행한다. 특정 링크를 선택하는 규칙은 하기의 수학식 11에 의해 선택된다.
Figure 112007016033914-pat00021
상기 수학식 11은 RS m의 서비스 영역에서 채널 상태가 가장 좋은 링크를 선 택한다는 것을 의미한다. 특정 링크를 제거하는 규칙은 하기의 수학식 12와 같다.
Figure 112007016033914-pat00022
상기 수학식 12에서
Figure 112007016033914-pat00023
의 의미는 RS j에서 해당 서비스 영역 단말 s(j)과 부채널 n의 채널 상태를 나타낸다.
상기 수학식 11과 수학식 12는 도 7와 같은 특징을 가진다. 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 링크의 선택과 제거를 개략적으로 나타내는 채널 행렬이다. 상기 도 7을 참조하면, 행렬식 H"에서 단말이 받는 간섭량(Ik)과 해당 RS에서 발생시키는 간섭량(I'k)의 합이 가장 큰 링크를 선택한다. 전력제어의 최적해가 존재하지 않을 때는 상기 링크를 제거하고 제거한 공간에 특정 링크를 선택하는 과정을 거친 다음 스케줄링과 전력제어를 연동하여 수행한다.
상기 수학식 11과 수학식 12를 통한 링크의 제거와 추가로 업데이트된 H"행렬에 대해 610단계에서 각 부채널 별로 스케줄링과 전력제어가 연동하여 수행된다. 612단계에서 각 부채널 별로 전력제어의 수행결과, 최적해가 존재하지 않으면 다시 링크의 제거와 추가 과정을 거친다. 링크의 추가와 제거로 H"를 업데이트하는 반복 횟수가 증가하게 되면 연산 복잡도가 증가하여 실제 상용화 시스템의 운용상에 문제가 발생한다. 따라서 제한된 전력이나 계산량을 고려하여 H"를 업데이트하는 반복 횟수의 제한이 필요하다. 반복 횟수를 줄이는 방법은 타켓(target) SINR을 줄여서 전력제어를 수행한다. 즉, 상기 표 2의 구속 조건 1을 완화시키면 최적해가 존재할 확률이 높아지므로 일정 값 이상으로 낮춘다. 620단계에서 전력제어를 수행할 때마다 반복 횟수(
Figure 112008046623834-pat00024
)를 카운트하여 622단계에서 주어진 최대 반복 횟수(
Figure 112008046623834-pat00025
)를 넘어가면 일정 값으로 낮춘다. 만약 넘어가지 않으면 626단계로 진행하여 상기 608단계에서 선택했던 링크 그룹을 제거하고 특정 링크 그룹을 선택한다. 링크 그룹을 제거하고 선택하는 규칙은 상기 수학식 11과 수학식 12를 이용한다. 만약 622단계의 주어진 횟수를 넘어간다면 624단계에서 추가적으로 타켓(target) SINR 값을 낮추어 전력제어를 수행한다. 다시 612단계로 돌아가 최적해가 존재한다면 612단계에서 614단계로 진행하여 채널을 할당 받고 628단계의 큐 상태 업데이트를 수행한다. 616단계에서 할당한 채널과 전송될 패킷이 존재하는지의 유무를 검사하고 존재한다면, 618단계로 진행해서 다시 타켓 SINR와
Figure 112008046623834-pat00026
을 초기화해서 상기 606단계에서부터 상기 과정들을 반복 수행하게 되고, 존재하지 않는다면 스케쥴링을 종료하게 된다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 재활용과 공동 전력제어를 채용한 다채널 분산안테나시스템에서 주파수효율과 공평성 증대를 위한 조합적 스케줄링 방법 및 장치에 대한 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여 져야 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 주파수의 재활용과 공동 전력제어를 채용한 분산안테나시스템에서 서비스 영역에서의 간섭의 영향으로 나타나는 작동 불능(outage) 문제를 스케쥴링, 전력제어, 채널 할당 메커니즘의 발명으로 간섭을 줄이고 전송효율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 주파수 재활용과 공동 전력제어를 채용한 다채널 분산안테나시스템에서 주파수효율과 공평성 증대를 위한 조합적 스케쥴링 방법에 있어서,
    기지국(Base Station : BS)에서 직접, 또는 중계국(Relay Station : RS)을 통해서 서비스 품질(Quality of Service : QoS)을 고려한 단말(Mobile Station : MS)을 선택하는 과정과,
    상기 MS로부터 추출한 패킷을 이용하여 특정 링크 그룹(Link Group)을 선택하고 각 부채널 별로 스케줄링과 전력제어를 연동하여 수행하는 과정과,
    상기 각 부채널 별로 최적의 할당 전력 값(최적해)이 도출될 때까지 상기 특정 링크 그룹에 속한 링크를 반복적으로 제거(Remove)하고 새로운 링크를 선택(Selection)하는 과정과,
    상기 최적해가 도출되어 채널을 할당 받고 상기 QoS를 고려한 MS가 속한 사용자 큐 상태를 업데이트하는 과정과,
    상기 할당된 채널과 전송될 패킷이 존재하지 않을 때까지 상기의 과정들을 반복적으로 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 다채널 분산안테나시스템에서 주파수효율과 공평성 증대를 위한 조합적 스케쥴링 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 QoS를 고려한 MS를 선택하는 과정은
    스케쥴러의 우선순위에 따라 상기 QoS를 고려한 MS의 패킷을 선택하는 단계와,
    상기 MS의 패킷을 토대로 채널 행렬을 생성하는 단계와,
    상기 채널 행렬을 생성하기 위해 상기 MS의 패킷과 각 부채널 사이를 매칭시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 다채널 분산안테나시스템에서 주파수효율과 공평성 증대를 위한 조합적 스케쥴링 방법.
  3. 삭제
  4. 제 2항에 있어서, 상기 MS의 패킷과 각 부채널 사이를 매칭시키는 단계는
    각 단말 즉, 사용자 큐(user queue)에서 상기 부채널 중 채널 상태가 좋은 부채널
    Figure 112008046623834-pat00031
    개를 각 부채널에 요청하는 Request 단계와,
    상기 각 부채널에서는 상기 request 받은 사용자 큐 중에서 가장 작은 값을 갖는 상기 사용자 큐에게 grant를 보내는 Grant 단계와,
    상기 사용자 큐에서 둘 이상의 부채널로부터 상기 grant를 받으면 상기 grant를 보낸 채널 중에서 가장 값이 작은 부채널을 선택하는 Accept 단계를 포함하고,
    상기의 과정을 순차적으로 수행하며, 상기 과정을 모든 부채널이 할당될 때까지 반복하여 수행함을 특징으로 하는 다채널 분산안테나시스템에서 주파수효율과 공평성 증대를 위한 조합적 스케줄링 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 특정 링크를 반복적으로 제거하고 새로운 링크를 선택하는 과정은
    상기 최적해가 존재하지 않을 때마다 전력제어 반복 횟수를 카운트하는 단계와,
    상기 전력제어 반복 횟수가 주어진 횟수를 초과하면 일정한 값으로 낮추어 다시 각 부채널 별로 스케줄링과 전력제어를 연동하여 수행하는 단계와,
    상기 전력제어 반복 횟수가 주어진 횟수를 초과하지 않으면 상기 선택된 링크를 제거하고 새로운 링크를 선택하여 각 부채널 별로 스케줄링과 전력제어를 연동하여 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 다채널 분산안테나시스템에서 주파수효율과 공평성 증대를 위한 조합적 스케줄링 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 링크를 제거하고 새로운 링크를 선택하여 각 부채널 별로 스케줄링과 전력제어를 연동하여 수행하는 단계는
    상기 전력제어의 결과가 최소 SINR(Signal to Interference Ratio) 값을 만족시키지 못하면, 상기 RS의 스케줄러가 특정 링크에 해당하는 패킷을 제거하고, 상기 제거된 링크를 통하여 전송될 새로운 패킷을 선택하는 단계와,
    상기 전력제어의 결과가 최소 SINR 값 이상일 때, 상기 전력제어를 종료하고 채널 할당 과정을 거쳐 전송이 이루어지는 단계를 포함함을 특징으로 하는 다채널 분산안테나시스템에서 주파수효율과 공평성 증대를 위한 조합적 스케줄링 방법.
  7. 주파수 재활용과 공동 전력제어를 채용한 다채널 분산안테나시스템에서 주파수효율과 공평성 증대를 위한 조합적 스케줄링 장치에 있어서,
    중계국(Relay Station : RS)을 통해서, 또는 이동 단말기(Mobile Station : MS)로부터 직접 상기 MS의 데이터 요청 신호를 전송 받아 상기 각 RS 또는 MS로 직접 상기 요청된 데이터를 전송 하는 기지국(Base Station : BS)과,
    해당 커버리지의 MS들의 정보를 상기 BS로 전달하며, 해당 MS로 자원 할당을 수행하는 다수의 유선 중계국(RS)과,
    해당 커버리지 영역의 상기 BS 또는 상기 각 RS들로부터 자원 할당을 수행 받아 데이터를 업데이트하는 다수의 이동 단말기(MS)를 포함하고,
    상기 기지국은 전송될 데이터를 저장하는 사용자 큐(Queue)와 패킷 스케줄러와 채널 코딩과 무선자원관리(Radio Resource Management : RRM) 장치로 구성되어 각 사용자 큐의 스케줄러의 우선순위에 따라 패킷이 선택되고 상기 RRM에 의해 자원 관리가 이루어진 다음, MS로 정보 전송이 이루어짐을 특징으로 하는 다채널 분산안테나시스템에서 주파수효율과 공평성 증대를 위한 조합적 스케줄링 장치.
  8. 삭제
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