KR100975227B1 - Channel allocation system for multiuser resource sharing and channel allocation method for multiuser resource sharing - Google Patents
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Abstract
다중 사용자의 자원공유를 통해 신호 품질이 낮은 사용자의 신호 품질을 향상시키기 위해 다중 사용자 자원공유를 위한 채널을 효율적으로 할당하는 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템 및 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 방법이 개시되어 있다. 본 발명의 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템은, 각각의 통신채널을 할당 받은 단말기들과, 기 설정된 신호품질기준에 따라 복수개의 단말기를 포함하는 적어도 하나의 그룹을 설정하고, 상기 복수개의 단말기 중 신호품질이 낮은 단말기부터 순차적으로 상기 복수개의 단말기에 할당된 상기 각각의 통신채널 중 채널이득이 큰 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당하고, 할당된 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 상기 복수개의 단말기를 각각 제어하는 기지국을 포함한다.Channel allocation system for multi-user resource sharing and channel allocation method for multi-user resource sharing to efficiently allocate channels for multi-user resource sharing to improve signal quality of users with low signal quality through multi-user resource sharing Is disclosed. In the channel allocation system for multi-user resource sharing of the present invention, the terminal is assigned to each communication channel and at least one group including a plurality of terminals according to a predetermined signal quality standard, and the plurality of terminals Among the communication channels assigned to the plurality of terminals sequentially from among the terminals having low signal quality, the communication channels having a large channel gain are selected and assigned to the corresponding terminals, and the plurality of signals are transmitted to transmit the signals through the assigned allocation channels. It includes a base station for controlling each terminal.
다중 사용자, 신호품질, 기지국, 그룹 Multi-user, signal quality, base station, group
Description
본 발명은 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 사용자의 자원공유를 통해 신호 품질이 낮은 사용자의 신호 품질을 향상시키기 위해 다중 사용자 자원공유를 위한 채널을 효율적으로 할당하는 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템 및 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a channel allocation system for multi-user resource sharing, and more particularly, to efficiently allocate a channel for multi-user resource sharing in order to improve signal quality of a user having low signal quality through resource sharing of multi-user. A channel allocation system for multi-user resource sharing and a channel allocation method for multi-user resource sharing.
현재, 이동통신시스템(Mobile Telecommunication System)이 급속히 발전해 나가고, 또한 상기 이동통신시스템에 기반하는 서비스를 위한 데이터량이 급속하게 증가함에 따라 보다 고속으로 데이터를 전송하기 위한 3세대 이동 통신 시스템이 개발되었다. 이런 3세대 이동 통신 시스템은 기지국간 비동기방식인 WCDMA(광대역 코드분할 다중접속)를 북미는 기지국간 동기방식인 CDMA2000(다중반송파 코드분할 다중접속) 방식을 무선 접속 규격으로 표준화하고 있으며, 상기의 이동통신시스템은 통상적으로 한 기지국을 통해 여러 개의 단말기(MS: Mobile Station)가 교신하 는 형태로 구성된다. 그런데, 이동통신 시스템에서 고속 데이터 전송 시 무선 채널 상에서 발생하는 페이딩(Fading) 현상에 의해 수신 신호의 위상이 왜곡된다. 상기 페이딩은 수신 신호의 진폭을 수 dB에서 수십 dB까지 감소시키므로, 상기 페이딩 현상에 의해 왜곡된 수신 신호의 위상은 데이터 복조 시 보상을 수행하지 않을 경우, 송신측에서 전송한 송신데이터의 정보 오류원인이 되어 이동통신 서비스의 품질을 저하시키게 되는 원인이 된다. 그러므로 이동통신시스템에서 고속 데이터를 서비스 품질 저하 없이 전송하기 위해서는 페이딩을 극복해야만 하고, 이런 페이딩을 극복하기 위해서 여러 가지 방법의 다이버시티(Diversity) 기법이 사용된다.At present, a third generation mobile communication system for transmitting data at higher speed has been developed as a mobile telecommunication system is rapidly developed and the amount of data for a service based on the mobile communication system is rapidly increased. This third generation mobile communication system standardizes WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), which is asynchronous between base stations, and CDMA2000 (Multiple Carrier Code Division Multiple Access), which is a synchronous method between base stations, in North America. The communication system is generally configured in such a way that multiple terminals (MSs) communicate with each other through one base station. However, a phase of a received signal is distorted due to fading phenomenon occurring on a wireless channel during high speed data transmission in a mobile communication system. Since the fading reduces the amplitude of the received signal from a few dB to several tens of dB, the phase of the received signal distorted by the fading phenomenon is a source of information error of the transmitted data transmitted from the transmitting side when compensation is not performed during data demodulation. This causes a decrease in the quality of the mobile communication service. Therefore, in order to transmit high-speed data without deteriorating the quality of service in a mobile communication system, fading must be overcome, and various methods of diversity are used to overcome such fading.
이러한 다이버시티 기법은, 기지국이 안테나를 복수 개로 구비하고 단말기는 여러 개의 공유채널을 통해 상기 기지국의 복수 개의 안테나로 신호를 송/수신함으로써, 안테나를 통해 전송된 신호가 페이딩 현상으로 인해 그 신호 크기가 감소할 경우, 나머지 다른 안테나를 통해 전송된 신호를 수신하는 기법이다. 이에, 다이버시티 기법을 적용함으로 페이딩 현상을 어느 정도 극복할 수 있다.In this diversity scheme, a base station includes a plurality of antennas, and a terminal transmits / receives a signal to a plurality of antennas of the base station through a plurality of shared channels, so that the signal transmitted through the antenna has its signal size due to fading phenomenon. If is decreased, this is a technique for receiving signals transmitted through the other antennas. Accordingly, the fading phenomenon can be overcome to some extent by applying the diversity technique.
하지만, 이러한 다이버시티 기법을 적용하더라도, 한 기지국과 통신하는 여러 개의 단말기들 중 주변의 환경적 요소, 특히 셀경계 지역에 위치하기 때문에 송신하는 신호의 품질이 떨어지는 단말기가 발생하는 경우, 이를 해결할 수 있는 방법이 없다. 이에, 상기의 문제를 해결하기 위해 종래의 CSM(Collaborative Spatial Multiplexing)기술을 적용하는 방법을 생각해 볼 수 있다.However, even if the diversity scheme is applied, if a terminal having a poor quality of a transmitted signal occurs because it is located in an environmental element, especially a cell boundary region, among several terminals communicating with one base station, this problem can be solved. There is no way. Accordingly, in order to solve the above problem, a method of applying a conventional Collaborative Spatial Multiplexing (CSM) technique can be considered.
하지만, CSM기술을 적용하더라도 단말기는 단일 안테나를 사용하는 것이 일반적이고, 기지국은 협력 사용자 수 이상의 수신 안테나 수를 확보해야 하는 단점 이 있다. 또한 상향링크에서는 기지국과는 달리 단말기 자체의 이용할 수 있는 송신 전력의 크기가 제한되어 있기 때문에, 신호 품질의 개선에는 한계가 있다.However, even when the CSM technology is applied, the terminal generally uses a single antenna, and the base station has a disadvantage in that the number of receiving antennas is greater than the number of cooperative users. In addition, in the uplink, unlike the base station, since the amount of available transmission power of the terminal itself is limited, there is a limit in improving signal quality.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명은 각각의 통신채널을 할당 받은 단말기들과, 기 설정된 신호품질기준에 따라 복수개의 단말기를 포함하는 적어도 하나의 그룹을 설정하고, 상기 복수개의 단말기 중 신호품질이 낮은 단말기부터 순차적으로 상기 복수개의 단말기에 할당된 상기 각각의 통신채널 중 채널이득이 큰 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당하고, 할당된 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 상기 복수개의 단말기를 각각 제어하는 기지국을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템을 제공하는 데 있다. The present invention has been made in view of the above circumstances, and the present invention sets up at least one group including a plurality of terminals according to preset signal quality criteria and terminals assigned to each communication channel. Selecting a communication channel having a large channel gain among the communication channels allocated to the plurality of terminals sequentially from a terminal having a low signal quality among the plurality of terminals and assigning the communication channel to the corresponding terminal, and transmitting a signal through the assigned allocation channel. It is to provide a channel allocation system for multi-user resource sharing, characterized in that it comprises a base station for controlling each of a plurality of terminals.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명은 각각의 통신채널을 할당 받은 단말기들로부터 수신되는 신호에 기초하여, 기지국이 상기 단말기들 각각의 신호품질을 판단하는 단계와, 신호품질 판단결과에 기초하여, 기 설정된 신호품질기준에 따라 복수개의 단말기를 포함하는 적어도 하나의 그룹을 설정하는 단계와, 신호품질 판단결과에 기초하여, 상기 복수개의 단말기 중 신호품질이 낮은 단말기부터 순차적으로 상기 복수개의 단말기에 할당된 상기 각각의 통신채널 중 채널이득이 큰 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당하는 단계와, 각각 할당된 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 상기 복수개의 단말기를 각각 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 방법을 제공하는 데 있다. The present invention has been made in view of the above circumstances, and the present invention is based on the signals received from the terminals assigned to each communication channel, the base station determines the signal quality of each of the terminals, and the signal quality Setting at least one group including a plurality of terminals according to a preset signal quality criterion based on the determination result, and sequentially from the terminals having the lowest signal quality among the plurality of terminals based on the signal quality determination result Selecting a communication channel having a large channel gain among the communication channels assigned to the plurality of terminals and assigning the communication channel to the corresponding terminal; and controlling the plurality of terminals to transmit signals through the assigned channel, respectively. To provide a channel allocation method for multi-user resource sharing, characterized in that it comprises a The.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명은 각각의 통신채널을 할당 받은 복수개의 단말기와, 상기 복수개의 단말기들로부터 수신되는 신호의 신호품질을 판단하고, 상기 복수개의 단말기 중 신호품질이 낮은 단말기부터 순차적으로 상기 복수개의 단말기에 할당된 상기 각각의 통신채널 중 채널이득이 큰 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당하고, 할당된 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 상기 복수개의 단말기를 각각 제어하는 기지국을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템을 제공하는 데 있다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and the present invention determines a signal quality of a plurality of terminals allocated to each communication channel and signals received from the plurality of terminals, and determines a signal among the plurality of terminals. A plurality of terminals are selected so as to sequentially select a communication channel having a large channel gain among the communication channels allocated to the plurality of terminals from the terminals having low quality and assign them to the corresponding terminals, and transmit a signal through the assigned channel. It is to provide a channel allocation system for multi-user resource sharing, characterized in that it comprises a base station for controlling each.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템은, 각각의 통신채널을 할당 받은 단말기들; 및 기 설정된 신호품질기준에 따라 복수개의 단말기를 포함하는 적어도 하나의 그룹을 설정하고, 상기 복수개의 단말기 중 신호품질이 낮은 단말기부터 순차적으로 상기 복수개의 단말기에 할당된 상기 각각의 통신채널 중 채널이득이 큰 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당하고, 할당된 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 상기 복수개의 단말기를 각각 제어하는 기지국을 포함한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a channel allocation system for multi-user resource sharing, comprising: terminals allocated to respective communication channels; And setting at least one group including a plurality of terminals according to a preset signal quality criterion, and gaining a channel among the communication channels assigned to the plurality of terminals sequentially from a terminal having a lower signal quality among the plurality of terminals. And a base station for controlling the plurality of terminals to select and assign the large communication channel to the corresponding terminal and to transmit a signal through the assigned allocation channel.
바람직하게는, 상기 기지국은, 상기 복수개의 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 제1단말기에 동일한 그룹에 포함되는 상기 복수개의 단말기에 할당된 상기 각각의 통신채널 중 최고 채널이득을 갖는 제1통신채널을 할당하고, 나머지 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 제2단말기에 나머지 통신채널 중 최고 채널이득을 갖는 제2통신채널을 할당할 수 있다. Preferably, the base station comprises a first communication channel having the highest channel gain among the respective communication channels assigned to the plurality of terminals included in the same group to the first terminal having the lowest signal quality among the plurality of terminals. The second communication channel having the highest channel gain among the remaining communication channels may be allocated to the second terminal having the lowest signal quality among the remaining terminals.
바람직하게는, 상기 제1통신채널과 상기 제2통신채널은, 상호 직교하는 직교채널인 것이 바람직하다.Preferably, the first communication channel and the second communication channel are orthogonal channels which are orthogonal to each other.
바람직하게는, 상기 기지국은, 최대 송신전력을 갖는 신호를 송신하도록 상기 복수개의 단말기를 제어할 수 있다. Preferably, the base station can control the plurality of terminals to transmit a signal having the maximum transmission power.
바람직하게는, 상기 기지국은, 하향링크 파일럿신호에 의해 상기 단말기들로부터 회신되는 상기 각 단말기들의 SNR(Signal to Noise Ratio)에 기초하여 상기 단말기들 각각의 신호품질을 판단할 수 있다. Preferably, the base station may determine the signal quality of each of the terminals based on the signal to noise ratio (SNR) of each of the terminals returned from the terminals by a downlink pilot signal.
바람직하게는, 상기 기지국은, 하향링크 파일럿신호에 의해 상기 단말기들로부터 회신되는 상기 각 단말기들의 SINR(Signal to Interference Plus Noise Ratio)에 기초하여 상기 단말기들 각각의 신호품질을 판단할 수 있다. Preferably, the base station may determine the signal quality of each of the terminals based on the Signal to Interference Plus Noise Ratio (SINR) of each of the terminals returned from the terminals by a downlink pilot signal.
바람직하게는, 상기 기지국은, 적어도 하나의 안테나를 구비하고, 상기 복수개의 단말기 개수(M) 및 상기 안테나의 개수(N)에 따라 형성되는 M N MIMO(Multiple Input Multiple Output)에 기초하여, 상기 각 통신채널에 대응하는 상기 복수개의 단말기의 채널이득(h)을 획득할 수 있다. Preferably, the base station includes at least one antenna and is based on the MN MIMO (Multiple Input Multiple Output) formed according to the plurality of terminals (M) and the number of antennas (N). The channel gain h of the plurality of terminals corresponding to the communication channel can be obtained.
바람직하게는, 상기 기지국은, 획득한 상기 각 통신채널에 대응하는 상기 복수개의 단말기의 채널이득(h)에 기초하여, 최저 신호품질을 갖는 제1단말기에 대응하는 각 통신채널 간 채널이득(h) 크기를 비교하여 최고 채널이득(h)에 대응하는 제1통신채널을 선택하여 상기 제1단말기에 상기 할당채널로 할당하고, 나머지 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 제2단말기에 대응하는 나머지 각 통신채널 간 채널이득(h) 크기를 비교하여 최고 채널이득(h)에 대응하는 제2통신채널을 선택하여 상기 제2단말기에 상기 할당채널로 할당할 수 있다. Preferably, the base station, based on the channel gain (h) of the plurality of terminals corresponding to the respective communication channel obtained, the channel gain (h) between each communication channel corresponding to the first terminal having the lowest signal quality (h) Selects a first communication channel corresponding to the highest channel gain (h) by comparing the size and allocates the first communication channel to the assigned channel to the first terminal, and the remaining respective communication corresponding to the second terminal having the lowest signal quality among the remaining terminals. By comparing the magnitude of the channel gains (h) between the channels, a second communication channel corresponding to the highest channel gain (h) may be selected and allocated to the allocation channel to the second terminal.
바람직하게는, 상기 기지국은, 동일한 그룹에 포함되는 상기 복수개의 단말기로부터 수신되는 수신신호(r)와 상기 복수개의 단말기의 채널이득(h)에 기초하여 상기 복수개의 단말기가 송신한 송신신호(s)를 검출하기 위한 수식에서, 채널이득행렬(H)의 상기 각 통신채널과 상기 각 단말기 간의 채널이득(h)들 중 각 단말기의 해당 할당채널에 대응하는 채널이득(h)을 제외한 나머지 채널이득 값을 “0”으로 설정하여, 상기 복수개의 단말기의 송신신호(s)를 검출할 수 있다. Preferably, the base station is a transmission signal (s) transmitted by the plurality of terminals based on the received signal (r) received from the plurality of terminals included in the same group and the channel gain (h) of the plurality of terminals. ), The channel gain matrix of the channel gain matrix (H) and the channel gains (h) between the respective terminals of the channel gains (h) other than the channel gain (h) corresponding to the corresponding allocated channel of each terminal By setting the value to “0”, the transmission signals s of the plurality of terminals can be detected.
수식 Equation
여기서, 은, 공유채널(FM)을 통해 단말기(UM)로부터 수신한 수신신호, 는, 공유채널(FM)을 통한 단말기(UM) 및 기지국의 안테나(AN)간의 채널이득, 는, 단말기(UM)가 송신하는 송신신호, 은, 공유채널(FM)을 통한 안테나(AN)로의 신호 수신 시 노이즈이다.here, Is a received signal received from the terminal UM through the shared channel FM, The channel gain between the terminal (UM) and the antenna (AN) of the base station through the shared channel (FM), Is a transmission signal transmitted by the terminal UM, Is noise at the time of signal reception to the antenna AN via the shared channel FM.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 다중 사용자 자원공 유를 위한 채널 할당 방법은, 각각의 통신채널을 할당 받은 단말기들로부터 수신되는 신호에 기초하여, 기지국이 상기 단말기들 각각의 신호품질을 판단하는 단계; 신호품질 판단결과에 기초하여, 기 설정된 신호품질기준에 따라 복수개의 단말기를 포함하는 적어도 하나의 그룹을 설정하는 단계; 신호품질 판단결과에 기초하여, 상기 복수개의 단말기 중 신호품질이 낮은 단말기부터 순차적으로 상기 복수개의 단말기에 할당된 상기 각각의 통신채널 중 채널이득이 큰 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당하는 단계; 및 각각 할당된 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 상기 복수개의 단말기를 각각 제어하는 단계를 포함한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a channel allocation method for multi-user resource sharing based on a signal received from terminals allocated to respective communication channels. Determining signal quality; Setting at least one group including a plurality of terminals according to a preset signal quality criterion based on a signal quality determination result; Selecting a communication channel having a large channel gain among the communication channels assigned to the plurality of terminals sequentially from a terminal having a low signal quality among the plurality of terminals and assigning the communication channel having a large channel gain to the corresponding terminal; And controlling each of the plurality of terminals to transmit a signal through each assigned allocation channel.
바람직하게는, 상기 할당하는 단계는, 신호품질 판단결과에 기초하여, 상기 복수개의 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 제1단말기에 동일한 그룹에 포함되는 상기 복수개의 단말기에 할당된 상기 각각의 통신채널 중 최고 채널이득을 갖는 제1통신채널을 할당하는 단계와, 나머지 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 제2단말기에 나머지 통신채널 중 최고 채널이득을 갖는 제2통신채널을 할당하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step of allocating, based on a signal quality determination result, of the respective communication channels assigned to the plurality of terminals included in the same group in the first terminal having the lowest signal quality among the plurality of terminals Allocating a first communication channel having the highest channel gain and allocating a second communication channel having the highest channel gain among the remaining communication channels to a second terminal having the lowest signal quality among the remaining terminals.
바람직하게는, 상기 제1통신채널과 상기 제2통신채널은, 상호 직교하는 직교채널인 것이 바람직하다.Preferably, the first communication channel and the second communication channel are orthogonal channels which are orthogonal to each other.
바람직하게는, 상기 복수개의 단말기를 각각 제어하는 단계는, 최대 송신전력을 갖는 신호를 송신하도록 상기 복수개의 단말기를 제어할 수 있다.Preferably, the controlling of the plurality of terminals may control the plurality of terminals to transmit a signal having a maximum transmission power.
바람직하게는, 상기 신호품질을 판단하는 단계는, 하향링크 파일럿신호를 상기 단말기들로 송신하는 단계와, 상기 단말기들로부터 회신되는 각 단말기의 SINR(Signal to Interference Plus Noise Ratio)에 기초하여 상기 단말기들 각각의 신호품질을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step of determining the signal quality, the step of transmitting a downlink pilot signal to the terminals, and based on the SINR (Signal to Interference Plus Noise Ratio) of each terminal returned from the terminals Determining each of the signal quality may include.
바람직하게는, 상기 신호품질을 판단하는 단계는, 하향링크 파일럿신호를 상기 단말기들로 송신하는 단계와, 상기 단말기들로부터 회신되는 각 단말기의 SINR(Signal to Interference Plus Noise Ratio)에 기초하여 상기 단말기들 각각의 신호품질을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step of determining the signal quality, the step of transmitting a downlink pilot signal to the terminals, and based on the SINR (Signal to Interference Plus Noise Ratio) of each terminal returned from the terminals Determining each of the signal quality may include.
바람직하게는, 상기 할당하는 단계는, 상기 복수개의 단말기 개수(M) 및 상기 기지국의 안테나 개수(N)에 따라 형성되는 M×N MIMO(Multiple Input Multiple Output)에 기초하여, 상기 각각의 통신채널에 대응하는 상기 복수개의 단말기의 채널이득(h)을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the allocating step is based on the M × N multiple input multiple output (MIMO) formed according to the number of terminals M and the number of antennas N of the base station. And acquiring channel gains h of the plurality of terminals corresponding to.
바람직하게는, 상기 할당하는 단계는, 획득한 상기 각각의 통신채널에 대응하는 상기 복수개의 단말기의 채널이득(h)에 기초하여, 최저 신호품질을 갖는 제1단말기에 대응하는 각 통신채널 간 채널이득(h) 크기를 비교하여 최고 채널이득(h)에 대응하는 제1통신채널을 선택하여 상기 제1단말기에 상기 할당채널로 할당하는 단계와, 나머지 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 제2단말기에 대응하는 나머지 각 통신채널 간 채널이득(h) 크기를 비교하여 최고 채널이득(h)에 대응하는 제2통신채널을 선택하여 상기 제2단말기에 상기 할당채널로 할당할 수 있다.Preferably, the allocating step includes a channel between each communication channel corresponding to the first terminal having the lowest signal quality based on the channel gains h of the plurality of terminals corresponding to the respective communication channels. Selecting the first communication channel corresponding to the highest channel gain (h) by comparing the magnitude of the gain (h) and allocating the first communication channel to the assigned channel to the second terminal having the lowest signal quality among the remaining terminals; The second communication channel corresponding to the highest channel gain h may be selected by comparing the magnitude of channel gain h between each corresponding communication channel and allocated to the second terminal.
바람직하게는, 동일한 그룹에 포함되는 상기 복수개의 단말기로부터 수신되는 수신신호(r)와 상기 복수개의 단말기의 채널이득(h)에 기초하여 상기 복수개의 단말기가 송신한 송신신호(s)를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, the transmission signal s transmitted by the plurality of terminals is detected based on the reception signal r received from the plurality of terminals included in the same group and the channel gain h of the plurality of terminals. It may further comprise a step.
바람직하게는, 상기 송신신호(s)를 검출하는 단계는, 상기 복수개의 단말기가 송신한 송신신호(s)를 검출하기 위한 수식에서, 채널이득행렬(H)의 상기 각 통신채널과 상기 각 단말기 간의 채널이득(h)들 중 각 단말기의 해당 할당채널에 대응하는 채널이득(h)을 제외한 나머지 채널이득 값을 “0”으로 설정하는 단계와, 설정된 상기 복수개의 단말기가 송신한 송신신호(s)를 검출하기 위한 수식에 기초하여, 상기 복수개의 단말기의 송신신호(s)를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the detecting of the transmission signal s may include: in the equation for detecting the transmission signal s transmitted by the plurality of terminals, the communication channels of the channel gain matrix H and the respective terminals; Setting a channel gain value other than the channel gain (h) corresponding to the corresponding allocation channel of each terminal among the channel gains (h) between " 0 " and the transmission signal (s) transmitted by the plurality of configured terminals; Detecting a transmission signal s of the plurality of terminals based on a formula for detecting a).
수식 Equation
여기서, 은, 공유채널(FM)을 통해 단말기(UM)로부터 수신한 수신신호, 는, 공유채널(FM)을 통한 단말기(UM) 및 기지국의 안테나(AN)간의 채널이득, 는, 단말기(UM)가 송신하는 송신신호, 은, 공유채널(FM)을 통한 안테나(AN)로의 신호 수신 시 노이즈이다.here, Is a received signal received from the terminal UM through the shared channel FM, The channel gain between the terminal (UM) and the antenna (AN) of the base station through the shared channel (FM), Is a transmission signal transmitted by the terminal UM, Is noise at the time of signal reception to the antenna AN via the shared channel FM.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 관점에 따른 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템은, 각각의 통신채널을 할당 받은 복수개의 단말기; 및 상기 복수개의 단말기들로부터 수신되는 신호의 신호품질을 판단하고, 상기 복수개의 단말기 중 신호품질이 낮은 단말기부터 순차적으로 상기 복수개의 단말기에 할당된 상기 각각의 통신채널 중 채널이득이 큰 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당하고, 할당된 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 상기 복수개의 단말기를 각각 제어하는 기지국을 포함한다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a channel allocation system for multi-user resource sharing, comprising: a plurality of terminals allocated to respective communication channels; And determining a signal quality of a signal received from the plurality of terminals, and selecting a communication channel having a large channel gain among the communication channels allocated to the plurality of terminals sequentially from a terminal having a low signal quality among the plurality of terminals. And a base station for controlling the plurality of terminals to select and assign the terminal to the corresponding terminal and to transmit a signal through the assigned channel.
바람직하게는, 상기 기지국은, 상기 복수개의 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 제1단말기에 상기 복수개의 단말기에 할당된 상기 각각의 통신채널 중 최고 채널이득을 갖는 제1통신채널을 할당하고, 나머지 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 제2단말기에 나머지 통신채널 중 최고 채널이득을 갖는 제2통신채널을 할당할 수 있다.Preferably, the base station allocates a first communication channel having the highest channel gain among the respective communication channels assigned to the plurality of terminals to the first terminal having the lowest signal quality among the plurality of terminals, and the remaining terminals. A second communication channel having the highest channel gain among the remaining communication channels can be allocated to the second terminal having the lowest signal quality.
바람직하게는, 상기 제1통신채널과 상기 제2통신채널은, 상호 직교하는 직교채널인 것이 바람직하다.Preferably, the first communication channel and the second communication channel are orthogonal channels which are orthogonal to each other.
바람직하게는, 상기 기지국은, 최대 송신전력을 갖는 신호를 반복 송신하도록 상기 복수개의 단말기를 제어할 수 있다.Preferably, the base station can control the plurality of terminals to repeatedly transmit a signal having the maximum transmission power.
이상에서 설명한 바와 같이, 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템 및 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 방법에 의하면, 여러 개의 통신채널을 이용할 수 있는 그룹 내의 복수개의 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 단말기부터 우선하여, 해당 단말기에 대응하는 각 통신채널 중 채널이득이 가장 크고 이전에 타 단말기에 할당된 통신채널과 직교하는 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당 하는 순차적인 과정을 반복하여, 그룹 내의 복수개의 단말기에 각 할당채널을 할당하고, 각 할당된 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 복수개의 단말기 각각을 제어함으로써, 신호품질이 좋은 단말기의 신호품질에 영향을 미치지 않으면서 셀경계 지역에 위치하기 때문에 송신하는 신호의 품질이 떨어지는 단말기의 신호품질을 개선할 수 있고, 각 단말기는 다중 경로를 통한 채널 다이버시티 이득을 극대화 할 수 있고, 각 단말기에 직교채널이 할당됨에 따라 각 단말기 간의 상호 간섭을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.As described above, according to the channel allocation system for multi-user resource sharing and the channel allocation method for multi-user resource sharing, the terminal having the lowest signal quality among a plurality of terminals in a group that can use a plurality of communication channels has priority. By repeating the sequential process of selecting a communication channel having the largest channel gain among the communication channels corresponding to the corresponding terminal and orthogonal to the communication channel previously allocated to the other terminal and allocating the terminal to the corresponding terminal, By assigning each allocation channel to each other, and controlling each of a plurality of terminals to transmit a signal through each assigned allocation channel, since the signal quality is located in the cell boundary region without affecting the signal quality of the terminal, Improve the signal quality of the terminal of poor signal quality, The terminal has an effect capable of preventing a mutual interference between the respective terminals as it is possible to maximize channel diversity gain through multi-path, the orthogonal channel is assigned to each terminal.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 기지국(20)과, 기지국(20)과 신호를 송/수신하는 여러 개의 단말기들을 포함한다. 여기서 단말기들은 각각의 통신채널을 할당 받은 상태인 것이 바람직하다.Channel allocation system for multi-user resource sharing of the present invention, as shown in Figure 1, includes a
기지국(20)은, 여러 개의 단말기들로부터 수신되는 신호의 품질을 판단하고, 기 설정된 신호품질기준에 따라 복수개의 단말기를 포함하는 적어도 하나의 그룹을 설정하고, 복수개의 단말기 중 신호품질이 낮은 단말기부터 순차적으로 복수개의 단말기에 할당된 각각의 통신채널 중 채널이득이 큰 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당하고, 할당된 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 복수개의 단말기를 각각 제어한다. The
이하에서, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템에서 기지국(20)의 구성 및 기지국(20)과 복수개의 단말기 간에 신호 송/수신을 설명하도록 한다. Hereinafter, the configuration of the
도 2에 도시된 바와 같이, 기지국(20)은, 적어도 하나의 안테나(10)와, 각각의 통신채널을 할당 받은 외부의 단말기들로부터 수신되는 신호의 신호품질을 판단하는 신호품질 판단모듈(21)과, 신호품질판단모듈(21)의 판단결과에 기초하여, 기 설정된 신호품질기준에 따라 복수개의 단말기를 포함하는 적어도 하나의 그룹(1,2)을 설정하는 그룹 스케쥴러(22)와, 신호품질판단모듈(21)의 판단결과에 기초하여, 복수개의 단말기 중 신호품질이 낮은 단말기부터 순차적으로 복수개의 단말기에 할당된 각각의 통신채널 중 채널이득이 큰 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당하고, 할당된 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 복수개의 단말기를 각각 제어하는 제어모듈(24)을 포함한다. 여기서, 각각의 통신채널 개수는 그룹 내의의 복수개의 단말기 개수 M개와 동이하며, 기지국(20)의 안테나(10)의 개수는 N개이다. As shown in FIG. 2, the
이하에서 신호품질 판단모듈(21), 그룹 스케쥴러(22), 제어모듈(24)을 좀 더 상세하게 설명하면, 다음과 같다.Hereinafter, the signal
신호품질 판단모듈(21)은, 각각의 통신채널을 할당 받은 외부의 단말기들로부터 수신되는 신호에 기초하여 각 단말기들의 신호품질을 판단한다. 이러한 신호품질 판단모듈(21)은, 하향링크 파일럿 신호를 주기적으로 단말기들로 송신한다. 이에, 신호품질 판단모듈(21)은 단말기들로부터 파일럿 신호에 대응하여 회신되는 소정의 신호에 기초하여, 각 단말기들의 신호품질을 판단할 수 있다. The signal
여기서, 신호품질을 판단하는 하나의 측정예로서, 하향링크 파일럿 신호에 의해 단말기들로부터 기지국(20)으로 회신되는 SNR(Signal to Noise Ratio)에 기초하여, 신호품질 판단모듈(21)이 단말기들의 신호품질을 판단하는 것이 바람직하다. 즉, 단말기들로부터 파일럿 신호에 대응하여 회신되는 소정의 신호는 SNR일 수 있다. 일반적으로 SNR이 크면 신호품질이 좋고, SNR이 낮으면 신호품질이 나쁘다. 또한, 신호품질 판단모듈(21)은 하향링크 파일럿 신호에 의해 단말기들로부터 회신되는 SINR(Signal to Interference Plus Noise Ratio)에 기초하여 각 단말기의 신호품질을 판단하는 것도 가능하다. 즉, 단말기들로부터 파일럿 신호에 대응하여 회신되는 소정의 신호는 SINR일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위핸 신호품질을 SNR에 기초하여 판단하는 것으로 설명하도록 한다.Here, as one measurement example for determining the signal quality, based on the signal to noise ratio (SNR) returned from the terminals to the
이처럼, 기지국(20)은, 하향링크 파일럿 신호를 자신의 셀 영역 내에 존재하는 단말기들로 주기적으로 송신하고, 이에 대응하여 회신되는 각 단말기의 SNR에 기초하여 단말기들 각각의 신호품질을 판단할 수 있다. As such, the
그룹 스케쥴러(22)는, 신호품질판단모듈(21)의 판단결과에 기초하여 각 단말기들의 신호품질을 파악하고, 기 설정된 신호품질기준에 따라 복수개의 단말기를 포함하는 적어도 하나의 그룹을 설정한다. 여기서, 신호품질기준이란, 기지국(20)의 셀 영역 내에 존재하는 여러 단말기들을 각 단말기의 신호품질을 고려하여 복수개의 단말기를 포함하는 그룹으로 나누어 설정하기 위해 미리 설정된 가장 바람직한 그룹핑 기준일 수 있으며, 이러한 신호품질기준은 여러 차례의 실험을 통해 얻어진 결과치인 것이 바람직하다. 물론, 그룹 스케쥴러(22)는 기지국(20)의 셀 영역 내에 존재하는 여러 단말기들을 종래의 그룹핑 방식을 적용하여 복수개의 단말기를 포함하는 적어도 하나의 그룹으로 나누어 설정하는 것도 가능하다.The
여기서, 그룹 스케쥴러(22)가 복수개의 단말기를 포함하는 적어도 하나의 그룹(1,2)을 설정함에 있어서, SNR의 차이가 큰 단말기들을 하나의 그룹으로 설정하는 것이 바람직하다. SNR이 큰 즉, 신호품질이 좋은 단말기는 통신채널 할당의 순서에 관계없이 어떤 통신채널을 할당 받더라도 성능 저하가 거의 없지만, SNR 이 낮은 즉, 신호품질이 나쁜 단말기는 채널이득에 기인한 성능의 변동폭이 클 수 있기 때문에 신호품질이 낮은 단말기가 통신채널 선택의 우선권을 갖는 것이 성능 최적화의 정도라 할 수 있다. Here, when the
즉, 그룹 스케쥴러(22)는 신호품질판단모듈(21)의 판단결과에 기초하여 각 단말기들의 신호품질을 파악하고, SNR의 차이가 큰 단말기들(예 : 셀 중심에 가까운 단말기, 셀 경계에 가까운 단말기)을 하나의 그룹으로 설정하는 것이 바람직하다.That is, the
이처럼, 기지국(20)은, 자신의 셀 영역 내에 존재하는 단말기들의 신호품질에 따라 복수개의 단말기(U1, U2)를 포함하는 그룹(1)과, 복수개의 단말기(U1', U2', U3', U4')를 포함하는 그룹(2)을 설정할 수 있다. 즉, 그룹(1)의 통신채널 개수 M은 그룹(1) 내의 단말기 개수 2개와 동일하며, 그룹(2)의 통신채널 개수 M은 그룹(2) 내의 단말기 개수 4개와 동일하다 하겠다. As such, the
제어모듈(24)은, 신호품질판단모듈(21)의 판단결과에 기초하여, 그룹에 설정된 복수개의 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 제1단말기에 동일한 그룹에 포함되는 복수개의 단말기에 할당된 각각의 통신채널 중 최고 채널이득을 갖는 제1통신채널을 할당하고, 나머지 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 제2단말기에 나머지 통신채널 중 최고 채널이득을 갖는 제2통신채널을 할당한다. 여기서, 제1통신채널과 제2통신채널은, 상호 직교하는 직교채널인 것이 바람직하다.The control module 24 is assigned to each of the plurality of terminals included in the same group in the first terminal having the lowest signal quality among the plurality of terminals set in the group, based on the determination result of the signal
즉, 제어모듈(24)은, 신호품질판단모듈(21)의 판단결과에 기초하여, 그룹에 설정된 복수개의 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 제1단말기에 각각의 통신채널 중 최고 채널이득을 갖는 제1통신채널을 할당하고, 나머지 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 제2단말기에 나머지 통신채널 중 최고 채널이득을 갖으며 제1통신채널에 직교하는 제2통신채널을 할당하는 것이 바람직하다.That is, the control module 24, based on the determination result of the signal
여기서, 통신채널을 할당하는 과정을 좀 더 상세히 설명하도록 한다. Here, the process of allocating a communication channel will be described in more detail.
전술하였듯이, 기지국(20)은 도 2에서 알 수 있듯이 복수 개의 안테나(10)를 구비하며, 안테나(10)의 개수는 N개라고 한다.As described above, the
제어모듈(24)은, 하나의 그룹으로 묶인 단말기의 개수(M) 및 안테나의 개수(N)에 따라 형성되는 M×N MIMO(Multiple Input Multiple Output)에 기초하여, 각 통신채널(F1,F2…FM)에 대응하는 복수개의 단말기 각각의 채널이득(h)을 획득한다. The control module 24 is based on the number M of terminals grouped into one group and the number N of antennas N, and the communication channels F1 and F2 are based on M × N multiple input multiple outputs (MIMO). … Obtain channel gain h of each of the plurality of terminals corresponding to FM).
여기서, M×N MIMO에 의한 채널이득행렬(H)은 다음과 같다. Here, the channel gain matrix H by M × N MIMO is as follows.
H = H =
여기서, h는 채널이득을 의미하며, 예를 들어 을 설명하면 (1)은 신호를 송신하는 통신채널(F1)을 의미하고 12에서 2는 그룹 내에서 신호를 송신하는 단말기(U2), 1은 신호를 수신하는 기지국(20)의 안테나(A1)를 의미한다. 즉 는, 통신채널(F1)을 통한 단말기(U2) 및 기지국(20) 제1안테나(A1)간의 채널이득이다.Here, h means channel gain, for example 1 denotes a communication channel F1 for transmitting a signal, 12 to 2 denote a terminal U2 for transmitting a signal within a group, and 1 denotes an antenna A1 of a
그리고 제어모듈(24)은, 획득한 각 통신채널(F1,F2…FM)에 대응하는 복수개의 단말기 각각의 채널이득(h)에 기초하여, 최저 신호품질을 갖는 제1단말기를 우선하여, 제1단말기에 대응하는 각 통신채널별 채널이득(h)의 크기를 비교한다. 제어모듈(24)은, 비교결과 제1단말기에 대응하는 각 통신채널별 채널이득(h) 중 최고 채널이득(h)에 대응하는 제1통신채널을 선택하여 제1단말기에 할당채널로 할당한다. 이후, 제어모듈(24)은, 제1단말기를 제외한 나머지 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 제2단말기를 우선하여, 제2단말기에 대응하는 나머지 각 통신채널 즉 제1통신채널을 제외한 나머지 각 통신채널별 채널이득(h)의 크기를 비교하고, 최고 채널이득(h)에 대응하는 제2통신채널을 선택하여 제2단말기에 할당채널로 할당한다. The control module 24 gives priority to the first terminal having the lowest signal quality based on the channel gain h of each of the plurality of terminals corresponding to the obtained communication channels F1, F2... FM. The magnitude of the channel gain (h) for each communication channel corresponding to the one terminal is compared. The control module 24 selects the first communication channel corresponding to the highest channel gain h among the channel gains h for each communication channel corresponding to the first terminal, and assigns the first communication channel to the first terminal as an allocation channel. . Subsequently, the control module 24 gives priority to the second terminal having the lowest signal quality among the remaining terminals except the first terminal, and performs each remaining communication channel except the first communication channel corresponding to the second terminal. The magnitudes of the channel gains (h) are compared, the second communication channel corresponding to the highest channel gain (h) is selected, and the second channel is allocated to the second terminal.
이처럼, 제어모듈(24)은, 그룹 내의 복수개의 단말기 중 최저 신호품질을 갖 는 단말기부터 해당 단말기에 대응하는 각 통신채널 중 채널이득(h)이 가장 큰 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당하는 순차적인 과정을 반복하여, 그룹 내의 복수개의 단말기에 각 할당채널을 할당할 수 있다. As such, the control module 24 selects the communication channel having the largest channel gain h among the communication channels corresponding to the terminal from the terminal having the lowest signal quality among the plurality of terminals in the group and assigns the communication channel to the corresponding terminal. By repeating the sequential process, each allocation channel can be allocated to a plurality of terminals in the group.
그리고, 제어모듈(24)은 할당된 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 복수개의 단말기를 각각 제어한다. 이때, 제어모듈(24)은 할당된 할당채널을 통해 최대 송신전력을 갖는 신호를 반복 송신하도록 복수개의 단말기를 각각 제어하는 것이 바람직하다.In addition, the control module 24 controls each of the plurality of terminals to transmit a signal through the assigned allocation channel. In this case, the control module 24 preferably controls a plurality of terminals to repeatedly transmit a signal having the maximum transmission power through the assigned channel.
여기서, 도 3a, 도 3b를 참조하여, 본 발명에 따라 단말기 M개(U1,U2…UM)를 하나의 그룹으로 설정하고 M개의 단말기가 M개의 통신채널을 통해 송신하는 송신신호를 송신전력을 통신채널 별로 보여주고, 그 중 통신채널(FM) 즉 단말기(UM)에 할당된 할당채널을 통한 단말기(UM)에 해당하는 1 N SIMO를 설명하도록 한다. 3A and 3B, according to the present invention, M terminals (U1, U2, ... UM) are set to one group, and transmission power of M signals transmitted through M communication channels by M terminals is set. It shows for each communication channel, it will be described 1N SIMO corresponding to the communication channel (FM), that is, the terminal (UM) through the allocation channel assigned to the terminal (UM).
제어모듈(24)은, 단말기의 개수(M) 및 안테나의 개수(N)에 따라 형성되는 M×N MIMO에 기초하여, 그룹 내의 단말기 M개(U1,U2…UM) 중 신호품질이 가장 좋지 않은 최저 신호품질의 제1단말기기에 해당하는 단말기(예 : 단말기(U1))를 우선하여, 단말기(U1)에 대응하는 각 통신채널(F1,F2…FM)별 채널이득(h) 즉, 과, 과, … 을 획득하여 각각을 비교한다. 여기서, 각 단말기(U1,U2…UM)의 SNR 크기가 U1 < UM < … < U2 이고, 단말기(U1)의 신호품질이 가장 낮고, 단말기(U2)의 신호품질이 가장 높은 것으로 설명한다.The control module 24 has the best signal quality among the M terminals (U1, U2 ... UM) in the group based on M × N MIMO formed according to the number of terminals M and the number N of antennas. Channel gain (h) for each communication channel (F1, F2, ..., FM) corresponding to the terminal (U1) in preference to the terminal (eg, the terminal (U1)) corresponding to the first terminal device having the lowest signal quality. and, And,… Obtain each and compare each. Here, the SNR sizes of the terminals U1, U2, ... UM are U1 <UM <. <U2, the signal quality of the terminal U1 is the lowest, and the signal quality of the terminal U2 is the highest.
이에, 제어모듈(24)은 크기가 가장 큰 최고 채널이득(h)을 갖는 해당하는 제1통신채널을 판단한다. 여기서, 통신채널(F1)에 대응하는 채널게인 이 가장 크다고 가정하면, 제어모듈(24)은 비교결과 통신채널(F1)에 대응하는 이 가장 크다고 판단하고, 단말기(U1)의 할당채널로서 통신채널(F1)을 할당한다. Accordingly, the control module 24 determines the corresponding first communication channel having the largest channel gain h having the largest size. Here, the channel gain corresponding to the communication channel (F1) Is assumed to be the largest, the control module 24 corresponds to the communication channel F1 as a result of the comparison. Is determined to be the largest, and the communication channel F1 is assigned as the allocation channel of the terminal U1.
그리고, 제어모듈(24)은 단말기(U1)를 제외한 나머지 단말기(U2…UM) 중 최저 신호품질을 갖는 제2단말기에 해당하는 단말기(UM)를 우선하여, 단말기(U2)에 대응하는 나머지 각 통신채널(F2…FM) 즉 통신채널(U1)을 제외한 나머지 각 통신채널(F2…FM)별 채널이득(h)의 크기를 비교한다.In addition, the control module 24 gives priority to the terminal UM corresponding to the second terminal having the lowest signal quality among the remaining terminals U2... UM except for the terminal U1, and has the remaining angles corresponding to the terminal U2. The magnitudes of the channel gains h of each communication channel F2... FM except for the communication channel F2... FM are compared.
이에, 제어모듈(24)은 크기가 가장 큰 최고 채널이득(h)을 갖는 해당하는 제2통신채널을 판단한다. 여기서, 통신채널(FM)에 대응하는 채널게인 이 가장 크고 통신채널(FM)이 통신채널(F1)에 직교한다고 가정하면, 제어모듈(24)은 비교결과 통신채널(FM)에 대응하는 이 가장 크다고 판단하고, 단말기(UM)의 할당채널로서 통신채널(FM)을 할당한다.Accordingly, the control module 24 determines the corresponding second communication channel having the largest channel gain h having the largest size. Here, the channel gain corresponding to the communication channel (FM) Assuming that this largest and communication channel FM is orthogonal to the communication channel F1, the control module 24 corresponds to the communication channel FM as a result of the comparison. Is determined to be the largest, and the communication channel FM is allocated as the allocation channel of the terminal UM.
이처럼, 제어모듈(24)은 그룹 내의 복수개의 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 단말기부터 우선하여 해당 단말기에 대응하는 각 통신채널 중 채널이득(h)이 가장 큰 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당하고, 나머지 단말기들 중 최저 신호품질을 갖는 단말기를 우선하여 해당 단말기에 대응하는 나머지 각 통신채널 중 채널이득(h)이 가장 크고 먼저 할당된 통신채널에 직교하는 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당하는 과정을 반복한다. 그리고, 제어모듈(24)은, 신호품질이 낮은 단말기 순서대로 할당채널을 할당한 후, 그룹 내의 마지막 단말기 즉 신호품질이 가장 높은 단말기(U2)에는 마지막 남은 통신채널(예 : 통신채널(F2))을 할당채널로서 할당한다.As such, the control module 24 first selects the communication channel having the largest channel gain h among the communication channels corresponding to the terminal, and assigns the communication channel to the terminal, starting from the terminal having the lowest signal quality among the plurality of terminals in the group. First of all, the terminal having the lowest signal quality among the remaining terminals selects a communication channel having the largest channel gain (h) among the remaining communication channels corresponding to the corresponding terminal and is orthogonal to the first allocated communication channel, and assigns the terminal to the corresponding terminal. Repeat the process. Then, the control module 24 allocates the allocation channels in order of the terminals having the lowest signal quality, and then the last remaining communication channel (for example, the communication channel F2) to the last terminal in the group, that is, the terminal U2 having the highest signal quality. ) Is allocated as an allocation channel.
이에, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제어모듈(24)은 자신에게 할당된 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 복수개의 단말기(U1,U2…UM)를 각각 제어한다. Thus, as shown in Figure 3a, the control module 24 controls each of the plurality of terminals (U1, U2 ... UM) to transmit a signal through the assigned channel assigned to it.
이에, 단말기(UM)를 언급하여 설명하면, 기지국(20)은 도 3b에 도시된 바와 같이, 통신채널(FM)을 할당채널로서 할당받은 단말기(UM)가 할당채널인 통신채널(FM)을 통해 송신하는 송신신호( ), 단말기(UM)가 통신채널(FM)을 통해 안테나(A1)로 송신하는 채널이득 , 단말기(UM)가 통신채널(FM)을 통해 안테나(A2)로 송신하는 채널이득 , ... 단말기(UM)가 통신채널(FM)을 통해 안테나(AN)로 송신하는 채널이득 등에 기초한 1×N SIMO의 채널환경을 얻을 수 있다. Thus, referring to the terminal UM, as shown in FIG. 3B, the
이에, 본 발명에 따른 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템에서는, 여러 개의 통신채널을 이용할 수 있는 그룹 내의 복수개의 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 단말기부터 우선하여, 해당 단말기에 대응하는 각 통신채널 중 채널이득(h)이 가장 크고 이전에 타 단말기에 할당된 통신채널과 직교하는 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당하는 순차적인 과정을 반복하여, 그룹 내의 복수개의 단말기에 각 할당채널을 할당하고, 각 할당된 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 복수개의 단말기 각각을 제어함으로써, 신호품질인 좋은 단말기의 신호품질에 영향을 미치지 않으면서 셀경계 지역에 위치하기 때문에 송신하는 신호의 품질이 떨어지는 단말기의 신호품질을 개선할 수 있고, 각 단말기는 다중 경로를 통한 채널 다이버시티 이득을 극대화 할 수 있고, 각 단말기에 직교채널이 할당됨에 따라 상호 간섭을 방지할 수 있다. Accordingly, in the channel allocation system for multi-user resource sharing according to the present invention, the terminal having the lowest signal quality among a plurality of terminals in a group that can use a plurality of communication channels, preferentially, among each communication channel corresponding to the terminal. Repeat the sequential process of selecting the communication channel having the largest channel gain (h) and orthogonal to the communication channel previously allocated to another terminal and allocating the corresponding channel to the terminal, and assigning each allocation channel to a plurality of terminals in the group. By controlling each of a plurality of terminals to transmit a signal through each assigned allocation channel, the signal of a terminal having a poor quality of a transmitted signal because it is located in a cell boundary region without affecting the signal quality of a good terminal which is a signal quality Improve quality, and each terminal maximizes channel diversity gain through multipath As the orthogonal channel is assigned to each terminal, mutual interference can be prevented.
이하에서는, 도 4a, 도 4b 및 도 4c를 참조하여 2개의 단말기(U1,U2)가 한 그룹(1)으로 설정되고, U1의 신호품질이 U2의 신호품질보다 높고, 기지국(20)이 2개의 안테나(A1,A2)를 갖는 것을 실시예로 하여, 본 발명을 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 4A, 4B, and 4C, two terminals U1 and U2 are set to one
제어모듈(24)은, 그룹으로 묶인 2개의 단말기(U1,U2) 및 기지국(20)이 2개의 안테나(A1,A2)에 따라 형성되는 2 2 MIMO(Multiple Input Multiple Output)에 기초하여, 각 통신채널(F1,F2)에 대응하는 단말기(U1,U2) 각각의 채널이득(h)을 획득한다. The control module 24 is based on 2 2 MIMO (Multiple Input Multiple Output) in which two terminals U1 and U2 and a
여기서, 2×2 MIMO에 의한 채널이득행렬(H)은 다음과 같다. Here, the channel gain matrix H by 2x2 MIMO is as follows.
H = H =
제어모듈(24)은, 2×2 MIMO에 기초하여, 그룹 내의 단말기(U1,U2) 중 신호품질이 가장 좋지 않은 최저 신호품질의 단말기(U2)를 우선하여, 단말기(U2)에 대응하는 각 통신채널(F1,F2)별 채널이득(h) 즉, 과, 을 획득하여 각각을 비교한다. 여기서, 통신채널(F2)에 대응하는 채널이득 이 크다고 가정한다. 이에, 제어모듈(24)은 채널이득이 가장 크다고 판단되는 통신채널(F2)을 단말기(U2)의 할당채널로서 할당한다. The control module 24 gives priority to the terminal U2 having the lowest signal quality among the terminals U1 and U2 in the group based on 2x2 MIMO, and corresponds to the terminal U2. Channel gain (h) for each communication channel (F1, F2) and, Obtain each and compare each. Here, the channel gain corresponding to the communication channel (F2) Assume this is large. Accordingly, the control module 24 allocates the communication channel F2, which is determined to have the largest channel gain, as the allocation channel of the terminal U2.
그리고, 제어모듈(24)은 나머지 단말기이면서 마지막 단말기인 단말기(U1)에는 마지막 남은 통신채널(F1)을 할당채널로서 할당한다.The control module 24 allocates the last remaining communication channel F1 as an allocation channel to the terminal U1 which is the last terminal and the last terminal.
이에, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제어모듈(24)은 자신에게 할당된 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 단말기(U1,U2)를 각각 제어한다. Thus, as shown in Figure 4b, the control module 24 controls the terminals (U1, U2) to transmit a signal through the allocation channel assigned to them, respectively.
이처럼, 본 발명에 따른 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템에 따르면, 그룹 내의 복수개의 단말기(U1,U2) 중 최저 신호품질을 갖는 단말기부터 우선하여, 해당 단말기에 대응하는 각 통신채널 중 채널이득(h)이 가장 크고 이전에 타 단말기에 할당된 통신채널과 직교하는 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당하는 순차적인 과정을 반복하여, 그룹 내의 복수개의 단말기(U1,U2)에 각 할당채널을 할당하고, 각 할당된 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 복수개의 단말기(U1,U2) 각각을 제어함으로써, 신호품질인 좋은 단말기(U1)의 신호품질에 영향을 미치지 않으면서 셀경계 지역에 위치하기 때문에 송신하는 신호의 품질이 떨어지는 단말기(U2)의 신호품질을 개선할 수 있고, 각 단말기(U1,U2)는 다중 경로를 통한 채널 다이버시티 이득을 극대화 할 수 있고, 각 단말기(U1,U2)에 직교채널이 할당됨에 따라 상호 간섭을 방지할 수 있다. As described above, according to the channel allocation system for multi-user resource sharing according to the present invention, the channel gain of each communication channel corresponding to the corresponding terminal is given priority, starting from the terminal having the lowest signal quality among the plurality of terminals U1 and U2 in the group. (h) is the largest and selects the communication channel orthogonal to the communication channel previously assigned to the other terminal and repeats the sequential process of allocating the corresponding channel to the plurality of terminals (U1, U2) in the group. By assigning and controlling each of the plurality of terminals U1 and U2 to transmit a signal through each assigned allocation channel, so as to be located in the cell boundary region without affecting the signal quality of the good terminal U1 which is the signal quality Therefore, the signal quality of the terminal U2 having a poor quality of the transmitted signal can be improved, and each terminal U1 and U2 maximize the channel diversity gain through the multipath. Can and, it is possible to prevent mutual interference as the orthogonal channel is assigned to each terminal (U1, U2).
이처럼, 단말기(U2)는 자신에게 할당된 통신채널(F2)로, 단말기(U1)는 자신에게 할당된 통신채널(F1)로 신호를 송신하기 때문에, 기지국(20)은 도 4a의 (a)에 도시된 바와 같이, 단말기(U2)가 할당채널로서 할당받은 통신채널(F2)을 통해 송신 하는 송신신호, 통신채널(F2)을 통해 안테나(A1), 안테나(A2)로 송신하는 채널이득 등에 기초한 1×2 SIMO의 채널환경을 얻을 수 있고, 도 4a의 (b)에 도시된 바와 같이, 단말기(U1)가 할당채널로서 할당받은 통신채널(F1)을 통해 송신하는 송신신호, 통신채널(F1)을 통해 안테나(A1), 안테나(A2)로 송신하는 채널이득 등에 기초한 1×2 SIMO의 채널환경을 얻을 수 있다.As such, since the terminal U2 transmits a signal to the communication channel F2 assigned to the terminal U1 and the terminal U1 transmits a signal to the communication channel F1 assigned to the terminal U2, the
한편, 제어모듈(24)은, 2×2 MIMO에 기초하여, 그룹 내의 단말기(U1,U2) 중 신호품질이 가장 좋지 않은 최저 신호품질의 단말기(U2)를 우선하여, 단말기(U2)에 대응하는 각 통신채널(F1,F2)별 채널이득(h) 즉, 과, 을 획득하여 각각을 비교한 결과, 통신채널(F1)에 대응하는 채널이득 이 크다고 가정한다면, 제어모듈(24)은 채널이득이 가장 크다고 판단되는 통신채널(F1)을 단말기(U2)의 할당채널로서 할당하고, 나머지 단말기이면서 마지막 단말기인 단말기(U1)에는 마지막 남은 통신채널(F2)을 할당채널로서 할당할 것이다.On the other hand, the control module 24 gives priority to the terminal U2 having the lowest signal quality among the terminals U1 and U2 in the group based on 2x2 MIMO, and corresponds to the terminal U2. Channel gain (h) for each communication channel (F1, F2) and, As a result of acquiring the result of comparison, the channel gain corresponding to the communication channel F1 is obtained. Is assumed to be large, the control module 24 allocates the communication channel F1, which is determined to have the largest channel gain, as the allocation channel of the terminal U2, and the last remaining communication channel to the terminal U1, which is the last terminal and the last terminal. (F2) will be allocated as the allocation channel.
이에, 도 4c에 도시된 바와 같이, 제어모듈(24)은 자신에게 할당된 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 단말기(U1,U2)를 각각 제어한다. Accordingly, as shown in FIG. 4C, the control module 24 controls the terminals U1 and U2 to transmit signals through the allocation channel allocated to the control module 24.
여기서, 기지국(20)은 복수 개의 단말기로부터 수신하는 수신신호에 기초하여 단말기가 송신한 송신신호를 검출하여 그 송신신호를 해당 목적지(타 단말기 또는 타 기지국)로 전달해야 한다. 그러기 위해서 기지국(20)은 복수 개의 단말기가 송신하는 송신신호를 수신신호로부터 각각 검출해야 한다.Here, the
이에, 본 발명의 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템에서 기지국(20)은, 동일한 그룹으로 설정된 복수개의 단말기로부터 수신되는 수신신호(r)와 채널이득(h)을 알고 있기 때문에, 수신신호(r)와 채널이득(h)에 기초하여 복수개의 단말기 각각이 송신한 송신신호(s)를 검출하기 위한 아래의 수식(1)과 같은 매트릭스모델을 얻을 수 있다.Thus, in the channel allocation system for multi-user resource sharing of the present invention, the
수식(1) Formula (1)
이러한 매트릭스모델은, 일반적으로 단말기의 송신신호(s)를 검출하기 위한 수식인, 기지국측 수신신호(r)=채널이득(h) 단말기측 송신신호(s)+노이즈(n)에 기초한 것이다. 여기서, 은, 공유채널(FM)을 통해 단말기(UM)로부터 수신한 수신신호, 는, 공유채널(FM)을 통한 단말기(UM) 및 기지국의 안테나(AN)간의 채널이득, 는, 단말기(UM)가 송신하는 송신신호, 은, 공유채널(FM)을 통한 안테나(AN)로의 신호 수신 시 노이즈이다.This matrix model is generally based on the base station side received signal r = channel gain h, which is a formula for detecting the transmission signal s of the terminal, and the terminal side transmitted signal s + noise n. here, Is a received signal received from the terminal UM through the shared channel FM, The channel gain between the terminal (UM) and the antenna (AN) of the base station through the shared channel (FM), Is a transmission signal transmitted by the terminal UM, Is noise at the time of signal reception to the antenna AN via the shared channel FM.
여기서, 제어모듈(24)은 채널이득행렬(H)에서 각 통신채널과 각 단말기 간의 채널이득(h) 중 각 단말기의 해당 할당채널에 대응하는 채널이득(h)을 제외한 나머지 채널이득 값을 “0”으로 설정하고, 이처럼 설정된 매트릭스모델을 통해 복수개 의 단말기 각각의 송신신호(s)를 검출한다. Herein, the control module 24 calculates the remaining channel gain value except for the channel gain h corresponding to the corresponding allocation channel of each terminal among the channel gains h between each communication channel and each terminal in the channel gain matrix H. 0 ”and the transmission signal s of each of a plurality of terminals is detected through the matrix model thus set.
이해를 돕기 위해, 도 4b의 실시를 예로 하여 기지국(20)이 송신 신호(S1,S2)를 검출하기 위한 매트릭스모델을 설명하면 다음과 같다.For clarity, the matrix model for detecting the transmission signals S1 and S2 by the
기지국(20)의 제어모듈(24)은 단말기 2개(U1,U2)로부터 수신한 각 통신채널(F1,F2)별 수신신호( )을 알고 채널이득행렬(H)을 알고 있다. 여기서, 단말기(U2)의 할당채널은 통신채널(F2), 단말기(U1)의 할당채널은 통신채널(F1)이다. The control module 24 of the
이에, 제어모듈(24)은 다음의 수식(2)과 같은 매트릭스모델을 얻는다.Thus, the control module 24 obtains a matrix model as shown in Equation (2) below.
수식(2) Formula (2)
즉, 수식(2)은, 채널이득행렬(H)에서 각 통신채널(F1, F2)과 각 단말기(U1,U2) 간의 채널이득(h)들 중 단말기(U1,U2)의 해당 할당채널에 대응하는 채널이득(h)을 제외한 나머지 채널이득 값을 “0”으로 설정하고, 다시 말해 각 통신채널(F1, F2)과 단말기(U2) 간의 채널이득(h)들 중 단말기(U2)의 해당 할당채널인 통신채널(F2)에 대응하는 채널이득(h)을 제외한 나머지 채널이득 값을 “0”으로 설정, 각 통신채널(F1, F2)과 단말기(U1) 간의 채널이득(h)들 중 단말기(U1)의 해당 할당채널인 통신채널(F1)에 대응하는 채널이득(h)을 제외한 나머지 채널이득 값을 “0”으로 설정한다. 이는, 각 제어모듈(20)이 신호를 송신하도록 각 단말기(U1,U2)를 제어할 때, 단말기(U2)는 해당 할당채널인 통신채널(F2)을 통해 신호를 송신하고, 단말기(U1)는 통신채널(F2)과 직교하는 해당 할당채널인 통신채널(F1)을 통해 신호를 송신하도록 각각의 단말기(U1,U2)에 각 통신채널을 할당함에 따른 결과이다.That is, Equation (2) is applied to the corresponding allocation channels of the terminals U1 and U2 among the channel gains h between the communication channels F1 and F2 and the terminals U1 and U2 in the channel gain matrix H. Set the channel gain value other than the corresponding channel gain h to “0”, that is, corresponding to the terminal U2 among the channel gains h between the communication channels F1 and F2 and the terminal U2. Set the channel gain value other than the channel gain h corresponding to the communication channel F2, which is the assigned channel, to “0”, and among the channel gains h between the communication channels F1 and F2 and the terminal U1. A channel gain value other than the channel gain h corresponding to the communication channel F1 corresponding to the corresponding allocation channel of the terminal U1 is set to “0”. That is, when each
이에, 제어모듈(24)은 1×2 SIMO의 채널환경에 해당하는 수식(2)에 기초하여, 각 단말기(U1,U2)의 송신 신호(S1,S2)를 각각 검출할 수 있다. 이때, 본 발명의 수식(2)에 기초하여 제어모듈(24)이 각 송신 신호를 검출하는 것은, 직교하는 통신채널별로 단말기가 할당되기 때문에, 즉 하나의 통신채널에 여러 단말기의 신호가 수신되지 않고 독립되기 때문에, 종래의 M×N MIMO의 채널환경에 기반을 둔 Optimal odering을 이용하는 VBLAST기법과 같은 검출 방식을 채택할 필요가 없다. Accordingly, the control module 24 may detect the transmission signals S1 and S2 of the terminals U1 and U2 based on Equation (2) corresponding to the channel environment of 1 × 2 SIMO. At this time, the control module 24 detects each transmission signal based on Equation (2) of the present invention, since terminals are allocated for each orthogonal communication channel, that is, signals of several terminals are not received in one communication channel. Since it is independent, it is not necessary to adopt a detection scheme such as the VBLAST technique using the optimal odering based on the channel environment of the conventional M × N MIMO.
따라서, 본 발명에 따른 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템은, 각 단말기별로 직교하는 통신채널을 독립적으로 할당하기 때문에, 기지국(20)이 각 단말기로부터 수신되는 수신신호에서 송신신호를 검출함에 있어서 기지국(20)의 수신기(미도시) 구조 역시 단순화되는 효과를 이끌어 낼 수 있다. Therefore, since the channel allocation system for multi-user resource sharing according to the present invention independently assigns orthogonal communication channels for each terminal, the
이하에서는, 도 5를 참조하여, 전술한 바와 같은 본 발명의 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템에서의 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, referring to FIG. 5, a channel allocation method for multi-user resource sharing in the channel allocation system for multi-user resource sharing of the present invention as described above will be described.
먼저, 기지국(20)은 자신의 셀 영역 내의 단말기들을 그룹으로 설정하기 위 한 신호품질기준을 기 설정한다(S10). 그리고, 기지국(20)은, 각각의 통신채널을 할당 받은 단말기들로부터 수신되는 신호에 기초하여, 단말기들 각각의 신호품질을 판단한다(S20). First, the
이처럼 신호품질을 판단하는 S20단계를 좀 더 상세히 설명하면, 기지국의 신호품질 판단모듈(21)은, 하향링크 파일럿 신호를 주기적으로 단말기들로 송신한다(S22). 이에, 신호품질 판단모듈(21)은 단말기들로부터 파일럿 신호에 대응하여 회신되는 소정의 신호 예를 들면 회신되는 SNR(Signal to Noise Ratio)를 수신하고(S24), 수신된 SNR에 기초하여, 단말기들 각각의 신호품질을 판단한다(S26).As described above in more detail the step S20 of determining the signal quality, the signal
그리고, 기지국(20)은 신호품질판단모듈(21)의 판단결과에 기초하여 각 단말기들의 신호품질을 파악하고, 기 설정된 신호품질기준에 따라 복수개의 단말기를 포함하는 적어도 하나의 그룹을 설정한다(S30). Then, the
기지국(20)은, 그룹별로 그룹 내에 속하는 복수개의 단말기들의 각 신호품질을 비교하여 최저 신호품질의 단말기부터 최고 신호품질의 단말기 순으로 우선순위를 인식한다(S40). 그리고, 기지국(20)은 그룹 내의 복수개의 단말기 및 기지국(20)의 안테나(10)의 개수(N)에 따라 각 통신채널(F1,F2…FM)에 대응하는 복수개의 단말기 각각의 채널이득(h)을 획득한다(S50). 이처럼, 각 통신채널(F1,F2…FM)에 대응하는 복수개의 단말기 각각의 채널이득(h)을 획득하는 것은, 그룹 내의 단말기의 개수(M) 및 안테나의 개수(N)에 따라 형성되는 M×N MIMO(Multiple Input Multiple Output)에 기초하여 획득할 수 있으며, M×N MIMO에 의한 채널이득행렬(H)은 다음과 같다. The
H = H =
그리고 기지국(20)은, S40단계에서 인식한 최저 신호품질의 단말기부터 최고 신호품질의 단말기 순으로 우선순위에 따라, 획득한 각 통신채널(F1,F2…FM)에 대응하는 복수개의 단말기 각각의 채널이득(h)에 기초하여, 최저 신호품질의 단말기부터 순차적으로 각각의 통신채널 중 최고 채널이득을 갖는 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당채널로서 할당한다(S60). 이때, 단말기에 할당되는 할당채널은, 이전 단말기에 할당한 할당채널에 직교하는 직교채널인 것이 바람직하다.In addition, the
여기서, S60단계를 도 6을 참조하여 좀 더 상세하게 설명하도록 한다. 먼저, 기지국(20)의 제어모듈(24)은, S40단계에서 인식한 최저 신호품질의 단말기부터 최고 신호품질의 단말기 순으로 우선순위에 따라, 최저 신호품질의 제1단말기를 우선하여, 제1단말기에 대응하는 각 통신채널별 채널이득(h)의 크기를 비교한다(S61). 그리고, 제어모듈(24)은 비교결과 제1단말기에 대응하는 각 통신채널별 채널이득(h) 중 최고 채널이득(h)에 대응하는 제1통신채널을 선택하여 제1단말기에 할당채널로 할당한다(S62).Here, step S60 will be described in more detail with reference to FIG. 6. First, the control module 24 of the
제어모듈(24)은 제1단말기를 제외한 나머지 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 제2단말기를 우선하여, 제2단말기에 대응하는 나머지 각 통신채널 즉, 제1통신채널을 제외한 나머지 각 통신채널별 채널이득(h)의 크기를 비교한다(S63). 그리고, 제어모듈(24)은 비교결과 최고 채널이득(h)에 대응하며 제1통신채널에 직교하는 제2통신채널을 선택하여 제2단말기에 할당채널로 할당한다(S64). The control module 24 prioritizes the second terminal having the lowest signal quality among the remaining terminals except the first terminal, and the remaining respective communication channels corresponding to the second terminal, that is, the channels for each remaining communication channel except the first communication channel. The magnitude of the gain h is compared (S63). The control module 24 selects a second communication channel corresponding to the highest channel gain h and is orthogonal to the first communication channel, and assigns the second communication channel to the second terminal as an allocation channel (S64).
제어모듈(24)은, 나머지 단말기가 그룹 내의 마지막 단말기인지를 판단하고(S65), 마지막 단말기가 아니면 S63단계로 진입하여 그룹 내의 나머지 단말기에 대응하는 나머지 통신채널 중 채널이득(h)이 최고 채널이득(h)에 대응하는 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당하는 과정을 순차적으로 반복한다. S65의 판단결과, 나머지 단말기가 그룹 내의 마지막 단말기인 경우, 제어모듈(24)은 마지막 단말기에 마지막 남은 통신채널을 할당채널로 할당한다(S66).The control module 24 determines whether or not the remaining terminal is the last terminal in the group (S65). If the terminal is not the last terminal, the control module 24 enters step S63, and the channel gain h of the remaining communication channels corresponding to the remaining terminals in the group is the highest. The process of selecting a communication channel corresponding to the gain h and allocating the corresponding communication channel to the corresponding terminal is sequentially performed. As a result of the determination in S65, when the remaining terminals are the last terminals in the group, the control module 24 allocates the last remaining communication channel to the last terminal as the allocation channel (S66).
이처럼, 각 단말기에 할당채널로서의 통신채널을 할당하는 S60단계 이후, 기지국(20)은 단말기 각각에게 할당한 할당채널에 해당하는 통신채널을 통해 송신신호를 송신하도록 복수개의 단말기를 제어한다(S70). As such, after step S60 of allocating a communication channel as an allocation channel to each terminal, the
그리고, 기지국(20)은 수신신호(r)와 채널이득(h)에 기초하여 복수개의 단말기 각각이 송신한 송신신호(s)를 검출하기 위한 아래의 수식(1)과 같은 매트릭스모델 중 채널이득행렬(H)에서 각 통신채널과 각 단말기 간의 채널이득(h) 중 각 단말기의 해당 할당채널에 대응하는 채널이득(h)을 제외한 나머지 채널이득 값을 “0”으로 설정하고, 이처럼 설정된 본 발명의 매트릭스모델을 통해 복수개의 단말기 각각의 송신신호(s)를 검출한다.In addition, the
수식(1) Formula (1)
여기서, 수식(1)의 매트릭스모델은, 일반적으로 단말기의 송신신호(s)를 검출하기 위한 수식인, 기지국측 수신신호(r)=채널이득(h)×단말기측 송신신호(s)+노이즈(n)에 기초한 것이다. 여기서, 은, 공유채널(FM)을 통해 단말기(UM)로부터 수신한 수신신호, 는, 공유채널(FM)을 통한 단말기(UM) 및 기지국의 안테나(AN)간의 채널이득, 는, 단말기(UM)가 송신하는 송신신호, 은, 공유채널(FM)을 통한 안테나(AN)로의 신호 수신 시 노이즈이다.Here, the matrix model of Equation (1) is a base station side reception signal r, which is a formula for detecting the transmission signal s of the terminal s = channel gain h x terminal side transmission signal s + noise It is based on (n). here, Is a received signal received from the terminal UM through the shared channel FM, The channel gain between the terminal (UM) and the antenna (AN) of the base station through the shared channel (FM), Is a transmission signal transmitted by the terminal UM, Is noise at the time of signal reception to the antenna AN via the shared channel FM.
여기서, 채널이득행렬(H)에서 각 통신채널과 각 단말기 간의 채널이득(h) 중 각 단말기의 해당 할당채널에 대응하는 채널이득(h)을 제외한 나머지 채널이득 값을 “0”으로 설정하는 것은, 기지국(20)의 제어모듈(20)이 신호를 송신하도록 각 단말기(U1,U2)를 제어할 때, 각 단말기가 할당된 해당 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 각각의 단말기에 각 독립적인 통신채널을 할당함에 따른 결과이다.Here, in the channel gain matrix H, setting the channel gain value other than the channel gain h corresponding to the corresponding allocation channel of each terminal among the channel gains h between each communication channel and each terminal to “0” When the
이에, 기지국(20)은 각 단말기의 송신신호(s)를 검출함에 있어서, 1×2 SIMO 의 채널환경에 기초하여 검출할 수 있기 때문에, 종래의 M×N MIMO의 채널환경에 기반을 둔 Optimal odering을 이용하는 VBLAST기법과 같은 검출 방식을 채택할 필요가 없다. Accordingly, since the
따라서, 본 발명에 따른 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 방법은, 각 단말기별로 직교하는 통신채널을 독립적으로 할당하기 때문에, 기지국(20)이 각 단말기로부터 수신되는 수신신호에서 송신신호를 검출함에 있어서 기지국(20)의 수신기(미도시) 구조 역시 단순화되는 효과를 이끌어 낼 수 있다. Accordingly, in the channel allocation method for multi-user resource sharing according to the present invention, since the communication channel orthogonal to each terminal is allocated independently, the
이에, 본 발명에 따른 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템 및 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 방법에 의하면, 여러 개의 통신채널을 이용할 수 있는 그룹 내의 복수개의 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 단말기부터 우선하여, 해당 단말기에 대응하는 각 통신채널 중 채널이득(h)이 가장 크고 이전에 타 단말기에 할당된 통신채널과 직교하는 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당하는 순차적인 과정을 반복하여, 그룹 내의 복수개의 단말기에 각 할당채널을 할당하고, 각 할당된 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 복수개의 단말기 각각을 제어함으로써, 신호품질인 좋은 단말기의 신호품질에 영향을 미치지 않으면서 셀경계 지역에 위치하기 때문에 송신하는 신호의 품질이 떨어지는 단말기의 신호품질을 개선할 수 있고, 각 단말기는 다중 경로를 통한 채널 다이버시티 이득을 극대화 할 수 있고, 각 단말기에 직교채널이 할당됨에 따라 상호 간섭을 방지할 수 있다. Therefore, according to the channel allocation system for multi-user resource sharing and the channel allocation method for multi-user resource sharing according to the present invention, the terminal having the lowest signal quality among a plurality of terminals in a group that can use a plurality of communication channels has priority. By repeating a sequential process of selecting a communication channel having the largest channel gain (h) among the communication channels corresponding to the corresponding terminal and orthogonal to the communication channel previously allocated to the other terminal and allocating the terminal to the corresponding terminal, By assigning each allocation channel to a plurality of terminals and controlling each of the plurality of terminals to transmit a signal through each assigned allocation channel, positioning them in a cell boundary region without affecting the signal quality of a good terminal which is a signal quality Therefore, it is possible to improve the signal quality of the terminal that is of poor quality. Group may maximize channel diversity gain through multi-path, it is possible to prevent mutual interference as the orthogonal channel is assigned to each terminal.
또한, 본 발명에 따른 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템 및 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 방법에 의하면, 각 단말기별로 직교하는 통 신채널을 독립적으로 할당하기 때문에, 기지국(20)이 각 단말기로부터 수신되는 수신신호에서 송신신호를 검출함에 있어서 기지국(20)의 수신기 구조 역시 단순화되는 효과를 이끌어 낼 수 있다. In addition, according to the channel allocation system for multi-user resource sharing and the channel allocation method for multi-user resource sharing according to the present invention, since the
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims. Anyone skilled in the art will have the technical idea of the present invention to the extent that various modifications or changes are possible.
여러 개의 통신채널을 이용할 수 있는 그룹 내의 복수개의 단말기 중 최저 신호품질을 갖는 단말기부터 우선하여, 해당 단말기에 대응하는 각 통신채널 중 채널이득(h)이 가장 크고 이전에 타 단말기에 할당된 통신채널과 직교하는 통신채널을 선택하여 해당 단말기에 할당하는 순차적인 과정을 반복하여, 그룹 내의 복수개의 단말기에 각 할당채널을 할당하고, 각 할당된 할당채널을 통해 신호를 송신하도록 복수개의 단말기 각각을 제어함으로써, 신호품질인 좋은 단말기의 신호품질에 영향을 미치지 않으면서 셀경계 지역에 위치하기 때문에 송신하는 신호의 품질이 떨어지는 단말기의 신호품질을 개선할 수 있고, 각 단말기는 다중 경로를 통한 채널 다이버시티 이득을 극대화 할 수 있고, 각 단말기에 직교채널이 할당됨에 따라 상호 간섭을 방지할 수 있고, 각 단말기로부터 수신되는 수신신호에서 송신신호를 검출함에 있어서 기지국의 수신기 구조 역시 단순화시킬 수 있는 본 발명에 따른 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템 및 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 방법을 적용할 경우, 신호품질 개선, 기지국의 설치, 엔지니어링 및 운용에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용 가능성이 있는 발명이다.Prior to the terminal having the lowest signal quality among the plurality of terminals in the group that can use several communication channels, the channel gain (h) is the largest among the communication channels corresponding to the terminal, and the communication channel previously assigned to the other terminal. Repeats the sequential process of selecting a communication channel orthogonal to the corresponding terminal, and assigning each allocation channel to a plurality of terminals in the group, and controlling each of the plurality of terminals to transmit a signal through each assigned allocation channel. Therefore, since the signal quality of the transmitted signal is reduced because the location of the cell boundary area is not affected without affecting the signal quality of the good terminal, which is the signal quality, each terminal has channel diversity through multiple paths. The gain can be maximized, and the orthogonal channel is allocated to each terminal to prevent mutual interference. In addition, according to the present invention, a channel allocation system for multi-user resource sharing and a channel allocation method for multi-user resource sharing according to the present invention, which can simplify a receiver structure of a base station in detecting a transmission signal from a received signal received from each terminal, are applied. This can lead to significant improvements in signal quality, base station installation, engineering and operation, and due to the potential for commercial or commercial application of the equipment to be applied, as well as practically viable. Invention.
도 1은 일반적인 기지국과 단말기들을 나타내는 구성도이다.1 is a block diagram illustrating a general base station and terminals.
도 2는 본 발명에 따른 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템을 보여주는 개략적인 구성도이다.2 is a schematic diagram illustrating a channel allocation system for multi-user resource sharing according to the present invention.
도 3a는 본 발명의 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템의 실시예에 따라서 M개의 단말기가 송신하는 송신신호를 송신전력 및 공유채널 별로 보여주는 그래프이다. 3A is a graph illustrating transmission signals transmitted by M terminals for transmission power and shared channels according to an embodiment of a channel allocation system for multi-user resource sharing according to the present invention.
도 3b는 본 발명의 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템에서 할당채널(M)을 통한 단말기(UM)에 해당하는 1×N SIMO를 보이기 위한 채널환경 예시도이다.3B is an exemplary channel environment for showing 1 × N SIMO corresponding to a terminal UM through an allocation channel M in a channel allocation system for sharing multi-user resources of the present invention.
도 4a는 본 발명의 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템에서 각 단말기(U1,U2)의 해당채널 별 1×2 SIMO를 보이기 위한 채널환경 예시도이다.FIG. 4A illustrates an example of a channel environment for showing 1 × 2 SIMO for each channel of each terminal U1 and U2 in a channel allocation system for multi-user resource sharing according to the present invention.
도 4b는 본 발명의 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템의 실시예에 따라서 2개의 단말기(U1,U2)가 송신하는 송신신호를 송신전력 및 공유채널(F1,F2) 별로 보여주는 그래프이다. FIG. 4B is a graph showing transmission signals transmitted by two terminals U1 and U2 by transmission power and shared channels F1 and F2 according to an embodiment of a channel allocation system for sharing multi-user resources.
도 4c는 본 발명의 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 시스템에서 도4b와 다른 실시예에 따라서 2개의 단말기(U1,U2)가 송신하는 송신신호를 송신전력 및 공유채널(F1,F2) 별로 보여주는 그래프이다.FIG. 4C shows transmission signals transmitted by two terminals U1 and U2 by transmission power and shared channels F1 and F2 according to another embodiment of FIG. 4B in the channel allocation system for multi-user resource sharing according to the present invention. It is a graph.
도 5는 본 발명의 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 방법의 제어 흐름을 보여주는 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a control flow of a channel allocation method for multi-user resource sharing according to the present invention.
도 6은 본 발명의 다중 사용자 자원공유를 위한 채널 할당 방법에서 채널을 할당하는 단계의 구체적인 제어 흐름을 보여주는 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a specific control flow of allocating a channel in the channel allocation method for multi-user resource sharing according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1, 2 : 단말기 그룹1, 2: terminal group
U1, U2, U1', U2', U3', U4' : 단말기U1, U2, U1 ', U2', U3 ', U4': Terminal
10 : 기지국 안테나10: base station antenna
20 : 기지국20: base station
21 : 신호품질판단모듈21: Signal quality judgment module
22 : 그룹 스케쥴러22: group scheduler
24 : 제어모듈24: control module
M : 통신채널 수, 동일한 그룹 내의 단말기 수M: number of communication channels, number of terminals in the same group
F1, F2 … FM : 각각의 통신채널F1, F2... FM: Each communication channel
S1, S2 … SM : 각 단말기가 송신하는 송신신S1, S2... SM: Transmission destination sent by each terminal
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