KR101008381B1 - 이동통신 시스템에서의 자원할당 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서의 자원할당 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 저속 이동국에게 할당되는 자원블록을 이용하여 고속 이동국에게 할당되는 자원블록을 결정하며, 저속 이동국과 고속 이동국에 할당되는 자원블록을 주파수 분할 다중 방식을 이용하여 동일한 시간 상에서 서로 다른 주파수에 나누어 할당한다.

고속 이동국, 자원블록, FDM

Description

이동통신 시스템에서의 자원할당 방법{Resource allocation method in mobile communication system}

본 발명은 이동통신 시스템에서의 자원할당 방법에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-002-01, 과제명: 차세대 전술국방통신 원천기술개발].

무선 채널에 의한 다중경로감쇠에 의해 심볼의 크기와 위상이 왜곡되는 것을 보상하기 위하여, 이동통신 시스템에서는 파일럿을 이용한 채널 추정 방법을 사용한다. 여기서, 파일럿은 전송단과 수신단이 서로 약속한 구조 또는 형태의 신호를 의미한다. 이러한, 파일럿은 무선 자원 할당의 블록 내의 일부 부반송파에 할당되며, 수신단은 파일럿을 이용하여 해당 채널의 채널값을 추정할 수 있다.

한편, 이동국이 저속으로 이동하는 저속 이동 환경에서 효율적인 자원 할당 블록과 파일럿 배치 방법이, 부반송파간 간섭(inter-carrier interference, 이하 "ICI"라 함)이 발생하는 고속 이동 환경에서는 비효율적일 수 있다. 따라서, 저속 이동 환경에서의 효율적인 자원 할당 블록과 고속 이동 환경에서의 효율적인 자원 할당 블록에 대한 연계 방법과 이에 따른 고속 이동 환경에 적합한 자원 할당 블록 및 파일럿 설계에 대한 방법이 필요하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고속 이동 환경에서의 효율적인 자원 할당 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 이동통신 시스템에서 제1 기준속도 이상으로 이동하는 제1 이동국에게 자원을 할당하는 방법은,

상기 제1 이동국으로부터 자원할당 요청이 수신되면, 상기 제1 이동국에게 할당할 제1 자원블록의 구조를 결정하는 단계; 및 상기 제1 기준속도 미만으로 이동하는 제2 이동국에게 할당되는 제2 자원블록과 상기 제1 자원블록이 동일한 시간 상에서 서로 다른 주파수에 할당되도록 상기 제1 이동국에 자원을 할당하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 고속 이동 환경에서의 사용자에게 적합한 자원 할당 블록이 필요할 경우에만 할당함으로써 시스템 성능의 향상을 가져온다. 또한 고속 이동 환경에서의 적합한 자원 할당 블록을 제시함으로써 향후 IMT-advanced 통신 조건에 효율적이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서 이동국(Mobile Station, MS)은 단말(terminal), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

본 명세서에서 기지국(Base Station, BS)은 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node-B), eNB(Evolved Node-B), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

이제 아래에서는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서의 자원할당 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. 특히, 본 발명의 실시 예에서는 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) 통신 시스템에서의 자원할당 방법을 예로 들어 설명한다.

한편, 아래에서는 고속으로 이동하는 사용자의 이동국을 '고속 이동국'이라 명명하여 사용하고, 저속으로 이동하는 사용자의 이동국을 '저속 이동국'이라 명명하여 사용한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는 고속 이동국은 200km/h 이상의 속도로 이동하는 이동국을 의미하며, 저속 이동국은 200km/h 미만의 속도로 이동하는 이동국을 의미하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서의 자원할당 방법을 도시한 흐름도로서, 기지국에 위치하는 자원할당 장치가 고속 이동국에게 자원을 할당하는 경우를 나타낸다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 저속 이동과 고속 이동국에게 할당되는 자원블록들의 일 예를 도시한 것이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자원할당의 일 예를 도시한 것이다.

도 1을 보면, 자원할당 장치는 자원할당을 요청한 이동국 중에 고속 이동국이 포함되었는지 확인한다(S101). 그리고, 고속 이동국이 자원할당을 요청한 경우에는, 고속 이동국에게 할당할 자원블록을 결정한다(S102). 한편, 자원할당 장치는 고속 이동국으로부터 자원할당 요청이 수신되지 않은 경우에는, 별도로 고속 이동국을 위한 자원을 할당하지 않는다. 이와 같이, 고속 이동국으로부터 요청이 있을 경우에만, 고속 이동국에게 별도로 자원을 할당하는 방법은 자원의 낭비를 방지하 고 시스템의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

고속 이동국에 할당할 자원블록을 결정하기 위해, 자원할당 장치는 저속 이동국에게 할당되는 자원블록을 이용한다. 우선, 도 2에 도시된 바와 같이, 저속 이동국에게 할당되는 자원블록(이하 '자원블록 A')은 시간축으로 a1의 폭을 가지고, 주파수 축으로는 a2 개의 부반송파로 구성되며, 자원블록 내의 일부 부반송파에는 파일럿이 할당되고, 나머지 부반송파에는 데이터가 할당된다. 또한, 고속 이동국에게 할당되는 자원블록(이하 '자원블록 B')은 시간축으로 b1의 폭을 가지고, 주파수 축으로는 b2개의 부반송파로 구성되며, 자원블록 A와 마찬가지로 일부 부반송파에는 파일럿이 할당되고, 나머지 부반송파에는 데이터가 할당된다. 한편, 자원블록 B에서의 파일럿 개수와 배치는 자원블록 A의 파일럿 개수 및 배치와 다를 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 다음과 같은 조건을 만족하도록 자원블록 B를 구성한다.

우선, 자원블록 B의 시간축 상의 폭(b1)은 자원블록 A의 시간축 상의 폭(a1)과 동일하거나 약수 또는 배수로 설정된다. 그리고, 자원블록 B의 주파수 축 상의 부반송파 개수(b2)는 하나의 OFDMA 심볼의 전체 사용 가능한 부반송파의 개수가 U라고 가정할 경우, 다음의 수학식 1과 같이 결정한다.

U=m*a₂+n*b₂, m과 n: 임의의 정수,

즉, 주파수 분할 다중(Frequency Division Multiplexing, FDM) 방식으로 저 속 이동국과 고속 이동국에게 자원을 할당하기 위해, 자원할당 장치는 동일한 시간상에 할당되는 자원블록 A 및 자원블록 B의 주파수 축에 해당하는 부반송파의 개수 각각을 임의의 정수로 정수배하여 합한 값이, 이동통신 시스템의 전체 사용 가능한 부반송파의 개수와 동일하도록 자원블록 B의 주파수 측에 할당하는 부반송파의 개수(b2)를 결정한다.

또한, 자원블록 B의 주파수 축에 할당된 부반송파의 개수(b2)는 자원블록 A의 전송형식(format)(데이터에 할당된 부반송파 개수(자원블록 A에 포함된 인코딩된 패킷 개수(N_EP), 자원블록 A에 할당된 부채널 개수(N_sch), 코딩율, 변조방식 등)을 일정부분 이상 지원할 수 있도록 결정한다. 여기서, 자원블록 A에 할당되는 파일럿 개수에 따라 자원블록 A에 포함된 데이터의 부반송파 개수가 결정되는데, 자원블록 A에 포함된 데이터의 부반송파 개수(펑처링(puncturing) 제외)와 채널 코딩율(coding rate)에 따라 자원블록 A의 전송형식과 변조방식(modulation order)이 결정된다.

한편, 전술한 바와 같이 자원블록 B의 시간 축과 주파수 축의 크기가 결정되면, 자원할당 장치는 자원블록 B에 할당되는 파일럿의 개수 및 배치를 결정한다. 우선, 자원블록 B는 고속 이동국에게 할당되는 자원블록이므로 ICI 추정이 가능하도록 매 심볼마다 파일럿이 할당되며 파일럿은 낱개가 아닌 2개 이상의 묶음 단위로 배치된다. 또한, 2개 이상의 안테나에 대한 채널 구분이 가능할 경우 자원블록 B 내에 할당되는 파일럿의 비율을 자원블록 B에 포함된 전체 자원블록(b₁*b₂)의 45% 를 넘지 않도록 설정한다. 한편, 자원블록 B에 할당된 파일럿은 고속 이동국이 아닌 저속 이동국을 위해서도 사용될 수 있다.

다시, 도 1을 보면, 자원블록 B의 구조가 결정되면, 자원할당 장치는 자원블록 B를 이용하여 고속 이동국에게 자원을 할당한다(S103). 여기서, 자원할당 장치는 FDM 방식을 이용하여 도 3과 같이 저속 이동국에게 할당되는 자원블록 A와 고속 이동국에게 할당되는 자원블록 B가 동일한 시간 상에서 서로 다른 주파수에 할당되도록 한다. 한편, 동일한 시간상에 위치하는 자원블록들을 할당 받은 저속 이동국과 고속 이동국은 제어채널(control channel)을 통해 서로에게 할당된 자원블록을 구별하는 것이 가능하다.

전술한 바와 같이 자원할당 장치는 저속 이동국에게 할당되는 자원블록을 이용하여 고속 이동국에게 적합한 자원블록을 결정함으로써 고속 이동 환경에 적합한 자원할당 방법을 제시한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서의 자원할당 방법을 도시한 흐름도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 저속 이동국과 고속 이동국에게 할당되는 자원블록들의 일 예를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자원할당의 일 예를 도시한 것이다.

Claims (7)

1. 이동통신 시스템에서 제1 기준속도 이상으로 이동하는 제1 이동국에게 자원을 할당하는 방법에 있어서,

   상기 제1 이동국으로부터 자원할당 요청이 수신되면, 상기 제1 이동국에게 할당할 제1 자원블록의 구조를 결정하는 단계; 및

   상기 제1 기준속도 미만으로 이동하는 제2 이동국에게 할당되는 제2 자원블록과 상기 제1 자원블록이 동일한 시간 상에서 서로 다른 주파수에 할당되도록 상기 제1 이동국에 자원을 할당하는 단계

   를 포함하며,

   상기 제1 자원블록에 할당되는 파일럿의 개수가 상기 제2 자원블록에 할당되는 파일럿의 개수와 다른 자원할당 방법.
2. 이동통신 시스템에서 제1 기준속도 이상으로 이동하는 제1 이동국에게 자원을 할당하는 방법에 있어서,

   상기 제1 이동국으로부터 자원할당 요청이 수신되면, 상기 제1 이동국에게 할당할 제1 자원블록의 구조를 결정하는 단계; 및

   상기 제1 기준속도 미만으로 이동하는 제2 이동국에게 할당되는 제2 자원블록과 상기 제1 자원블록이 동일한 시간 상에서 서로 다른 주파수에 할당되도록 상기 제1 이동국에 자원을 할당하는 단계

   를 포함하며,

   상기 결정하는 단계는,

   상기 제1 자원블록의 시간축에 해당하는 폭이 상기 제2 자원블록의 시간축에 해당하는 폭과 동일하거나 약수 또는 배수로 결정하는 단계; 및

   상기 제1 자원블록 및 상기 제2 자원블록의 주파수 축에 해당하는 부반송파의 개수 각각을 임의의 정수로 정수배하여 합한 값이, 상기 이동통신 시스템의 전체 사용 가능한 부반송파의 개수와 동일하도록 상기 제1 자원블록의 주파수 축에 해당하는 부반송파의 개수를 결정하는 단계

   를 포함하는 자원할당 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 부반송파의 개수를 결정하는 단계는,

   상기 제2 자원블록의 전송형식을 설정된 부분 이상 지원하도록, 상기 제1 자원블록의 주파수 축에 해당하는 부반송파의 개수를 결정하는 단계

   를 포함하는 자원할당 방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 전송형식은 상기 제2 자원블록에 포함된 데이터의 부반송파 개수 및 상기 제2 자원블록의 채널 코딩율에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 자원할당 방법.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 제1 자원블록의 구조를 결정하는 단계는,

   부반송파간 간섭 추정이 가능하도록 상기 제1 자원블록의 매 심볼마다 파일럿을 할당하는 단계

   를 포함하는 자원할당 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 파일럿을 할당하는 단계에서,

   상기 파일럿은 복수개의 묶음 단위로 배치되는 것을 특징으로 하는 자원할당 방법.
7. 제 2항에 있어서,

   상기 제1 이동국과 상기 제2 이동국은 제어채널을 통해 상기 제1 자원블록과 상기 제2 자원블록을 구별하는 것을 특징으로 하는 자원할당 방법.

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