KR101107574B1

KR101107574B1 - 릴레이 기반의 무선 통신 시스템에서 자원 할당 방법

Info

Publication number: KR101107574B1
Application number: KR1020100051824A
Authority: KR
Inventors: 신요안; 김동인; 김산해; 양모찬
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2010-06-01
Filing date: 2010-06-01
Publication date: 2012-01-25
Also published as: KR20110132035A

Abstract

개시된 기술은 릴레이 기반의 무선 통신 시스템에서 자원 할당 방법에 관한 것이다. 실시예들 중에서, 릴레이 기반의 무선 통신 시스템에서 N(N>0인 정수)개의 자원 블록(Resource Block: 이하, RB)으로 나뉘어진 주파수 자원을 할당하는 방법은 제1 타임 존의 제1 링크에 상기 N개의 RB 중 적어도 하나의 RB를 할당하는 단계; 및 상기 N개의 RB 중 상기 제1 링크에 할당되고 남은 RB를 제1 타임 존의 제2 링크에 할당하는 단계를 포함한다. 상기 제1 타임 존은 eNB(Enhanced Node-B)-

(Macro User Equipment) 링크 및 eNB-RN(Relay Node) 링크 간에 통신이 이루어지는 구간이며, 상기 제1 링크는 상기 eNB-RN 링크 및 상기 eNB-

링크 중 어느 하나의 링크이며, 상기 제2 링크는 상기 eNB-RN 링크 및 상기 eNB-

링크 중 제1 링크가 아닌 링크이다.

Description

릴레이 기반의 무선 통신 시스템에서 자원 할당 방법{METHODE FOR ALLOCATING RESOURCES IN RELAY-BASED WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

개시된 기술은 릴레이 기반의 무선 통신 시스템에서 자원 할당 방법에 관한 것이다.

릴레이 네트워크(Relay Network) 기술은 다수의 사용자들에게 고속 데이터 전송률을 보장하기 위해 도입되었다. 릴레이 네트워크(Relay Network)에서는 음영지역 및 셀 경계에 릴레이를 설치함으로써 효과적으로 셀 커버리지를 확장하고 데이터의 전달 능력(throughput), 즉 전송률을 높일 수 있다. 한편, LTE(Long Term Evolution)-Advanced 시스템의 요구사항을 만족시키기 위한 변조방식으로써 OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) 기술은 다수의 부반송파들을 이용함으로써 다수의 사용자들에게 보다 유연성 있게 자원을 할당할 수 있다. OFDMA는 한 사용자가 모든 유효 부반송파를 독점하는 것이 아니라 여러 사용자가 유효한 부반송파의 집합을 서로 다르게 분할 할당 받아 사용하는 다중 사용자 접속 방식을 말한다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE-Advanced 시스템에서 전송률 증대를 위해 릴레이 네트워크 기술과 OFDMA 변조 기술을 기반으로 효율적인 자원 및 전력 할당 기술이 필요하다.

개시된 기술이 이루고자 하는 기술적 과제는 릴레이 기반의 무선 통신 시스템에서 자원 할당 방법을 제공하는 데 있다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 제1 측면은 릴레이 기반의 무선 통신 시스템에서, N(N>0인 정수)개의 자원 블록(Resource Block: 이하, RB)으로 나뉘어진 주파수 자원을 할당하는 방법에 있어서, 제1 타임 존의 제1 링크에 상기 N개의 RB 중 적어도 하나의 RB를 할당하는 단계; 및 상기 N개의 RB 중 상기 제1 링크에 할당되고 남은 RB를 제1 타임 존의 제2 링크에 할당하는 단계를 포함하고, 상기 제1 타임 존은 eNB(Enhanced Node-B)-

링크 중 제1 링크가 아닌 링크인 자원 할당 방법을 제공한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 제2 측면은 릴레이 기반의 무선 통신 시스템에서, N(N>0인 정수)개의 자원 블록(Resource Block: 이하, RB)으로 나뉘어진 주파수 자원을 할당하는 방법에 있어서, 각 RN에서 제2 타임 존의 RN-

(Relay User Equipment)링크에 자원을 할당하는 단계; 높은 평균 전송률을 가지는 RB 순으로 제1 타임 존의 eNB-RN 링크에 자원을 할당하는 단계; 상기 N개의 RB 중 상기 eNB-RN 링크에 할당되고 남은 RB에 제1 타임 존의 eNB-

링크의 자원을 할당하는 단계; 및 상기 N개의 RB 중 상기 RN-

링크에 할당되고 남은 RB에 제2 타임 존의 eNB-

링크의 자원을 할당하는 단계를 포함하고, 상기 제1 타임 존은 eNB-RN 링크 및 eNB-

링크 간에 통신이 이루어지는 구간이며, 상기 제2 타임 존은 RN-

링크 및 eNB-

링크 간에 통신이 이루어지는 구간인 자원 할당 방법을 제공한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 제3 측면은 릴레이 기반의 무선 통신 시스템에서, N(N>0인 정수)개의 자원 블록(Resource Block: 이하, RB)으로 나뉘어진 주파수 자원을 할당하는 방법에 있어서, (a)제1 타임 존의 eNB-RN 링크 및 eNB-

링크에 상기 N개의 RB를 할당하는 단계; 및 (b)제2 타임 존의 RN-

링크 및 eNB-

링크에 상기 N개의 RB를 할당하되, 적어도 하나의 RB를 중복하여 할당하는 단계를 포함하고, 상기 제1 타임 존은 eNB-RN 링크 및 eNB-

링크 및 eNB-

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 제4 측면은 릴레이 기반의 무선 통신 시스템에서, N(N>0인 정수)개의 자원 블록(Resource Block: 이하, RB)으로 나뉘어진 주파수 자원을 할당하는 방법에 있어서, 각 RN에서 제2 타임 존의 RN-

링크에 자원을 할당하는 단계; 높은 평균 전송률을 가지는 RB 순으로 제1 타임 존의 eNB-RN 링크에 자원을 할당하는 단계; 상기 N개의 RB 중 상기 eNB-RN 링크에 할당되고 남은 RB에 제1 타임 존의 eNB-

링크의 자원을 할당하는 단계; 상기 N개의 RB 중 상기 RN-

링크에 할당되고 남은 RB에 제2 타임 존의 eNB-

링크의 자원을 할당하는 단계; 및 주변 RN의 간섭이 배제된

의 n 번째 RB에서의 MCS와 주변 RN의 간섭을 포함한

의 n번째 RB에서의 MCS의 차이가 적은

을 우선하여 상기 제2 타임 존의 RN-

링크에 할당된 RB에 중복하여 할당하는 단계를 포함하고, 상기 제1 타임 존은 eNB-RN 링크 및 eNB-

링크 및 eNB-

개시된 기술의 실시예들은 다음의 장점들을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 개시된 기술의 실시예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

개시된 기술에 따른 자원 할당 방법은, 보다 효율적이고, 유연성 있는 자원 할당 방법을 제공한다. 개시된 기술에 따른 동적 자원 할당 방식은 종래의 반-정적(Semi-Static) 자원 할당 방식보다 유연하고, 효율적으로 자원을 할당하고, 낭비되는 자원의 양을 줄임으로써 향상된 전송 능력을 가진다. 또한 개시된 기술에 따른 자원 중복 할당 방식은, 한정된 자원을 중복하여 할당함으로써 전송 능력을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 릴레이 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 Semi-Static 자원 할당 기법에 따른 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 Semi-Static 자원 할당 기법에서의 자원 할당의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 Semi-Static 자원 할당 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 동적 자원 할당 기법에 따른 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 동적 자원 할당 기법에서의 자원 할당의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 동적 자원 할당 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 개시된 기술의 다른 일 실시예에 따른 동적 자원 할당 기법에 따른 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 개시된 기술의 다른 일 실시예에 따른 제2 동적 할당 기법에서의 자원 할당의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 개시된 기술의 다른 일 실시예에 따른 제2 동적 할당 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 자원 중복 할당 기법에 따른 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 자원 중복 할당 방식의 Semi-Static 자원 할당 기법에서의 자원 할당의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 자원 중복 할당 방식의 Semi-Static 자원 할당 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 자원 중복 할당 방식의 제1 동적 할당 기법 기법에 따른 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 자원 중복 할당 방식의 제1 동적 할당 기법에서의 자원 할당의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 자원 중복 할당 방식의 제1 동적 할당 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 개시된 기술의 다른 일 실시예에 따른 자원 중복 할당 방식의 제2 동적 할당 기법 기법에 따른 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 개시된 기술의 다른 일 실시예에 따른 자원 중복 할당 방식의 제2 동적 할당 기법에서의 자원 할당의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 개시된 기술의 다른 일 실시예에 따른 자원 중복 할당 방식의 제2 동적 할당 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 자원 중복 할당으로 인한 추가 간섭 신호를 설명하기 위한 도면이다.

개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

“제1”, “제2” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 1은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 릴레이 네트워크를 설명하기 위한 도면이다. 도 1의 (a)는 각 타임 존(타임 존)에서의 신호 전송 동작을 보여주며, 도 1의 (b)는 릴레이 네트워크에서의 프레임 구조를 보여준다. 제1 타임 존(제1 타임 존)은 ①eNB(Enhanced Node-B)와

(Macro User Equipment) 간의 링크(eNB-

) 및 ②eNB(Enhanced Node-B)와 RN(Relay Node) 간의 링크(eNB-RN)에서 통신이 이루어지는 구간이다. 제1 타임 존에서는 eNB-

링크와 eNB-RN 링크가 각각의 리소스 영역에서 신호가 전송된다. 제2 타임 존(제2 타임 존)은 ③eNB-

링크 및 ④RN과

(Relay User Equipment)간의 링크(RN-

)에서 통신이 이루어지는 구간이다. 제2 타임 존에서는 eNB-

링크와 RN-

링크가 각각의 리소스 영역에서 신호가 전송된다.

개시된 기술의 일 실시예에 따르면, 제1 타임 존의 ①과 ②, 제2 타임 존의 ③과 ④가 같은 리소스 영역 내에서 자원을 나누어 할당하는 동적 자원 할당(Dynamic Resource Allocation) 기법이 적용될 수 있다. 동적 자원 할당 기법이 적용되는 경우, 각각의 타임 존에서 총괄적으로 모든 리소스 영역에 대한 스케줄링이 수행될 수 있으므로, 보다 효율적으로 자원을 할당할 수 있다. 또한 개시된 기술의 일 실시예에 따르면, ④RN- 링크의 리소스 영역에 새로운 eNB-

을 중복하여 할당하는 자원 중복 할당(Resource Overlapping)기법이 적용될 수 있다. 이 때, eNB에서의 송신 전력을 조절하여

로의 간섭을 최소화할 수 있다.

도 2는 Semi-Static 자원 할당 기법에 따른 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 하향링크(DL)와 상향링크(UL)에서 각각의 링크들은 같은 시간 영역에서 서로 다른 주파수 대역을 사용하여 데이터 패킷, 스케줄링 정보, Common RS (Reference Signal)와 CQI (Channel Quality Indicator) 등의 제어 신호들을 주고 받는다. 제1 타임 존에서 ①과 ②는 물리적으로 일정한(static) 리소스 영역을 구분하여 eNB가

와 RN에게 데이터 패킷을 전송한다. 제2 타임 존에서는 ③과 ④가 물리적으로 일정(static)하게 구분되며 eNB와 RN이 각각

와

에게 데이터를 전송한다. 이 때, eNB는 ① 내지 ③의 리소스 영역에서 독립적으로 스케줄링을 수행하고 RN은 ④의 리소스 영역에서 독립적으로 스케줄링을 수행하게 된다. 이 때 스케줄링을 위해 필요한 CQI 정보를 얻기 위해서 ① 내지 ④ 링크의 소스 노드들은 Common RS를 종착 노드들에게 전송한다. 종착 노드는 수신된 Common RS로부터 CQI를 계산한 후 해당 상향 링크가 열리는 시점을 통해 CQI를 소스 노드들에게 전송하게 된다.

도 3은 Semi-Static 자원 할당 기법에서의 자원 할당의 예를 설명하기 위한 도면이다. 각각의 리소스 영역은 자원 할당을 위한 다수의 리소스 블록(Resource Block: 이하, RB)들로 구성된다. 각각의 RB 들은 다양한 스케줄링 기법(예컨대, PF, Max CINR 등)들을 통해 UE와 RN에게 자원을 할당할 수 있다. 각 리소스 영역들은 물리적으로 static 하게 나눠져 있고 각각의 리소스 영역의 크기(RB 개수)는 한 셀 (또는 섹터) 내의

의 개수와

의 개수에 따라 가변적으로 할당할 수 있다. 예를 들면,

가 20명이고

가 5명인 경우에 각 타임 존의 50개 RB를 해당 비율에 따라 할당하여 제1 타임 존의 eNB-

링크는 40개 RB, eNB-RN 링크에는 10개 RB를 할당하고, 마찬가지로 제2 타임 존의 eNB-

링크에는 40개 RB, RN-

링크에 10개의 RB를 할당할 수 있다.

도 4는 Semi-Static 자원 할당 기법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하여, Semi-Static 자원 할당 기법을 위한 스케줄링 절차를 설명한다. 제1 타임 존에서, eNB는 eNB-

링크와 eNB-RN 링크의 자원 할당을 위해 각 링크 별로 독립적으로 사전에 정해진 리소스 영역에 대해 PF(Proportional Fairness) 스케줄링을 통해 RB를 할당한다. S410 단계에서는 eNB가 eNB-

링크의 자원 할당을 위해 미리 정해진 리소스 영역에 대해 PF 스케줄링을 통해 RB를 할당한다. S420 단계에서는 eNB-RN 링크의 자원 할당을 위해 미리 정해진 리소스 영역에 대해 PF 스케줄링을 통해 RB를 할당한다. PF 스케줄링을 수행하기 위해 필요한 제1 타임 존에서의 각 링크의 최대 전송률은 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

여기서 i는 UE 인덱스, j는 Sub-frame 인덱스, k는 RN 인덱스, n은 RB 인덱스를 각각 나타낸다. 그리고

은 eNB-

링크의 j번째 Sub-frame에서 i번째

의 최대전송률을 의미하고,

은 eNB-RN 링크의 j번째 Sub-frame에서 i번째

와 페어링된 k번째 RN의 최대전송률을 나타낸다. 제1 타임 존에서 각 링크의 최대전송률을 바탕으로 eNB에서 스케줄러는 수학식 2의 PF Metric을 통해 n번째 RB에서 가장 적합한 사용자

을 선택하게 된다.

여기서

는 각 링크에서의 UE 수를 의미하고 α는 Fairness Exponent Factor를 의미한다. 그리고

은 Average Fairness Throughput을 나타내고 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.

여기서

은 스케줄링 시점까지 j번째 Sub-frame에서 i번째 UE에게 누적된 자원 할당량을 나타내고, β는 Forgetting Factor로서

값을 가지며 이전의 Average Fairness Throughput 값과 현재까지 i번째 UE에게 누적된 자원 할당량의 비중을 조절한다. 제2 타임 존에서 RN이 스케줄러를 통해

에게 자원 할당을 하기 위해서는 제1 타임 존에서 eNB-RN 링크를 통해 각각의

에게 할당된 총 자원의 양인

을 알고 있어야 한다. 여기서

는 k번째 RN과 페어링된 i번째

을 의미한다. 도 4와 같이 eNB는 스케줄링에 의해 할당된 자원을 통해 RN에게 데이터 패킷을 전송할 때 RN에서 독립적으로 스케줄링 할 수 있도록

의 스케줄링 정보를 포함하여 전송한다.

제2 타임 존에서는 eNB가 eNB-

링크에 대해서 자원을 할당하고 RN은 RN-

링크에 대해서 각각 독립적으로 사전에 정해진 리소스 영역에 PF 스케줄링을 통해 RB를 할당한다. S430 단계에서는, eNB가 eNB-

링크에 대해서 자원을 할당하고 S440 단계에서는, RN이 RN-

링크에 대해서 자원을 할당한다. eNB와 RN이 각각 PF 스케줄링을 수행하기 위해 필요한 제2 타임 존에서의 각 링크의 최대전송률은 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.

여기서

은 RN-

링크의 j번째 Sub-frame에 k번째 RN과 페어링된 i번째

의 최대전송률을 나타낸다. 제2 타임 존에서 각 링크의 최대전송률을 바탕으로 eNB와 RN에서는 수학식 2의 PF Metric을 이용한 PF 스케줄러를 통해 n번째 RB에서 가장 적합한 사용자를 선택하게 된다. 도 3에서는 RN 주파수 재사용 방식이 Full Reuse 모드인 경우의 예를 보여주고 있으며, 모든 RN들은 동일한 RB를 통해 같은 주파수로 데이터 패킷을 전송하게 된다. 이 때 RN들은 eNB-RN 링크를 통해 전송 받은

정보를 통해 각각의 RN에게 페어링된

에게 할당할 자원량을

으로 제한하여 자원을 할당한다. 여기서

은 제2 타임 존에서 RN- 링크를 통해 k번째 RN이 i번째

에게 할당한 총 자원의 양을 의미한다.

도 5는 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 동적 자원 할당 기법에 따른 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하여, 하향링크와 상향링크에서 각각의 링크들은 Semi-Static 자원 할당 기법과 마찬가지로 같은 시간 영역에서 서로 다른 주파수 대역을 사용함으로써 데이터 패킷, 스케줄링 정보, Common RS와 CQI 등의 제어 신호들을 주고 받는다. 제1 타임 존에서 ①과 ②는 같은 리소스 영역 내에서 자원을 동적으로 나누어 할당한다. 제2 타임 존에서는 ③과 ④가 제1 타임 존과 마찬가지로 같은 리소스 영역 내에서 동적으로 자원을 나누어 할당한다. 이 때, 동적 자원 할당 기법은 Semi-Static 자원 할당 기법과 달리 보다 효율적으로 각 링크에 자원을 할당하기 위해서 ① 내지 ④ 링크의 종착 노드들로부터 수집된 CQI 정보를 토대로 eNB가 모든 링크의 리소스 영역에 대해서 총괄적으로 스케줄링을 수행한다. 따라서, RN은 별도로 스케줄링 기능을 수행하지 않는다.

도 6은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 동적 자원 할당 기법에서의 자원 할당의 예를 설명하기 위한 도면이다. 본 실시예에 따른 동적 자원 할당 기법에서는 종래의 Semi-Static 자원 할당 기법과 달리 제1 타임 존에 대해서 eNB-

링크와 eNB-RN 링크가 서로 같은 리소스 영역 내에서 자원을 나누어 할당한다. 또한, 제2 타임 존에서는 eNB-

링크와 RN-

링크가 서로 같은 리소스 영역 내에서 자원을 나누어서 할당한다. 본 실시예에 따르면, eNB가 RN-

링크의 CQI 정보를 보고 받은 후 총괄적으로 모든 리소스 영역에 대한 스케줄링을 수행함으로써 보다 효율적이고 동적으로 자원을 할당할 수 있다는 장점이 있다. Semi-Static 자원 할당 기법과 마찬가지로 각 링크에 할당되는 자원의 양은 한 셀 (또는 섹터) 내의

의 개수와

의 개수에 따라 가변적으로 할당할 수 있다.

Semi-Static 자원 할당 기법이 각 링크에 대해 RB 수가 정해져 있는 것에 반하여, 본 실시예에 따른 동적 자원 할당 기법은 각 링크에 대해 RB 수가 정해져 있지 않다. 예컨대, 동적 자원 할당 기법에서는 각 링크에 대해 RB 수를 제한하지 않거나, eNB-RN 링크와 RN-

링크에 대해서만 최대 RB 수를 정하여 각 링크가 정해진 RB 수를 넘지 못하게 제한해둘 수 있다. eNB-RN 링크 또는 RN-

링크가 최대 RB 수를 다 채우지 못하는 경우, 남은 RB에 eNB-

링크가 데이터를 전송하도록 하여 리소스가 낭비되지 않도록 할 수 있다. 예를 들어,

가 20명이고

가 5명인 경우에는 각 타임 존의 50개 RB를 해당 비율에 따라 할당하여 eNB-RN 링크와 RN-

링크에 최대 10개씩의 RB로 할당을 제한하고, 나머지 RB는 모두 eNB-

링크에 할당하게 된다.

도 7은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 동적 자원 할당 기법을 설명하기 위한 도면이다. 제1 타임 존에서는 제한된 RB 영역에서

에 대한 전송량을 최대로 이끌어내기 위해 우선적으로 eNB-RN 링크 기준으로 자원을 할당한다. 예컨대, 좋은 채널을 가지는 RB에 eNB-RN 링크의 자원을 정해진 최대 RB 수만큼 할당하고 나머지 RB 영역에 eNB-

링크의 자원을 할당한다. 이를 위해 eNB는 스케줄링을 수행하기 전에 먼저 제1 타임 존의 전체 리소스 영역에서 eNB-RN 링크에 대해 평균전송률을 계산한다. S710 단계에서, eNB는 높은 평균전송률을 갖는 RB 순으로 RB를 정렬한 후, 순차적으로 PF 스케줄링을 통해 eNB-RN 링크에 RB를 할당한다. PF 스케줄링을 수행하기 위해 필요한 제1 타임 존에서의 각 링크의 최대전송률은 수학식 1에서 구할 수 있다. 반면에, 실시 예에 따라, eNB-

링크에 우선적으로 자원을 할당할 수도 있다.

높은 평균전송률을 갖는 RB 순으로 정렬하기 위해 필요한 정보인 eNB-RN 링크의 평균전송률은 수학식 5와 같다.

여기서

는 각 링크에서의

의 수를 의미하며,

은 eNB-RN 링크의 j번째 Sub-frame에 i번째

과 페어링된 k번째 RN의 최대 전송률을 나타낸다. 제1 타임 존에서 eNB-RN 링크의 최대전송률을 바탕으로 eNB에서의 스케줄러는 수학식 6의 PF Metric을 통해

번째 RB에서 가장 적합한 사용자

을 선택하게 된다. 여기서

은 높은 평균전송률을 갖는 RB 순으로 정렬된 인덱스를 의미한다.

여기서

α는 Fairness Exponent Factor를 의미하고

는 Average Fairness을 나타내며 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.

여기서

은 n-1스케줄링 시점까지 j번째 Sub-frame에서 i번째 UE에게 누적된 자원 할당량을 나타내고, β는 Forgetting Factor로서

값을 가지며 이전의 Average Fairness Throughput 값과 현재까지의 i번째 UE에게 누적된 자원 할당량의 비중을 조절한다. eNB는 제1 타임 존의 eNB-RN 링크의 자원 할당을 마친 후, S720 단계에서, 나머지 RB에 대해 PF 스케줄링을 수행하여 eNB-

링크의 자원을 할당하여 제1 타임 존의 자원 할당을 종료한다.

제2 타임 존에서도 역시 eNB가 eNB-

링크 및 RN-

링크에 대해서 PF 스케줄링을 통해 RB를 할당하게 된다. PF 스케줄링을 수행하기 위해 필요한 제2 타임 존에서의 각 링크의 최대전송률은 수학식 4에서 구할 수 있다. 제2 타임 존에서도 제1 타임 존에서와 유사하게 자원 할당 절차가 진행된다. S730 단계에서, eNB는 전체 리소스 영역에서 RN-

링크에 대해 평균전송률을 계산하고, 높은 평균전송률을 갖는 RB 순으로 정렬한 후 순차적으로 스케줄링을 수행하여 RN-

링크에 제한된 최대 RB 수 이내로 자원을 할당한다. 이 때, 제1 타임 존의 eNB-RN 링크에서 스케줄링에 의해 각각의

에게 할당된 총 자원의 양인

을 가지고 수학식 8과 같이 가장 높은 자원의 양을 가진

번째 RN을 기준으로 우선적으로 PF 스케줄링을 통해 자원을 할당하게 된다. 그 후 나머지 RN들에 의해서도

번째 RN과 같은 RB 영역에 자원을 할당한다. 이는 RN 주파수 재사용 방식이 Full Reuse 모드인 경우, 할당될 RB 수의 결정 기준을 가장 많은 자원을 전송해야 하는 RN으로 선택하기 위해서이다.

eNB에서의 스케줄러는 수학식 6의 PF Metric을 통해 높은 평균전송률을 갖는 RB 순으로 정렬된 인덱스를 가지고

번째 RB에서 가장 적합한 사용자

을 순차적으로 선택한다. 이 때 RN들은 eNB-RN 링크에 할당된

정보를 통해 각각의 RN-

링크에서

에게 할당할 자원의 양을

으로 제한하여 자원을 할당하게 된다. 여기서

은 제2 타임 존에서 RN-

링크를 통해 k번째 RN이 i번째

에게 할당한 총 자원의 양을 의미한다. 즉, 제1 타임 존의 eNB-RN 링크에서 할당한 자원의 양보다 RN-

링크에 자원이 더 많이 할당되지 않게 한다. S730 단계에서 제2 타임 존의 RN-

링크의 자원 할당을 모든 RN 별로 마친 다음, S740 단계에서 나머지 RB에 대해 PF 스케줄링을 수행하여 eNB-

링크의 자원을 할당하여 스케줄링을 마친다.

도 8은 개시된 기술의 다른 일 실시예에 따른 동적 자원 할당 기법에 따른 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다. 하향링크와 상향링크에서 각각의 링크들은 전술한 두 기법과 마찬가지로 같은 시간 영역에서 서로 다른 주파수 대역을 사용함으로써 데이터 패킷, 스케줄링 정보, Common RS와 CQI 등의 제어 신호들을 주고 받는다. 본 실시예에 따른 동적 할당 기법(이하, 제2 동적 할당 기법)에서는 도 5 내지 도7에서 설명한 동적 자원 할당 기법(이하, 제1 동적 할당 기법)과 마찬가지로 제1 타임 존과 제2 타임 존 에서 ①, ② 링크와 ③, ④ 링크가 같은 리소스 영역 내에서 자원을 나누어 할당한다. 그러나, 제2 동적 할당 기법에서는 제1 동적 할당 기법과 달리 제2 타임 존에 대한 CQI 지연 시간을 줄이기 위해서 RN이 ④ 링크에 대해 스케줄링을 수행하고, eNB은 ①~③의 리소스 영역에 대해서만 스케줄링을 수행한다.

도 9는 개시된 기술의 다른 일 실시예에 따른 제2 동적 할당 기법에서의 자원 할당의 예를 설명하기 위한 도면이다. 제2 동적 할당 기법은 제1 동적 할당 기법과 마찬가지로 제1 타임 존에 대해서 eNB-

링크와 eNB-RN 링크가 서로 같은 리소스 영역 내에서 자원을 나누어 할당하고 제2 타임 존에서는 eNB-

링크와 RN-

링크가 서로 같은 리소스 영역 내에서 자원을 나누어 할당한다. 반면, 제2 타임 존에서 RN이 RN-

링크에 대한 자원 할당을 먼저 수행하고, 그 스케줄링 정보를 eNB에 전송해서 eNB에서 나머지 링크에 대한 자원 할당을 수행하게 된다. 이러한 과정에서 각각의 RN이 우선적으로 스케줄링을 수행해야 하므로 RN간의 스케줄링 정보를 서로 공유할 수 없다. 따라서, RN은 제2 타임 존의 RB를 정렬 없이 순차적으로 PF 스케줄링을 수행한다. 이 때, RN-

링크에 사용되는 RB 수는 수학식 9에 의해 제한될 수 있다. 또는 할당할 수 있는 최대 RB 수는

의 수와

의 수에 비례하도록 결정될 수 있다. 한편, 제1 타임 존의 eNB-RN 링크에 대한 최대 RB 수는 지정하지 않는다. 제2 타임 존의 RN-

링크에 할당된 총 전송량이 eNB-RN 링크를 통해 먼저 전송되어야 하기 때문이다. 따라서, eNB는 제1 타임 존의 eNB-RN 링크에 대해 자원을 할당할 때 RN으로부터 전송 받은 RN-

링크의 스케줄링 정보를 참조한다.

도 10은 개시된 기술의 다른 일 실시예에 따른 제2 동적 할당 기법을 설명하기 위한 도면이다. 제2 동적 할당 기법에서는 제2 타임 존의 CQI 지연 시간을 줄이기 위해서 S1010 단계에서 RN들이 독립적으로 PF 스케줄링을 수행하여 각자의

에게 자원을 할당한다. PF 스케줄링을 수행하기 위해 필요한 제2 타임 존에서 각 링크의 최대전송률은 수학식 4에서 구할 수 있다. 제2 타임 존에서 RN들이 자체적으로 자원 할당 계획을 미리 세워야 하는데 할당될 자원의 양을 아래의 수학식 9와 같이 UE 별 전송용량의 비로 제한할 수 있다.

여기서

는 각각의 RN에서 50개의 모든 RB에 대해서 PF 스케줄링을 수행하여 얻어진 k번째 RN과 페어링된 i번째

의 총 자원의 양을 의미하고

는 셀 내에 존재하는 모든 UE의 개수,

는 k번째 RN과 페어링된 모든

의 개수를 의미한다. 이렇게

이 결정되면 k번째 RN이 i번째

에게 할당할 총 자원의 양

은 수학식 10과 같이 제한된다.

각각의 RN에서는 위의 조건에 해당하는 자원의 양을 만족하도록 실제적인 데이터 패킷 전송에 사용될 RB를 결정하게 된다. 여기서 최대 RB 수를 제한하는 경우에는, 수학식 10의 조건이 만족되지 않더라도 미리 정한 최대 제한 RB 수를 초과해서 자원을 할당하지 못한다. RN-

링크 스케줄링 후 각각의 RN들은 eNB-RN 링크가 열리는 시점에서

정보를 eNB에게 전송하여 eNB가 제1 타임 존에서 eNB-RN 링크의 자원을 RN-

링크에 할당된 자원량만큼 할당할 수 있도록 한다.

S1020 단계 및 S1030 단계에서, eNB는 eNB-

링크와 eNB-RN 링크의 자원 할당을 위해 각 링크 별로 주어진 특정 RB에 독립적으로 PF 스케줄링을 통해 자원을 할당하게 된다. PF 스케줄링을 수행하기 위해 필요한 제1 타임 존에서의 각 링크의 최대전송률은 수학식 1에서 구할 수 있다. 일 실시예에 따라, eNB는 eNB-RN 링크에 소요되는 RB 수를 최소로 하고자 하는 경우에는, 도 10과 같이 eNB-RN 링크에 대해서 좋은 채널을 갖는 RB에 우선적으로 스케줄링을 수행할 수 있다. 다른 일 실시예에 따라, eNB는 도 10에 도시된 바와 달리 eNB-RN 링크에 대해서 좋은 채널을 갖는 RB에 우선적으로 스케줄링을 수행한 후 자원을 할당할 수도 있다. eNB는 스케줄링을 수행하기 전에 제1 타임 존의 전체 리소스 영역에 대한 eNB-RN 링크(또는 eNB-

링크)의 평균전송률을 계산한다. S1020 단계에서, eNB는 RB를 높은 평균전송률을 갖는 RB 순으로 정렬한 후, 순차적으로 PF 스케줄링을 통해 eNB-RN 링크에 RB를 할당한다. 높은 평균전송률을 갖는 RB순으로 정렬하기 위해 필요한 eNB-RN 링크에 대한 평균전송률은 수학식 11과 같다. 여기서

는 총

의 수를 의미한다.

제2 동적 할당 기법 기법은 전술한 기법들과 달리 RN이 먼저 스케줄링을 수행하고 스케줄링 정보, 즉 제2 타임 존에서 k번째 RN이 i번째

에게 할당할 총 자원의 양

을 eNB에게 전송하므로, eNB는 제1 타임 존의 eNB-RN 링크에서 각각의

에게 할당할 총 자원의 양

이

조건에 만족하도록 PF 스케줄링을 수행하여 자원을 할당한 후 데이터 패킷을 RN들에게 전송한다. S1030 단계에서, eNB-RN 링크에 할당된 RB를 제외한 RB에 eNB-

링크의 자원을 PF 스케줄링을 통해 할당하여 제1 타임 존의 자원 할당 절차를 종료한다.

S1040단계에서, eNB가 제2 타임 존에서 PF 스케줄링을 통해 eNB-

링크에 자원을 할당한다. eNB는 사전에 RN으로부터 수신된 스케줄링 정보, 즉 RN이 자원을 할당할 계획인 RB 인덱스를 참조하여 제2 타임 존에서 RN-

링크와 동시에 RB가 할당되지 않도록 eNB-

링크의 자원을 할당하여 스케줄링을 마친다.

도 11은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 자원 중복 할당 기법에 따른 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 11을 참조하여, 자원 중복 할당 방식의 Semi-Static 자원 할당 기법의 프레임 구조를 설명한다. ① 내지 ③ 영역에 대한 내용은 자원 비 중복 할당(Resource Non-Overlapping) 방식의 경우와 같으므로, 동일한 설명은 생략한다. 자원 중복 할당 방식은 ④ 영역에서 RN-

링크와 eNB-

링크에 대한 자원 할당을 중복(Overlap)해서 수행한다. 자원을 중복해서 할당하는 경우, ④ 영역에서는 RN-

링크와 eNB-

링크간에 서로 간섭이 발생한다.

은 추가적으로 eNB 신호를 간섭으로 고려할 필요가 있으므로 RN과 eNB 모두로부터 Common RS 신호를 수신한다. 마찬가지로,

은 추가적으로 RN의 신호를 간섭으로 고려할 필요가 있으므로, eNB와 RN 모두로부터 Common RS 신호를 수신하여 각 UE에서의 수신 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)을 계산한다.

도 12는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 자원 중복 할당 방식의 Semi-Static 자원 할당 기법에서의 자원 할당의 예를 설명하기 위한 도면이다. Resource Non-Overlapping 방식과 마찬가지로 각 리소스 영역들은 물리적으로 나눠져 있다. 각각의 리소스 영역의 크기(RB 개수)는 한 셀(또는 섹터) 내의

의 개수와

의 개수에 따라 가변적으로 할당할 수 있다. 예를 들면,

가 20명이고

가 5명인 경우에는 각 타임 존의 50개 RB를 해당 비율에 따라 할당하여 제1 타임 존의 eNB-

링크에는 40개 RB, RN-

링크에 10개의 RB를 할당하게 된다. 따라서, 자원이 중복 할당 되는 eNB-

링크에 할당되는 RB 수는 RN-

링크에 할당하게 되는 RB 수와 같은 10개가 된다.

도 13은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 자원 중복 할당 방식의 Semi-Static 자원 할당 기법을 설명하기 위한 도면이다. Resource Non-Overlapping 방식과 마찬가지로 eNB에서 eNB-

링크와 eNB-RN 링크의 자원 할당을 위해 각 링크 별로 독립적으로 사전에 정해진 리소스 영역에 PF 스케줄링을 통해 RB를 할당한다. PF 스케줄링을 수행하기 위해 필요한 제1 타임 존에서의 각 링크의 최대전송률은 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.

은 eNB-

링크의 j번째 Sub-frame에서 i번째

의 최대전송률을 의미하고,

은 eNB-RN 링크의 j번째 Sub-frame에서 i번째

와 페어링된 k번째 RN의 최대전송률을 나타낸다.

이 후 제1 타임 존에서 각 링크의 최대전송률을 바탕으로 eNB의 스케줄러는 수학식 13의 PF Metric을 통해 n번째 RB에서 가장 적합한 사용자

을 선택하게 된다.

여기서

은 Average Fairness Throughput을 나타내고 수학식 14와 같이 나타낼 수 있다.

여기서

값을 가지며 이전의 Average Fairness Throughput 값과 현재까지 i번째 UE에게 누적된 자원 할당량의 비중을 조절한다.

제2 타임 존에서는 eNB가 eNB-

링크에 대해서 자원을 할당하고 RN은 RN-

링크에 대해서 각각 독립적으로 사전에 정해진 리소스 영역에 PF 스케줄링을 통해 RB를 할당하게 된다. Resource Overlapping 방식의 경우 eNB-

링크와 RN-

링크의 리소스 영역이 중첩이 되어 두 링크 간에는 서로 간섭을 준다. 그러므로 이와 같이 Resource Overlapping 영역에서 두 링크의 최대전송률은 서로 간의 간섭이 포함된 CQI 정보를 계산하여 구한다. eNB와 RN이 각각 PF 스케줄링을 수행하기 위해 필요한 제2 타임 존에서의 각 링크의 최대전송률은 수학식 15와 같다.

여기서

은 RN-eNB 링크의 j번째 Sub-frame에 k번째 RN과 페어링된 i번째

의 최대전송률을 나타낸다. 이 때 제2 타임 존에서 RN이 스케줄러를 통해

에게 할당된 총 자원의 양인

을 알고 있어야 한다. 여기서

는 k번째 RN과 페어링된 i번째

을 의미한다

이와 더불어 eNB가 Resource Overlapping 영역에서 eNB-

링크에 할당한 각 RB에서의

의 인덱스 및 MCS (Modulation and Coding Scheme) 정보를 알고 있어야 한다. 그 이유는 RN이 페어링된

들에게 자원을 할당할 때 Resource Overlapping에 의한 eNB로부터의 간섭을 최소화하기 위해서

에게 할당된 RB들을 MCS 레벨이 높은 순서대로 정렬 (Sorting) 하고 높은 MCS를 갖는 RB 인덱스 순으로

에게 RB를 할당하기 위해서이다. 그림 13에서와 같이 eNB는 스케줄링에 의해 할당된 자원을 통해 RN에게 데이터 패킷을 전송할 때 RN에서 독립적으로 스케줄링 할 수 있도록

정보 및 위에서 설명한

의 인덱스와 MCS 정보를 포함하여 같이 전송한다. 이를 바탕으로 RN은 전송 받은

의 인덱스와 MCS 정보를 통해 높은 MCS 레벨 순으로 RB를 정렬하고 PF 스케줄러를 통해 정렬된 RB 순서대로 가장 적합한 사용자를 선택하게 된다.

모든 RN은 eNB-RN 링크를 통해 전송 받은

정보를 통해 각각의 RN에게 페어링된

에게 할당할 자원량을

으로 제한하여 자원을 할당하게 된다. 여기서

은 제2 타임 존에서 RN-

링크를 통해 k번째 RN이 i번째

에게 할당한 총 자원의 양을 의미한다.

도 14는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 자원 중복 할당 방식의 제1 동적 할당 기법 기법에 따른 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다. 마찬가지로, ① 내지 ③ 영역에 대한 내용은 Resource Non-Overlapping 방식과 같으며 Resource Non-Overlapping 방식과의 차이점은 ④ 영역에서 RN-

링크와 eNB-

링크에 대한 자원 할당을 중복 (Overlap)해서 수행한다는 것이다. ④ 영역에서는 RN-

링크와 eNB-

링크간에 서로 간섭이 되기 때문에

은 추가적으로 eNB 신호를 간섭으로 고려해야 하기 때문에 eNB와 RN에게 Common RS 신호를 수신한다. 마찬가지로,

은 추가적으로 RN의 신호를 간섭으로 고려해야 하기 때문에 eNB와 RN 모두에게 Common RS 신호를 수신하여 각 UE에서의 수신 SINR을 계산하게 된다.

도 15는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 자원 중복 할당 방식의 제1 동적 할당 기법에서의 자원 할당의 예를 설명하기 위한 도면이다. Resource Non-Overlapping 방식과 마찬가지로 제1 타임 존에 대해서 eNB-

링크와 eNB-RN 링크가 서로 같은 리소스 영역에서 자원을 나누어 할당하고 제2 타임 존에서는 eNB-

링크와 RN-

링크가 서로 같은 리소스 영역에서 자원을 나누어서 할당하게 된다. 자원 중복 할당 방식은 Resource Non-Overlapping 방식과는 달리, 제2 타임 존의 RN-

링크에 할당된 RB에 추가적으로 eNB-

링크를 중복 할당(Overlap)한다. 또한, Resource Non-Overlapping 방식과 마찬가지로 eNB-RN 링크와 RN-

링크에 대해서만 최대 RB 수를 정하여 각 링크가 정해진 RB 수를 넘지 못하게 제한할 수 있다. 만일 해당 링크의 최대 RB 수를 다 못 채우는 경우에는 eNB-

링크로 전송하여 RB가 낭비되지 않도록 한다. 예를 들어,

가 20명이고

가 5명인 경우에는 각 타임 존의 총 50개 RB를 해당 비율에 따라 할당하여 eNB-RN 링크와 RN-

링크에 할당하게 된다. 여기서, RN-

링크에 최대 10개의 RB가 할당되었다면 Resource Overlapping되는 추가적인 eNB-

링크에 할당되는 RB 수도 최대 10개가 되는 것이다.

도 16은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 자원 중복 할당 방식의 제1 동적 할당 기법을 설명하기 위한 도면이다. 자원 중복 할당 영역에 자원을 할당하기 전까지의 절차는 Resource Non-Overlapping 방식의 제1 동적 할당 기법 기법의 자원 할당 절차와 같다. 예컨대, S1610 단계에서, eNB는 높은 평균전송률을 갖는 RB 순으로 RB를 정렬한 후, 순차적으로 PF 스케줄링을 통해 eNB-RN 링크에 RB를 할당한다. S1620 단계에서, 나머지 RB에 대해 PF 스케줄링을 수행하여 eNB-

링크의 자원을 할당하여 제1 타임 존의 자원 할당을 종료한다. S1630 단계에서, eNB는 전체 리소스 영역에서 RN-

링크에 자원을 할당한다. S1640 단계에서 나머지 RB에 대해 PF 스케줄링을 수행하여 eNB-

링크의 자원을 할당한다. S1650 단계에서, eNB는 제2 타임 존의 RN-

링크에 할당된 RB 영역에 eNB-

링크의 자원을 중복하여 할당한다. 일 실시예에 따른 동적 자원 할당 기법에서의 자원 중복 할당 방법은

기준으로 RN으로부터의 간섭이 가장 작은 UE를 우선적으로 자원 중복 할당 영역에 할당하는 것을 특징으로 한다. S1650 단계에서, 일 실시예에 따른 eNB는 주변 RN의 간섭이 배제된

의 MCS와 주변 RN의 간섭을 포함한

의 MCS를 비교하여 주변 RN으로부터의 간섭이 가장 작은 UE를 결정한다. 예컨대, eNB는 Resource Non-Overlapping 방식에서 RN-

링크에 할당된 RB의 인덱스에 따라 순차적으로

과

를 모든

에 대해 비교한다. 여기서 n은 RB 인덱스이고,

은 Resource Non-Overlapping 방식에서 고려되는 주변의 RN의 간섭이 배제된 i번째

의 n번째 RB에서의 MCS 레벨이다.

은 Resource Overlapping 방식에서 고려되는 주변의 RN의 간섭을 포함한 i번째

의 n번째 RB에서의 MCS 레벨을 의미한다. eNB는

과

의 값이 같은

의 세트,

을 구한다.

이 복수의

을 포함하는 경우, eNB는

에서 가장 큰

, 또는

을 갖는

을 해당 RB에 할당할 수 있다.

과

이 같은

이 존재하지 않으면

과

의 차이가 가장 작은

의 세트,

을 구한다.

이 복수의

을 포함하는 경우,

에서 가장 큰

을 갖는

을 해당 RB에 할당할 수 있다.

도 17은 개시된 기술의 다른 일 실시예에 따른 자원 중복 할당 방식의 제2 동적 할당 기법 기법에 따른 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다. ① 내지 ③ 영역에 대한 내용은 Resource Non-Overlapping 방식과 같으며, 차이점은 ④ 영역에서 RN-

링크와 eNB-

링크에 대한 자원 할당을 중복해서 수행한다는 것이다. 마찬가지로, ④ 영역에서는 RN-

링크와 eNB-

링크간에 서로 간섭이 되기 때문에

은 추가적으로 eNB 신호를 간섭으로 고려해야 하기 때문에 eNB와 RN로부터 Common RS 신호를 수신한다. 또한,

은 추가적으로 RN의 신호를 간섭으로 고려해야 하기 때문에 eNB와 RN 모두로부터 Common RS 신호를 수신한다.

도 18은 개시된 기술의 다른 일 실시예에 따른 자원 중복 할당 방식의 제2 동적 할당 기법에서의 자원 할당의 예를 설명하기 위한 도면이다. Resource Non-Overlapping 방식과 마찬가지로 제1 타임 존에서는 eNB-

링크와 RN-

링크가 서로 같은 리소스 영역에서 자원을 나누어 할당한다. 제2 동적 할당 기법에서는, 제2 타임 존에서 RN이 RN-

링크에 대한 자원 할당을 먼저 수행하고, 그 스케줄링 정보를 eNB에 전송해서 eNB에서 나머지 링크에 대한 자원 할당을 수행한다. 이러한 경우, 모든 RN이 먼저 RN-

링크에 대한 자원 할당을 수행해야 하므로 RN간의 스케줄링 정보를 서로 공유할 수 없다. 따라서, RN은 제2 타임 존의 RB 정렬 없이 순차적으로 PF 스케줄링을 수행한다. RN이 PF 스케줄링을 수행한 후, RN에 의해 RN-

링크에 할당된 RB의 정보를 eNB이 보고 받는다. eNB는 RN 간섭이 포함된 eNB-

의 MCS 정보를 가지고 같은 RB 영역에 추가적으로 자원을 중복하여 할당한다. Resource Non-Overlapping 방식과 마찬가지로, RN-

링크에 할당되는 최대 RB 수는

의 수와

의 수에 비례하여 정해진다. 예를 들어,

가 20명이고

가 5명인 경우에는 제2 타임 존의 총 50개 RB를 해당 비율에 따라 할당하여 RN-

링크에 최대 10개의 RB로 할당을 제한하고, 나머지 RB는 모두 eNB-

링크에 할당하게 된다. 제1 타임 존의 eNB-RN 링크에 대한 최대 RB 수는 지정하지 않는다. 자원이 중복 할당 되는 eNB-

링크에 할당될 수 있는 최대 RB 수는 RN-

링크에 할당된 최대 RB 수와 같다.

도 19는 개시된 기술의 다른 일 실시예에 따른 자원 중복 할당 방식의 제2 동적 할당 기법을 설명하기 위한 도면이다. 자원 중복 할당 영역에 자원을 할당하기 전까지의 절차는 Resource Non-Overlapping 방식의 제2 동적 할당 기법 기법의 자원 할당 절차와 같다. 일 실시예에 따라, 제2 동적 할당 기법에서는 제2 타임 존의 CQI 지연 시간을 줄이기 위해서 S1910 단계에서 RN들이 독립적으로 PF 스케줄링을 수행하여 각자의

에게 자원을 할당한다. S1920 단계에서, eNB는 RB를 높은 평균전송률을 갖는 RB 순으로 정렬한 후, 순차적으로 PF 스케줄링을 통해 eNB-RN 링크에 RB를 할당한다. S1930 단계에서, eNB-RN 링크에 할당된 RB를 제외한 RB에 eNB-

링크의 자원을 PF 스케줄링을 통해 할당하여 제1 타임 존의 자원 할당 절차를 종료한다. S1940단계에서, eNB가 제2 타임 존에서 PF 스케줄링을 통해 eNB-

링크와 동시에 RB가 할당되지 않도록 eNB-

링크의 자원을 할당한다. S1950 단계는 제2 타임 존의 RN-

링크에 할당된 RB 영역에 eNB-

링크의 자원을 중복하여 할당하기 위한 절차이다. S1950 단계는 자원 중복 할당 방식의 제1 동적 할당 기법의 경우와 유사하다. S1950 단계에서, eNB는 S1650 단계와 마찬가지로, eNB는

기준으로 RN으로부터의 간섭이 가장 작은 UE를 우선적으로 자원 중복 할당 영역에 할당한다. 일 실시예에 따라, eNB는 주변 RN의 간섭이 배제된

의 MCS와 주변 RN의 간섭을 포함한

의 MCS를 비교하여 주변 RN으로부터의 간섭이 가장 작은 UE를 결정할 수 있다. eNB는 결정된

을 자원 중복 할당 영역의 RB에 할당할 수 있다.

도 20은 자원 중복 할당으로 인한 추가 간섭 신호를 설명하기 위한 도면이다. 릴레이 기반의 통신 시스템에서는 자원 중복 할당 방식을 적용함으로써 발생하는 추가적인 간섭으로 인해 Resource Non-Overlapping 방식과 비교했을 때 제2 타임 존의 eNB-

링크와 RN-

링크의 수신 SINR이 열화 된다. 도 20과 같이 eNB-

링크에 추가적으로 발생하는 간섭은 자기 셀(또는 섹터)의 RN으로부터 받는 신호로 인한 것이고, RN-

링크에 추가적으로 발생하는 간섭은 자기와 외부 셀(또는 섹터)로부터 수신되는 eNB의 신호에 의한 것이다. 이때,

이 받는 자기 셀 (또는 섹터)의 RN 간섭은 그 세기가 상대적으로 미비하여 eNB-

링크의 MCS 레벨의 열화는 크게 일어나지 않는다. 또한, 자원 중복 할당으로 인해 Throughput이 향상되기 때문에 전체 시스템 성능에는 문제가 발생하지 않는다. 그러나, 릴레이를 사용하는 시스템의 구조에 따라 RN-

링크에서

이 받는 eNB 간섭으로 인해 RN-

링크의 MCS 레벨이 크게 열화 될 수 있다. 이러한 경우 특정

의 MCS가 매우 낮아져 데이터를 거의 보내지 못하게 되어 해당

에게 전송해야 할 데이터가 RN에 계속 쌓이게 될 수 있다. 이와 같은 현상이 반복되면, 특정

은 데이터를 거의 전송 받지 못하는 반면, eNB-RN 링크를 통해 해당

에게 보내져야 할 데이터는 RN에 쌓이게 되어 eNB-RN 링크의 리소스를 낭비하게 된다. 이러한 리소스 낭비를 방지하기 위해서, eNB는 해당 RB에 대해 전력을 줄임으로써

로의 간섭 신호 세기를 줄일 수 있다. 또한, eNB의 전력을 줄이지 않고 상기의 문제점을 해결할 수 있는 방안으로, RN에 특정 자원량 이상 데이터가 쌓여 있는 경우에는 eNB-RN 링크에서 해당

에 대한 자원 할당을 하지 않도록 할 수 있다. 예를 들어, RN이 RN에서 각각의

에 보내져야 할 자원량, 즉

의 버퍼를 검사한다. RN은

의 버퍼에 특정 자원량 이상 쌓여 있으면 eNB에게 보고하여 eNB-RN 링크에서 해당

에 대한 자원 할당을 하지 않도록 할 수 있다.

수학식 16은 수학식 12를 변형한 것이다. 여기서 buffer(UE_i)는 RN의 버퍼에 쌓여있는 i번째

의 전송량이고, R_THreshold 는 자원을 할당하지 못하도록 하는 기준 자원량이다. 즉, 특정

의 릴레이 버퍼에 쌓여 있는 자원량이 R_THreshold 이상인 경우,

의 값을 0으로 하여 실제 PF 스케줄러에 의해 자원이 할당되지 않도록 할 수 있다.

이러한 개시된 기술인 시스템 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 개시된 기술의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

릴레이 기반의 무선 통신 시스템에서, N(N>0인 정수)개의 자원 블록(Resource Block: 이하, RB)으로 나뉘어진 주파수 자원을 할당하는 방법에 있어서,
제1 타임 존의 제1 링크에 상기 N개의 RB 중 적어도 하나의 RB를 할당하는 단계; 및
상기 N개의 RB 중 상기 제1 링크에 할당되고 남은 RB를 제1 타임 존의 제2 링크에 할당하는 단계를 포함하고,
상기 제1 타임 존은 eNB(Enhanced Node-B)-
(Macro User Equipment) 링크 및 eNB-RN(Relay Node) 링크 간에 통신이 이루어지는 구간이며, 상기 제1 링크는 상기 eNB-RN 링크 및 상기 eNB-
링크 중 어느 하나의 링크이며, 상기 제2 링크는 상기 eNB-RN 링크 및 상기 eNB-
링크 중 제1 링크가 아닌 링크인 자원 할당 방법.
제1항에 있어서,
제2 타임 존의 제3 링크에 상기 N개의 RB 중 적어도 하나의 RB를 할당하는 단계; 및
상기 N개의 RB 중 상기 제3 링크에 할당되고 남은 RB를 제2 타임 존의 제4 링크에 할당하는 단계를 더 포함하고,
상기 제2 타임 존은 RN-
(Relay User Equipment) 링크 및 eNB-
링크 간에 통신이 이루어지는 구간이며, 상기 제3 링크는 상기 RN-
링크 및 상기 eNB-
링크 중 어느 하나의 링크이며, 상기 제4 링크는 상기 RN-
링크 및 상기 eNB-
링크 중 제3 링크가 아닌 링크인 자원 할당 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 링크에 적어도 하나의 RB를 할당하는 단계는, 전송률이 높은 RB 순으로 제1 링크에 RB를 할당하는 단계를 포함하는 자원 할당 방법.
제3항에 있어서, 상기 제1 링크에 RB를 할당하는 단계는,
상기 N개의 RB를 높은 평균 전송률을 가지는 순으로 정렬하는 단계;
상기 정렬된 RB 순으로 제1 링크의 자원을 할당하는 단계; 및
상기 정렬된 RB를 원래의 순서대로 재정렬하는 단계를 포함하는 자원 할당 방법.
제4항에 있어서, 상기 제1 링크의 자원을 할당하는 단계는,
PF(Proportional Fairness) 스케줄링, Round Robin 및 Max C/I 중 어느 하나의 방식에 따라 자원을 할당하는 단계를 포함하는 자원 할당 방법.
제5항에 있어서, 상기 제1 링크에 할당되는 RB의 수는 최대 RB 수를 넘지 않도록 하며, 상기 최대 RB 수는,
의 수와
의 수의 비율에 따라 결정되는 자원 할당 방법.
제2항에 있어서, 상기 제3 링크는 RN-
링크이고, 제1 타임 존의 eNB-RN링크에서 가장 많은 수의 RB를 할당 받은 RN을 우선하여 상기 제3 링크에 RB를 할당하는 자원 할당 방법.
제2항에 있어서, 상기 제3 링크는 RN-
링크이고, 상기 RN-
링크에 할당된 RB의 수는 제1 타임 존의 eNB-RN 링크에 할당된 RB의 수를 넘지 않는 자원 할당 방법.
릴레이 기반의 무선 통신 시스템에서, N(N>0인 정수)개의 자원 블록(Resource Block: 이하, RB)으로 나뉘어진 주파수 자원을 할당하는 방법에 있어서,
각 RN에서 제2 타임 존의 RN-
링크에 자원을 할당하는 단계;
높은 평균 전송률을 가지는 RB 순으로 제1 타임 존의 eNB-RN 링크에 자원을 할당하는 단계;
상기 N개의 RB 중 상기 eNB-RN 링크에 할당되고 남은 RB에 제1 타임 존의 eNB-
링크의 자원을 할당하는 단계; 및
상기 N개의 RB 중 상기 RN-
링크에 할당되고 남은 RB에 제2 타임 존의 eNB-
링크의 자원을 할당하는 단계를 포함하고,
상기 제1 타임 존은 eNB-RN 링크 및 eNB-
링크 간에 통신이 이루어지는 구간이며, 상기 제2 타임 존은 RN-
링크 및 eNB-
링크 간에 통신이 이루어지는 구간인 자원 할당 방법.
제9항에 있어서,
각 RN이 제2 타임 존의 RN-
링크에 할당된 RB에 대한 정보를 eNB에 제공하는 단계를 더 포함하고,
상기 제1 타임 존의 eNB-RN 링크에 자원을 할당하는 단계는, 상기 제2 타임 존의 RN-
링크에 할당된 자원량만큼 eNB-RN 링크에 자원을 할당하는 단계를 포함하는 자원 할당 방법.
제9항에 있어서, 상기 RN-
링크에 할당될 수 있는 최대 자원량은,

(여기서,
는 각각의 RN에서 N개의 모든 RB에 대해서 PF 스케줄링을 수행하여 얻어진 k번째 RN과 페어링된 i번째
의 총 자원의 양을 의미하고,
는 셀 내에 존재하는 모든 UE의 개수,
는 k번째 RN과 페어링된 모든
의 개수를 의미함)을 이용하여 결정되는 자원 할당 방법.
릴레이 기반의 무선 통신 시스템에서, N(N>0인 정수)개의 자원 블록(Resource Block: 이하, RB)으로 나뉘어진 주파수 자원을 할당하는 방법에 있어서,
(a)제1 타임 존의 eNB-RN 링크 및 eNB-
링크에 상기 N개의 RB를 할당하는 단계; 및
(b)제2 타임 존의 RN-
링크 및 eNB-
링크에 상기 N개의 RB를 할당하되, 적어도 하나의 RB를 중복하여 할당하는 단계를 포함하고,
상기 제1 타임 존은 eNB-RN 링크 및 eNB-
링크 간에 통신이 이루어지는 구간이며, 상기 제2 타임 존은 RN-
링크 및 eNB-
링크 간에 통신이 이루어지는 구간인 자원 할당 방법.
제12항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
제2 타임존의 제1 링크에 상기 N개의 RB를 할당하는 단계; 및
상기 제1 링크에 할당된 N개의 RB 중 적어도 하나의 RB를 제2 타임 존의 제2 링크에 중복하여 할당하는 단계를 포함하고,
상기 제1 링크는 RN-
링크 및 eNB-
링크 중 어느 하나의 링크이며, 상기 제2 링크는 상기 RN-
링크 및 eNB-
링크 중 제1 링크가 아닌 링크인 자원 할당 방법.
제13항에 있어서, 상기 중복하여 할당하는 단계는,
높은 평균 전송률을 가지는 RB 순으로, 상기 제1 링크에 할당된 N개의 RB 중 적어도 하나의 RB를 제2 링크에 중복하여 할당하는 단계를 포함하는 자원 할당 방법.
제13항에 있어서,
상기 N개의 RB를 높은 평균 전송률을 가지는 순으로 정렬하는 단계를 더 포함하고,
상기 중복하여 할당하는 단계는,
상기 정렬된 RB 순으로 적어도 하나의 RB를 상기 제2 링크에 중복하여 할당하는 단계; 및
상기 정렬된 RB를 원래의 순서대로 재정렬하는 단계를 포함하는 자원 할당 방법.
제12항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
제2 타임 존의 RN-
링크에 상기 N개의 RB 중 적어도 하나의 RB를 할당하는 단계;
상기 N개의 RB 중 상기 RN-
링크에 할당되고 남은 RB를 제2 타임 존의 eNB-
에 할당하는 단계; 및
주변 RN의 간섭이 배제된
의 MCS(Modulation and Coding Scheme)와 주변 RN의 간섭을 포함한
의 MCS의 차이가 적은
을 우선하여 상기 RN-
링크에 할당된 RB에 중복하여 할당하는 단계를 포함하는 자원 할당 방법.
제16항에 있어서, 상기 RN-
링크에 할당된 RB에 중복하여 할당하는 단계는,
주변 RN의 간섭이 배제된
의 MCS와 주변 RN의 간섭을 포함한
의 MCS의 차이가 적은 순으로 선택된
의 집합인 UE_Mcandidate을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 UE_Mcandidate에서 가장 큰 MCS를 가지는
을 우선하여 해당 RB에 할당하는 단계를 포함하는 자원 할당 방법.
제16항에 있어서,
상기 (b) 단계는, 각 RN이 각
에 보내야 할 데이터의 양을 eNB에 제공하는 단계를 포함하고,
상기 (a) 단계는, 특정
에 보내야 할 데이터의 양이 임계 값 이상인 RN에 대하여 상기 특정
에 대한 자원이 할당되지 않도록 상기 eNB-RN 링크에 RB를 할당하는 단계를 포함하는 자원 할당 방법.
제16항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
MCS 열화가 임계 값 이상 발생한 RN-
링크에 할당된 RB에 중복하여 할당된 eNB-
링크에 대하여, eNB가 해당 RB의 전력을 감소시키는 단계를 포함하는 자원 할당 방법.
릴레이 기반의 무선 통신 시스템에서, N(N>0인 정수)개의 자원 블록(Resource Block: 이하, RB)으로 나뉘어진 주파수 자원을 할당하는 방법에 있어서,
각 RN에서 제2 타임 존의 RN-
링크에 자원을 할당하는 단계;
높은 평균 전송률을 가지는 RB 순으로 제1 타임 존의 eNB-RN 링크에 자원을 할당하는 단계;
상기 N개의 RB 중 상기 eNB-RN 링크에 할당되고 남은 RB에 제1 타임 존의 eNB-
링크의 자원을 할당하는 단계;
상기 N개의 RB 중 상기 RN-
링크에 할당되고 남은 RB에 제2 타임 존의 eNB-
링크의 자원을 할당하는 단계; 및
주변 RN의 간섭이 배제된
의 n 번째 RB에서의 MCS와 주변 RN의 간섭을 포함한
의 n번째 RB에서의 MCS의 차이가 적은
을 우선하여 상기 제2 타임 존의 RN-
링크에 할당된 RB에 중복하여 할당하는 단계를 포함하고,
상기 제1 타임 존은 eNB-RN 링크 및 eNB-
링크 간에 통신이 이루어지는 구간이며, 상기 제2 타임 존은 RN-
링크 및 eNB-
링크 간에 통신이 이루어지는 구간인 자원 할당 방법.