KR101366478B1 - 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법 및 정보 배치 시스템 - Google Patents

서브 캐리어 배열 영역 분할 방법 및 정보 배치 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에 있어서의 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법 및 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에 있어서의 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보 배치 시스템을 제공한다. 그중, 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법은 배치 유닛이 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보를 배치하고 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보를 배치 동기 유닛으로 송신하는 단계와, 배치 동기 유닛이 배치 유효 프레임 번호를 연산하고 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보와 배치 유효 프레임 번호를 기지국으로 송신하는 단계와, 기지국이 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보와 배치 유효 프레임 번호에 근거하여 서브 캐리어 배열 영역을 분할하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면 전체 네트워크에 서브 캐리어 배열 영역에 나타난 프레임과 프레임중의 위치를 일괄적으로 배치할 수 있고 이로하여 각 인접한 영역사이에서의 동일 주파수의 간섭을 방지할 수 있게 된다.

Description

서브 캐리어 배열 영역 분할 방법 및 정보 배치 시스템{A METHOD FOR DIVIDING PERMUTATION ZONE OF SUBCARRIERS AND AN INFORMATION CON-FIGURATION SYSTEM}
본 발명은 통신분야에 관한 것으로, 구체적으로는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에 있어서의 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법 및 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에 있어서의 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보 배치 시스템에 관한 것이다.
근년, 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM라 약칭) 기술은 다중 경로 간섭과 협대역 간섭을 효율적으로 대응할 수 있고 또한 스펙트럼 효율이 높음으로 인하여 무선 통신 물리층 기술의 주류 기술로 되었고, 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA라 약칭)+다중입출력(Multiple Input Multiple Output, MIMO라 약칭) 기술에 비하여 3세대의 부호 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access, CDMA라 약칭) 기술은 천연적인 기술적 우세를 구비하여 광대역 이동 통신 시스템에 더욱 적합하고 차세대 이동 통신 시스템의 핵심 기술의 하나로 인정받고 있다. OFDMA 기술을 물리층 핵심 기술로 이용하여 또한 이동성과 광대역 특징을 겸용한 IEEE 802.16e 표준은 차세대 이동 통신 표준의 강유력한 경쟁자이다.
802.16 표준은 동일 주파수 망 구성을 지원하기 위하여 하나의 반송파 주파수를 다수의 세그멘트(segment)로 분할하되 매개 segment는 해당 반송파 주파수중의 서로 중첩되지 않는 서브 캐리어 집합을 포함하고 OFDM 서브 캐리어의 직교성으로 인하여 동일한 주파수의 서로 다른 segment를 이용하는 인접한 셀사이에는 동일 주파수의 간섭이 존재하지 않는다. 이렇게 하는 전재로서 각 segment의 서브 캐리어의 분할 법칙, 즉 서브 캐리어의 배열 방식(Permutation)이 반드시 일치하여야 한다. 통상적으로 각 segment는 오직 묵인한 일부 서브 채널을 이용(Partial Usage of Sub Channels, PUSC라 약칭)한 서브 캐리어 배열 영역(Permutation Zone)만이 있음으로 상기 조건을 쉽게 만족시킬수 있다.
하지만, 802.16 표준은 각종 선택 가능한 강화 기술을 지원하기 위하여 OFDMA 물리층에 여러가지 Permutation 방법을 제정하였으며 PUSC, 전체 서브 채널 이용(Full Usage of SubChannels, FUSC라 약칭), 전체 서브 채널 PUSC, 선택 가능한 FUSC, 인접한 서브 캐리어 할당(Adjacent Subcarrier Allocation, AMC라 약칭), 타일 서브 채널 이용 방식-1(Tile Usage of SubChannels -1, TUSC1라 약칭)과 타일 서브 채널 이용 방식-2(Tile Usage of SubChannels -2, TUSC2라 약칭)을 포함한다. 또한 도1에 도시된 바와 같이 이런 Permutation 방법은 하나의 프레임에 동시에 있을수 있으며 Permutation Zone으로 분할한다.
802.16 협의의 기재에 의하면 하향 서브 프레임에 있어서, 도1과 도2에 도시돤 바와 같이 하향의 각 Zone 사이의 전환은 하향 링크 맵(Downlink Map, DL_Map라 약칭)중의 시공간 코딩 하향 링크 영역 정보 유닛(Space Time Coding Downlink Zone Information Element, STC_DL_ZONE_IE라 약칭) 혹은 지능 안테나 시스템 하향 링크 정보 유닛(Adaptive Anttenna System Downlink Information Element AS_DL_IE라 약칭)에 근거하여 표현된다. 상기 메시지중의 OFDMA 심볼 옵셋(Symbol offset)은 8bit의 필드로 해당 필드는 Zone의 시작 위치를 표시한다. 이로부터 알수 있는 바와 같이 각 프레임에 어떠한 Zone가 존재하는가 또한 각 Zone의 OFDMA symbol offset는 일정한 전략에 따라 각 프레임에서 동적으로 조절할 수 있다.
STC_DL_ZONE_IE 포맷 세그멘트
구문(syntax) 사이즈(bit) 주석
STC_DL_ZONE_IE(){
Extended DIUC 4 STC/DL_ZONE_SWITCH =0x01
Length 4 Length = 0x04
OFDMA symbol offset 8 Denotes the start of the zone(counting from the frame preamble and starting from 0)
Permutation 2 0b00 = PUSC permutation
0b01 = FUSC permutation
0b10 = Optional FUSC permutation
0b11 = Optional adjacent subcarrier permutation
...
}
AAS_DL_IE 포맷 세스멘트
구문(syntax) 사이즈 (bit) 주석
AAS_DL_IE(){
Extended DIUC 4 AAS =0x02
Length 4 Length = 0x03
OFDMA symbol offset 8 Denotes the start of the zone(counting from the frame preamble and starting from 0)
Permutation 2 0b00 = PUSC permutation
0b01 = FUSC permutation
0b10 = Optional FUSC permutation
0b11 = Optional adjacent subcarrier permutation
...
}
인접한 Segment는 동일한 시간에 있어서 서로 다른 Permutation 방식을 이용하면 서로 다른 Permutation에 대응되는 서브 캐리어 배열 방식이 서로 다르므로 이용하는 서브 캐리어 집합중의 일부 서브 캐리어 사이에 상호 충돌되는 것을 피면할 수 없고 서브 캐리어에서의 신호의 상호 간섭을 초래하는데 거시적으로 보면 동일 주파수의 간섭이다. 이하 PUSC와 밴드 인접 서브 캐리어 배열(Band Adjacent Subcarrier Permuation, Band AMC라 약칭)을 예로 서로 다른 Permutation의 서브 캐리어가 상호 출돌되는 경우를 설명한다.
PUSC에 있어서 , 우선 서브 채널을 약간의 클러스터(Cluster)로 분할하고 각 Cluster는 14개의 연속되는 물리 서브 캐리어를 포함한다. 재배열 시퀀스(Renumbering Sequence)에 따라 물리 Cluster을 재다시 배열시켜 논리 Cluster을 형성한다. 그뒤 논리 Cluster를 서브 채널세트 (1024에 대한 고속 푸리에 변환(FFT)인 경우 하향은 6개의 서브 채널 세트를 포함)에 할당한다. 식(1)에 따라 데이터 서브 캐리어의 매핑을 수행한다:
Figure 112010014914699-pct00001
(1)
그중, N subchannels 는 서브 채널 수량을 표시하고, s는 0으로부터N subchannels －1에 이르는 서브 채널 번호를 표시하며, k는 서브 채널내의 서브 캐리어 번호를 표시하며, nk는
Figure 112010014914699-pct00002
을 표시하고, subcarrier(k,s)는 서브 채널 s중의 k번째 서브 캐리어에 대응되는 물리 서브 캐리어 번호를 표시하며, Ps[j]는 permutation 시퀀스를 왼쪽으로 s차 회전하여 얻은 시퀀스를 표시하며, DL_PermBase는 0으로부터 31까지의 숫자이고 첫번째 zone인 경우 훈련 시퀀스(preamble)에 대응되는 셀 표식(ID_Cell)에 대응되고 기타 zone의 경우 DL_MAP의 IE에서 지정된다.
그외, 파일럿의 위치는 Cluster에서 정의된 위치에 따라 표시되며 도2에 도시된 바와 같다. 도2에 도시된 바와 같이 Cluster가 위치한 홀수/짝수 심볼이 서로 다를 경우, 파일럿의 위치도 서로 다르다.
그중, Cluster의 매핑 관계는
Figure 112010014914699-pct00003
과 같다. 상세한 과정은 802.16e 협의 8.4.6.1.2.1.1를 참조할 수 있다.
인접한 서브 캐리어의 배열(Band AMC)에 있어서, 인접한 서브 캐리어 배열 방식의 경우, 데이터 서브 캐리어와 파일럿 서브 캐리어는 모두가 연속되는 물리 서브 캐리어에 할당된다. 이런 배열 방식은 상향/하향에 있어서 동일하다. 인접한 서브 캐리어 배열에 있어서, 최소 단위는 Bin이고 하나의 Bin는 물리적으로 연속되는 9개의 서브 캐리어로 구성된다. 1024FFT에 있어서, 하나의 심볼에 96개의 Bin가 포함되고 Bin는 0으로부터 95까지 물리 서브 캐리어가 낮은 것으로부터 높은데로 순차적으로 연속 배열된다.
상기한 바와 같이 Band-AMC는 서브 캐리어에 근거하여 연속적으로 배열되고 PUSC는 서브 캐리어가 분산되여 배열된것이며 하나의 심볼 시간 범위내에 있어서 두가지 방식의 논리 데이터/파일럿 서브 캐리어가 동일한 물리 서브 캐리어에 대응되는(즉, 서브 캐리어 충돌)경우가 있다.
1024FFT의 경우, 3 Segment 시분할 듀플렉싱(Time Division Duplex, TDD라 약칭)2：1(하향 서브 프레임 길이：상향 서브 프레임 길이 = 2：1)의 방식으로 네트워크를 구성함으로 서로 다른 Segment에 있어서 동일한 심볼 시간내의 Zone의 배열 방식이 서로 다를 경우, 도3에 도시된 바와 같이 Segment 사이에 “중첩”되는 영역이 나타난다.
도3에 있어서, segment0중의 PUSC MIMO Zone와 segment1중의 Band AMC Zone의 중첩 영역내에 데이터가 동일한 물리 서브 캐리어에 매핑되는 경우가 나타난다.
3개의 Segment의 분할 방식이 하기와 같다고 가설한다:
Segment0는 서브 채널세트(0,1)을 점용하고 PUSC + PUSC MIMO + Band AMC 방식으로 구성된다. PUSC Zone 심볼은 1로부터 4까지 옵셋된다. PUSC MIMO Zone 심볼은 5로부터 14까지 옵셋된다. Band AMC Zone 심볼은 15로부터 30까지 옵셋된다. Band AMC Zone는 논리 Band0로부터 논리 Band3까지 이용한다.
Segment1는 서브 채널세트(2,3)을 점용하고 PUSC + PUSCMIMO + Band AMC 방식으로 구성된다. PUSC Zone 심볼은 1로부터 4까지 옵셋되고 PUSC MIMO Zone 심볼은 5로부터 8까지 옵셋되며 Band AMC Zone 심볼은 9로부터 30까지 옵셋된다. Band AMC Zone는 논리 Band4로부터 논리 Band7까지 이용한다.
Segment0와 Segment1의 심볼 옵셋 9(심볼 10)로부터 심볼 옵셋 14(심볼 15)까지는 PUSC MIMO 영역과 Band AMC 영역이 중첩된 영역이다. 연산 결과 중첩된 영역에 약간의 물리 서브 캐리어가 중첩된 경우가 존재하고 구체적으로 중첩된 서브 캐리어의 수량은 서브 캐리어 배열 펌베이스(Permbase), 세그멘트 번호(SegmentID) 등 파라미터가 서로 다름에 따라 다르다. PermBase=0, SegmentID=0인 경우 중복되는 물리 서브 캐리어 수량은 90개를 초과한다. 3개의 Segment를 동시에 고려할 경우, 충돌되는 물리 서브 캐리어의 수량은 더욱 크다.
상기한 바와 같이 OFDMA의 다수 Zone을 응용할 경우, 각 Segment가 각 Zone의 위치와 사이즈를 독립적으로 디스패치하면 인접한 셀사이에 엄중한 동일 주파수 간섭이 발생하게 된다.
상기한 하나 혹은 다수의 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에 있어서의 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법 및 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에 있어서의 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보 배치 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에 있어서의 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법은 배치 유닛이 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보를 배치하고 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보를 배치 동기 유닛으로 송신하는 단계와, 배치 동기 유닛이 배치 유효 프레임 번호를 연산하고 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보와 배치 유효 프레임 번호를 기지국으로 송신하는 단계와, 기지국에서 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보와 배치 유효 프레임 번호에 근거하여 서브 캐리어 배열 영역을 분할하는 단계를 포함한다.
그중, 배치 유닛은 서브 캐리어 배열 영역 분할 표로 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보를 표시한다. 구체적으로, 서브 캐리어 배열 영역 분할 표는 영역 유형 정보, 영역 할당 주기, 영역 할당 주기중의 옵셋양, 및 영역 시작 심볼 옵셋양중의 하나 혹은 다수의 정보를 포함한다.
그중, 배치 동기 유닛은 현재 프레임 번호에 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보를 각 기지국으로 송신함에 소요한 최대 지연 시간을 가산함으로서 배치 유효 프레임 번호를 연산한다. 구체적으로는 배치 동기 유닛은 기지국의 수량과 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 구체적 실현에 근거하여 최대 지연 시간을 결정한다.
그중, 본 발명의 실시예에 따른 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법은 기지국이 서브 캐리어 배열 방식이 동일한 각 서브 캐리어 배열 영역에 동적 디스페치를 수행하는 단계를 더 포함한다.
그중, 본 발명의 실시예에 따른 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법은 사용자가 서브 캐리어 배열 영역으로의 접근(access)을 요청할 경우, 기지국은 사용자의 캐리어 간섭비율에 근거하여 사용자의 서브 캐리어 배열 영역으로의 접근을 허용할것인가를 판단하는 단계를 더 포함한다. 그중, 기지국이 사용자의 접근을 허용할것인가를 판단하는 과정은 기지국이 사용자의 캐리어 간섭비율과 서브 캐리어 배열 영역중의 잔여 시간 슬롯에 근거하여 사용자에 할당하는 매체 접근 제어층 대역폭을 연산하고 연산 결과 매체 접근 제어층 대역폭이 사용자의 서비스 품질을 만족시킬 수 있으면 사용자가 서브 캐리어 배열 영역에 접근되는 것을 허용하고 그렇지 아니하면 사용자가 서브 캐리어 배열 영역에 접근되는 것을 허용하지 않는다. 그중, 서브 캐리어 배열 영역의 잔여 시간 슬롯은 서브 캐리어 배열 영역의 기존의 사용자의 서비스 품질을 만족시킨 후의 잔여 시간 슬롯을 말한다.
그중, 본 발명의 실시예에 따른 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법은 기지국이 접근 사용자의 서비스 품질과 채널 조건, 타겟 서브 캐리어 배열 영역중의 잔여 시간 슬롯에 근거하여 접근 사용자가 타겟 서브 캐리어 배열 영역에 핸드오프되는 것을 허용할것인가를 판단하고, 타겟 서브 캐리어 배열 영역중의 잔여 시간 슬롯이 접근 사용자의 서비스 품질을 만족시키고 접근 사용자의 채널 조건이 접근 사용자의 핸드오프를 허용하면 기지국은 접근 사용자에 핸드오프를 수행하는 단계를 더 포함하는데, 그중, 타겟 서브 캐리어 배열 영역중의 잔여 시간 슬롯은 타겟 서브 캐리어 배열 영역에 기존의 사용자의 서비스 품질을 만족시킨 후의 잔여 시간 슬롯을 말한다.
본 발명의 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에 있어서의 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보 배치 시스템은 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보를 배치하고 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보를 배치 동기 유닛으로 송신하는 배치 유닛과, 배치 유효 프레임 번호를 연산하고 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보와 배치 유효 프레임 번호를 기지국으로 송신하는 배치 동기 유닛을 포함한다.
그중, 배치 유닛은 서브 캐리어 배열 영역 분할 표로 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보를 표시한다. 서브 캐리어 배열 영역 분할 표는 영역 유형 정보, 영역 할당 주기, 영역 할당 주기중의 옵셋양, 및 영역 시작 심볼 옵셋양중의 하나 혹은 다수의 정보를 포함한다.
그중, 배치 동기 유닛은 현재 프레임 번호에 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보를 각 기지국으로 송신함에 소요한 최대 지연 시간을 가산함으로서 배치 유효 프레임 번호를 연산한다. 구체적으로는, 배치 동기 유닛은 기지국의 수량과 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 구체적 실현에 근거하여 최대 지연 시간을 결정한다.
본 발명에 의하면 전체 네트워크에 서브 캐리어 배열 영역에 나타난 프레임과 프레임중의 위치를 일괄적으로 배치할 수 있고 이로하여 각 인접한 영역사이에서의 동일 주파수의 간섭을 방지할 수 있게 된다.
여기서 설명하는 도면은 본 발명을 진일보로 이해하기 위한 것으로 본 발명의 일부이고 본 발명에 기재한 실시 예 및 그 설명은 본 발명을 해석하기 위한 것으로 본 발명을 부당히 제한하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 프레임의 논리 구조를 나타낸 도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 클러스터 구조를 나타낸 도이며,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 서로 다른 Segment 사이의 다수 Zone사이의 간섭을 나타낸 도이며,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 다수 Zone 무선 통신 시스템 구조를 나타낸 도이고,
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 한 실시예에 따른 동적 Zone 분할 예를 나타낸 도이며,
도 6은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 동적 Zone 분할 예를 나타낸 도이다.
본 발명은 OFDMA의 다수 Zone에 응용되는 경우의 동일 주파수 간섭 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 전체 네트워크에 Permutation Zone에 나타난 프레임과 프레임중 위치를 일괄적으로 배치하는 방법과 시스템(즉 본 발명의 실시예에 따른 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법 및 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보 배치 시스템)에 의하면 동일한 시간점에 있어서 전체 네트워크내 모든 Segment의 서브 캐리어 배열 방식이 동일하도록 보장할 수 있다. 그외, 본 발명은 고정된 Zone하의 자원 이용율을 향상시키는 방법을 제공한다.
도4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전체 네트워크에 Permutation Zone에 나타난 프레임과 프레임중 위치를 일괄적으로 배치하는 시스템은 작업과 멘테넌스 제어스테지(OMC)와 기지국을 포함한다. 그중, OMC와 전체 네트워크중의 각 기지국은 연결되었고 OMC에는 배치 유닛과 배치 동기 유닛이 포함된다.
그중, 도4에 도시된 시스템을 이용하여 Permutation Zone를 분할하는 방법은 하기 단계를 포함한다:
A． OMC중의 배치 유닛을 통하여 Zone 분할 표를 설정한다. 그중, Zone 분할 표의 포맷은 하기와 같다:
Zone 분할 표 포맷
Zone Type Frame Intval Frame Offset Symbol Offset
Zone Type는 Zone 유형 인덱스를 표시하고 각 Zone 유형은 하나의 Zone세트의 특징 파라미터에 대응되며 서로 다른 Zone Type 가 표시하는 Zone 중의 서브 캐리어 배열 방식은 서로 다르다(예를 들어 서로 다른 Permutation, Permbase 등).
Frame Intval는 해당 Zone가 할당되는 주기를 표시하며 단위는 프레임이고, 즉 각 Frame Intval 프레임내 해당 Zone를 할당한다.
Frame Offset는 해당 Zone가 주기 Frame Intval내에 있어서의 옵셋양을 표시한다. Frame Offset는 하나의 시퀀스일 수 있고 예를 들어 Frame Offset={0,1,3}일 수 있다. Frame Intval = 4일 경우, 프레임 번호% Frame Intval = 0、1, 혹은 3일 경우, 해당 Zone을 반드시 할당하여야 한다.
Symbol Offset는 해당 Zone의 프레임중에서의 시작 심볼 옵셋을 표시하며 Symbol Offset = 0는 Preamble를 표시한다. 해당 Zone의 종료 심볼은 다음 Zone의 시작 심볼－1에 해당되고 만약 다음 Zone가 존재하지 아니하면 해당 Zone의 종료 심볼은 해당 서브 프레임의 마지막 심볼에 해당된다.
802.16 협의의 규칙에 따라 FCH와 DL Map을 포함하는 Mandatory PUSC Zone은 각 프레임에 반드시 있어야 하고 Symbol Offset =1이며 그 묵인한 Zone는 상기 표에 기록하지 않아도 된다(혹은 해당 Zone를 표시하지만 변경할 수는 없고 후속 설명에 있어서 PUSC0으로 표시함).
B．배치 유닛은 배치 데이터를 배치 동기 유닛으로 송신한다. 배치 동기 유닛은 배치 유효 프레임 번호를 연산하며 연산 방법은 현재 프레임 번호에 각 기지국과 동기를 실현한 후의 최대 지연 시간을 가산하는 것이며 그 지연 시간은 고정된 경험값일 수 있고 혹은 동기를 실현하여야 하는 기지국의 수량과 관계되며 구체적 시스템의 실현과 관련된다.
C．배치 동기 유닛은 각 기지국으로 배치 데이터를 송신하며 그중에는 단계A중의 Zone 분할 표 및 단계B중의 배치 유효 프레임 번호가 포함된다.
D．각 기지국은 배치 데이터를 수신한 후, 배치 유효 프레임 번호에 근거하여 새로운 Zone 분할 표의 규칙에 따라 배치 유효 프레임 번호로부터 Zone를 할당하기 시작한다.
해당 방법에 의하면 임의의 Zone에 대한 지원을 실현할 수 있고 파라미터의 배치를 통하여 에어 대역폭을 충분히 이용할 수 있으며 전체 네트워크에 있어서의 Zone의 일괄적 배치를 실현할 수 있는 동시에 하나의 프레임에 동시에 할당한 Zone의 수량이 협의 요구에 부합되도록 할 수 있다(16e 협의에 있어서, 하향 서브 프레임에 동시에 포함되는 Zone의 수량은 한정되여 있음). 해당 방안에 의하면 실제 서비스량의 수요에 따라 zone를 분할할 수 있고, 다시 말하면 하나의 프레임중의 Zone Type의 구성은 배치 가능한 것으로, 대역폭 이용율이 높다. 전체 네트워크의 절대적 프레임 번호는 일치하고, 모든 기지국의 송수신장치(BTS)는 일괄적으로 핸드오프되며 대역폭을 가능한 한 이용한 상황하에서 동일 주파수의 다수 Zone인 네트워크를 구성할 수 있다.
해당 방법의 제일 간단한 응용으로는 동일한 서브 프레임내에서 Zone를 분할하는 것이다. 즉, 도6에 도시된 바와 같이 각 서브 프레임에 있어서 각종 Zone에 모두 Zone의 영역과 위치를 정한다. Zone의 수량(n), 위치(Pos)와 사이즈(length in symbol)는 실제 수요에 근거하여 정할 수 있다. Zone를 분할한 후 전체 네트워크에는 동일 주파수 간섭이 존재하지 않는다.
고정적으로 Zone를 분할하는 방식으로 동일 주파수 네트워크를 구성하려면 대응되는 디스페치 메커니즘의 지원이 필요되며 그렇지 아니하면 무선 자원의 이용율을 저하시키게 된다. Zone의 분할은 고정적인 것임으로 어느 한 Zone중 데이터량이 적으면 그 Zone중의 자원은 낭비하게 된다. 그 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 실시예는 하기 방법을 제공한다:
1）동일한 서브 캐리어가 배열된 Zone 사이에 동적 디스페치를 수행한다. 동일한 서브 캐리어가 배열된 Zone(예를 들어 동일한 Permutation와 PermBase)의 데이터의 할당을 동시에 고려하지만 Zone-Allocation의 경계를 고려하여야 한다. 실제 사용자의 수요량에 근거하여 서로 다른 Zone의 사이즈(위치)를 분할하므로서 동일한 서브 캐리어가 배열된 영역내의 대역폭을 최대한으로 이용할 수 있게 보장할 수 있다. 예를 들어 PUSC와 PUSC-MIMO에 있어서, 이 두가지 Zone의 캐리어 배열 방식은 동일한 것 일수 있지만 2개의 Zone로 분할하여야 한다. 이러한 상황하에서 두부분의 총 자원을 하나로 고려할 수 있으며 이로하여 PUSC와 PUSC-MIMO 사용자의 실제 수요를 충분히 고려할 수 있는 동시에 기타 Segment상의 데이터를 간섭하지 않게 된다.
2）사용자가 접근(access)될 경우, 우선 시스템의 접수 제어에 있어서 해당 사용자를 시스템에 접수시킬것인가를 판단한다. 구체적인 방법으로는 접수 제어는 사용자의 현재 캐리어 간섭 비율(Carrier to Interference and Noise ratio, CINR라 약칭)( 혹은 지원하는 최고차 변조 코딩 급(Modulation and Coding, MCS라 약칭), 접근 프로세스가 접수 제어 단계에 가기전에 단말의 MCS을 이미 얻을 수 있음)과 PUSC-Zone중 기존의 사용자의 서비스 품질(QoS)을 만족시킨 후의 잔여 시간 슬롯(Slot) 수에 근거하여 단말에 할당 가능한 매체 접근 제어층(MAC) 대역폭을 연산한다. 그 대역폭이 단말의 QoS 수요를 만족시킬 수 있으면 해당 사용자를 시스템으로 접수하고 그렇지 아니하면 해당 사용자의 접근 요청을 거부한다. PUSC 영역내에 새로운 사용자를 접수할 수 없으면 PUSC-MIMO를 지원할 수 없는 사용자를 거부한다. PUSC-MIMO 영역내 역시 새로운 사용자를 접수할 수 없으면 MIMO를 지원하는 사용자를 거부한다. 사용자가 시스템에 접근된 후 Zone 사이에 사용자를 할당하여 부하를 분담하고 자원 이용율을 향상시켜야 한다.
3）서로 다른 Zone와 단말의 QoS를 고려하여 부하 평형을 실현하여야 한다. 단말은 단말의 기본 능력 협상(SBC) 프로세스 후 기지국과 지원하는 Zone 유형을 교환하였지만 단말이 반드시 Zone의 배열 방식에 따라 서비스를 수행함을 뜻할 수는 없다. 예를 들어 한 사용자가 Band-AMC를 지원하지만 단말이 시스템에 접근된 후 일정한 시간을 거쳐 채널 조건을 판단하여야 만이 그 단말이 Band-AMC 방식에 따라 서비스를 수행할 수 있는가를 알수 있다. 접근된 단말이 모두가 PUSC-Zone에 집중되었으면 PUSC-Zone의 대역폭은 쉽사리 소모되고 Band-AMC의 Zone의 대역폭은 낭비된다. 따라서, 사용자가 시스템에 접근된 후 Zone의 핸드오프를 수행하여야 한다. 구체적 방법으로는 시스템이 접근 사용자의 QoS 기본 요구와 Zone가 기존의 단말의 QoS(QoS를 만족시키는 최저 요구) 요구를 만족시킨후 잔여 Slot수 및 사용자의 채널 조건(예를 들어 채널 안전성)에 근거하여 사용자의 기타 Zone으로의 핸드오프를 허용할것인가를 판단한다. 대응되는 타겟 Zone가 기존의 단말의 QoS를 만족시킨후, 잔여 대역폭이 새로운 사용자의 QoS를 만족시킬 수 있고 또한 채널 조건이 사용자의 Zone 핸드오프를 허용할 수 있으면 시스템은 그 사용자의 Zone 사이의 핸드오프를 시작한다. 해당 사용자를 현재 Zone으로부터 타겟 Zone으로 핸드오프한다(예를 들어 PUSC으로부터 AMC에 핸드오프).
4）서로 다른 프레임내의 Zone의 구성은 서로 다르므로 상기한 서로 다른 Zone가 QoS을 만족시킨 후의 잔여 물리 대역폭은 하나의 통계값이고 통계 주기는 구체적인 설정(혹은 수요)에 따라 결정된다. 예를 들어 0.2초, 0.5초만에 한번 통계할 수 있고 1초만에 한번 통계할 수 있으며 구체적 운영의 수요에 따라 결정할 수 있다.
하향 다수 Zone의 배치가 도4에 도시된 바와 같다고 하면:
Zone 분할 배치예
Zone Type Frame Intval Frame Offset Symbol Offset
1(pusc1) 4 0 11
2(pusc2) 4 2 11
3(fusc) 4 1 13
4(amc) 4 3 15
5(amc) 4 1 15
PUSC0는 하향 서브 프레임의 강제적 Zone이다. 전체 네트워크의 절대 프레임 번호 FrameNo가 4*k, 4*k+1, 4*k+2, 4*k+3일 경우, 하향 서브 프레임 구성은 각각 도5a, 5b, 5c, 5d에 도시된 바와 같다. 전체 네트워크의 FrameNo의 일치를 보장한 상황하에서 임의 시간(심볼)에 있어서 모든 BS에 대응되는 서브 캐리어의 매핑 관계는 동일한 것이다. 이러한 Zone상의 데이터에는 간섭이 있을 수 없다. 이와 동시에 하나의 프레임내의 Zone의 수량은 협의 요구를 만족시킨다.
일정한 시간내에 있어서 기실은 여러가지 서로 다른 Zone유형이 존재하지만 본 발명의 실시예에 따른 방법을 통하여 자원 이용율을 향상시킬 수 있다.
FrameNo=4*k일 경우, 프레임의 구조는 도5a+에 도시된 바와 같다. PUSC(0)와 PUSC(1)가 2개의 Zone이고 동일한 서브 캐리어 배열을 포함한다고 한다. 하지만 서로 다른 응용(예를 들어 PUSC와 PUSC-MIMO)에 있어서 2개의 Zone의 총 대역폭을 합하여 300 Slots이라고 한다. 이때 사용자1과 사용자2가 존재한다. 사용자1은 PUSC(0)의 Zone에 둘 수 밖에 없고 사용자2는 PUSC(2)에 둘 수 밖에 없다. 두 사용자의 대역폭 수요를 고려하면 상황1)은 사용자1의 대역폭 수요가 150 Slots이고, 사용자2가 150 Slots인 경우이고；상황2)는 사용자1의 대역폭 수요가 120 Slots이고, 사용자2가 180 Slots인 경우이다.
Zone 분할 방법과 비교하여 분할한 2개 Zone의 사이즈(위치)가 150, 150라고 한다. 그러면 사용자의 수요가 상황1)인 경우 두 사용자를 모두 만족시킬 수 있음으로 대역폭이 낭비되지 않는다. 사용자의 수요가 상황2)인 경우 첫번쩨 사용자의 모든 120개 Slot의 수요는 만족시킬 수 있지만 두번쩨 사용자의 180개 수요중 150만을 만족시킬 수 있다. 이로 하여 PUSC(0)의 Zone중 30개 Slot의 공간은 낭비되고 사용자2의 대역폭 수요도 만족시킬 수 없게 된다. 이때 시스템 대역폭은 완전히 이용된 것이 아니다.
동적 디스페치를 이용하면 Zone의 분할은 Zone 아래 사용자의 실제 수요에 근거하여 결정할 수 있다. 디스페치를 완성한 후 상황1)인 경우 사용자의 데이터는 Zone에 놓여진 후 PUSC(0)의 사이즈와 PUSC(1)의 사이즈는 동일하게 150 Slots이다. 상황2)인 경우 PUSC(0)의 대역폭은 120 Slots이고 PUSC(1)-Zone의 대역폭은 180이다. 전후 두 상황을 비교하면 PUSC(0)와 PUSC(1)의 두 Zone의 위치는 변화되었고 이것이 바로 동적 디스페치이다. 동적 디스페치 방식을 통하여 동일한 서브 캐리어의 배열 영역에서 사용자 데이터사이에 간섭이 일어나지 않도록 보장할 수 있고 대역폭의 이용율을 향상시킬 수 있다.
하향 서브 프레임이 PUSC, PUSC-MIMO와 Band-AMC의 3개의 Zone를 포함한다고 한다. 사용자는 기본 능력 협상(SBC) 후 사용자가 지원하는 Zone 유형을 알수 있다. 그렇게 되면 사용자는 PUSC만을 지원하거나 혹은 MIMO을 지원하거나 혹은 Band-AMC을 지원한다. 서로 다른 서브 캐리어에 배열된 Zone의 위치를 분할하여야 하므로 과다한 사용자가 PUSC-Zone에 할당되는 상황을 초래하기 쉽다. PUSC-Zone는 가득차고 기타 Zone는 비우는 상황이 나타나게 된다. 이러한 경우, 부가를 분담하여야 한다. 사용자가 접근될 경우, 반드시 접수 제어 과정을 거쳐야 한다. 접수 제어에 있어서, 빈 대역폭, 사용자의 MCS와 지원하는 Zone 유형에 근거하여 그 새로운 사용자를 접수할것인가를 판단한다. 예를 들어 사용자0이 시스템에 접근되려고 하고 있으면 SBC 완성 후 그 사용자가 PUSC, PUSC-MIMO와 Band-AMC을 지원함을 알게 된다. 이때, 시스템은 서로 다른 유형의 Zone가 기존의 사용자의 QoS을 만족시키는 상황하에서 잔여 대역폭을 판단한다. 예를 들어 PUSC가 20 Slot, MIMO가 30 Slot, AMC가 30 Slot이다. 따라서 사용자의 현재 CINR(FEC)를 획득한다. 예를 들어 16Qam1/2. 이렇게 되면 각 Zone의 잔여 대역폭중 사용자에 제공 가능한 MAC 대역폭은 PUSC=20*6*2*8*200=384kbps, MIMO=30*6*2*8*200=576kbps, AMC=30*6*2*8*200=576kbps이다. 이때 사용자의 QoS를 만족시키는 대역폭 수요가 96kbps라고 한다. 해당 사용자가 MIMO와 AMC 방식을 지원하고 임의의 Zone가 제공할 수 있는 잔여 대역폭이 모두가 그 사용자의 QoS 대역폭 수요를 만족시킬 수 있으면 그 사용자를 시스템에 접수하기로 선택한다. 사용자가 시스템에 접근된 후 비 PUSC 방식으로 작업하지 아니할 수 있음으로 접수한 후 우선 PUSC 영역에 놓는다. 새로운 사용자가 접근된 후 3개의 Zone의 잔여 대역폭은 288kbps, 576kbps와 576 kbps이다. 사용자가 MIMO을 지원하기 때문에 그 사용자의 데이터를 쾌속적으로 MIMO의 영역에 놓을 수 있다. 사용자가 MIMO 영역에 놓이게 되면 3개 Zone의 잔여 대역폭은 PUSC = 384kbps(이미 회복)이고 480kbps(96kbps를 삭감)이며 AMC= 576kbps이다. 이어서 새로운 사용자1이 나타나면 이 시간내에 있어서 시스템은 사용자0이 AMC 방식에 따라 작업할 수 있음을 발견하므로 사용자0을 MIMO-Zone으로부터 AMC-Zone에로 핸드오프한다. 핸드오프한 후 Zone의 잔여 대역폭을 업데이터하면 PUSC=384kbps, MIMO=576kbps(이미 회복), AMC=480kbps(이미 96kbps를 삭감)이다. 이때 사용자1은 SBC를 거친후 PUSC와 MIMO를 지원하고 QoS 수요는 96kbps이다. 이렇게 되면 시스템은 그 사용자를 접수하고 MIMO Zone에 둘수 있고 Zone의 잔여 대역폭을 업데이트한다. 잔여 PUSC=288kbps이고 MIMO=576kbps이며 AMC=480kbps이다. 이어서 새로운 사용자3이 나타나면 SBC을 거친 후 그 사용자가 PUSC를 지원하는 FEC 역시 16Qam1/2이고 QoS 수요가 96kbps임을 발견할 수 있다. 해당 사용자는 MIMO을 지원하지 아니함으로 PUSC의 Zone에 둘수 밖에 없다. 계속하여 Zone의 잔여 용량을 업데이터한다. PUSC=172 kbps, MIMO=576kbps, AMC=480kbps이다. 사용자는 MIMO를 지원하므로 조건이 부합되는 상황하에서 사용자1은 PUSC-Zone으로부터 MIMO-Zone으로 핸드오프된다. Zone의 용량을 업데이터하면 PUSC=288kbps(이미 96kbps 증가), MIMO=480kbps, AMC=480kbps이다.
이러한 방법을 통하여 서로 다르게 분할한 Zone 공간을 효과적으로 이용할 수 있고 자원의 이용율을 대폭 향상시킬 수 있다.
상기한 내용은 본 발명의 실시예로, 본 발명을 한정하기 위한것이 아니고, 당업자라면 본 발명의 각종 변경과 변화를 가져올 수 있다. 본 발명의 정신과 원칙을 벗어나지 않는 상황하에서 수행한 모든 수정, 동등교체, 개량 등은 본 발명의 특허청구범위에 속한다.

Claims (14)

  1. 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법에 있어서,
    배치 유닛이 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보를 배치하고 상기 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보를 배치 동기 유닛으로 송신하는 단계와,
    상기 배치 동기 유닛이 배치 유효 프레임 번호를 연산하고 상기 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보와 상기 배치 유효 프레임 번호를 기지국으로 송신하는 단계와,
    상기 기지국이 상기 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보와 상기 배치 유효 프레임 번호에 근거하여 서브 캐리어 배열 영역을 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배치 유닛은 서브 캐리어 배열 영역 분할 표로 상기 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보를 표시하는 것을 특징으로 하는 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 서브 캐리어 배열 영역 분할 표는 영역 유형 정보, 영역 할당 주기, 영역 할당 주기중의 옵셋양, 및 영역 시작 심볼 옵셋양중의 하나 혹은 다수의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 임의의 항에 있어서,
    상기 배치 동기 유닛은 현재 프레임 번호에 상기 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보를 각 상기 기지국으로 송신함에 소요한 최대 지연 시간을 가산함으로서 상기 배치 유효 프레임 번호를 연산하는 것임을 특징으로 하는 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배치 동기 유닛은 상기 기지국의 수량과 상기 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 구체적 실현에 근거하여 상기 최대 지연 시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기지국이 서브 캐리어 배열 방식이 동일한 각 상기 서브 캐리어 배열 영역에 동적 디스페치를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    사용자가 상기 서브 캐리어 배열 영역으로의 접근을 요청할 경우, 상기 기지국은 상기 사용자의 캐리어 간섭비율에 근거하여 상기 사용자의 상기 서브 캐리어 배열 영역으로의 접근을 허용할것인가를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 사용자의 접근을 허용할것인가를 판단하는 과정은
    상기 기지국이 상기 사용자의 캐리어 간섭비율과 상기 서브 캐리어 배열 영역중의 잔여 시간 슬롯에 근거하여 상기 사용자에 할당하는 매체 접근 제어층 대역폭을 연산하는 단계와,
    연산 결과 매체 접근 제어층 대역폭이 상기 사용자의 서비스 품질을 만족시키면 상기 사용자가 상기 서브 캐리어 배열 영역에 접근되는것을 허용하고 그렇지 아니하면 상기 사용자가 상기 서브 캐리어 배열 영역에 접근되는것을 허용하지 않는 단계를 더 포함하고,
    그중, 상기 서브 캐리어 배열 영역의 잔여 시간 슬롯은 상기 서브 캐리어 배열 영역의 기존의 사용자의 서비스 품질을 만족시킨 후의 잔여 시간 슬롯임을 특징으로 하는 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 기지국이 접근 사용자의 서비스 품질과 채널 조건, 타겟 서브 캐리어 배열 영역중의 잔여 시간 슬롯에 근거하여 상기 접근 사용자가 상기 타겟 서브 캐리어 배열 영역에 핸드오프되는 것을 허용할것인가를 판단하는 단계와,
    상기 타겟 서브 캐리어 배열 영역중의 잔여 시간 슬롯이 상기 접근 사용자의 서비스 품질을 만족시키고 상기 접근 사용자의 채널 조건이 상기 접근 사용자의 핸드오프를 허용하면 상기 기지국은 상기 접근 사용자에 핸드오프를 수행하는 단계를 더 포함하고,
    그중, 상기 타겟 서브 캐리어 배열 영역중의 잔여 시간 슬롯은 상기 타겟 서브 캐리어 배열 영역의 기존의 사용자의 서비스 품질을 만족시킨 후의 잔여 시간 슬롯임을 특징으로 하는 서브 캐리어 배열 영역 분할 방법.
  10. 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보 배치 시스템에 있어서,
    서브 캐리어 배열 영역 분할 정보를 배치하고 상기 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보를 배치 동기 유닛으로 송신하는 배치 유닛과,
    배치 유효 프레임 번호를 연산하고 상기 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보와 상기 배치 유효 프레임 번호를 기지국으로 송신하는 배치 동기 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보 배치 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 배치 유닛은 서브 캐리어 배열 영역 분할 표로 상기 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보를 표시하는 것을 특징으로 하는 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보 배치 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 서브 캐리어 배열 영역 분할 표는 영역 유형 정보, 영역 할당 주기, 영역 할당 주기중의 옵셋양, 및 영역 시작 심볼 옵셋양중의 하나 혹은 다수의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보 배치 시스템.
  13. 제10항 내지 제12항 중 임의의 항에 있어서,
    상기 배치 동기 유닛은 현재 프레임 번호에 상기 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보를 각 상기 기지국으로 송신함에 소요한 최대 지연 시간을 가산함으로서 상기 배치 유효 프레임 번호를 연산하는 것임을 특징으로 하는 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보 배치 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 배치 동기 유닛은 상기 기지국의 수량과 상기 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 구체적 실현에 근거하여 상기 최대 지연 시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 서브 캐리어 배열 영역 분할 정보 배치 시스템.
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