KR101393224B1 - 오버레이 된 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 방법 - Google Patents

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Abstract

2 계층 협력 네트워크는 클러스터들 각각에 포함된 멤버들을 관리하는 클러스터 헤더(Cluster Header)를 기반으로 상기 클러스터들 각각에 포함된 멤버들 사이의 클러스터 내(intra-cluster) 통신을 수행하는 제1 계층; 및 적어도 하나의 고정 노드(fixed node) 및 게이트웨이(gateway)를 기반으로 상기 클러스터들 사이의 통신 및 상기 클러스터들 각각 및 외부망 사이의 통신을 수행하는 제2 계층을 포함한다. 이 때, 본 발명은 상기 제1 계층에서 상기 클러스터들 사이의 간섭을 제거하기 위하여 상기 클러스터들 각각에 전용(dedicated) 코드워드를 할당하는 단계; 상기 제2 계층에서 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들 중 적응적으로 어느 하나의 자원 할당 방식을 선택하는 단계; 및 상기 제2 계층에서 상기 선택된 자원 할당 방식에 따라 상기 클러스터들 각각에 무선 자원을 할당하는 단계를 포함한다.

Description

오버레이 된 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 방법 {METHOD FOR ALLOCATING WIRELESS RESOURCE IN OVERLAYED TWO-LAYER HIERARCHICAL COOPERATION NETWORK}
아래의 실시예들은 오버레이 된 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 방법에 관한 것이다.
다중 입출력(MIMO) 전송 시에 클러스터 내의 많은 노드들이 협력하여 통신을 수행할 수 있으며, 이러한 경우, 노드들의 파일럿(pilot) 전송에 따른 오버헤드(overhead)는 증가할 수 있다. 또한, 클러스터 간의 통신 시에 인접 클러스터의 간섭으로 인해 여러 개의 클러스터들이 동시에 통신을 수행하는 데에 어려움이 있다.
특히, 본 출원인에 의한 특허 출원인 출원 번호 10-2012-0115286는 오버레이된 2 계층 협력 네트워크를 기술하고 있다. 이러한 오버레이된 2 계층 협력 네트워크는 클러스터 내(intra-cluster) 통신을 수행하는 제1 계층과 상기 클러스터들 사이의 통신 및 상기 클러스터들 각각 및 외부망 사이의 통신을 수행하는 제2 계층을 포함한다. 이 때, 제1 계층 및 제2 계층에서의 무선 자원을 어떻게 할당할 것인지에 대한 솔루션이 필요하다.
본 발명은 오버레이된 2 계층 협력 네트워크가 클러스터 내(intra-cluster) 통신을 수행하는 제1 계층과 상기 클러스터들 사이의 통신 및 상기 클러스터들 각각 및 외부망 사이의 통신을 수행하는 제2 계층을 포함하는 경우, 1 계층 및 제2 계층에서의 무선 자원을 효율적으로 할당하는 솔루션을 제공한다.
2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 방법에 있어서, 2 계층 협력 네트워크는 클러스터들 각각에 포함된 멤버들을 관리하는 클러스터 헤더(Cluster Header)를 기반으로 상기 클러스터들 각각에 포함된 멤버들 사이의 클러스터 내(intra-cluster) 통신을 수행하는 제1 계층; 및 적어도 하나의 고정 노드(fixed node) 및 게이트웨이(gateway)를 기반으로 상기 클러스터들 사이의 통신 및 상기 클러스터들 각각 및 외부망 사이의 통신을 수행하는 제2 계층을 포함하고, 상기 제1 계층에서 상기 클러스터들 사이의 간섭을 제거하기 위하여 상기 클러스터들 각각에 전용(dedicated) 코드워드를 할당하는 단계; 상기 제2 계층에서 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들 중 적응적으로 어느 하나의 자원 할당 방식을 선택하는 단계; 및 상기 제2 계층에서 상기 선택된 자원 할당 방식에 따라 상기 클러스터들 각각에 무선 자원을 할당하는 단계를 포함한다.
상기 클러스터들 각각에 전용(dedicated) 코드워드를 할당하는 단계는 미리 정해진 재사용 팩터(reuse factor)에 따라 부분적으로 중첩되도록 상기 클러스터들 각각에 전용(dedicated) 코드워드를 할당하는 단계이다.
상기 클러스터들 각각에 포함된 송신기 및 적어도 하나의 수신기가 해당 클러스터에 할당된 전용 코드워드를 공유하는 단계를 더 포함한다.
상기 제2 계층에서 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들 중 적응적으로 어느 하나의 자원 할당 방식을 선택하는 단계는 상기 클러스터들 각각이 얼마나 자주 무선 자원을 요청하는지와 관련된 자원 요청 빈도 또는 상기 클러스터들 각각이 얼마나 많이 무선 자원을 요청하는지와 관련된 자원 요청량 중 적어도 하나를 고려하여 상기 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들 중 적응적으로 어느 하나의 자원 할당 방식을 선택하는 단계이다.
상기 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들은 전용 자원 할당 방식(Dedicated Resource Allocation) 및 직교 그룹 자원 호핑 방식(Orthogonal Group Resource Hopping Mechanism)을 포함한다.
상기 제2 계층에서 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들 중 적응적으로 어느 하나의 자원 할당 방식을 선택하는 단계는 상기 자원 요청 빈도가 임계값보다 높은 경우, 상기 전용 자원 할당 방식을 선택하고, 상기 자원 요청 빈도가 낮은 경우, 상기 직교 그룹 자원 호핑 방식을 선택하는 단계이다.
상기 전용 자원 할당 방식에 따라 상기 클러스터들 각각에 할당되는 무선 자원은 주파수 자원, 편파 자원 및 퍼블릭 코드워드 자원의 조합이다.
상기 제2 계층에서 상기 선택된 자원 할당 방식에 따라 상기 클러스터들 각각에 무선 자원을 할당하는 단계는 상기 선택된 자원 할당 방식이 상기 직교 그룹 자원 호핑 방식인 경우, 상기 클러스터들 각각이 독립적인 직교 호핑 패턴을 이용하여 해당 무선 자원을 할당하는 단계이다.
제1 클러스터에 의해 사용되는 파일럿에 할당된 무선 자원과 제2 클러스터에 의해 사용되는 파일럿에 할당되는 무선 자원은 서로 다르다.
상기 클러스터들이 둘 이상의 서브 그룹들로 그룹핑되는 경우, 하나의 서브 그룹에 속하는 클러스터들 내에서 제1 클러스터에 의해 사용되는 파일럿에 할당된 무선 자원과 제2 클러스터에 의해 사용되는 파일럿에 할당되는 무선 자원은 서로 다르다.
상기 적어도 하나의 고정 노드는 상기 클러스터 헤더로부터 수신한 해당 클러스터 내의 멤버들의 트래픽을 집적(aggregation)하여 주기적으로 상기 게이트웨이에게 전송한다.
상기 적어도 하나의 고정 노드가 상기 클러스터 헤더와 협력하여 상기 클러스터들 사이의 통신 및 상기 클러스터들 각각 및 외부망 사이의 통신을 수행하는 경우, 상기 클러스터 각각을 위한 스트림은 상기 적어도 하나의 고정 노드의 개수 +1 개로 분리된다.
2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 스케쥴링 장치에 있어서,
2 계층 협력 네트워크는 클러스터들 각각에 포함된 멤버들을 관리하는 클러스터 헤더(Cluster Header)를 기반으로 상기 클러스터들 각각에 포함된 멤버들 사이의 클러스터 내(intra-cluster) 통신을 수행하는 제1 계층; 및 적어도 하나의 고정 노드(fixed node) 및 게이트웨이(gateway)를 기반으로 상기 클러스터들 사이의 통신 및 상기 클러스터들 각각 및 외부망 사이의 통신을 수행하는 제2 계층을 포함하고, 상기 제1 계층에서 상기 클러스터들 사이의 간섭을 제거하기 위하여 상기 클러스터들 각각에 전용(dedicated) 코드워드를 할당하고, 상기 제2 계층에서 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들 중 적응적으로 어느 하나의 자원 할당 방식을 선택하며, 상기 제2 계층에서 상기 선택된 자원 할당 방식에 따라 상기 클러스터들 각각에 무선 자원을 할당하는 스케쥴러를 포함한다.
상기 스케쥴러는 미리 정해진 재사용 팩터(reuse factor)에 따라 부분적으로 중첩되도록 상기 클러스터들 각각에 전용(dedicated) 코드워드를 할당하는 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당한다.
상기 스케쥴러는 상기 클러스터들 각각에 포함된 송신기 및 적어도 하나의 수신기가 해당 클러스터에 할당된 전용 코드워드를 공유하는 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당한다.
상기 스케쥴러는 상기 클러스터들 각각이 얼마나 자주 무선 자원을 요청하는지와 관련된 자원 요청 빈도 또는 상기 클러스터들 각각이 얼마나 많이 무선 자원을 요청하는지와 관련된 자원 요청량 중 적어도 하나를 고려하여 상기 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들 중 적응적으로 어느 하나의 자원 할당 방식을 선택한다.
상기 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들은 전용 자원 할당 방식(Dedicated Resource Allocation) 및 직교 그룹 자원 호핑 방식(Orthogonal Group Resource Hopping Mechanism)을 포함하는 선택한다.
상기 스케쥴러는 상기 자원 요청 빈도가 임계값보다 높은 경우, 상기 전용 자원 할당 방식을 선택하고, 상기 자원 요청 빈도가 낮은 경우, 상기 직교 그룹 자원 호핑 방식을 선택한다.
상기 스케쥴러는 상기 선택된 자원 할당 방식이 상기 직교 그룹 자원 호핑 방식인 경우, 상기 클러스터들 각각이 독립적인 직교 호핑 패턴을 이용하여 해당 무선 자원을 할당한다.
제1 클러스터에 의해 사용되는 파일럿에 할당된 무선 자원과 제2 클러스터에 의해 사용되는 파일럿에 할당되는 무선 자원은 서로 다르다.
상기 클러스터들이 둘 이상의 서브 그룹들로 그룹핑되는 경우, 하나의 서브 그룹에 속하는 클러스터들 내에서 제1 클러스터에 의해 사용되는 파일럿에 할당된 무선 자원과 제2 클러스터에 의해 사용되는 파일럿에 할당되는 무선 자원은 서로 다르다.
본 발명은 오버레이된 2 계층 협력 네트워크가 클러스터 내(intra-cluster) 통신을 수행하는 제1 계층과 상기 클러스터들 사이의 통신 및 상기 클러스터들 각각 및 외부망 사이의 통신을 수행하는 제2 계층을 포함하는 경우, 1 계층 및 제2 계층에서의 무선 자원을 효율적으로 할당하는 솔루션을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 게이트웨이에 기반한 오버레이(overlay)된 2 계층 협력 네트워크의 구성도이다.
도 2는 도 1의 오버레이(overlay)된 2 계층 협력 네트워크의 각 계층을 구분하여 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 오버레이(overlay)된 2 계층 협력 네트워크를 위한 게이트웨이의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 섹터 안테나들을 포함하는 출력 인터페이스부의 세부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 2 계층 협력 네트워크의 클러스터에 포함된 클러스터 헤더 및 고정 노드가 협력하여 통신을 수행하는 경우의 클러스터 및 고정 노드의 안테나 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 2 계층 협력 네트워크의 클러스터에 포함된 클러스터 헤더 및 고정 노드가 협력하여 통신을 수행하는 경우의 클러스터 및 고정 노드의 안테나 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 2 계층 협력 네트워크의 클러스터에 포함된 클러스터 헤더 및 고정 노드가 독립적으로 통신을 수행하는 경우의 안테나 구성을 나타낸 블록도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 오버레이(overlay)된 2 계층 협력 네트워크를 위한 게이트웨이에서 클러스터 별 트래픽 특성을 기초로 클러스터 단위로 패킷을 전송하는 것을 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 게이트웨이에 기반한 오버레이(overlay)된 2 계층 협력 네트워크에서 클러스터 내(intra-cluster) 통신 및 클러스터 간(inter-cluster) 통신이 동시에 수행되는 것을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 제1 계층의 통신에서 클러스터들 사이에서 간섭을 제거하기 위하여 클러스터들 각각에 전용 코드워드를 할당하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 제2 계층에서 두 개의 자원 방식들 중 적응적으로 하나의 자원 할당 방식을 선택하는 것을 설명하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따라 제2 계층에서 사용되는 전용 자원 할당 방식(Dedicated Resource Allocation)을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따라 제2 계층에서 사용되는 직교 그룹 자원 호핑 방식(Orthogonal Group Resource Hopping Mechanism)을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따라 제2 계층에서 사용되는 직교 그룹 자원 호핑 방식(Orthogonal Group Resource Hopping Mechanism) 및 클러스터 그룹핑의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 일 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 실시예에 따른 게이트웨이에 기반한 오버레이(overlay)된 2 계층 협력 네트워크의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 게이트웨이에 기반한 오버레이된 2 계층 협력 네트워크에서 별표로 표시된 게이트웨이(Gateway)는 일정 영역을 다수 개의 섹터(Sector)들로 구분할 수 있다. 또한, 각 섹터들은 다수 개의 클러스터들을 포함할 수 있으며, 각 클러스터들은 편파(polarization) 및 코드(즉, 코드워드들(codewords))에 의해 서로 구분될 수 있다.
각 클러스터와 외부 백본망의 통신 시에 게이트웨이는 다른 클러스터로 가는 패킷과 외부 백본망으로 가는 패킷을 분류하여 교환 처리할 수 있다. 게이트웨이는 백본망으로 가는 패킷을 유선 혹은 무선 백홀(backhaul)을 통해 바로 전송할 수 있다.
또한, 클러스터 내에 고정 노드(Fixed Node)(예를 들어, 고정 중계 노드)가 여러 개 존재하는 경우, 게이트웨이는 가상 MIMO(virtual Multi-Input and Multi-Output) 채널을 형성할 수 있다.
게이트웨이는 수신한 패킷들을 클러스터 단위로 묶어서 한꺼번에 수신 클러스터로 전송할 수 있다.
게이트웨이는 지역별 섹터링(sectoring)을 할 수 있는 섹터 안테나(sector antenna)를 이용하여 서로 다른 섹터 간 간섭을 줄일 수 있다.
또한, 게이트웨이는 편파와 코드(워드)로 클러스터 간 간섭을 회피할 수 있다. 즉, 게이트웨이는 같은 섹터 내에 여러 개의 클러스터들이 존재하는 경우에 인접 클러스터에게 다른 편파, 코드(워드)를 할당하여 인접 클러스터 간 간섭을 제거할 수 있다. 여기서, 편파는 예를 들어, 수평 편파 및 수직 편파를 포함할 수 있다.
이 밖에도, 게이트웨이는 최상의 위치에 설치된 고정 중계 노드들에게 수신 파워를 최대화 하기 위한 빔포밍 형성할 수 있다. 이때, 고정 중계 노드들은 고정된 위치에 있으므로 미리 정해져 있는 빔 패턴을 할당함으로써 이용하게 빔 패턴을 형성할 수 있다.
게이트웨이와 외부 코어 네트워크(Core Network)와는 광 케이블(optical cable)을 통해 연결될 수 있다.
이때, 각 클러스터들은 클러스터 헤더(cluster header), 클러스터 멤버(cluster member)들 및 클러스터 간 통신을 도와주는 고정 노드(Fixed Node)들로 구성될 수 있다.
클러스터 헤더(cluster header)는 하나의 클러스터 내의 모든 클러스터 멤버(즉, 노드(Node))들의 트래픽 스케줄(traffic schedule)을 관리하며, 클러스터 간(inter-cluster) 통신 시에는 하나의 고정 중계 노드 역할을 수행할 수 있다. 클러스터 헤더는 클러스터 내(intra-cluster) 통신을 위한 액세스 포인트(Access Point) 역할을 수행할 수 있다.
클러스터 멤버(cluster member)들은 이동 단말 사용자 등과 같은 실제 사용자, 노드를 의미하며, 클러스터 내 통신을 위한 최소한의 기능만을 구비할 수 있다.
고정(Fixed Node)들은 그 역할에 따라 고정 전송 노드 혹은 고정 중계 노드(fixed relay node)로 동작할 수 있다. 고정 노드들은 클러스터 헤더와 협력하여 또는 클러스터 헤더와 독립적으로 클러스터 간(inter-cluster) 통신 및 외부망과의 통신을 수행할 수 있다.
고정 노드는 제1 클러스터 내의 멤버들 간의 클러스터 내(intra-cluster) 통신에 의해 수신한 멤버들의 트래픽을 집적(aggregation)하여 주기적으로 게이트웨이에게 전송할 수 있다. 그리고, 고정 노드는 게이트웨이로부터 미리 할당된 (무선) 자원을 이용하여 제1 클러스터와 제2 클러스터 간의 클러스터 간(inter-cluster) 통신 및 외부망과의 통신을 수행할 수 있다.
여기서, 미리 할당된 (무선) 자원은 미리 정해진 빔 패턴, 미리 정해진 수직 편파, 미리 정해진 수평 편파 및 미리 정해진 직교의 코드워드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 미리 정해진 빔 패턴은 간섭이 제거되도록 미리 설계된 빔 패턴일 수 있다.
일 실시예에서는 여러 개의 클러스터들 간 통신을 동시에 수행하기 위해 도 1과 같이 게이트웨이(Gateway) 중심의 2 계층 협력 네트워크 구조를 구성할 수 있다. 여기서, 2 계층 협력 네트워크란 후술하는 도 2와 같이 클러스터 내(intra-cluster) 통신을 위한 1계층과 클러스터 간(inter-cluster) 통신 및 외부망과의 통신을 위한 2 계층으로 구성될 수 있다.
일 실시예와 같이 2 계층 협력 네트워크 구조를 구성함으로써 통신에 대한 오버헤드를 감소시키는 한편, 게이트웨이를 중심으로 다양한 무선 자원을 재활용하여 통신 용량을 증대시킬 수 있다. 이 밖에도, 개별 패킷을 전달함에 있어 클러스터 단위의 다수개의 통합된 패킷 전달 처리에 의해 효율성을 증가시킬 수 있다.
이하, 도 2를 통해 일 실시예에 따른 오버레이(overlay)된 2 계층 협력 네트워크 구조에 대해 구체적으로 살펴본다.
도 2는 일 실시예에 따른 오버레이(overlay)된 2 계층 협력 네트워크의 각 계층을 구분하여 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 게이트웨이에 기반한 오버레이(overlay)된 2 계층 협력 네트워크는 클러스터 간(inter-cluster) 통신 및 외부망과의 통신을 수행하는 제2 계층(210) 및 클러스터 내(intra-cluster) 통신을 수행하는 제1 계층(230)으로 구분될 수 있다.
제1 계층(230)은 클러스터 내의 멤버들을 관리하는 클러스터 헤더(Cluster Header)를 기반으로 제1 클러스터 내의 멤버들 간의 클러스터 내(intra-cluster) 통신을 수행할 수 있다.
이때, 하나의 클러스터 내(intra-cluster) 통신은 각종 다양한 WPAN, WLAN 기반 통신 기술을 이용할 수 있다.
제1 계층(230)에서는 클러스터 헤더를 중심으로 네트워크 관리 및 조율이 수행될 수 있다. 즉, 클러스터 헤더는 액세스 포인트의 역할을 수행할 수 있다. 같은 클러스터 내의 멤버 간 통신은 하나의 멤버가 액세스 포인트로 패킷을 전송한 후, 액세스 포인트가 다른 멤버에게 이를 전달하는 방식으로 이루어질 수 있다.
제2 계층(210)은 적어도 하나의 고정 노드(fixed node) 및 게이트웨이(gateway)를 기반으로 제2 클러스터와 제1 클러스터 간의 클러스터 간(inter-cluster) 통신 및 외부망과의 통신을 수행할 수 있다.
여기서, 제1 클러스터와 제2 클러스터는 서로 구별되는 클러스터로서 동일한 섹터(sector) 내에 포함되거나 서로 다른 섹터에 각각 포함될 수 있다.
제2 계층(210)은 같은 클러스터 내에서의 클러스터 멤버들 간의 통신, 및 서로 다른 클러스터에 속한 클러스터 멤버들 간의 통신을 수행할 수 있다.
서로 다른 클러스터에 속한 클러스터 멤버들 간의 통신을 위해 패킷을 송신하고자 하는 클러스터 멤버는 클러스터 헤더에게 패킷을 전달할 수 있다. 그러면, 클러스터 헤더는 고정 중계 노드와 협력 MIMO를 형성하여 게이트웨이에게 패킷을 전송할 수 있다. 이때, 클러스터 헤더는 고정 중계 노드들과 트래픽을 균등하게 나누어서 협력 MIMO를 통해 게이트웨이에게 전송할 수 있다.
클러스터 헤더는 고정 중계 노드의 도움없이 단독으로 게이트웨이에게 패킷을 MIMO 안테나를 통하여 전송할 수도 있다. 게이트웨이는 패킷을 클러스터 단위로 모아서 해당 수신 클러스터에게 포워딩(forwarding)할 수 있다.
제2 계층(210)에서는 게이트웨이를 중심으로 클러스터 간(inter-cluster) 통신 및 외부망과의 통신을 위한 관리 및 조율이 수행될 수 있다. 이때, 클러스터 내의 유동 노드가 아닌 고정 노드만이 2 계층 전송에 참여할 수 있다.
고정 전송 노드가 한 개인 경우, 고정 전송 노드와 게이트웨이 간에는 SIMO(Single Input Multi Output)가 형성될 수 있다. 그리고, 고정 전송 노드가 복수 개인 경우, 고정 전송 노드와 게이트웨이 간에는 MIMO(Multi-Input Multi-Output)가 형성될 수 있다.
이때, 고정 중계 노드는 편파, 코드워드들(codewords) 및 미리 정해진 빔 패턴 등을 게이트웨이로부터 미리 할당 받을 수 있다. 여기서, 미리 정해진 빔 패턴이란 간섭이 제거되도록 미리 설계된 빔 패턴으로 이해할 수 있다.
게이트웨이는 각 섹터 별 편파 및 빔 패턴을 형성하는 안테나, 즉 섹터 안테나들을 포함할 수 있으며, 클러스터마다의 트래픽 특성 별 스케줄링을 수행할 수 있다.
고정 노드, 특히 고정 중계 노드는 클러스터 내(1 계층) 통신 및 클러스터 간(2 계층) 통신을 수행할 수 있으며, 패킷 집적(aggregation) 기능 및 협력(cooperation) 기능을 구비할 수 있다. 즉, 고정 노드는 클러스터 헤더들로부터 멤버들의 트래픽을 수신한 후, 패킷을 집적(Aggregation)을 하여 주기적으로 게이트웨이에게 전송할 수 있다.
이러한 고정 노드는 분산 MIMO 전송을 위한 여러 개의 고정 전송 노드가 설치 될 수 있으며, 망운영자는 클러스터 간(2 계층) 통신을 위해 고정 노드를 최상의 장소에 설치할 수 있다.
여러 개의 고정 노드가 설치가 될 경우 가상(virtual) MIMO가 형성될 수 있으며, 여러 개의 고정 노드가 패킷을 배분하여 전송함으로써 공간 다이버시티(spatial diversity)를 얻을 수 있다.
다른 섹터에 있는 클러스터와의 통신 및 동일 섹터 내의 인접한 클러스터들과의 통신을 할 때, 각 클러스터는 서로 다른 편파와 다른 코드워드 확산을 통하여 패킷을 동시에 게이트웨이를 경유하여 목적지 클러스터 방향으로 전달할 수 있다. 하나의 클러스터에서는 섹터 안테나(Sector antenna)와 MIMO 안테나(MIMO antenna)가 통합되어 사용될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 오버레이(overlay)된 2 계층 협력 네트워크를 위한 게이트웨이의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 오버레이(overlay)된 2 계층 협력 네트워크를 위한 게이트웨이(300)는 수신 안테나(310), 입력 인터페이스부(320), 주소 기반 경로 처리부(330), 스케줄링부(340), 출력 인터페이스부(350) 및 송신 안테나(360)를 포함할 수 있다.
수신 안테나(310)는 복수의 클러스터들을 포함하는 복수의 섹터들 각각을 위한 패킷을 수신할 수 있다.
입력 인터페이스부(320)는 수신 안테나(310)에 할당된 편파 및 코드워드를 이용하여 복수의 클러스터들 각각에 포함된 적어도 하나의 고정 노드와 패킷의 수신을 위한 빔을 형성할 수 있다. 이에 앞서, 인터페이스부(320)는 일정 영역을 섹터(Sector) 모듈들로 구성한 후, 각 섹터에 할당된 편파, 코드워드를 통해 클러스터의 고정 전송 노드들과 빔을 형성할 수 있다. 입력 인터페이스부(320)는 다수 개의 섹터 안테나(Sector Antenna)들을 포함할 수 있다.
주소 기반 경로 처리부(330)는 클러스터들에서 전송된 패킷의 목적 주소(Destination Address)를 기반으로 패킷을 분류할 수 있다. 즉, 주소 기반 경로 처리부(330)는 클러스터들에서 전송된 패킷의 목적 주소를 기반으로 해당 패킷이 다른 클러스터로 전달되어야 할 지, 아니면 유선 백본망으로 전달되어야 할 지를 분류할 수 있다.
이때, 주소 기반 경로 처리부(330)는 해당 패킷이 다른 클러스터로 전달되어야 하는 경우에는 해당 패킷을 스케줄링부(340)로 전달하고, 해당 패킷이 유선 백본망으로 전달되어야 하는 경우에는 코어 네트워크로 전달할 수 있다.
스케줄링부(340)는 패킷의 트래픽 특성을 기초로 각 클러스터마다의 패킷을 처리할 수 있다. 스케줄링부(340)는 각 클러스터마다의 패킷을 일괄 처리할 수 있다. 이때, 스케줄링부(340)는 패킷의 트래픽 특성을 기초로, 실시간 처리를 필요로 하는 패킷을 위한 제1 임계치 및 비-실시간 처리를 필요로 하는 패킷을 위한 제2 임계치를 서로 다르게 설정하고, 클러스터마다 각 임계치에 도달한 패킷들을 일괄 처리할 수 있다. 여기서, 실시간 처리를 필요로 하는 패킷으로는 VoIP 패킷을 예로 들 수 있고, 비-실시간 처리를 필요로 하는 패킷으로는 Data 패킷을 예로 들 수 있다.
출력 인터페이스부(350)는 송신 안테나(360)에 할당된 편파 및 코드워드를 이용하여 복수의 클러스터들 각각에 포함된 적어도 하나의 고정 노드와 패킷의 송신을 위한 빔을 형성할 수 있다. 출력 인터페이스부(350)는 다수 개의 섹터 각각을 위한 패킷을 송신하는 송신 안테나들(360), 즉 섹터 안테나(Sector Antenna)들을 포함할 수 있다.
출력 인터페이스부(350)는 동일 섹터 내에 포함된 복수의 클러스터들 중 서로 인접한 클러스터들에게는 서로 다른 편파 및 서로 다른 직교의 코드워드를 할당할 수 있다. 출력 인터페이스부(350)는 복수의 클러스터들마다에 할당되는 직교의 코드워드(orthogonal codeword)들이 부족한 경우, 서로 다른 편파를 함께 이용하여 복수의 클러스터들을 구별할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 섹터 안테나들을 포함하는 출력 인터페이스부의 세부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3의 출력 인터페이스부(350)는 편파와 코드워드를 통해 클러스터 간 간섭을 회피할 수 있다. 즉, 같은 섹터 내에 여러 개의 클러스터가 존재 시에 인접 클러스터에게 다른 편파, 코드를 할당하여 인접 클러스터 간 간섭을 제거할 수 있다. 또한, 출력 인터페이스부(350)는 다수 개의 섹터들 각각을 위한 패킷을 송신하는 송신 안테나들, 즉 섹터 안테나부(Sector Antenna)(400)들(Sector #1, #2, #3, #4)을 포함할 수 있다.
섹터 안테나부(400)는 해당 섹터 안에 포함된 각 클러스터들을 위한 베이스밴드 신호부(410), 수직 편파부(Horizontal Polarization State)(430), 수평 편파부(Vertical Polarization State)(450) 및 편파 다중화(Polarization Mux)부(470)를 포함할 수 있다.
베이스밴드 신호부(410)는 각 클러스터가 전송하고자 하는 정보(혹은 데이터)를 k개의 스트림(stream)들로 나눌 수 있다. 나누어진 k개의 스트림들은 클러스터 내의 k 개의 고정 노드, 즉 고정 중계 노드와 협력 MIMO를 통해 목적 주소로 전달될 수 있다. 이때, 클러스터 헤더가 고정 중계 노드들과 함께 협력 MIMO를 수행할 경우, 베이스밴드 신호부(410)는 스트림을 k+1개로 나눌 수 있다.
클러스터 헤더가 고정 중계 노드들과 함께 협력 MIMO를 수행할 경우의 송신 안테나 구성은 도 5 및 도 6을 통해 살펴볼 수 있다.
만약, 클러스터 헤더만이 클러스터 간 통신을 수행하는 경우, 베이스밴드 신호부(410)는 스트림을 나누지 않고, 그대로 전송할 수 있다. 클러스터 헤더만이 클러스터 간 통신을 수행하는 경우의 송신 안테나 구성은 도 7을 통해 살펴볼 수 있다.
베이스밴드 신호부(410)를 통해 전달되는 스트림들 혹은 정보는 각 클러스터 별로 할당되는 직교의 코드워드와 결합된 후, 필요에 따라 수평 편파부(430) 혹은 수평 편파부(450)로 전달될 수 있다.
수평 편파부(430)는 각 클러스터를 위한 수평 편파를 할당할 수 있다.
수직 편파부(450)는 각 클러스터를 위한 수직 편파를 할당할 수 있다.
만약, 하나의 섹터 내에서 클러스터 별로 직교의 코드워드(orthogonal codeword)가 충분히 할당이 되면, 수평 편파 혹은 수직 편파 없이 코드워드만을 사용할 수 있다. 즉, 수평 편파부(430) 및 수직 편파부(450)는 오프(OFF)시킬 수 있다.
반면에, 넓은 섹터에서 많은 클러스터들을 수용하게 되어 코드워드가 부족하게 되면, 수평 편파부(430) 및/또는 수직 편파부(450)를 온(ON)시켜 편파(polarization)도 함께 사용하여 많은 클러스터를 구별할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 2 계층 협력 네트워크의 클러스터에 포함된 클러스터 헤더 및 고정 노드가 협력하여 통신을 수행하는 경우의 클러스터 및 고정 노드의 안테나 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 클러스터 간 통신을 위해 클러스터 헤더와 고정 중계 노드들이 협력하는 경우의 송신 안테나 구성을 살펴볼 수 있다. 여기서, 클러스터 헤더와 k 개의 고정 중계 노드(들)은 제1 클러스터에 포함될 수 있으며, 게이트웨이로부터 제1 클러스터를 위한 수평 편파(Horizontal Polarization) 및 직교의 코드워드를 할당 받았다고 하자.
클러스터 헤더와 고정 중계 노드(들)은 게이트웨이로부터 미리 편파와 직교의 코드워드를 할당받아 협력 MIMO 전송을 수행할 수 있다. 이때, 협력 노드들, 즉 클러스터 헤더와 고정 중계 노드(들)은 전송해야 될 스트림(들)을 k+1 개로 나누어 전송할 수 있다. k+1 개로 나누어진 스트림(들)은 클러스터 헤더와 고정 중계 노드(들) 각각을 위한 클러스터 안테나를 통해 전송될 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 2 계층 협력 네트워크의 클러스터에 포함된 클러스터 헤더 및 고정 노드가 협력하여 통신을 수행하는 경우의 클러스터 및 고정 노드의 안테나 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6을 참조하면, 클러스터 간 통신을 위해 클러스터 헤더와 고정 중계 노드들이 협력하는 다른 실시예에 따른 송신 안테나 구성을 살펴볼 수 있다.
여기서, 클러스터 헤더와 k 개의 고정 중계 노드(들)은 제1 클러스터에 포함될 수 있으며, 게이트웨이로부터 제1 클러스터를 위한 수평 편파(Horizontal Polarization) 및 직교의 코드워드를 할당 받았다고 하자.
클러스터 헤더와 고정 중계 노드(들)은 게이트웨이로부터 미리 편파와 직교의 코드워드를 할당받아 협력 MIMO 전송을 수행할 수 있다. 이때, 클러스터 헤더는 전송해야 될 스트림(들)을 k개로 나누어 k개의 협력 노드들, 즉 k 개의 고정 중계 노드(들)에게 나누어 전송할 수 있다. k 개로 나누어진 스트림(들)은 고정 중계 노드(들) 각각을 위한 클러스터 안테나를 통해 전송될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 2 계층 협력 네트워크의 클러스터에 포함된 클러스터 헤더 및 고정 노드가 독립적으로 통신을 수행하는 경우의 안테나 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7을 참조하면, 클러스터 헤더만이 클러스터 간 통신을 수행하는 경우의 송신 안테나 구성을 살펴볼 수 있다. 이 경우, 전송해야 될 스트림은 도 5와 같이 나누어 지지 않고, 클러스터 헤더에 의해 전부 전송할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 오버레이(overlay)된 2 계층 협력 네트워크를 위한 게이트웨이에서 클러스터 별 트래픽 특성을 기초로 클러스터 단위로 패킷을 전송하는 것을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 게이트웨이는 클러스터 별 트래픽을 그 (트래픽) 특성에 따라 분류한 후, 클러스터 단위로 일괄적으로 처리하는 방식, 즉 벌크(bulk) 패킷 서비스를 제공할 수 있다.
즉, 게이트웨이는 트래픽 특성 별로 서로 다른 임계치를 설정하고, 클러스터의 그룹별로 해당 임계치에 도달 시에 해당 클러스터의 패킷을 일괄로 서비스할 수 있다.
예를 들어, 도 7에서 제1 섹터 및 제3 섹터에 포함된 클러스터들의 그룹이 실시간 처리 및 비 실시간 처리를 필요로 하는 경우, 게이트웨이는 실시간 처리를 필요로 하는 클러스터들의 그룹과 비 실시간 처리를 필요로 하는 클러스터의 그룹 별 트래픽을 일괄적으로 처리할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 게이트웨이에 기반한 오버레이(overlay)된 2 계층 협력 네트워크에서 클러스터 내(Intra cluster) 통신 및 클러스터 간(Inter cluster) 통신이 동시에 수행되는 것을 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에서는 클러스터 내 통신(Intra cluster communication)과 클러스터 간 통신(Inter cluster communication)이 동시에 수행될 수 있다.
이때, 클러스터 내 통신과 클러스터 간 통신에는 서로 다른 주파수가 사용되어 상호 간의 간섭이 제거될 수 있으며, 이로 인하여 효율성 또한 증가될 수 있다.
즉, 클러스터 간 통신을 수행하는 인접한 두 클러스터들은 서로 상이한 코드워드 및 서로 상이한 편파를 할당받아 사용할 수 있다.
클러스터 간 통신에는 클러스터 내의 고정 노드, 예를 들어, 고정 중계 노드들만이 참여하게 되고, 클러스터 내의 클러스터 멤버들은 최소의 기능만을 가지고 클러스터 헤더를 통해 클러스터 내 통신을 수행할 수 있다. 이때, 클러스터 헤더는 액세스 포인트의 역할을 수행할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 제1 계층의 통신에서 클러스터들 사이에서 간섭을 제거하기 위하여 클러스터들 각각에 전용 코드워드를 할당하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 제1 계층에서의 통신을 위하여 클러스터들 각각에는 서로 다른 전용 코워드가 할당된다. 예를 들어, 도 10의 그리드에서 첫 번째 행을 참조하면, 6 개의 클러스터들 각각에는 전용 코드워드 1, 전용 코드워드 2, 전용 코드워드 3, 전용 코드워드 1, 전용 코드워드 2, 전용 코드워드 3 각각이 할당되었음을 확인할 수 있다.
이 때, 코드워드들은 원하는 또는 미리 설정된 재사용 팩터(예를 들어, 4, 9, 16 등)에 따라 부분적으로 중첩되게 사용될 수 있음을 확인할 수 있다. 도 10의 그리드를 참조하면, 코드워드 1이 할당된 클러스터들은 4개임을 확인할 수 있다(물론, 다른 코드워드들도 4 번씩 사용된다).
도 10의 아래 그림을 참조하면, 클러스터 1에 포함된 송신기 및 두 개의 수신기들이 도시되어 있다. 이 때, 송신기 및 두 개의 수신기들은 클러스터 1에 할당된 전용 코드워드에 관한 정보를 공유한다. 이를 통하여, 할당된 전용 코드워드를 이용하여 데이터를 인코딩 혹은 디코딩한다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 제2 계층에서 두 개의 자원 방식들 중 적응적으로 하나의 자원 할당 방식을 선택하는 것을 설명하는 도면이다.
도 11을 참조하면, 제2 계층에서는 두 개의 자원 방식들 중 적응적으로 하나의 자원 할당 방식이 사용된다.
즉, 본 발명은 클러스터들 각각이 얼마나 자주 무선 자원을 요청하는지와 관련된 자원 요청 빈도 또는 상기 클러스터들 각각이 얼마나 많이 무선 자원을 요청하는지와 관련된 자원 요청량 중 적어도 하나를 고려하여 상기 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들 중 적응적으로 어느 하나의 자원 할당 방식을 선택할 수 있다. 이 때, 자원 요청 빈도 혹은 자원 요청량은 클러스터 액티비티로 표현될 수 있으며, 무선 자원은 주파수 자원, 편파 자원 및 퍼블릭 코드워드(게이트웨이와 클러스터 사이의 통신을 위한 코드워드) 자원의 조합일 수 있다.
특히, 평균 클러스터 액티비티가 임계값보다 높다면, 본 발명은 전용 자원 할당 방식(Dedicated Resource Allocation)을 사용할 수 있으며, 평균 클러스터 액티비티가 임계값보다 낮다면, 직교 그룹 자원 호핑 방식(Orthogonal Group Resource Hopping Mechanism)을 사용할 수 있다. 이러한 임계값은 동적으로 조절되거나, 네트워크 사용자 혹은 운영자에 의해서 변경될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따라 제2 계층에서 사용되는 전용 자원 할당 방식(Dedicated Resource Allocation)을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 평균 클러스터 액티비티가 상대적으로 높은 상황에서는 제2 계층에서 전용 자원 할당 방식이 사용된다. 이 때, 위에서 설명한 바와 같이, 상기 클러스터들 각각에 할당되는 무선 자원은 주파수 자원, 편파 자원 및 퍼블릭 코드워드 자원의 조합이며, 퍼블릭 코드워드는 게이트웨이와 클러스터들 사이의 통신을 위한 코드워드를 의미한다.
도 12를 구체적으로 설명하면, 게이트웨이와 클러스터들 사이의 제2 계층에서의 통신을 위하여 무선 자원 (fg1, H, Cg1), (fg1, V, Cg1), (fg1, H, Cg2) 등이 할당된다. 여기서, f는 주파수 자원, H(Horizontal), V(Vertical)는 편파 자원, C는 코드자원을 의미한다. 도 12의 오른쪽 그림을 참조하면, 제2 계층에서의 통신을 위하여 클러스터들 각각에는 서로 다른 무선 자원이 할당됨을 확인할 수 있으며, 전용 자원 할당 방식(Dedicated Resource Allocation)에는 이 할당이 고정적으로 유지된다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따라 제2 계층에서 사용되는 직교 그룹 자원 호핑 방식(Orthogonal Group Resource Hopping Mechanism)을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 평균 클러스터 액티비티가 낮은 상황에서는 자원 할당 방식이 상기 직교 그룹 자원 호핑 방식으로 선택된다. 직교 그룹 자원 호핑 방식에 따르면, 각각의 무선 자원은 클러스터 각각에 의해 독립적인 직교 호핑 패턴에 따라 할당된다. 이러한 직교 그룹 자원 호핑 방식에 따르면, 무선 자원의 충돌이 발생할 가능성이 있으므로, 평균 클러스터 액티비티가 낮은 상황에서 사용되는 것이 바람직하다.
도 13의 상단 그림을 참조하면, 클러스터 1과 클러스터 3이 리소스 블록 1을 동시에 사용함을 알 수 있다. 즉, 클러스터 1 및 클러스터 3이 서로 독립적인 직교 호핑 패턴을 사용하는 경우, 경우에 따라 서로 동일한 무선 자원을 동시에 할당할 수 있다. 이러한 경우, 클러스터 1 및 클러스터 3이 각 리소스 블록 내에서 서로 다른 위치에 파일럿을 할당함으로써, 충돌이 발생할 경우에도 불구하도 데이터를 복원할 수 있다. 그러나, 사용자의 수가 증가할수록 이러한 방법은 리소스 블록의 대부분을 파이럿을 위하여 사용해야 하는 문제를 가질 수 있다. 본 발명은 아래에서 설명하겠지만, 클러스터 그룹핑을 통하여 이러한 문제를 해결할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따라 제2 계층에서 사용되는 직교 그룹 자원 호핑 방식(Orthogonal Group Resource Hopping Mechanism) 및 클러스터 그룹핑의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 설명하기에 앞서, 클러스터 그룹핑의 개념을 설명하면, 섹터 내의 클러스터들을 M 개의 서브 그룹들로 그룹핑하는 것을 말한다. 각 서브 그룹에 포함되는 클러스터들은 섹터의 전체 리소스를 직교적으로 할당하고, 리소스 호핑하여 사용한다. 따라서, 리소스 블록의 사용 효율이 증가할 수 있다.
도 14의 왼쪽 그림은 그룹핑을 적용하지 않은 경우에 파일럿을 위하여 할당되는 무선 자원을 보여준다. 즉, 최대 16 개의 클러스터가 동일한 리소스 블록을 동시에 사용한다고 가정하는 경우, 하나의 리소스 블록은 16 개의 클러스터들을 위한 파일럿들을 서로 다른 무선 자원에 할당해야 한다.
다만, 도 14의 오른쪽 그림은 16 개의 클러스터들을 네 개의 서브 그룹들로 그룹핑한 경우를 보여준다. 이러한 경우, 동시에 최대 4 개의 클러스터들이 동일한 리소스 블록을 사용한다(왜냐 하면, 동일한 서브 그룹 내에서는 충돌이 생기지 않기 때문이다.) 따라서, 하나의 리소스 블록 내에서 4 개의 클러스터들을 위한 파일럿을 할당하면 되므로, 그룹핑을 적용하지 않은 경우보다 무선 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.
상술한 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
도면에 도시되지 않았지만, 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 스케쥴링 장치는 상기 제1 계층에서 상기 클러스터들 사이의 간섭을 제거하기 위하여 상기 클러스터들 각각에 전용(dedicated) 코드워드를 할당하고, 상기 제2 계층에서 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들 중 적응적으로 어느 하나의 자원 할당 방식을 선택하며, 상기 제2 계층에서 상기 선택된 자원 할당 방식에 따라 상기 클러스터들 각각에 무선 자원을 할당하는 스케쥴러를 포함할 수 있다. 이러한 스케쥴러에는 상술한 사항이 모두 적용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가지 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
210: 제2 계층
230: 제1 계층

Claims (20)

  1. 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 방법에 있어서,
    2 계층 협력 네트워크는
    클러스터들 각각에 포함된 멤버들을 관리하는 클러스터 헤더(Cluster Header)를 기반으로 상기 클러스터들 각각에 포함된 멤버들 사이의 클러스터 내(intra-cluster) 통신을 수행하는 제1 계층; 및
    적어도 하나의 고정 노드(fixed node) 및 게이트웨이(gateway)를 기반으로 상기 클러스터들 사이의 통신 및 상기 클러스터들 각각 및 외부망 사이의 통신을 수행하는 제2 계층
    을 포함하고,
    상기 제1 계층에서 상기 클러스터들 사이의 간섭을 제거하기 위하여 상기 클러스터들 각각에 전용(dedicated) 코드워드를 할당하는 단계;
    상기 제2 계층에서 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들 중 적응적으로 어느 하나의 자원 할당 방식을 선택하는 단계; 및
    상기 제2 계층에서 상기 선택된 자원 할당 방식에 따라 상기 클러스터들 각각에 무선 자원을 할당하는 단계
    를 포함하는 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클러스터들 각각에 전용(dedicated) 코드워드를 할당하는 단계는
    미리 정해진 재사용 팩터(reuse factor)에 따라 부분적으로 중첩되도록 상기 클러스터들 각각에 전용(dedicated) 코드워드를 할당하는 단계인 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 클러스터들 각각에 포함된 송신기 및 적어도 하나의 수신기가 해당 클러스터에 할당된 전용 코드워드를 공유하는 단계
    를 더 포함하는 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 계층에서 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들 중 적응적으로 어느 하나의 자원 할당 방식을 선택하는 단계는
    상기 클러스터들 각각이 얼마나 자주 무선 자원을 요청하는지와 관련된 자원 요청 빈도 또는 상기 클러스터들 각각이 얼마나 많이 무선 자원을 요청하는지와 관련된 자원 요청량 중 적어도 하나를 고려하여 상기 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들 중 적응적으로 어느 하나의 자원 할당 방식을 선택하는 단계인 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들은
    전용 자원 할당 방식(Dedicated Resource Allocation) 및 직교 그룹 자원 호핑 방식(Orthogonal Group Resource Hopping Mechanism)을 포함하는 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 계층에서 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들 중 적응적으로 어느 하나의 자원 할당 방식을 선택하는 단계는
    상기 자원 요청 빈도가 임계값보다 높은 경우, 상기 전용 자원 할당 방식을 선택하고, 상기 자원 요청 빈도가 낮은 경우, 상기 직교 그룹 자원 호핑 방식을 선택하는 단계인 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 전용 자원 할당 방식에 따라 상기 클러스터들 각각에 할당되는 무선 자원은 주파수 자원, 편파 자원 및 퍼블릭 코드워드 자원의 조합인 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2 계층에서 상기 선택된 자원 할당 방식에 따라 상기 클러스터들 각각에 무선 자원을 할당하는 단계는
    상기 선택된 자원 할당 방식이 상기 직교 그룹 자원 호핑 방식인 경우, 상기 클러스터들 각각이 독립적인 직교 호핑 패턴을 이용하여 해당 무선 자원을 할당하는 단계인 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    제1 클러스터에 의해 사용되는 파일럿에 할당된 무선 자원과 제2 클러스터에 의해 사용되는 파일럿에 할당되는 무선 자원은 서로 다른 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 클러스터들이 둘 이상의 서브 그룹들로 그룹핑되는 경우, 하나의 서브 그룹에 속하는 클러스터들 내에서 제1 클러스터에 의해 사용되는 파일럿에 할당된 무선 자원과 제2 클러스터에 의해 사용되는 파일럿에 할당되는 무선 자원은 서로 다른 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 고정 노드가 상기 클러스터 헤더와 협력하여 상기 클러스터들 사이의 통신 및 상기 클러스터들 각각 및 외부망 사이의 통신을 수행하는 경우, 상기 클러스터 각각을 위한 스트림은 상기 적어도 하나의 고정 노드의 개수 +1 개로 분리되는 게이트웨이에 기반한 오버레이(overlay)된 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 방법.
  12. 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 스케쥴링 장치에 있어서,
    2 계층 협력 네트워크는
    클러스터들 각각에 포함된 멤버들을 관리하는 클러스터 헤더(Cluster Header)를 기반으로 상기 클러스터들 각각에 포함된 멤버들 사이의 클러스터 내(intra-cluster) 통신을 수행하는 제1 계층; 및
    적어도 하나의 고정 노드(fixed node) 및 게이트웨이(gateway)를 기반으로 상기 클러스터들 사이의 통신 및 상기 클러스터들 각각 및 외부망 사이의 통신을 수행하는 제2 계층
    을 포함하고,
    상기 제1 계층에서 상기 클러스터들 사이의 간섭을 제거하기 위하여 상기 클러스터들 각각에 전용(dedicated) 코드워드를 할당하고, 상기 제2 계층에서 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들 중 적응적으로 어느 하나의 자원 할당 방식을 선택하며, 상기 제2 계층에서 상기 선택된 자원 할당 방식에 따라 상기 클러스터들 각각에 무선 자원을 할당하는 스케쥴러
    를 포함하는 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 스케쥴링 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스케쥴러는
    미리 정해진 재사용 팩터(reuse factor)에 따라 부분적으로 중첩되도록 상기 클러스터들 각각에 전용(dedicated) 코드워드를 할당하는 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 스케쥴링 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 스케쥴러는
    상기 클러스터들 각각에 포함된 송신기 및 적어도 하나의 수신기가 해당 클러스터에 할당된 전용 코드워드를 공유하는 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 스케쥴링 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 스케쥴러는
    상기 클러스터들 각각이 얼마나 자주 무선 자원을 요청하는지와 관련된 자원 요청 빈도 또는 상기 클러스터들 각각이 얼마나 많이 무선 자원을 요청하는지와 관련된 자원 요청량 중 적어도 하나를 고려하여 상기 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들 중 적응적으로 어느 하나의 자원 할당 방식을 선택하는 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 스케쥴링 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 서로 다른 적어도 두 개의 자원 할당 방식들은
    전용 자원 할당 방식(Dedicated Resource Allocation) 및 직교 그룹 자원 호핑 방식(Orthogonal Group Resource Hopping Mechanism)을 포함하는 선택하는 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 스케쥴링 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 스케쥴러는
    상기 자원 요청 빈도가 임계값보다 높은 경우, 상기 전용 자원 할당 방식을 선택하고, 상기 자원 요청 빈도가 낮은 경우, 상기 직교 그룹 자원 호핑 방식을 선택하는 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 스케쥴링 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 스케쥴러는
    상기 선택된 자원 할당 방식이 상기 직교 그룹 자원 호핑 방식인 경우, 상기 클러스터들 각각이 독립적인 직교 호핑 패턴을 이용하여 해당 무선 자원을 할당하는 단계인 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 스케쥴링 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    제1 클러스터에 의해 사용되는 파일럿에 할당된 무선 자원과 제2 클러스터에 의해 사용되는 파일럿에 할당되는 무선 자원은 서로 다른 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 스케쥴링 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 클러스터들이 둘 이상의 서브 그룹들로 그룹핑되는 경우, 하나의 서브 그룹에 속하는 클러스터들 내에서 제1 클러스터에 의해 사용되는 파일럿에 할당된 무선 자원과 제2 클러스터에 의해 사용되는 파일럿에 할당되는 무선 자원은 서로 다른 2 계층 협력 네트워크에서 무선 자원을 할당하는 스케쥴링 장치.
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