KR101434391B1 - 통신 시스템에서 자원할당 장치 및 방법 - Google Patents

통신 시스템에서 자원할당 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 셀룰러 통신 시스템에서 기지국이 상향링크 자원을 할당하는 방법에 있어서, 전용으로 사용할 수 있는 제1 상향링크 자원보다 더 많은 양의 상향링크 자원이 필요한 중계국이 존재하는지 판별하는 과정과, 상기 중계국이 존재할 경우, 상기 제1 상향링크 자원과 함께 사용하여도 간섭을 일으키지 않는 제2 상향링크 자원을 상기 중계국에게 할당하는 과정과, 상기 제2상향링크 자원의 정보를 상기 중계국으로 방송하는 과정을 포함하는 기지국의 상향링크 자원할당 방법이다.
자원할당, UL 서브프레임, 스케쥴링, 전력제어, 스케줄링 영역, 공간 재사용 영역

Description

통신 시스템에서 자원할당 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ALLOCATING RESOURCE IN A COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 통신 시스템에서 자원할당 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 적어도 하나의 중계국(RS: Relay Station)을 포함하고 셀룰러(cellular) 구조를 가지는 통신 시스템(이하 '셀룰러 통신 시스템'이라 칭하기로 한다)에서 상향링크(UL: UpLink, 이하 'UL'이라 칭하기로 한다)의 자원할당 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 이동통신 시스템은 고속 데이터 전송률을 지원하고, 이동국(MS: Mobile Station)의 전력 소모는 감소시키면서 커버리지(coverage)는 증가시키기 위해 중계국을 도입하였다. 그리고 이러한 상기 중계국을 포함하는 셀룰러 통신 시스템에서는 서브프레임(subframe)의 억세스 영역(access zone)과 릴레이 영역(relay zone) 자원을 사용하여 데이터를 송수신한다. 여기서, 상기 억세스 영역은 이동국이 기지국(BS: base Station) 및 중계국으로 데이터 송신시 사용되는 자원 영역, 혹은 기지국 및 중계국이 이동국으로 데이터 송신시 사용되는 자원 영역이고, 상기 릴레이 영역은 중계국이 기지국으로 데이터 송신시 사용되는 자원 영역, 혹은 기지국이 중계국으로 데이터 송신시 사용되는 자원 영역이다.
그러면 여기서, 도 1을 참조하여 일반적인 셀룰러 통신 시스템의 서브프레임 구조에 대해서 설명하기로 한다. 상기 셀룰러 통신 시스템은 적어도 하나의 중계국을 포함한다고 가정하기로 한다.
도 1은 일반적인 셀룰러 통신 시스템의 서브프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 서브프레임(100)은 하향링크(DL: DownLink, 이하 'DL'이라 칭하기로 한다) 데이터 전송을 위한 DL 서브프레임(110)과, UL 데이터 전송을 위한 UL 서브프레임(150)과, 상기 DL 서브프레임(110)과 상기 UL 서브프레임(150) 구분을 위한 보호시간인 TTG(140)를 포함한다. 또한, 상기 DL 서브프레임(110)은 제 1 제어영역(111)과, 릴레이 영역(113)과, 제 2 제어영역(115)과, 억세스 영역(117)을 포함하고, 상기 UL 서브프레임(150)은 억세스 영역(151)과, 릴레이 영역(153)을 포함한다.
여기서, 상기 UL 서브 프레임(150)의 억세스 영역(151) 자원은 이동국들의 송신 신호에 의한 간섭(interference)을 없애기 위해 기지국 및 중계국들에게 전용으로 사용할 수 있는 자원이 할당된다. 따라서, 상기 억세스 영역(151) 자원이 UL 버스트 0 내지 UL 버스트 6으로 구분하고, 상기 UL 버스트 0은 기지국에게 할당되고, UL 버스트 i는 i번째 중계국에게 할당된다고 가정할 때, UL 버스트 0(120)은 기지국에게 할당되어 상기 기지국 영역에 속하는 이동국들이 상기 기지국으로 데이터 송신시 사용되는 예를 도시한 것이다. 그리고 UL 버스트 1(130)은 첫번째 중계국에게 할당되어 상기 첫번째 중계국 영역에 속하는 이동국들이 상기 첫번째 중계국으로 데이터 송신시 사용되는 예를 도시한 것이다.
이와 같이 상기 UL 서브프레임(150)의 억세스 영역(151) 자원을 기지국 및 중계국들에게 전용으로 사용할 수 있는 자원을 할당하면 상기 기지국 및 중계국들 간에 간섭이 발생하지 않으므로 안정적인 통신을 수행할 수 있다.
한편, 이동국들 간의 거리가 일정거리 이상이 되어 멀어진다면, 상기 UL 서브프레임(150)의 억세스 영역(151) 자원을 상기 기지국 및 중계국들에게 전용으로 할당하지 않더라도 기지국 및 중계국들 간에 간섭이 발생하지 않는다. 그러나 이동국들 간의 거리 등의 고려 없이 상기 억세스 영역(151) 자원을 항상 독립적으로 할당하면 자원을 효율적으로 사용하지 못하고 낭비하게 되는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명은 셀룰러 통신 시스템에서 이동국들 간의 거리에 따른 간섭을 고려하여 UL 자원을 할당하는 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 셀룰러 통신 시스템에서 이동국의 송신 전력 제어에 따른 간섭을 고려하여 UL 자원을 할당하는 장치 및 방법을 제공한다.
이를 위한 본 발명의 방법은, 셀룰러 통신 시스템에서 기지국이 상향링크 자원을 할당하는 방법에 있어서, 전용으로 사용할 수 있는 제1 상향링크 자원보다 더 많은 양의 상향링크 자원이 필요한 중계국이 존재하는지 판별하는 과정과, 상기 중계국이 존재할 경우, 상기 제1 상향링크 자원과 함께 사용하여도 간섭을 일으키지 않는 제2 상향링크 자원을 상기 중계국에게 할당하는 과정과, 상기 제2상향링크 자원의 정보를 상기 중계국으로 방송하는 과정을 포함하는 기지국의 상향링크 자원할당 방법이다.
이를 위한 본 발명의 다른 방법은, 셀룰러 통신 시스템에서 중계국의 상향링크 자원 할당 방법에 있어서, 전용으로 사용할 수 있는 제 1 상향링크 자원과, 상기 제 1 상향링크 자원과 함께 사용하여도 간섭을 일으키지 않는 제 2 상향링크 자원을 기지국으로부터 할당 받는 과정과,
상기 제 1 상향링크 자원을 자신의 셀에 위치한 이동국들에게 할당하는 과정과, 상기 제 1 상향링크 자원을 모두 할당한 후, 자원 할당을 받지 못한 이동국이 존재하면, 상기 제2 상향링크 자원을 상기 이동국에게 할당하는 과정과, 상기 이동국이 인접 셀에 간섭을 일으키지 않는 범위에서 최대 송신 전력을 계산하고, 상기 계산된 최대 송신 전력이 적용된 이동국으로부터 수신되는 신호의 제1 신호 대 간섭 잡음비가 시스템에서 요구되는 제2 신호 대 간섭 잡음비 이상인지 판별하는 과정과, 상기 제1 신호 대 간섭 잡음비가 상기 제2 신호 대 간섭 잡음비 이상이면, 상기 최대 송신 전력 및 상기 제2 자원의 정보를 상기 이동국에게 송신하는 과정을 포함하는 중계국의 상향링크 자원 할당 방법이다.
이를 위한 본 발명의 장치는 셀룰러 통신 시스템에서 상향링크 자원을 할당하는 기지국에 있어서, 전용으로 사용할 수 있는 제1 상향링크 자원보다 더 많은 양의 상향링크 자원이 필요한 중계국이 존재하는지 판별하는 제어부와, 상기 중계국이 존재할 경우, 상기 제1 상향링크 자원과 함께 사용하여도 간섭을 일으키지 않는 제2 상향링크 자원을 추가로 할당하는 할당부와, 상기 제2 상향링크 자원의 정보를 상기 중계국으로 방송하는 송신부를 포함하는 기지국이다.
이를 위한 본 발명의 다른 장치는 셀룰러 통신 시스템에서 상향링크 자원을 할당하는 중계국에 있어서, 전용으로 사용할 수 있는 제 1 상향링크 자원과, 상기 제 1 상향링크 자원과 함께 사용하여도 간섭을 일으키지 않는 제 2 상향링크 자원을 기지국으로부터 할당 받고, 상기 제 1 상향링크 자원을 자신이 관장하는 영역에 위치한 이동국들에게 할당하고, 상기 제 1 상향링크 자원을 모두 할당한 후, 자원 할당을 받지 못한 이동국이 존재하면, 상기 제2 상향링크 자원을 상기 이동국에게 할당하는 할당부와, 상기 이동국이 인접셀에 간섭을 일으키지 않는 범위에서 최대 송신 전력을 계산하고, 상기 계산된 송신 전력이 적용된 이동국으로부터 수신되는 신호의 제1신호 대 간섭 잡음비가 시스템에서 요구되는 제2신호 대 간섭 잡음비 이상인지 판별하는 제어부와, 상기 제1신호 대 간섭 잡음비가 상기 제2신호 대 간섭 잡음비 이상이면, 상기 최대 송신 전력 및 할당된 제 2 자원의 정보를 상기 이동국에게 송신하는 송신부를 포함하는 중계국이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 한정된 UL 자원을 기지국 및 중계국들 각각에게 독립적으로 할당할 뿐만 아니라, 간섭을 발생시키지 않는 범위에서 해당되는 영역 자원을 상기 기지국 및 중계국에게 할당함으로써, 자원이 부족한 기지국 및 중계국들이 새로운 자원이 할당되기까지 기다리는 시간으로 인한 전송 지연을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 이동국의 송신 전력을 제어함으로써 간섭을 발생시키지 않는 범위에 해당되는 영역을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 자원의 효율이 증가하고 UL 데이터 전송률이 높아진다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 적어도 하나의 중계국을 포함하는 셀룰러 통신 시스템에서 이동국들 간의 거리에 따른 간섭을 고려하여 UL 자원을 할당하는 장치 및 방법을 제안한다. 또한, 본 발명은 상기 셀룰러 통신 시스템에서 이동국의 송신 전력 제어에 따른 간섭을 고려하여 UL 자원을 할당하는 장치 및 방법을 제공한다.
그러면 여기서, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신 시스템에서 자원할당의 예를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신 시스템에서 자원할당의 예를 도시한 도면이다. 여기서, 상기 셀룰러 통신 시스템은 7개의 셀, 일 예로 셀 A(200), 셀 B(210), 셀 C(220), 셀 D(230), 셀 E(240), 셀 F(250), 셀 G(260)를 포함하고, 상기 셀 A(200)는 제 1 중계국(이하 '중계국 1'이라 칭하기로 한다)(201)이 관장하는 영역이고, 셀 B(210)는 제 2 중계국(이하 '중계국 2'이라 칭하기로 한다)(211)이 관장하는 영역이고, 셀 C(220)는 제 3 중계국(이하 '중계국 3'이라 칭하기로 한다)(221)이 관장하는 영역이고, 셀 D(230)는 제 4 중계국(이하 '중계국 4'이라 칭하기로 한다)(231)이 관장하는 영역이고, 셀 E(240)는 제 5 중계국(이하 '중계국 5'이라 칭하기로 한다)(241)이 관장하는 영역이고, 셀 F(250)는 제 6 중계국(이하 '중계국 6'이라 칭하기로 한다)(251)이 관장하는 영역이고, 셀 G(260)는 기지국(261)이 관장하는 영역이라 가정한다.
도 2를 참조하면, 제 1 이동국(이하 '이동국 1'이라 칭하기로 한다)(203)은중계국 1(201)에 할당된 억세스 영역 자원인 UL 버스트 1을 사용하여 상기 중계국 1(201)로 데이터를 송신한다. 이때, 상기 이동국 2(243)의 송신 신호는 상기 중계국 1(201)에 간섭을 일으키지만, 상기 이동국 3(223)의 송신 신호는 상기 중계국 1(201)에 간섭을 일으키지 않으므로, 상기 이동국 3(223)도 중계국 3(221)에 할당된 억세스 영역 자원인 UL 버스트 3을 사용하여 상기 중계국 3(221)으로 데이터를 송신할 수 있다.
한편, 상기 이동국 2(243)의 송신 신호가 도달할 수 있는 최대 거리는 영역 B(245)에 해당하지만, 상기 이동국 2(243)의 송신 전력을 제어하여 상기 이동국 2(243)의 송신 신호가 도달할 수 있는 최대 거리를 영역 B`(247)가 되도록 조절한다면, 상기 이동국 2(243) 또한 중계국 5(241)에 할당된 억세스 영역 자원인 UL 버스트 5를 사용하여 상기 중계국 5(241)로 데이터를 송신할 수 있다.
즉, 기지국(261)은 기존에 하나의 전송을 위해서만 할당되었던 자원을 간섭을 일으키지 않는 추가적인 두 개의 전송을 위해서도 할당한다. 따라서, 기존의 하나의 전송(이동국 1(203)→중계국 1(201))을 수행함과 동시에 추가적인 두 개의 전송(이동국 2(243)→중계국 5(241), 이동국 3(223)→중계국 3(221))을 수행할 수 있다. 후술되는 본 발명의 실시예에서는 상기 UL 버스트 0과 같이 전용으로 할당되는 자원을 스케쥴링 영역(scheduling zone) 자원이라 정의하고, UL 버스트 3 및 UL 버스트 5와 같이 간섭을 일으키지 않는 범주에 포함되어 추가적으로 할당되는 자원은 공간 재사용 영역(spatial reuse zone) 자원이라 정의한다
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신 시스템의 서브프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 서브프레임(300)은 DL 서브프레임(310)과, UL 서브프레임(370)과, 상기 DL 서브프레임(310)과 UL 서브프레임(370) 구분을 위한 보호시간인 TTG(360)를 포함한다. 또한, 상기 DL 서브프레임(310)은 제 1 제어영역(311)과, 릴레이 영역(313)과, 제 2 제어영역(315)과, 억세스 영역(317)을 포함하고, 상기 UL 서브프레임(370)은 억세스 영역(371)과, 릴레이 영역(373)을 포함한다.
여기서 상기 계산한 송신 전력이 적용된 이동국으로부터 수신하는 신호 대 간섭 잡음비가 요구 신호 대 간섭 잡음비 최소값을 만족, 상기 UL 서브프레임(370)의 억세스 영역(371)은 기지국 및 중계국들 각각에 전용으로 할당되는 스케쥴링 영역과, 해당 기지국 및 중계국이 상기 할당된 자원을 사용하여도 간섭을 일으키지 않는 공간 재사용 영역으로 구분된다. 도시한 UL 버스트 0(321)은 스케쥴링 영역 자원으로써, 기지국 영역에 속하는 이동국들이 상기 기지국으로 데이터 송신시 사용된다. 그리고, 도시한 UL 버스트 1(330)은 스케쥴링 영역 자원으로써, 중계국 1 영역에 속하는 이동국들이 상기 중계국 1로 데이터 송신시 사용되고, 도시한 UL 버스트 4(340), UL 버스트 5(350)는 공간 재사용 영역 자원으로써, 중계국 4, 중계국 5 영역에 속하는 이동국들이 해당 중계국으로 데이터 송신시 사용되며, 상기 UL 버스트 4(340), UL 버스트 5(350)는 상기 스케쥴링 영역 자원인 UL 버스트 1(330)과 동시에 할당된다.
한편, 상기 UL 버스트들이 스케쥴링 영역 자원인지 또는 공간 재사용 영역 자원인지 여부는 기지국에서 결정하며, 상기 결정된 정보는 DL 서브프레임(310)의 제 1 제어영역(311)에 포함되는 맵 (380, 390) 필드에 기록되어 해당 기지국 및 중계국으로 송신된다. 또한, 상기 맵(380, 390) 필드에는 해당 기지국 및 중계국에게 할당하는 자원의 전체량을 나타내는 정보가 포함되고, 상기 전체 자원을 해당 이동국들에게 할당하는 구체적인 스케쥴링은 해당 기지국 및 중계국이 수행한다.
또한, 상기 스케쥴링은 DL 서브프레임(310)의 릴레이 영역(313)에 해당되는 시간구간, 즉 제 1 제어영역(311)에 해당되는 맵(380, 390) 필드와 제 2 제어영역(315)에 해당되는 억세스 영역 맵(385, 395) 필드 간의 시간구간 이내에 수행되며, 상기 이동국들에게 자원 할당을 하기위한 구체적인 스케쥴링 정보, 즉 이동국에 스케쥴링 영역 자원 또는 공간 재사용 영역 자원을 얼마만큼 할당하는지에 대한 정보는 상기 억세스 영역 맵(385, 395) 필드에 기록되어 상기 기지국 및 이동국이 관장하는 영역에 포함되는 이동국들로 송신된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신 시스템에서 기지국이 UL 버스트 스케쥴링(scheduling)을 수행하는 동작 흐름을 도시한 순서도이다. 여기서, 상기 UL 버스트 스케쥴링이라 함은, 기지국이 스케쥴링 영역 자원으로 사용할 UL 버스트(이하 'UL 버스트 S'라 칭하기로 한다)와 공간 재사용 영역 자원으로 사용할 UL 버스트(이하 'UL 버스트 SR'라 칭하기로 한다)를 해당 기지국 및 중계국들에게 할당하는 것을 의미한다.
도 4를 참조하면, 401단계에서 기지국은 자신과, 자신이 관장하는 영역에 포함되는 중계국들에게 스케쥴링 영역 자원으로 사용할UL 버스트(UL 버스트 S)를 할당하고 403단계로 진행한다. 상기 403단계에서 기지국은 자신과 상기 중계국들 중 상기 할당된 UL 버스트 S를 초과한 자원이 필요한 기지국 및 중계국들이 존재하는지 검사하고, 상기 할당된 UL 버스트 S를 초과한 자원이 필요한 기지국 및 중계국들이 존재하지 않으면 407단계로 진행한다. 상기 407단계에서 기지국은 상기 UL 버스트 S 할당 정보를 DL 서브프레임(300)의 제 1 제어영역(311)에 포함되는 맵(380, 390) 필드에 기록하여 상기 기지국 및 중계국들로 송신한다.
한편, 상기 403단계 검사 결과 기지국은 자신과 상기 중계국들 중 상기 할당된 UL 버스트 S를 초과한 자원이 필요한 기지국 및 중계국들이 존재하면, 405단계로 진행한다. 상기 405단계에서 기지국은 상기 UL 버스트 S를 초과한 자원이 필요한 기지국 및 중계국들에게 공간 재사용 영역 자원으로 사용할 UL 버스트(UL 버스트 SR)을 추가 할당하고 407단계로 진행한다. 407단계에서 기지국은 UL 버스트 S 할당 정보 및 UL 버스트 SR 할당 정보를 DL 서브프레임(300)의 제 1 제어영역(311)에 포함되는 맵(380, 390) 필드에 기록하여 해당 기지국 및 중계국들로 송신한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신 시스템에서 기지국이 거리에 따라서 공간 재사용 영역 자원으로 사용할 UL 버스트를 할당하는 예를 도시한 도면이다. 여기서, 상기 셀룰러 통신 시스템은 7개의 셀, 일 예로 셀 A(501), 셀 B(505), 셀 C(509), 셀 D(513), 셀 E(517), 셀 F(521), 셀 G(525)를 포함한다고 가정한다.
도 5를 참조하면, 이동국 1(500)을 포함하는 셀 A(501)는 중계국 1(503)이 관장하는 영역이고, 상기 중계국 1(503)은 기지국(527)으로부터 스케쥴링 영역 자원인 UL 버스트 1을 할당 받는다.
기지국(527)은 상기 중계국 1(503)이 상기 할당 받은 UL 버스트 1을 초과한 자원이 필요함을 검출하면, 상기 중계국 1(503)로부터 가장 먼 거리에 있는 중계국 4(515)가 사용하는 UL 버스트 4를 선택하여 상기 중계국 1(503)에게 공간 재사용 영역 자원으로 할당한다. 그런 다음, 상기 기지국(527)은 상기 중계국 1(503)이 상기 UL 버스트 4를 다 사용하면 상기 중계국 4(515)를 제외하고 상기 중계국 1(503)로부터 가장 먼 거리에 있는 중계국 5(519), 중계국 3(507)이 사용하는 UL 버스트 5, UL 버스트 3을 선택하여 상기 중계국 1(503)에게 공간 재사용 영역 자원으로 할당한다. 그런 다음, 상기 기지국(527)은 상기 중계국 1(503)이 상기 UL 버스트 5, UL 버스트 3 또한 다 사용하면, 중계국 6(523), 기지국(527), 중계국 2(507)가 사용하는 UL 버스트 6, UL 버스트 0, UL 버스트 2를 선택하여 상기 중계국 1(503)에게 공간 재사용 영역 자원으로 할당한다.
즉, 상기 기지국(527)은 상기 중계국 1(503)로부터 가장 먼 거리에 있는 기지국 및 중계국을 최우선순위로 하여 상기 기지국 및 중계국의 해당 UL 버스트들의 우선순위를 결정한 후, 상기 결정된 우선순위에 따라 UL 버스트를 상기 중계국 1(503)의 공간 재사용 영역 자원으로 할당한다. 도 5에서 UL 버스트 4는 우선순위 1(530)로써 가장 먼저 중계국 1(503)에게 공간 재사용 영역 자원으로 할당되고, UL 버스트 5, UL 버스트 3은 우선순위 2(535)로써 상기 UL 버스트 4 다음 순서로 중계국 1(503)에게 공간 재사용 영역 자원으로 할당되고, UL 버스트 6, UL 버스트 0, UL 버스트 2는 우선순위 3(540)으로써 상기 UL 버스트 5, UL 버스트 3 다음 순서로 중계국 1(503)에게 공간 재사용 영역 자원으로 할당된다.
한편, 상기 기지국(527)은 상기 결정한 우선순위에 따라 UL 버스트를 공간 재사용 영역 자원으로 할당할 때, 상기 결정한 우선순위 레벨 중 어느 레벨까지의 UL 버스트들을 공간 재사용 영역 자원으로 할당할지 미리 설정할 수도 있다. 이렇게 상기 기지국(527)이 공간 재사용 영역 자원으로 할당할 UL 버스트를 미리 설정하는 방법은 상기 중계국 1(503)의 자원 요구량이 매우 많을 경우 유용하게 사용될 수 있다. 즉, 도 5에서 기지국(527)이 우선순위 2(535)까지에 해당되는 UL 버스트들 만을 공간 재사용 영역 자원으로 할당하겠다고 미리 설정하면, 상기 기지국(527)은 UL 버스트 4, UL 버스트 5, UL 버스트 3만을 중계국 1(503)에게 공간 재사용 영역 자원으로 할당하고, UL 버스트,UL 버스트 6,UL 버스트 0,UL 버스트 2는 제외된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신 시스템에서 기지국 및 중계국이 할당 받은 자원의 자원 스케쥴링을 수행하는 동작 흐름을 도시한 순서도이다. 여기서, 상기 자원 스케쥴링이라 함은, 기지국으로부터 스케쥴링 영역 자원 및 공간 재사용 영역 자원을 할당 받은 기지국 및 중계국이 자신이 관장하는 영역에 포함되는 이동국들로 상기 스케쥴링 영역 자원 및 공간 재사용 영역 자원을 할당하는 것을 의미한다. 상기 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신 시스템에서 기지국과 중계국이 자원 스케쥴링을 수행하는 동작은 유사하므로, 후술되는 본 발명의 실시 예에서는 중계국이 자원 스케쥴링을 수행하는 동작을 일 예로 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 601단계에서 중계국은 기지국으로부터 할당 받은 스케쥴링 영역 자원의 자원 스케쥴링을 수행하여 자신이 관장하는 영역에 포함되는 이동국들에게 자원을 할당하고 603단계로 진행한다. 여기서, 상기 중계국의 자원 스케쥴링 방식으로는 일 예로 비례 공정(PF: Proportional Fair, 이하 'PF'라 칭하기로 한다) 스케쥴링 방식과 M-LWDF(Modified Largest Weighted Delay First) 스케쥴링 방식이 있다. 또한, 상기 중계국의 자원 스케쥴링에는 그 밖의 어떠한 스케쥴링 방식도 적용될 수 있음은 물론이다.
상기 중계국이 PF 스케쥴링 방식을 수행하여 스케쥴링 영역 자원을 할당할 이동국은 하기 수학식 1로부터 검출된다.
Figure 112007073434888-pat00001
수학식 1에서 상기 k는 이동국 인덱스를 의미하고, 상기 Ki는 중계국이 관장하는 영역을 셀 i 라 가정할 때, 상기 셀 i에 속한 이동국들의 집합을 의미하고, 상기 rk(t)는 시간 t에 이동국 k의 순간 데이터 전송률을 의미하고, Rk(t-1)은 시간 0 내지 시간 t-1에 해당하는 시간구간 동안 이동국 k의 평균 데이터 전송률을 의미한다.
즉, 중계국은 자신에게 할당된 공간 재사용 영역 자원을 rk(t)/ Rk(t-1) 값 이 가장 큰 이동국부터 rk(t)/ Rk(t-1) 값이 가장 작은 이동국 순으로 할당하고, 상기 이러한 할당은 상기 공간 재사용 영역 자원을 모두 사용할 때까지 계속된다. 따라서, 상기 rk(t)/ Rk(t-1) 값이 가장 작은 이동국까지 자원을 할당하지 못하였다 하더라고 공간 재사용 영역 자원을 모두 사용하였으면 상기 할당은 중단된다.
다음으로 상기 중계국이 M-LWDF 스케쥴링 방식을 수행하여 스케쥴링 영역 자원을 할당할 이동국은 하기 수학식 2로부터 검출한다.
Figure 112007073434888-pat00002
수학식 2에서 상기 qk(t)는 시간 t에 이동국 k가 가지고 있는 송신할 데이터의 큐 크기(size)를 의미하고, 상기 rk(t)는 시간 t에 이동국 k의 순간 데이터 전송률을 의미한다.
즉, 중계국은 자신에게 할당된 공간 재사용 영역 자원을 qk(t)rk(t) 값이 가장 큰 이동국부터 qk(t)rk(t) 값이 가장 작은 이동국 순으로 할당하고, 상기 이러한 할당은 상기 공간 재사용 영역 자원을 모두 사용할 때까지 계속된다. 따라서, 상기 qk(t)rk(t) 값이 가장 작은 이동국까지 자원을 할당하지 못하였다 하더라고 공간 재사용 영역 자원을 모두 사용하였으면 상기 할당은 중단된다.
상기 603단계에서 중계국은 상기 이동국들 중 데이터를 송신하지 못한 이동국이 존재하는지 여부를 검사하고, 상기 이동국들 중 데이터를 송신하지 못한 이동국이 존재하지 않으면 615단계로 진행한다. 상기 615단계에서 중계국은 자원 스케쥴링 정보, 즉 할당하는 자원이 스케쥴링 영역 자원인지 또는 공간 재사용 영역 자원인지 나타내는 정보와, 중계국이 요청하는 자원의 전체량에 대한 정보와, 해당 이동국들에게 자원 할당을 하기 위한 구체적인 스케쥴링 정보 등을 DL 서브프레임 제어영역에 기록하여 해당 이동국들로 송신한다.
한편, 중계국은 상기 603단계 검사 결과, 상기 이동국들 중 데이터를 송신하지 못한 이동국이 존재하면 605단계로 진행한다. 상기 605단계에서 중계국은 공간 재사용 영역 자원을 할당할 이동국을 검출하고 607단계로 진행한다. 상기 603단계에서 중계국은 공간 재사용 영역 자원을 할당할 이동국을 검출하기 위해 앞서 설명한 수학식 1 또는 수학식 2를 사용할 수 있고, 그 밖의 다른 스케쥴링 방식을 적용할 수도 있다. 이렇게 공간 재사용 영역 자원을 할당할 이동국을 검출한 중계국은 상기 607단계에서 자신에게 할당된 공간 재사용 영역 자원이 남아있는지 여부를 검사하고, 상기 공간 재사용 영역이 남아있지 않으면 615단계로 진행하여 자원 스케쥴링 정보를 DL 서브프레임 제어영역에 기록하여 해당 기지국 영역 및 중계국 영역에 포함되는 이동국들로 송신한다.
그러나, 중계국은 상기 607단계 검사 결과, 자신에게 할당된 공간 재사용 영역 자원이 남아있으면 609단계로 진행한다. 상기 609단계에서 중계국은 자신에게 할당된 공간 재사용 영역 자원 중 상기 605단계에서 검출한 이동국에게 할당할 공간 재사용 영역 자원을 검출하고 611단계로 진행한다. 여기서, 상기 공간 재사용 영역 자원은 다른 기지국 및 다른 중계국의 릴레이 스케쥴링 영역 자원이므로, 중계국은 간섭을 일으키지 않고 안정적인 통신을 수행하기 위한 공간 재사용 영역 자원을 하기 수학식 3을 통해 검출한다.
Figure 112007073434888-pat00003
수학식 3에서 상기 i는 셀 인덱스로써, 상기 i가 '0'이면 기지국이 관장하는 영역의 셀을 의미하고, i가 '1' 내지 'N' 사이의 값이면 기지국 1 내지 기지국 N이 관장하는 영역의 셀을 의미하고, 상기ISR-zone은 중계국 자신에게 할당된 공간 재사용 영역 자원을 나타내는 인덱스들의 집합을 의미하고, 상기 gk,i는 이동국 k가 셀 i로부터 받는 평균 채널 세기를 의미한다.
즉, 중계국은 자신에게 할당된 공간 재사용 영역 자원 중 해당 이동국으로부터 가장 먼 거리에 있는 중계국, 즉 중계국 자신이 상기 해당 이동국으로부터 수신하는 신호(signal)의 세기가 가장 약한 중계국에 할당된 자원을 검출한다.
상기 611단계에서 중계국은 상기 검출된 이동국이 주변의 다른 셀들에게 간섭을 일으키지 않는 범위에서 최대 송신 전력을 계산한다. 상기 이동국의 최대 송신 전력은 동일한 공간 재사용 영역 자원을 사용하는 기지국과 중계국들로부터 수신하는 평균 신호 세기를 기반으로 하여 하기 수학식 4를 통해 계산된다.
Figure 112007073434888-pat00004
수학식 4에서 상기 IUL Burst i*는 동일한 UL 버스트 i*를 사용하는 기지국과 중계국들 인덱스 집합을 의미하고, 상기 Imax는 공간 재사용 영역 자원을 사용하는 이동국이 다른 셀에 일으킬 간섭량의 최대 허용치를 의미하고, 상기 pk max는 이동국 k의 최대 송신 전력을 의미한다.
이와 같이 중계국은 상기 611단계에서 이동국이 주변의 다른 셀들에게 간섭을 일으키지 않는 범위에서 최대 송신 전력을 계산하고 613단계로 진행한다. 상기 613단계에서 중계국은 상기 계산한 송신 전력이 적용된 이동국으로부터 수신하는 신호 대 간섭 잡음비가 요구 신호 대 간섭 잡음비 최소값을 만족하는지 여부를 검사한다.
그런 다음, 상기 계산한 송신 전력이 적용된 이동국으로부터 수신하는 신호 대 간섭 잡음비가 상기 요구 신호 대 간섭 잡음비 최소값 미만이면, 상기 중계국은 상기 계산한 송신 전력이 적용된 이동국으로부터 수신하는 신호 대 간섭 잡음비가 요구 신호 대 간섭 잡음비 최소값을 만족하지 못한다고 판단하여 603단계로 진행한다. 그리고 상기 중계국은 상기 계산한 송신 전력이 적용된 이동국으로부터 수신하는 신호 대 간섭 잡음비가 상기 요구 신호 대 간섭 잡음비 최소값 이상이면, 상기 중계국은 상기 계산한 송신 전력이 적용된 이동국으로부터 수신하는 신호 대 간섭 잡음비 최소값을 만족시킨다고 판단하여 615단계로 진행한다. 상기 615단계에서 상기 중계국은 스케쥴링 정보를 DL 서브프레임 제어영역에 기록하여 해당 이동국들로 송신한다.
본 발명의 실시예에 따른 기지국 및 중계구의 구조 각각을 도시하지는 않았으나 송신부, 수신부, 제어부, 할당부를 포함한다고 가정한다.
도 1은 일반적인 셀룰러 통신 시스템의 서브프레임 구조를 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신 시스템에서 자원할당의 예를 도시한 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신 시스템의 서브프레임 구조를 도시한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신 시스템에서 기지국이 UL 버스트 스케쥴링(scheduling)을 수행하는 동작 흐름을 도시한 순서도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신 시스템에서 기지국이 거리에 따라서 공간 재사용 영역 자원으로 사용할 UL 버스트를 할당하는 예를 도시한 도면
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신 시스템에서 기지국 및 중계국이 할당 받은 자원의 자원 스케쥴링을 수행하는 동작 흐름을 도시한 순서도

Claims (14)

  1. 셀룰러 통신 시스템에서 기지국이 상향링크 자원을 할당하는 방법에 있어서,
    전용으로 사용할 수 있는 제 1 상향링크 자원보다 더 많은 양의 상향링크 자원이 필요한 중계국이 존재할 경우, 상기 제 1 상향링크 자원과 함께 사용하여도 간섭을 일으키지 않는 다른 기지국 또는 다른 중계국의 제 2 상향링크 자원을 상기 중계국에게 할당하는 과정과,
    상기 제 2 상향링크 자원의 정보를 상기 중계국으로 방송하는 과정을 포함하는 기지국의 상향링크 자원할당 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다른 기지국 또는 상기 다른 중계국은 상기 기지국으로부터 미리 설정한 기준 거리 이상에 위치한 기지국 또는 중계국임을 특징으로 하는 기지국의 상향링크 자원할당 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 상향링크 자원은 이동국이 셀 i로부터 받는 평균 채널 세기 값을 최소화하는 값으로 결정되며, 상기 i는 셀 인덱스로서 기지국 i가 관장하는 영역의 셀을 의미하고, 상기 i는 상기 중계국 자신에게 할당된 공간 재사용 영역 자원을 나타내는 인덱스들의 집합에 속함을 특징으로 하는 기지국의 상향링크 자원할당 방법.
  4. 셀룰러 통신 시스템에서 중계국의 상향링크 자원 할당 방법에 있어서,
    전용으로 사용할 수 있는 제 1 상향링크 자원과, 상기 제 1 상향링크 자원과 함께 사용하여도 간섭을 일으키지 않는 제 2 상향링크 자원을 기지국으로부터 할당 받는 과정과,
    상기 제 1 상향링크 자원을 자신의 셀에 위치한 이동국들에게 할당하는 과정과,
    상기 제 1 상향링크 자원을 모두 할당한 후, 자원 할당을 받지 못한 이동국이 존재하면, 상기 제 2 상향링크 자원을 상기 이동국에게 할당하는 과정과,
    상기 이동국이 인접 셀에 간섭을 일으키지 않는 범위에서 최대 송신 전력을 계산하고, 상기 계산된 최대 송신 전력이 적용된 이동국으로부터 수신되는 신호의 제1 신호 대 간섭 잡음비가 시스템에서 요구되는 제 2 신호 대 간섭 잡음비 이상인지 판별하는 과정과,
    상기 제 1 신호 대 간섭 잡음비가 상기 제 2 신호 대 간섭 잡음비 이상이면, 상기 최대 송신 전력 및 상기 제2 상향링크 자원의 정보를 상기 이동국에게 송신하는 과정을 포함하는 중계국의 상향링크 자원 할당 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 최대 송신 전력은 공간 재사용 영역 자원을 사용하는 상기 이동국이 인접 셀에 일으킬 간섭량의 최대 허용값을 상기 이동국이 셀 i로부터 받는 평균 채널 세기 값으로 나눈 값의 최소 값과, 상기 이동국의 최대 송신 전력 값 중 최소값으로 결정되며, 상기 i는 셀 인덱스로서 기지국 i가 관장하는 영역의 셀을 의미하고, 상기 i는 동일한 상향링크 버스트를 사용하는 적어도 하나의 기지국과 적어도 하나의 중계국 인덱스들의 집합에 속함을 특징으로 하는 중계국의 상향링크 자원 할당 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 상향링크 자원을 할당 받지 못한 이동국이 적어도 두 개일 경우, 상기 적어도 두 개의 이동국들 중 상기 제2 상향링크 자원을 할당 받을 수 있는 이동국을 선택하는 과정을 더 포함하는 중계국의 상향링크 자원 할당 방법.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 제2 상향링크 자원은 상기 제1 상향링크 자원과 주파수로 구분되는 적어도 하나 이상의 주파수 대역에 해당하며, 상기 제2 상향링크 자원이 다수개의 주파수 대역을 포함할 경우, 상기 선택된 이동국으로부터 기준 거리 이상에 위치한 다른 중계국의 주파수 대역을 선택하는 과정을 더 포함하는 중계국의 상향링크 자원할당 방법.
  8. 셀룰러 통신 시스템에서 상향링크 자원을 할당하는 기지국에 있어서,
    전용으로 사용할 수 있는 제1 상향링크 자원보다 더 많은 양의 상향링크 자원이 필요한 중계국이 존재할 경우, 상기 제1 상향링크 자원과 함께 사용하여도 간섭을 일으키지 않는 다른 기지국 또는 다른 중계국의 제2 상향링크 자원을 할당하는 할당부와,
    상기 제2 상향링크 자원의 정보를 상기 중계국으로 방송하는 송신부를 포함하는 기지국.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 다른 기지국 또는 상기 다른 중계국은 상기 기지국으로부터 미리 설정한 기준 거리 이상에 위치한 기지국 또는 중계국임을 특징으로 하는 기지국.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 2 상향링크 자원은 이동국이 셀 i로부터 받는 평균 채널 세기 값을 최소화하는 값으로 결정되며, 상기 i는 셀 인덱스로서 기지국 i가 관장하는 영역의 셀을 의미하고, 상기 i는 상기 중계국 자신에게 할당된 공간 재사용 영역 자원을 나타내는 인덱스들의 집합에 속함을 특징으로 하는 기지국.
  11. 셀룰러 통신 시스템에서 상향링크 자원을 할당하는 중계국에 있어서,
    전용으로 사용할 수 있는 제 1 상향링크 자원과, 상기 제 1 상향링크 자원과 함께 사용하여도 간섭을 일으키지 않는 제 2 상향링크 자원을 기지국으로부터 할당 받고, 상기 제 1 상향링크 자원을 자신이 관장하는 영역에 위치한 이동국들에게 할당하고, 상기 제 1 상향링크 자원을 모두 할당한 후, 자원 할당을 받지 못한 이동국이 존재하면, 상기 제2 상향링크 자원을 상기 이동국에게 할당하는 할당부와,
    상기 이동국이 인접 셀에 간섭을 일으키지 않는 범위에서 최대 송신 전력을 계산하고, 상기 계산된 송신 전력이 적용된 이동국으로부터 수신되는 신호의 제1 신호 대 간섭 잡음비가 시스템에서 요구되는 제2 신호 대 간섭 잡음비 이상인지 판별하는 제어부와,
    상기 제1 신호 대 간섭 잡음비가 상기 제2 신호 대 간섭 잡음비 이상이면, 상기 최대 송신 전력 및 상기 제 2 상향링크 자원의 정보를 상기 이동국에게 송신하는 송신부를 포함하는 중계국.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 최대 송신 전력을 공간 재사용 영역 자원을 사용하는 상기 이동국이 인접 셀에 일으킬 간섭량의 최대 허용값을 상기 이동국이 셀 i로부터 받는 평균 채널 세기 값으로 나눈 값의 최소 값과, 상기 이동국의 최대 송신 전력 값 중 최소값으로 결정하며, 상기 i는 셀 인덱스로서 기지국 i가 관장하는 영역의 셀을 의미하고, 상기 i는 동일한 상향링크 버스트를 사용하는 적어도 하나의 기지국과 적어도 하나의 중계국 인덱스들의 집합에 속함을 특징으로 하는 중계국.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 상향링크 자원을 할당 받지 못한 이동국이 적어도 두 개일 경우, 적어도 두 개의 이동국들 중 상기 제2 상향링크 자원을 할당 받을 수 있는 이동국을 선택함을 특징으로 하는 중계국.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제2 상향링크 자원은 상기 제1 상향링크 자원과 주파수로 구분되는 적어도 하나 이상의 주파수 대역에 해당하며, 상기 제어부는 상기 제2 상향링크 자원이 다수개의 주파수 대역을 포함할 경우, 상기 선택된 이동국으로부터 기준 거리 이상에 위치한 다른 중계국 주파수 대역을 선택함 특징으로 하는 중계국.
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