KR101466915B1 - 자원 재사용에 의해 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을위한 서브캐리어 할당을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

자원 재사용에 의해 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을위한 서브캐리어 할당을 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션들, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들을 포함하는, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한, 서브캐리어 주파수 자원 배당을 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 상기 서브캐리어 배당은 액세스 통신 링크들의 최소 데이터 레이트(rate) 요구조건을 충족시키기 위하여, 베이스 스테이션(base station) 및 릴레이 스테이션들(relay stations) 간의 적어도 하나 이상의 릴레이 통신 링크들에, 서브캐리어들을 할당하고, 다른 릴레이 셀들(cells)에서의 액세스 통신 링크들 간의 재사용(reusing) 서브캐리어들을 포함하는, 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들을 위한 서브캐리어를 할당하는데 있어서, 상대(corresponding) 릴레이 통신 링크들에서 도달되는(achieved) 데이터 레이트(rate)에 근접시키기(approximate) 위하여, 릴레이 스테이션들 및 모바일 스테이션들 간의 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들에, 서브캐리어들을 할당하여 이루어진다.
셀룰러 통신, 서브캐리어, subcarrier, frequency resource

Description

자원 재사용에 의해 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한 서브캐리어 할당을 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR SUBCARRIER ALLOCATION IN RELAY ENHANCED CELLULAR SYSTEMS WITH RESOURCE REUSE}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2007년 12월 21일에 출원된 미국 가출원 번호 No. 61/016,372의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본 명세서에서 참조로 인용된다.
하기에서 설명하는 것은 셀룰러 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템에 관한 것이다.
일반적인 셀룰러 통신 시스템(Cellular communication system)은 도 1의 좌측에 도시된 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 베이스 스테이션(base stations: BS) 및 복수개의 모바일 스테이션(mobile station: MS)을 포함한다.
각각의 BS는 셀 커버리지(cell of coverage)의 경계를 한정하며, 각각의 MS는 BS 셀 커버리지의 통신 영역 내에서 BS-MS 링크(link)를 통하여 BS와 통신할 수 있다. 다양한 셀룰러 시스템들에서, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반의 셀룰러 시스템을 위한 무선 자원 관리(radio resource management: RRM)가 이용된다. 상기와 같은 시스템들은 BS-MS 링크들의 자원(resource)(예를 들어, 주파수, 시간, 전력(power)) 할당을 중요한 문제로 다룬다. 이때, BS-MS 링크는 주파수 캐리어(frequency carrier)들, 확산 코드(spreading code)들, 또는 타임 슬롯 (time slot)등에 의하여 정의되는 전송 채널(transmission channel)을 의미한다.
RRM에는 인트라-셀 RRM(intra-cell RRM) 및 인터-셀 RRM(inter-cell RRM)의 두가지 타입(type)이 있다. 인트라-셀 RRM은 셀(cell) 내에서, MS들 또는 BS-MS 링크들에 자원을 할당하고, MS들간 간섭(interference)을 일으키지 않도록 한다, 인터-셀 RRM은 다중 셀(multiple cell)들에 자원을 할당하고, 다른 셀들 내의 BS들 및 MS들 간의 간섭을 일으키지 않도록 한다. 가용 주파수 대역폭(available frequency bandwidth)은 주파수 캐리어들로 분할(divide)되고, 채널 상태 및 트래픽 요구에 기초하여 주파수 캐리어들이 BS-MS 링크들에 할당된다. BS 및 MS의 종단간(End-to-end) 처리 성능(throughput)은, BS-MS 링크의 SINR(Signal-to-Interference-and Noise-Ratio)의 함수로 표현될 수 있다.
중계를 위한 릴레이 스테이션(RS)은 셀룰러 시스템들의 처리 성능, 커버리지, 및 스펙트럼 효율을 향상시키기 위하여 사용된다. 도 1의 우측은, 베이스 스테이션 BS 복수개의 모바일 스테이션(MS)들, 및 릴레이 스테이션들(RS1, ... , RS6)을 포함하는 셀룰러 시스템의 예를 보여준다. 2-홉(two-hop) 전송이 릴레이 스테이션(RS)를 경유하여, 베이스 스테이션(BS) 및 모바일 스테이션(MS) 사이에서 발생하며, 이때 릴레이 스테이션(RS)은 모바일 스테이션(MS)일 수 있다. 릴레이 스테이션들의 도입은, RRM 디자인에 새로운 시도를 가져온다. 릴레이가 강화된 셀룰러(relay enhanced cellular: REC) 시스템을 위한 RMM은, 베이스 스테이션(BS) - 모바일 스테이션(MS), 베이스 스테이션(BS) - 릴레이 스테이션(RS), 및 릴레이 스테이션(RS) - 모바일 스테이션(MS) 통신 링크들 간에서의 자원 할당에 관하여 초점을 맞추고 있다.
릴레이 스테이션을 지원하기 위하여, 통신 시간 프레임들이 액세스 존(access zone)과 릴레이 존(relay zones)으로 구분될 수 있다. 액세스 존에서는, 릴레이 스테이션들이 2-홉(two-hop) 모바일 스테이션들과 통신할 수 있다. 릴레이 존에서는, 릴레이 스테이션들이 베이스 스테이션과 통신할 수 있다. 상기 베이스 스테이션들은 액세스 존들과 릴레이 존들의 양쪽에서, 모바일 스테이션들(또는 1-홉(one-hop 모바일 스테이션들)과 직접 통신할 수 있다. 상기 액세스 존들 및 릴레이 존들은 시간 도메인(time domain)에서 정의된다.
REC 시스템에서는 베이스 스테이션(BS) 셀들(cells) 및 릴레이 셀들(cells)의 두 가지 타입의 셀들을 존재한다. 상기 베이스 스테이션(BS) 셀은 일반적으로 모든 릴레이 셀에 인접한다. 따라서, 릴레이 셀과 동일한 주파수 자원을 공유할 수 없다. 그럼에도, 상호 분리되어 있는 릴레이 셀들은 그들의 액세스 링크들에서 서브캐리어들(subcarriers)을 재사용할 수 있다. 그러나, 리소스 재사용은 서브캐리어 할당(allocation)이라는 새로운 과제를 낳는다. 종래의 서브캐리어 할당 방법은 동일한 전력 멀티-셀(multi-cell) 자원 할당 프로세스를 제안하기 위한 것으로, 서브캐리어들은 적어도 하나 이상의 셀들에 하나씩 할당된다. 각 서브캐리어 들에 대해, 가장 저-배당된(under-assigned) 셀을 시작으로 하여, 가장 과-배당된(over-assinged) 까지 모든 셀들을 조사한다. 각 셀들에서, 모든 모바일 스테인션(MS)은 전체 처리 성능(throughput)에 기여하거나 손해를 끼친 정도에 의하여 평가된다. 셀 내의 어떠한 모바일 스테이션들(MS)도 전체 처리 성능을 향상시킬 수 없는 경우에는, 상기 셀은 스킵된다. 셀 내의 하나 또는 그 이상의 모바일 스테이션(MS)들이 전체 처리 성능을 향상시킬 수 있는 경우에는, 처리 성능에 가장 큰 이점을 제공하는 모바일 스테이션(MS)은 서브캐리어가 배당된다. 또한, 종래의 서브캐리어 할당은 최소 데이터 레이트 제약(data rate constraint)을 고려하는, 멀티-셀(multi-cell) 자원 할당 프로세스를 제안한다. 전체 처리 성능에 가장 큰 이점을 제공하는 모바일 스테이션(MS)을 시작으로 하여 각 서브케리어에 대하여, 모든 저-배당된(under-assigned) 모바일 스테이션(MS)들이 평가된다. 전체 처리 성능에 더 이상의 모바일 스테이션(MS)들이 이득을 얻을 수 없을 때까지, 서브 캐리어를 공유하기 위하여 모바일 스테이션(MS)들이 추가된다. 모바일 스테이션(MS)들이 원하는 데이터 레이트에 도달하면, 더 이상의 서브캐리어들을 받아들이지 않는다. 이와 같은 제약은 모든 모바일 스테이션(MS)들이 데이터 레이트 요구조건을 만족시킬 때 제거된다.
그러나, 상기와 같은 서브캐리어 할당 방법은 릴레이 셀들 간의 자원 재사용을 가능하게 하는 REC 시스템에서의 서브캐리어 할당에 적용할 수 없다. 상기와 같은 종래의 멀티-셀 자원 할당은 같은 방식으로 모든 셀들을 다룬다. 언급한 바와 같이, REC 시스템에는, 베이스 스테이션(BS) 셀들 및 릴레이 셀들의 두 가지 종 류가 있다. 자원 재사용은 릴레이 셀들 간에서만 허용되므로, 릴레이 셀들 및 베이스 스테이션(BS) 셀은 다르게 취급되어야 한다. 따라서, 종래의 접근 방법은 적용될 수 없다.
또 다른 종래의 접근 방법은 자원 재사용 없이, REC 시스템을 위한 3단계(three-step)로 구성되는 서브캐리어 할당 과정을 제안하고 있다. 먼저, 서브캐리어는 각 존(zone)의 처리 성능을 최대화하기 위하여 액세스 존(access zone) 및 릴레이 존(relay zone)에서 독립적으로 할당된다. 특히, 각 서브캐리어는 서브캐리어의 증가에 의해 가장 높은 데이터 레이트에 도달하는, 통신 링크(BS - MS, RS - MS, 및 BS - RS 링크들)에 할당된다. 그리고, 서브캐리어는, 액세스 존 및 릴레이 존에서 처리 성능 향상이 이루어지지 않을 때까지, 과-밸런싱된(over-balanced) 셀들/링크들로부터 저-밸런싱된(under-balaced) 셀들/링크들 측으로 재할당된다. 마지막으로, 릴레이 링크들 및 액세스 링크들의 전력(power)레벨이, 2-홉(two-hop) 링크들의 용량(capacity)을 밸런싱하기 위하여 조절된다. 그러나, 상기와 같은 3단계(three-step) 접근 방법은, 리소스 재사용을 허용하지 않는 REC 시스템을 위한 것이다(도 2). 다시 말해, 베이스 스테이션 셀은 릴레이 스테이션 셀들과 동일한 주파수 자원을 공유하지 않는다. 또한, 릴레이 스테이션 셀은 셀들 간에 동일 주파수 자원을 공유하지 않는다. 자원 재사용이 REC 시스템에서 허용되면, 종래의 자원 할당 접근 방법은 서브캐리어 자원 할당에 적합하지 않다. 이는, 자원 재사용을 허용하는 REC 시스템에서는, 서브캐리어가 두 개 또는 그 이상의 릴레이 셀들의 액세스 링크들에 할당될 수 있기 때문이다. 서브캐리어가 할당되면, 각 재할당(조 정)이 서브캐리어를 릴리징/억셉팅(releasing/accepting)하는 셀들뿐만 아니라, 동일 서브캐리어를 할당받은 다른 모든 셀들에, 영향을 미치기 때문에, 릴레이 셀들 간에 서브캐리어를 재할당하는 것은 비실용적이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 베이스 스테이션(base station) 및 릴레이 스테이션들(relay stations) 간의 적어도 하나 이상의 릴레이 통신 링크들에, 서브캐리어들을 할당하고, 다른 릴레이 셀들(cells)에서의 액세스 통신 링크들 간의 재사용(reusing) 서브캐리어들을 포함하는, 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들을 위한 서브캐리어를 할당하는데 있어서, 상대(corresponding) 릴레이 통신 링크들에서 도달되는(achieved) 데이터 레이트(rate)에 근접시키기(approximate) 위하여, 릴레이 스테이션들 및 모바일 스테이션들 간의 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들에, 서브캐리어들을 할당하여, 액세스 통신 링크들의 최소 데이터 레이트(rate) 요구조건을 충족시키고자 한다.
본 발명의 일측에 따른 베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션들, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들을 포함하는, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한, 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 방법은, 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계를 포함하고, 상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는, 액세스 통신 링크들의 최소 데이터 레이트(rate) 요구조건을 충족시키기 위하여, 베이스 스테이션(base station) 및 릴레이 스테이션들(relay stations) 간의 적어도 하나 이상의 릴레이 통신 링크들에, 서브캐리어들을 할당하는 단계; 및 다른 릴레이 셀 들(cells)에서의 액세스 통신 링크들 간의 재사용(reusing) 서브캐리어들을 포함하는, 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들을 위한 서브캐리어를 할당하는데 있어서, 상대(corresponding) 릴레이 통신 링크들에서 도달되는(achieved) 데이터 레이트(rate)에 근접시키기(approximate) 위하여, 릴레이 스테이션들 및 모바일 스테이션들 간의 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들에, 서브캐리어들을 할당하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는, 모든 모바일 스테이션들이 최소 데이터 레이트 요구조건을 만족할 때, 근본적으로 시스템-와이드 처리 성능(system-wide throughput)을 최대화하기 위해, 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들에 잔여 서브캐리어들(remaining subcarriers)을 할당하는 단계를 더 포함하고, 상기 액세스 통신 링크들에 서브캐리어들을 할당하는 단계는, 다른 릴레이 셀들(cells)에서의 액세스 통신 링크들 간의 서브캐리어들을 재사용하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 통신 시스템은, OFDMA(Orthogonal Frequency Multiple Access) 릴레이 강과 셀룰러 통신 시스템을 포함하는 할 수 있다.
이때, 상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는, 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는, 다른 릴레이 셀들에서, 액세스 통신 링크들 간의 서브캐리어들의 할당의 조 정 없이, 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)하는 단계일 수 있다.
이때, 상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는, 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들에 상기 서브캐리어들의 셋을 배당하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들에 상기 서브캐리어들의 셋을 배당하는 단계는, 액세스 통신 링크들에서의 최소 도달 요구조건을 가지는, 저배당된(under-assigned) 서빙 스테이션 중에서, 서빙 스테이션(serving station)을 감지하는 단계 - 상기 서빙 스테이션은 베이스 스테이션 또는 릴레이 스테이션 중에 하나임 - 를 포함하고,
상기 감지된 스테이션이 베이스 스테이션인 경우, 상기 베이스 스테이션에 서브케리어를 할당하고, - 상기 할당된 서브캐리어는 어떤 릴레이 스테이션에 의해서도 재사용될 수 없음 -
상기 감지된 스테이션이 릴레이 스테이션인 경우, 상기 릴레이 스테이션에 서브케리어가 할당된다 - 상기 할당된 서브캐리어는 베이스 스테이션에 의해 사용되지 않고, 다른 릴레이 스테이션들에 의해 사용될 수 있음 - . 서브캐리어가 저-배당된 릴레이 스테이션에 배당되는 경우, 배당이 전체 시스템의 처리 성능에 이득이 되는 경우, 상기 서브캐리어는 다른 저-배달된 릴레이 스테이션들에 배당될 수 있다.
본 발명에 따르면, 베이스 스테이션(base station) 및 릴레이 스테이션 들(relay stations) 간의 적어도 하나 이상의 릴레이 통신 링크들에, 서브캐리어들을 할당하고, 다른 릴레이 셀들(cells)에서의 액세스 통신 링크들 간의 재사용(reusing) 서브캐리어들을 포함하는, 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들을 위한 서브캐리어를 할당하는데 있어서, 상대(corresponding) 릴레이 통신 링크들에서 도달되는(achieved) 데이터 레이트(rate)에 근접시키기(approximate) 위하여, 릴레이 스테이션들 및 모바일 스테이션들 간의 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들에, 서브캐리어들을 할당하여, 액세스 통신 링크들의 최소 데이터 레이트(rate) 요구조건을 충족시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면들 및 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
개시되는 실시예에 따르면, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한, 서브캐리어 주파수 자원 배당을 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 개시되는 실시예는 서브캐리어 재사용을 가능하게 하는 릴레이가 강화된 셀룰러 시스템을 위한 서브캐리어 주파수 자원 할당 방법을 제공할 수 있으며, 릴레이 셀들 간에 서브캐리어의 재사용을 위한 서브캐리어 할당을 제공할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, REC(relay enhanced cellular: REC) 시스템에서, 상호간에 잘 분리되어 있는 릴레이(relay) 셀들(cells)은, 그 액세스 링크(access links)들에서 서브캐리어(subcarriers)들을 재사용할 수 있다. 제1릴레이 스테이션(RS1) 및 제4릴레이 스테이션(RS4)은 동일한 주파수 자원을 할당받고, 이 자원을 그 액세스 링크들에서 재사용하며, 제2릴레이 스테이션(RS2) 및 제4릴레이 스테이션(RS4)은 동일한 주파수 자원을 할당받고, 이 자원을 그 액세스 링크들에서 재사용하며, 제3릴레이 스테이션(RS3) 및 제6릴레이 스테이션(RS6)은 동일한 주파수 자원을 할당받고, 이 자원을 그 액세스 링크들에서 재사용한다. BS(베이스 스테이션) - MS(모바일 스테이션) 링크들은 릴레이 존(relay zone) 및 액세스 존(access zone) 양쪽에서 서브캐리어를 획득할 수 있다. BS(베이스 스테이션) - RS(릴레이 스테이션) 링크들이 릴레이 존에서 충분한 서브캐리어를 획득할 수 없으면, BS(베이스 스테이션) - MS(모바일 스테이션) 링크들은 릴레이 존에서 점유 중인 서브캐리어들을 BS - RS 링크들 측으로 릴리즈(release)할 수 있으며, 이를 "희생(sacrificing)"이라고 칭한다. 상기 BS - MS 링크들은 상기 액세스 존에서 상기 희생된 캐리어들을 되찾을(redeem) 수 있다. 이와 유사하게, RS - MS 링크들이 상기 액세스 존에서 충분한 서브캐리어들을 획득할 수 없는 경우, 상기 BS - MS 링크들은 액세스 존에서 그들이 점유하는 서브캐리어들을 상기 RS - MS 링크들로 릴리즈하고, 상기 릴레이 존에서 희생된 서브캐리어들을 되찾을 수 있다.
도 3의 좌측은, 액세스 존에서의 자원 할당을 도시하고 있다. 액세스 존에서, BS - MS 링크들(다이렉트 링크들) 및 RS - MS 링크들(액세스 링크들), 양쪽 모두는 서브캐리어들을 받아들일 수 있다. BS(베이스 스테이션) 셀(cell)은 모든 릴레이 셀들(relay cells)에 가깝기 때문에, 서브캐리어들은 BS - MS 링크들 및 RS - MS 링크들 간에 재사용될 수 없다. 그러나, 다른 릴레이 셀들에 있는 RS - MS 링크들은 상호간에 심각한 상호 간섭을 유발하지 않는 경우에는, 동일한 주파수 자원을 재사용할 수 있다. 도 3의 우측은 릴레이 존(relay zone)에서의 자원 할당을 도시하고 있다. 릴레이 존에서는, BS - MS 링크들 및 BS - RS 링크들 양쪽에서 서브캐리어를 받아들일 수 있다. 모든 링크들은 BS로부터 시작되기 때문에, 인트라-셀(intra-cell) 간섭을 피하기 위하여, 상기 릴레이 존에서는 서브캐리어의 재사용이 허용되지 않는다.
개시되는 실시예에 따르면, 릴레이 셀들 간의 자원 재사용에 의한 REC 시스템에서 자원 할당을 위하여, 라디오 자원 관리(radio resource management: RRM)에 의한 접근 방법을 제공한다.
주파수 자원 재사용을 가능하게 하는, OFDMA(Orthogonal Frequency Multiple Access)에 기반한 멀티-셀(multi-cell) 시스템에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 셀 내의 서브캐리어의 할당은, 공동-채널(co-channel) 셀들로부터의 간섭 및 상기 공동-채널로의 간섭 모두를 고려 해야만 한다. 전체 시스템의 처리 성능을 최대화하기(maximize) 위해서는, 일반적으로 서브캐리어는 로컬 셀(local cell) 처리 성능(throughput) 대신에, 전체 멀티-셀 시스템 처리 성능에 가장 이득을 제공할 수 있는, MS에 서브캐리어가 할당된다.
개시되는 실시예에 따르면, REC 시스템의 액세스 존들에 할당되는 서브캐리어는, BS 셀 및 릴레이 셀을 포함하는 멀티-셀(multi-cell) REC 시스템에 적용된다. 또한, 자원 밸런싱(resource balancing)은 액세스 존 및 릴레이 존 서브캐리 어 할당을 위하여 제공된다. 자원 밸런싱 과정에서, 릴레이 셀들 간에서의 서브캐리어 조정은 회피된다. 서브캐리어 할당은, 액세스 존 및 릴레이 존 양쪽에서의 서브캐리어 할당, 스펙트럼 효율(spectral efficiency)/멀티-유저 다이버시티(multi-user diversity), 릴레이 셀들 간의 서브캐리어 재사용, 모바일 스테이션들의 최소 데이터 레이트 요구조건, 및 액세스 및 릴레이 통신 링크들 간의 밸런싱에 의하여, OFDMA 기반 REC 시스템의 전체 처리 성능을 증가시키고, 보다 최대화하는 데에 관련된다. 상기와 같은 리소스 밸런싱은, 릴레이 셀들간의 서브캐리어의 조정을 수행하지 않고도, 액세스 링크들 및 릴레이 링크들의 수용력(capacity)을 매칭(match)할 수 있다. REC 시스템에서의 릴레이 셀들간의 자원 재사용을 위한 자원 할당은, IEEE 802.16j, IEEE 802.16m, 및 등등의 다른 OFDMA 기반 광대역(broadband) 무선 표준에서, 최선의 RRM이 가능하도록 한다.
개시되는 실시예에서는, 하기와 같은 정의들이 사용될 수 있다.
N: 서브캐리어의 개수
L: 릴레이 스테이션(RS)들의 개수
Mj: 베이스 스테이션(RS)/릴레이 스테이션(RS)j(BS: j=0, RS: j=1,...,L)
TF: 다운링크 프레임의 시간 주기
TR: 릴레이 존의 시간 주기
TA: 액세스 존의 시간 주기
Figure 112008084791900-pat00001
: 서브케리어 N에 도달할 수 있는 XSj - YSk 의 데이터 레이트 (BS: j=0, RS: j=1,...,L)
Figure 112008084791900-pat00002
: YSk의 최소 데이터 레이트 요구조건(XSj에 의해 서빙됨)
Figure 112008084791900-pat00003
Figure 112008084791900-pat00004
Figure 112008084791900-pat00005
: 1-홉(hop) 모바일 스테이션(MS)들의 데이터 레이트 요구조건들의 총합
Figure 112008084791900-pat00006
: 2-홉(hop) 모바일 스테이션(MS)들의 데이터 레이트 요구조건들의 총합
Figure 112008084791900-pat00007
: 릴레이 셀 j에서의 2-홉(hop) 모바일 스테이션(MS)들의 데이터 레이트 요구조건들의 총합(j=1,...,L)
모든 1-홉(hop) 모바일 스테이션(MS)들의 종단 간(End-to-end) 처리 성능:
Figure 112008084791900-pat00008
일 때,
Figure 112008084791900-pat00009
모든 2-홉(hop) 모바일 스테이션(MS)들의 종단 간(End-to-end) 처리 성능:
Figure 112008084791900-pat00010
일 때,
Figure 112008084791900-pat00011
시스템 전체의 처리 성능
Figure 112008084791900-pat00012
BS - MS 링크는 다음의 수식에 해당하는 경우, 저-배당됨(under-assigned):
Figure 112008084791900-pat00013
RS - MS 링크는 다음의 수식에 해당하는 경우, 저-배당됨(under-assigned):
Figure 112008084791900-pat00014
BS - RS 링크는 다음의 수식에 해당하는 경우, 저-배당됨(under-assigned):
Figure 112008084791900-pat00015
RS 셀은 다음의 수식에 해당하는 경우, 저-배당됨(under-assigned):
Figure 112008084791900-pat00016
릴레이 셀 및 그 대응되는 BS - RS 링크는 다음의 수식에 해당하는 경우, 밸런싱됨(balanced):
Figure 112008084791900-pat00017
다음의 수식에 해당하는 경우, 릴레이 셀이 과-밸런싱되거나(over-balanced), 또는 BS - RS 링크가 저-밸런싱됨(under-balanced):
Figure 112008084791900-pat00018
다음의 수식에 해당하는 경우, 릴레이 셀이 저-밸런싱되거나(under-balanced), 또는 BS - RS 링크가 과-밸런싱됨(over-balanced):
Figure 112008084791900-pat00019
다음의 수식에 해당하는 경우, BS - MS 링크가 저-밸런싱됨(under-balanced):
Figure 112008084791900-pat00020
개시되는 실시예는, 서빙 스테이션(serving station)으로부터 릴레이 및 모바일 스테이션(MS)으로의 다운링크(downlink) 통신에 초점을 맞추고 있다. 모든 통신 링크는 최소 데이터 레이트에 도달하기 위하여 충분한 자원을 할당받아야 한다. 베이스 스테이션(BS) 및 릴레이 스테이션(RS)으로부터의 전송 전력(transmission power)은 고정되어 있다. 즉, 다시 말해 전력 제어(power control)는 자원 할당을 최적화/밸런스 하기 위한 수단으로서 고려되지 않으며, 하나의 셀 시스템이 고려된다. 그로 인해, 다른 베이스 스테이션(BS)로부터의 인터-셀(inter-cell) 간섭은 고려되지(counted) 않는다. 모바일 스테이션(MS)은 베이스 스테이션(BS)(1-홉)과 직접, 또는 릴레이 스테이션(RS)(2-홉)을 통하여 통신한다. 둘 또는 그 이상의 릴레이 스테이션(즉, 2-홉 초과)을 통한 통신은 고려되지 않는다. 릴레이 셀들은 그들의 액세스 링크들 사이에서 주파수(서브캐리어) 자원을 재사용할 수 있고, 서브캐리어 할당을 담당하기 위한 자원 컨트롤러(resource controller)는, 각 서브캐리어 상의 각 링크의 도달할 수 있는 데이터 레이트에 대해 인지하고 있다.
개시되는 실시예에 따르면, 릴레이 셀들에서의 서브캐리어의 조정을 피하기 위하여, 릴레이 셀들의 수용력(capacities)이 릴레이 링크들의 수용력을 초과하지 않는다. 그렇지 않은 경우에는, 서브캐리어는 과-밸런싱된(over-balanced) 릴레이 셀들로부터 저-밸런싱된(under-balanced) 릴레이 또는 베이스 스테이션(BS) 셀로, 이동(재할당)되어야만 한다. 따라서, 서브캐리어들은 먼저 릴레이 존에 할당되어, 릴레이 링크들은 상대 액세스 링크들의 최소 데이터 레이트 요구를 수용할 수 있고, 다음에 서브캐리어들은 액세스 존에 할당되어, 액세스 링크들이 릴레이 링크 상에서 도달된 상기 데이터 레이트를 매칭시킨다.
서브캐리어가 액세스 존에 할당되었을 때, 가장 저-배당된(under-assigned) 셀이 먼저 확인(identified)된다. 상기 셀이 베이스 스테이션(BS) 셀인 경우, 상기 서브캐리어는 상기 베이스 스테이션(BS) 셀에 할당되고, 다른 릴레이 셀들에 의 하여 재사용되지 않는다. 가장 저-배당된 셀이 릴레이 셀(relay cell)인 경우, 서브캐리어는 상기 릴레이셀 및 다른 릴레이 셀들에도 배당될 수 있으나, 베이스 스테이션(BS) 셀에 의해서 재사용되지는 않는다. 1-홉 모바일 스테이션들의 액세스 링크들은 액세스 존 및 릴레이 존 양쪽 모두에서 서브캐리어를 획득할 수 있으므로, 2-홉 모바일 스테이션들이 그 요구조건을 만족하도록 하기 위하여, 상기 두 개의 존에서의 이들 링크들로의 자원 할당이 조절될 수 있다.
모든 모바일 스테이션들의 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족시키기에, 상기 액세스 존 및 릴레이 존 양쪽에서의 자원이 충분한 경우, 릴레이 존 내의 잔여 서브캐리어들은 먼저, 그리디 기법(greedy approach)에 의하여 할당된다. 그리고, 액세스 존 내의 잔여 서브캐리어들은, 액세스 링크가 릴레이 링크들 상에 도달된 상기 데이터 레이트에 매칭(match)되도록 할당된다. 상기 매칭 후, 액세스 존 내의 잔여 서브캐리어와 같은 서브캐리어들은, 1-홉 모바일 스테이션들의 액세스 링크들에 할당된다. 충분한 서브캐리어들이, 액세스 링크들이 완벽한 매칭이 되도록 하기 위하여, 액세스 존에 남는 경우, 서브캐리어들은 1-홉 과-밸런싱된 릴레이 링크들로부터 모바일 스테이션의 액세스 링크들로 이동(재할당)된다.
그리디 기법(greedy approach)은, 모든 다른 링크들 사이에서 높은 데이터 레이트 증가(서브캐리어에 의하여)를 이룰 수 있는, 통신 링크에 각 서브캐리어를 할당하는 것에 관련된다. 다시 말해서, 서브캐리어는 상기 서브캐리어를 가장 유용하게 사용할 수 있는 링크에 할당된다.
도 5는 개시되는 실시예에 따른 릴레이가 강화된 통신 시스템을 위한 서브캐 리어 주파수 자원 할당을 위한 흐름도이다.
서브캐리어들은 모든 BS - RS 링크들이 더 이상 저-배당되지 않거나, 또는 서브캐리어들이 릴레이 존에서 소진될 때까지, 릴레이 존의 BS - RS 및 BS - MS 링크들 양쪽에 배당(할당)된다(S101). 초기에, 각 링크들은 가장 높은 데이터 레이트 상승을 이룰 수 있는 링크에 최상의 저 할당된 서브캐리어를 배당받는다. 상기 초기 링크 할당 순서는 무작위이거나, 또는 특정 우선권(예를 들어, 할당되지 않은 서브캐리어들에서 최대 도달 가능한 레이트의 내림 차순(descending sequence))에 근거할 수 있다. 잔여 서브캐리어들을 저-배당된 BS - RS 및 BS - MS 링크들에 할당하기 위한 반복이 시작된다. 각 반복에서는, BS 또는 RS 일 수 있는, 가장 저-배당된 서빙 스테이션(serving station)이 먼저 확인된다. 서빙 스테이션이 RS인 경우, 상응하는 BS - RS 링크가 서브캐리어 할당을 위해 선택된다. 서빙 스케이션이 BS 인 경우, 가장 저-배당된 BS - MS 링크가 서브캐리어 할당을 위해 선택된다. 상기 링크 선택은 다음의 수학식 1에서와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008084791900-pat00021
상기 선택된 링크는, 가장 높은 데이터 레이트 상승에 도달할 수 있는 최상 의 할당되지 않은 서브캐리어를 부여받는다. BS - RS 또는 BS - MS 링크는, 더 이상 저-배당되지 않은 경우, 새로운 서브캐리어를 받아들이는 것을 중지한다. 서브캐리어 할당은, BS - RS 링크가 새로운 서브캐리어를 받아들이는 것을 중지할 때까지, 또는 서브캐리어가 소진될 때까지 지속된다. 이 단계에서, BS - MS 링크들은 최소 데이터 레이트 요구조건에 부합할 필요는 없다.
MS들의 종단 간(end-to-end, E2E) 데이터 레이트 요구조건을 만족하기 위하여, 서브캐리어들을 저-배당된 RS - MS 및 BS - MS 링크들에 할당한다(S102).
모든 RS 셀들이 더 이상 저-밸런싱 되지 않은 경우, 다음의 S104 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 S105 단계로 진행한다(S103).
모든 MS 들이 E2E 데이터 레이트 요구조건을 만족하는 경우에는 S106 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우 S107 단계로 진행한다(S104)
서브캐리어들이 액세스 존에서 소진되는 경우에는 S108 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 다시 S102 단계로 진행한다(S105).
먼저 잔여 서브캐리어들을 릴레이 존에 할당하고, 릴레이 링크들에 매칭시키기 위하여, 잔여 서브캐리어들을 액세스 존에 할당한다(S106).
서브캐리어들을 BS - MS 링크로부터 릴레이 존의 BS -RS 링크들로 이동(재할당)하여, BS - RS 링크들을 강화하고, 액세스 존의 BS - MS 링크를 보충하고, BS - RS 및 RS - MS 링크들을 밸런싱 한다(S107).
서브캐리어들을 BS - MS 링크로부터 액세스 존의 BS - RS 링크들로 이동하여, BS - RS 링크들을 강화하고, 릴레이 존의 BS - MS 링크를 보충하고, BS - RS 및 RS - MS 링크들을 밸런싱 한다(S108).
상기의 S102 내지 S108 단계에서와 같이, 모든 MS들의 종단 간(end-to-end) 데이터 레이트 요구조건들을 만족시키기 위하여, 서브캐리어들은 액세스 존의 BS - MS 및 RS - MS 링크들에 하나씩 할당된다. 서브캐리어들을 할당하기 전에, 가장 저-배당된 BS/릴레이 셀은 다음의 수학식 2에 기초하여 확인될 수 있다.
Figure 112008084791900-pat00022
초기에, 모든 릴레이 셀들이 0에 가까운 데이터 레이트에 도달하기 때문에, 가장 저-배당된 릴레이 셀은, 가장 큰 개수의 MS들을 가질 수 있거나, 가장 높은 요구(required) 레이트를 가질 수 있다. BS 셀이 서브캐리어에 가장 먼저 선택된 셀인 경우, 상기 서브캐리어는 더 이상 릴레이 셀들에 의해 고려되지 않는다. 서브캐리어는 단순히, 서브캐리어에 의해 가장 높은 데이터 레이트 증가에 도달할 수 있는, 저-배당된 BS - MS 링크들 중에서 어느 하나에 할당된다. BS - MS 링크는, 최소 데이터 레이트 요구조건에 부합하거나, 또는 더 이상 저-충족되지(under-charged) 않은 경우, S102 단계에서 새로운 서브캐리어들을 받아들이는 것을 중지해야 한다. 릴레이 셀이 서브케리어에 의해서 선택된 첫번째 셀인 경우, 더 이상, 이 서브캐리어는 상기 릴레이 셀에 의하여 고려될 수 없다. 그러나, 다른 릴레리 셀들은 이 서브캐리어를 재사용할 수 있다. 여전히 저-밸런싱 된 모든 릴레이 셀들은, 그들의 도달된 레이트(achieved rate)/요청한 레이트(required rate) 비율의 오름 차순(ascending sequence)에 기초하여, 이 서브캐리어에 대하여 조사(examine)된다. 공동-채널(co-channel) 그룹은, 최종적으로 이 서브캐리어가 할당된 모든 RS - MS 링크들을 포함하는 이 서브캐리어를 위하여 생성된다.
서브캐리어에 대해 조사된 각 릴레이 셀들에 대하여, 셀 내의 모든 저-배당된 RS - MS 링크들이 평가(evaluate)된다. 상기 평가는 각 링크에 의해 생기는 데이터 레이트 상승과, 공동-채널 링크들에 야기되는 데이터 레이트 감소를 고려하여 평가된다. 모든 RS - MS 링크들이 전체 처리 성능에 의해 이득을 얻을 수 없는 경우, 릴레이 셀은 스킵되고(skipped), 그렇지 않은 경우, 처리 성능에 대한 이득의 대부분 얻는 링크는 상기 캐리어의 공동-채널 그룹에 더해진다. 각 릴레이 셀을 위하여, 많아야 한 개의 RS - MS 링크가 서브캐리어의 공동-채널 그룹에 더해질 수 있다. 릴레이 셀은, 더 이상 저-밸런싱이 아닐 때, S102 단계에서 새로운 서브캐리어들을 받아들이는 것을 중지해야 한다. 서브캐리어를 할당하는 S102 단계는, 모든 링크들이 서브캐리어들을 받아들이는 것을 중지하거나, 또는 서브캐리어들이 소진될 때까지 계속된다. 그에 따른 결과는 다음과 같은 세 가지 결과가 있을 수 있다. 모든 링크들이 서브캐리어들을 받아들이는 것을 중지하고, 모든 MS 들이 종단 간(end-to-end) 데이터 레이트 요구조건에 부합하는 경우, 잔여 서브캐리어들이 액세스 존 및 릴레이 존의 양쪽에 할당될 수 있다. 모든 링크들이 서브캐리어들을 받아들이는 것을 중지하지만, 하나 또는 그 이상의 2-홉 MS 들이, BS - RS 링크들이 약하여 그 요구조건들을 만족하지 못하는 경우, 상기 BS - RS 링크들을 강화할 수 있다. 릴레이 셀들이 대응되는 BS - RS 링크들에 매칭되기 전에 서브캐리어들이 액세스 존에서 소진되는 경우, RS - MS 링크들을 강화한다.
도 6은 개시되는 실시예에 따른 보다 상세한, 할당 과정에서의 잔여 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 흐름도로서, 두 가지 주요 과정을 포함한다. 첫 번째는 릴레이 존의 잔여 서브캐리어들이, 그리디 기법(greedy approach)을 사용하여, BS - RS 및 BS - MS 링크들에 할당되는 것이다. 그 다음은 액세스 존의 잔여 서브캐리어들이, 도달된 데이터 레이트를 BS - RS 링크들에 매칭하기 위하여, BS - MS 및 RS - MS 링크들이 할당되는 것이다. 이와 같은 과정들은 다음과 같이 구성된다.
릴레이 존 처리 성능을 최대화하기 위하여, 잔여 서브캐리어들을 BS - RS 및 RS - MS 링크들에 할당한다(S111).
도달된 데이터 레이트를 BS - RS 링크들에 매칭하기 위하여, 잔여 서브캐리어들을 BS - RS 및 RS - MS 링크들에 할당한다(S112).
모든 릴레이 셀들이 더 이상 저-밸런싱되지(under-balanced) 않은 경우, S114 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우 S115 단계로 진행한다(S113).
액세스 존에서 모든 서브캐리어들이 소진되는 경우, S116 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우, S112 단계로 진행한다(S114).
잔여(remaining) 서브캐리어들을 BS - MS 링크들에 할당하고(S115), 종료한 다.
여분의 서브캐리어들을, 과-밸런싱된 BS - RS 링크들로부터 BS - MS 링크들로 할당하고(S116), 종료한다.
S111 단계에서, 릴레이 존에서의 각 잔류 서브캐리어들은, 서브캐리어들에 의해 가장 높은 데이터 레이트에 도달할 수 있는 BS - RS 또는 BS - MS 링크에 할당된다. 서브캐리어를 받아들이기 위하여 선택되는 링크는 다음의 수식에서와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008084791900-pat00023
상기와 같은 자원 할당은 릴레이 존에서의 모든 서브캐리어들이 소진될 때까지 계속된다.
S112 에서 S116 단계에서, 액세스 존의 잔여 서브캐리어를 할당하기 위하여, 도 5에서의 S102 단계에서와 유사하게, 모든 저-밸런싱된 릴레이 셀들을, 그들의 밸런싱 비율(예를 들어,
Figure 112008084791900-pat00024
)의 오름 차순(ascending sequence)에 기초하여 먼저 조사한다. 각 고려중인 릴레이 셀 중에서, 셀 내의 RS - MS 링크들 중에서 어느 하나도 전체 처리 성능 이득을 얻을 수 없는 경우, 상기 릴레이 셀은 스킵되고, 전체 처리 성능 이득을 얻을 수 있는 경우에는, 상기 처리 성능에 가장 많은 이득을 제공하는 링크가, 서브캐리어의 공동-채널 그룹에 더해진다. 한번 모든 저-밸런싱된 릴레이 셀들이 조사되면, 다음의 수학식에 의하여 전체 릴레이 셀들의 처리 성능의 총합이 계산된다.
Figure 112008084791900-pat00025
그리고, BS - MS 를 통하여 도달할 수 있는 최데 데이터 레이트는 다음의 수학식에 의하여 계산될 수 있다.
Figure 112008084791900-pat00026
Figure 112008084791900-pat00027
인 경우, 서브캐리어는, 서브캐리어에 의해 상승되는 최대 데이 터 레이트에 도달할 수 있는 BS - MS 링크에 할당된다. 그렇지 않은 경우, 서브캐리어는 공동-채널 그룹 내의 RS - MS 링크들에 할당된다. 릴레이 셀은 더 이상 저-밸런싱 상태가 아닐 때, 새로운 서브캐리어들을 받아들이는 것을 중지해야 한다. 만약, 서브캐리어들이 소진되기 전에, 모든 릴레이 셀들이 새로운 서브캐리어들을 받아들이는 것을 중지하는 경우에는, BS - MS 링크들에 잔여 서브캐리어들이 할당된다. 다시, 각 서브캐리어들이 서브캐리어에 의해 상승되어 가장 높은 데이터 레이트에 도달할 수 있는 BS - MS 에 할당된다. 서브캐리어들이 액세스 존에서 소진되었을 때, 하나 또는 그 이상의 릴레이 셀들이 여전히 저-밸런싱된 경우, 과-밸런싱된 BS - RS 링크들은, 릴레이 존 내의 BS - MS 링크들에 여분의 서브캐리어들을 릴리즈(release) 한다. 이와 같은 과정은 BS - RS 및 RS - MS 링크들 간의 밸런스가 이루어질 때까지 계속된다. 서브캐리어들이 BS - RS 링크들로부터 BS - RS 링크들로 이동(재할당)될 때, 적어도 각 과-밸런싱된 BS - RS 링크에 이득을 제공하는 서브캐리어가 선택되고, BS - MS 링크들 중 하나에 할당된다. BS - MS 링크는, 모든 BS - MS 링크들 중에서 상기 서브캐리어에 의해 가장 높은 데이터 레이트에 도달해야 하는 서브캐리어를 받아들이기 위해 선택된다.
도 7은 도 5의 S017 단계를 보다 상세하게 설명하기 위한 도면으로서, 다음의 세 개의 주요 과정을 포함한다.
첫 번째 과정은 서브캐리어들이 릴레이 존의 BS - MS 링크들로부터 저-배당된 BS - RS 링크들로 이동(재할당)되는 과정이고, 두 번째 과정은 릴레이 존에서 자원을 희생하는 BS - MS 링크들이 액세스 존에서 보상되는 과정이고, 세 번째 과 정은 첫 번째 과정에 기인하여, 저-밸런싱된 릴레이 셀들이 보강되는 과정이다. 상기와 같은 S107 단계를 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
모든 BS - RS 링크들이 더 이상 저-배당되어 있지 않거나, BS - MS 링크들 중에서 하나가 가장 저-배당되거나, 또는 서브 캐리어가 BS - MS 링크들에 의해 점유되지 않을 때까지, 서브캐리어들을 BS - MS 링크로부터 저-배당된 BS - RS 링크 측으로 이동시킨다(S121)
모든 MS들의 종단 간(end-to-end) 데이터 레이트 요구조건들을 만족시키기 위하여, 잔여 서브캐리어들을 RS - MS 및 BS - MS 링크들에 할당한다(S122).
RS 셀들이 더 이상 저-밸런싱되지 않은 경우, S124 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 S127 단계로 진행한다(S123).
모든 MS 셀들이 종단 간(end-to-end) 데이터 레이트 요구조건들을 만족하는 경우에는 S125 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 S126 단계로 진행한다(S124).
잔여 서브캐리어들을 BS - MS 링크들에 할당하고(S125), 종료한다.
BS - MS 링크들에 의하여 서브캐리어들이 점유되지 않은 경우에는, S125 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 S121단계로 진행한다(S126).
서브캐리어들이 소진된 경우에는, 도 8에 도시된 바와 같은 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 S122 단계로 진행한다(S127).
S121 단계에서, 이제 액세스 존에서 BS - MS 링크들에 의해 점유된 모든 서브캐리어들은, 이제 저-배당된 BS - RS 링크에서 "가용(available)"하게 된다. 각 조정에서, 가장 저-배당된 BS - RS 링크는 최고의 데이터 레이트 증가를 이룰 수 있는 최고의 "가용(available)" 서브캐리어를 제공받는다. 서브캐리어가 재할당되면, 더 이상 최초의 호스트(original host)에 속하지 않게 된다. 서브캐리어 조정은, 모든 BS - RS 링크들이 더 이상 저-배당되지 않거나, BS - MS 링크들 중에서 하나가 가장 저-배당된 링크이거나, 또는 BS - MS 링크들에 의하여 점유된 모든 서브캐리어들이 소진되는, 조건 중에 어느 하나에 해당될 때까지 계속된다.
S122 단계로부터 S127 단계에서는, 종단 간(end-to-end) 데이터 레이트 요구조건들을 만족하기 위하여, 액세스 존의 잔여 서브캐리어들이 BS - MS 및 RS - MS 링크들에 하나씩 할당된다. 릴레이 존(relay zone)에서 자원을 희생하는 BS - MS 링크들은, 액세스 존(access zone)에서 보상된다. 또한, S121 단계에 의해 저-배당되는 릴레이 셀들은, 새로운 밸런스에 도달할 때까지, 그 수용력을 강화할 수 있도록 조정된다. S122단계에서, 더 이상 저-밸런싱되지 않을 때, 릴레이 셀은 새로운 서브캐리어들을 받아들이는 것을 중지하여야 한다. S122 단계에서, BS - MS 링크는 최소 데이터 레이트 요구조건에 부합하거나, 더 이상 저-충족(under-charged)되지 않은 경우, 새로운 서브캐리어들을 받아들이는 것을 중지해야 한다.
서브캐리어 할당은 모든 링크들이 서브캐리어들 받아들이는 것을 중지하거나, 또는 서브캐리어들이 소진될 때까지 계속된다. 이때, 다음과 같은 세 가지 결과가 있을 수 있다. 모든 링크들이 서브캐리어들을 받아들이는 것을 중지하고, 모든 MS들이 종단 간(end-to-end) 데이터 레이트 요구조건들에 부합하는 경우, 액세스 존에서 잔여 서브캐리어들이 BS - MS 링크들에 할당된다. (잔여 서브캐리어들 각각은 서브캐리어에 의해 가장 높은 데이터 레이트 상승에 도달할 수 있는 BS - MS 링크에 할당된다.) 모든 링크들이 서브캐리어들을 받아들이는 것을 중지하였으나, 하나 또는 그 이상의 2-홉 MS들이 약한 BS - RS 링크들 때문에 그 요구조건들에 부합하지 못하는 경우, 릴레이 존에서 그 BS - RS 링크들을 강화하기 위하여 추가적인 서브캐리어 조정이 필요하다. 릴레이 존에 BS - MS 링크들에 의해 점유되는 서브캐리어들이 여전히 존재하는 한, 상기 캐리어들은 저-배당 BS - RS 링크들에 제공되기 위하여 릴리즈 될 수 있다. BS - MS 링크들에 의해 점유된 서브캐리어들이 소진되면, BS - RS 링크들은 더 이상 향상될 수 없다. 따라서, 액세스 존의 잔여 서브캐리어들은 BS - MS 링크들에 할당된다. 하나 또는 그 이상의 BS - MS 링크들이 여전히 저-배당된 경우, 가장 저-배당된 BS - MS 링크들이 먼저 만족되어야 한다. 결국 모든 BS - MS 링크들이 그 최소 데이터 레이트 요구조건들 만족하고, 잔여 서브캐리어들은 서브크래이어 의해 가장 높은 데이터 레이트 증가에 도달할 수 있는 BS - MS 링크들에 할당된다. 서브캐리어들이 릴레이 셀들이 대응 BS - RS 링크들에 매칭되기 전에, 액세스 존에서 소진된 경우, 도 8에 도시된 과정들이 수행된다.
도 8은 도 5의 S108 단계를 보다 상세하게 설명하기 위한 도면으로서, S108 단계는 다음의 과정이 포함된다. 첫 번째 과정은 액세스 존에서 서브캐리어들이 BS - MS 링크들로부터 저-배당된 RS - MS 링크들로 이동되는 과정이고, 두 번째 과정은 액세스 존에서 자원을 희생한 BS - MS 링크들이, 릴레이 존에서 보상받는 과정이다. 상기와 같은 S108 단계를 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
모든 RS 셀들이 더 이상 저-배당되지 않거나, BS - MS 링크들 중에서 하나의 링크가 가장 저-배당된 링크이거나, 또는 서브캐리어가 BS - MS 링크들에 의해 점유되지 않을 때까지, 서브캐리어들을 BS - MS 링크들로부터 저-배당된 RS - MS 링크들로 이동시킨다(S131).
서브캐리어들이 소진된 경우, 잔여 서브캐리어들을 BS - MS 링크들에 할당하고, 서브캐리어들이 소진되지 않은 경우에는, 여분의 서브캐리어들을 과-밸런싱된 BS - RS 링크들로부터 BS - MS 링크들로 할당한다(S132).
모든 BS - MS 링크들이 더 이상 저-배당되지 않은 경우, S134 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 S135 단계로 진행한다(S133).
상기 S131 단계의 조건에서와 같이, 상기 모든 RS 셀들이 더 이상 저-배당되지 않거나, 또는 서브캐리어가 BS - MS 링크들에 의해 점유되지 않을 경우에는, S135 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 S131 단계로 복귀한다(S134).
잔여 서브캐리어들 또는 과-밸런싱된 BS - RS 링크들이 존재하는 경우에는 S132 단계로 진행하고(S135), 그렇지 않은 경우에는 종료한다.
S131 단계에서, 액세스 존에서 BS - MS 링크들에 의해 점유되는 서브캐리어들은 저-배당된 RS - MS 링크들 측으로 "가용(available)"하게 된다. 상기 서브캐리어들을 할당하는 순서는 임의적이거나, 또는 모든 2-홉 MS들을 통한 도달 가능한 레이트들의 평균의 내림 차순(descending sequence) 등과 같은 특정 우선권에 기초하여 이루어질 수 있다. 또 다른 가능한 순서는, 보다 많이 할당받는 BS - MS 링크들이 서브캐리어를 먼저 릴리즈 할 수 있는가에 따른 것일 수 있다(예를 들어, 보다 높이 도달한 레이트/요구한 레이트 비율). 각 "가용" 서브캐리어들은 하나 또는 그 이상의 RS - MS 링크들에 할당될 수 있다. 상기 서브캐리어 조정은 모든 릴레이 셀들이 더 이상 저-배당되지 않거나, BS - MS 링크들 중의 하나가 가장 저-배당된 링크이거나, 또는 BS - MS 링크들에 의해 점유된 모든 서브캐리어들이 소진되는 조건 중에 어느 하나에 해당될 때까지 계속된다.
S132 단계부터 S135 단계는, 액세스 존에서의 리소스를 희생하는 BS - MS 링크들이, 릴레이 존에서 보상될 수 있도록 하는 과정이다. 릴레이 존에서 서브캐리어들이 소진되지 않은 경우, BS - MS 링크들은 잔여 서브캐리어들에 의하여 "충족(charged)"된다(즉, 자원이 할당됨.). 각 반복 중에, 가장 저-배당된 BS - MS 링크들은 확인되고, 가장 최선의 할당되지 않은 서브캐리어를 부여받는다. 서브캐리어들이 액세스 존에서 이미 소진된 경우에는, BS - MS 링크들이 과-밸런싱된 BS - RS 링크들로부터 재할당된 서브캐리어들에 의해 "충족(charged)"된다. 각 복수의 반복 중에, 가장 과-밸런싱된 BS - RS 링크가 먼저 확인되고, BS - RS 측으로 최소의 이득을 제공하는 서브캐리어가 선택되어 저-충족된 BS - MS 링크들로 재할당 된다. 서브캐리어를 받아들이도록 선택된 BS - MS 링크는, 모든 저-충족된 BS - MS 링크들 중에서 상기 캐리어에 의해 가장 높은 데이터 레이트 상승에 도달해야 한다.
액세스 존에서 BS - MS 링크들에 의해 여전히 점유된 서브캐리어들이 존재하는 조건, 그리고 하나 또는 그 이상의 릴레이 셀들이 저-밸런싱되는 조건에 충족되는 경우, 모든 BS - MS 링크들이 더 이상 저-충족되지 않으면, 이들은 액세스 존에 서 서브캐리어들을 RS - MS 링크들에 릴리즈 할 준비를 한다. 상기 두 가지 조건 중에 적어도 어느 하나의 조건에 해당하지 않은 경우, 액세스 존에서 BS - MS 링크들은 잔여 서브캐리어들 뿐만 아니라, 과-밸런싱된 BS - RS 링크들로부터 재할당된 서브캐리어들을 계속하여 받아들인다. 서브캐리어들은, BS - MS 링크들이 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족하도록 하는, 저-배당된 BS - RS 링크들에 먼저 할당된다. 그 후에, 각 잔여 서브캐리어는, 서브캐리어에 의해 가장 높은 데이터 레이트 상승을 이룰 수 있는 BS - MS 링크에 할당된다. 이러한 과정은, 서브캐리어들이 릴레이 존에서 소진되고, 모든 BS - RS 링크들은 더 이상 과-밸런싱되지 않으면 종료된다.
도 9는 개시되는 실시예에 따른 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 자원 할당 컨트롤러(201)를 구비하는 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템(200)을 도시한 블럭도이다. 상기 컨트롤러는 도 5 내지 도 8의 각 단계를 실행한다. 상기 자원 할당 컨트롤러(controller: 201)는 통신 모듈(communication module: 202), 최적화 모듈(optimization module: 203), 및 설정 모듈(configuration module: 204)을 포함한다. 통신 모듈(202)은 RS 및 MS 스테이션들과 정보를 교환한다. 최적화 모듈(203)은 분석 모듈(analysis module: 205) 및 밸런싱 모듈(balancing module: 206)을 포함한다. 분석 모듈(205)은 상기에서 설명한 바와 같이, 링크 처리 성능(link throughput) 및 RS - MS 및 BS - RS 링크들의 할당/저할당(assigned/underassigned) 된 상태를 판단한다. 밸런싱 모듈(206)은 상기 분석 결과에 기초하여 서브캐리어 자원을 할당/재할당/배 당(acclocation/reallocation/assignment)의 밸런싱 계획(balancing plan)을 결정한다. 설정 모듈(204)은 상기 밸런싱 계획에 따라서 BS, RS 및 MS 스테이션들을 설정(configure)하기 위하여, BS, RS 및 MS 스테이션들과 통신한다.
상기 컨트롤러(201)는 다음 과정을 포함하는 서브캐리어들 셋의 배당에 의하여 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한 서브캐리어 주파수 자원을 할당한다. - 액세스 통신 링크들의 최소 데이터 레이트(rate) 요구조건을 충족시키기 위하여, 베이스 스테이션(base station) 및 릴레이 스테이션들(relay stations) 간의 적어도 하나 이상의 릴레이 통신 링크들에, 서브캐리어들을 할당하고(제1 단계), - 상대(corresponding) 릴레이 통신 링크들에서 도달되는(achieved) 데이터 레이트(rate)에 근접시키기(approximate) 위하여, 릴레이 스테이션들 및 모바일 스테이션들 간의 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들에, 서브캐리어들을 할당(제2 단계)한다. 이때, 릴레이 스테이션들 및 모바일 스테이션들 간의 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들에 서브캐리어들을 할당하는 것은, 다른 릴레이 셀들 내의, 액세스 통신 링크들 간의 서브캐리어들을 재사용하는 것을 포함할 수 있다.
잔여 서브캐리어들(remaining subcarriers)은, 모든 모바일 스테이션들이 최소 데이터 레이트 요구조건을 만족할 때, 시스템-와이드 처리 성능(system-wide throughput)을 최대화하기 위해, 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들에 할당된다. 이때, 상기 액세스 통신 링크들에 서브캐리어들을 할당 하는 것은, 다른 릴레이 셀들(cells)에서의 액세스 통신 링크들 간의 서브캐리어들을 재사용하는 것을 포함할 수 있다.
이 실시예에서는, 상기 통신 시스템이 OFDMA(Orthogonal Frequency Multiple Access) 릴레이 강화 셀룰러 통신 시스템을 포함할 수 있다. 상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)시에는, 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing) 할 수 있다. 상기 밸런싱 시에는, 다른 릴레이 셀들에서, 액세스 통신 링크들 간의 서브캐리어들의 할당의 조정 없이, 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)할 수 있다.
적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들에 상기 서브캐리어들의 셋의 배당 시에는, 액세스 통신 링크들에서의 최소 도달 요구조건을 가지는, 저배당된(under-assigned) 서빙 스테이션 중에서, 서빙 스테이션(serving station)을 감지하고, 이때, 상기 서빙 스테이션은 베이스 스테이션 또는 릴레이 스테이션 중에 하나이며, 상기 감지된 스테이션이 베이스 스테이션인 경우, 상기 베이스 스테이션에 서브케리어를 할당하고, 이때 상기 할당된 서브캐리어는 어떤 릴레이 스테이션에 의해서도 재사용될 수 없으며, 상기 감지된 스테이션이 릴레이 스테이션인 경우, 상기 릴레이 스테이션에 서브케리어가 할당되고, 이때 상기 할당된 서브캐리어는 베이스 스테이션에 의해 사용되지 않고, 다른 릴레이 스테이션들에 의해 사용될 수 있다.
이때, 상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning) 시에는, 서브캐리어가 저-배당된(under-assigned) 릴레이 스테이션에 할당된 경우, 상기 할당이 전체 시스템 처리 성능(throughput)에 이득이 되면, 상기 서브캐리어는 다른 저배당된(under-assigned) 릴레이 스테이션에 할당될 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 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 일반적인 셀룰러 통신 시스템 및 보다 강화된 셀룰러 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 개시되는 실시예에 따른 리소스(서브캐리어) 재사용 없이 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한 자원 맵 및 통신 프레임을 도시한 도면이다.
도 3은 개시되는 실시예에 따른 릴레이 셀들 간의 리소스(서브캐리어) 재사용 없이 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한 자원 맵 및 통신 프레임을 도시한 도면이다.
도 4는 개시되는 실시예에 따른 자원 재사용을 허용하는 멀티-셀 시스템을 도시한 도면이다.
도 5는 개시되는 실시예에 따른 릴레이가 강화된 통신 시스템을 위한 서브캐리어 주파수 자원 할당을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 개시되는 실시예에 따른 보다 상세한, 할당 과정에서의 잔여 서브캐리어 주파수 자원 할당을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 개시되는 실시예에 따른 할당 과정에서의 재할당에 의해, 보다 강화된 베이스 스테이션(BS) - 릴레이 스테이션(RS)의 링크들을 설명하기 위한 도시한 흐름도이다.
도 8은 개시되는 실시예에 따른 할당 과정에서의 재할당에 의해, 보다 강화된 릴레이 스테이션(RS) - 모바일 스테이션(MS)의 링크들을 설명하기 위한 도시한 흐름도이다.
도 9는 개시되는 실시예에 따른 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위해, 자원 할당 컨트롤러를 구성을 도시한 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
201: 자원 할당 컨트롤러 202: 통신 모듈
203: 최적화 모듈 204: 설정 모듈
205: 분석 모듈 206: 밸런싱 모듈

Claims (22)

  1. 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계
    를 포함하고,
    상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는,
    액세스 통신 링크들의 최소 데이터 레이트(rate) 요구조건을 충족시키기 위하여, 베이스 스테이션(base station) 및 릴레이 스테이션들(relay stations) 간의 적어도 하나 이상의 릴레이 통신 링크들에, 서브캐리어들을 할당하는 단계; 및
    적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들을 위한 서브캐리어를 할당하는데 있어서, 상대(corresponding) 릴레이 통신 링크들에서 도달되는(achieved) 데이터 레이트(rate)에 근접시키기(approximate) 위하여, 릴레이 스테이션들 및 모바일 스테이션들 간의 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들에, 서브캐리어들을 할당하는 단계를 포함하고,
    상기 액세스 통신 링크들에 서브캐리어들을 할당하는 단계는,
    다른 릴레이 셀들(cells)에서의 액세스 통신 링크들 간의 서브캐리어들을 재사용하는 단계를 포함하는,
    베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션들, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들을 포함하는, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한, 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는,
    모든 모바일 스테이션들이 최소 데이터 레이트 요구조건을 만족할 때, 시스템-와이드 처리 성능(system-wide throughput)을 최대화하기 위해, 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들에 잔여 서브캐리어들(remaining subcarriers)을 할당하는 단계
    를 더 포함하는
    베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션들, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들을 포함하는, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한, 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 통신 시스템은,
    OFDMA(Orthogonal Frequency Multiple Access) 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을
    을 포함하는, 베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션들, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들을 포함하는, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한, 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는,
    액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)하는 단계
    를 더 포함하는, 베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션들, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들을 포함하는, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한, 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는,
    다른 릴레이 셀들에서, 액세스 통신 링크들 간의 서브캐리어들의 할당의 조정 없이, 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)하는 단계
    를 더 포함하는, 베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션들, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들을 포함하는, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한, 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는,
    적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들에 상기 서브캐리어들의 셋을 배당하 는 단계를 포함하고,
    상기 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들에 상기 서브캐리어들의 셋을 배당하는 단계는,
    액세스 통신 링크들에서의 최소 도달 요구조건에 의해, 저배당된(under-assigned) 서빙 스테이션 중에서, 서빙 스테이션(serving station)을 감지하는 단계 - 상기 서빙 스테이션은 베이스 스테이션 또는 릴레이 스테이션 중에 하나임 - ;
    상기 감지된 스테이션이 베이스 스테이션인 경우, 상기 베이스 스테이션에 서브케리어를 할당하는 단계, - 상기 할당된 서브캐리어는 어떤 릴레이 스테이션에 의해서도 재사용될 수 없음 - ;
    상기 감지된 스테이션이 릴레이 스테이션인 경우, 상기 릴레이 스테이션에 서브케리어가 할당되는 단계 - 상기 할당된 서브캐리어는 베이스 스테이션에 의해 사용되지 않고, 다른 릴레이 스테이션들에 의해 사용되도록 함 - ;
    를 포함하는, 베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션들, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들을 포함하는, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한, 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는,
    서브캐리어가 저배당된(under-assigned) 릴레이 스테이션에 할당된 경우, 상 기 할당이 전체 시스템 처리 성능(throughput)에 이득이 되면, 상기 서브캐리어는 다른 저배당된(under-assigned) 릴레이 스테이션에 할당되는 단계
    를 더 포함하는, 베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션들, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들을 포함하는, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한, 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 방법.
  8. 액세스 통신 링크들의 최소 데이터 레이트(rate) 요구조건을 충족시키기 위하여, 베이스 스테이션(base station) 및 릴레이 스테이션들(relay stations) 간의 적어도 하나 이상의 릴레이 통신 링크들에, 서브캐리어들을 할당하고,
    적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들을 위한 서브캐리어를 할당하는데 있어서, 상대(corresponding) 릴레이 통신 링크들에서 도달되는(achieved) 데이터 레이트(rate)에 근접시키기(approximate) 위하여, 릴레이 스테이션들 및 모바일 스테이션들 간의 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들에, 서브캐리어들을 할당하는,
    서브캐리어들의 셋의 할당을 위해 구비되는 최적화 모듈을 포함하고,
    상기 서브캐리어들의 셋의 할당을 위해 구비되는 최적화 모듈은,
    다른 릴레이 셀들(cells)에서의 액세스 통신 링크들 간의 서브캐리어들을 재사용하는 것을 포함하는, 액세스 통신 링크들에 서브캐리어들을 할당하는 것을 특징으로 하는
    베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션들, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들을 포함하는, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한, 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 서브캐리어들의 셋의 할당을 위해 구비되는 최적화 모듈은,
    모든 모바일 스테이션들이 최소 데이터 레이트 요구조건을 만족할 때, 근본적으로 시스템-와이드 처리 성능(system-wide throughput)을 최대화하기 위해, 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들에 잔여 서브캐리어들(remaining subcarriers)을 할당하는 것
    을 특징으로 하는, 베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션들, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들을 포함하는, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한, 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 통신 시스템은,
    OFDMA(Orthogonal Frequency Multiple Access) 릴레이 강과 셀룰러 통신 시스템을 포함하는 것
    을 특징으로 하는, 베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션들, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들을 포함하는, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한, 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 최적화 모듈은,
    액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)하는 밸런싱 모듈
    을 포함하는, 베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션들, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들을 포함하는, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한, 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 밸런싱 모듈은,
    다른 릴레이 셀들에서, 액세스 통신 링크들 간의 서브캐리어들의 할당의 조정 없이, 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)하는 것
    을 특징으로 하는, 베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션들, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들을 포함하는, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한, 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 최적화 모듈은,
    액세스 통신 링크들에서의 최소 도달 요구조건을 가지는, 모든 저배당된(under-assigned) 서빙 스테이션 중에서, 서빙 스테이션(serving station)을 감지하는 분석 모듈
    을 포함하고,
    상기 서빙 스테이션이 상기 서빙 스테이션은 베이스 스테이션 또는 릴레이 스테이션 중에 하나이며,
    상기 감지된 스테이션이 베이스 스테이션인 경우, 상기 밸런싱 모듈은 상기 베이스 스테이션에 서브케리어를 할당하고, - 상기 할당된 서브캐리어는 어떤 릴레이 스테이션에 의해서도 재사용될 수 없음 -
    상기 감지된 스테이션이 릴레이 스테이션인 경우, 상기 밸런싱 모듈은 상기 릴레이 스테이션에 서브케리어가 할당되는 것 - 상기 할당된 서브캐리어는 베이스 스테이션에 의해 사용되지 않고, 다른 릴레이 스테이션들에 의해 사용 됨 -
    을 특징으로 하는, 베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션들, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들을 포함하는, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한, 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 밸런싱 모듈은,
    상기 서브캐리어가 저배당된(under-assigned) 릴레이 스테이션에 할당된 경우, 상기 할당이 전체 시스템 처리 성능(throughput)에 이득이 되면, 상기 서브캐리어는 다른 저배당된(under-assigned) 릴레이 스테이션에 할당되는 것
    을 특징으로 하는, 베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션들, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들을 포함하는, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한, 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 장치.
  15. 하나의 베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션들, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들; 및
    액세스 통신 링크들의 최소 데이터 레이트(rate) 요구조건을 충족시키기 위하여, 베이스 스테이션(base station) 및 릴레이 스테이션들(relay stations) 간의 적어도 하나 이상의 릴레이 통신 링크들에 서브캐리어들을 할당하고,
    적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들을 위한 서브캐리어를 할당하는데 있어서, 상대(corresponding) 릴레이 통신 링크들에서 도달되는(achieved) 데이터 레이트(rate)에 근접시키기(approximate) 위하여, 릴레이 스테이션들 및 모바일 스테이션들 간의 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들에, 서브캐리어들을 할당하는,
    상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)을 위해 구비되는 최적화 모듈을 포함하여 서브캐리어 주파수 자원을 할당하기 위한 컨트롤러를 포함하고,
    상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)을 위해 구비되는 최적화 모듈은,
    다른 릴레이 셀들(cells)에서의 액세스 통신 링크들 간의 서브캐리어들을 재사용하여, 액세스 통신 링크들에 서브캐리어들을 할당하는 것
    을 특징으로 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)을 위해 구비되는 최적화 모듈은,
    모든 모바일 스테이션들이 최소 데이터 레이트 요구조건을 만족할 때, 근본적으로 시스템-와이드 처리 성능(system-wide throughput)을 최대화하기 위해, 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들에 잔여 서브캐리어들(remaining subcarriers)을 할당하는 것
    을 특징으로 하는 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 통신 시스템은,
    OFDMA(Orthogonal Frequency Multiple Access) 릴레이 강과 셀룰러 통신 시스템
    을 포함하는 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 최적화 모듈은,
    액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)하는 밸런싱 모듈
    을 포함하는 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 밸런싱 모듈은,
    다른 릴레이 셀들에서, 액세스 통신 링크들 간의 서브캐리어들의 할당의 조정 없이, 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)하는 것
    을 특징으로 하는 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 최적화 모듈은,
    액세스 통신 링크들에서의 최소 도달 요구조건을 가지는, 모든 저배당된(under-assigned) 서빙 스테이션 중에서, 서빙 스테이션(serving station)을 감지하는 분석 모듈
    을 포함하고,
    상기 서빙 스테이션은 상기 서빙 스테이션은 베이스 스테이션 또는 릴레이 스테이션 중에 하나이며,
    상기 감지된 스테이션이 베이스 스테이션인 경우, 상기 밸런싱 모듈은 상기 베이스 스테이션에 서브케리어를 할당하고, - 상기 할당된 서브캐리어는 어떤 릴레이 스테이션에 의해서도 재사용될 수 없음 -
    상기 감지된 스테이션이 릴레이 스테이션인 경우, 상기 밸런싱 모듈은 상기 릴레이 스테이션에 서브케리어가 할당되는 것 - 상기 할당된 서브캐리어는 베이스 스테이션에 의해 사용되지 않고, 다른 릴레이 스테이션들에 의해 사용됨 -
    을 특징으로 하는 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 밸런싱 모듈은,
    서브캐리어가 저배당된(under-assigned) 릴레이 스테이션에 할당된 경우, 상기 할당이 전체 시스템 처리 성능(throughput)에 이득이 되면, 상기 서브캐리어는 다른 저배당된(under-assigned) 릴레이 스테이션에 할당되는 것
    을 특징으로 하는 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들 중에서 각 릴레이 스테이션은,
    릴레이 셀을 범위를 한정(define)하는 것을 특징으로 하는 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템.
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