KR101479015B1 - 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 개시되는 실시예에 따른 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템은, 베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션을 포함한다. 서브캐리어 할당은, 액세스 링크들의 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족하기 위하여, 모바일 스테이션들 및 상기 모바일 스테이션들의 서빙 스테이션들 사이의 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들에 서브캐리어들을 할당하여, 서브캐리어의 셋을 배당하고, 상대 액세스 링크들에 의해 도달 가능한 데이트 레이트를 수용하기 위하여, 베이스 스테이션 및 릴레이 스테이션들의 사이의 적어도 하나 이상의 릴레이 통신 링크들에 서브캐리어를 할당하여, 이루어진다. 서빙 스테이션들은 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들 및 베이스 스테이션들을 포함할 수 있다. 최적의 솔루션에 도달하기 위하여 링크 밸런싱, 멀티-유저 다이버시티(multi-user diversity), 및 최소 데이터 레이트 제약이 고려될 수 있다.
셀룰러 통신, 서브캐리어, subcarrier, frequency resource

Description

릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR ALLOCATION SUBCARRIER FREQUENCY RESOURCES FOR A RELAY ENHANCED CELLULAR COMMUNICATION SYSTEM}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2007년 12월 21일에 출원된 미국 가출원 번호 No. 61/016,380 의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본 명세서에서 참조로 인용된다.
하기에서 설명하는 것은 릴레이가 강화된 셀룰러 통신을 위한 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 방법 및 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 종단 간(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 RRM은, 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.
종래의 REC 시스템을 위한 RRM 알고리즘은 전체 시스템 처리 성능을 최대화 하기 위하여, 멀티-유저 다이버시티(multi-user diversity) 및 링크 밸런싱을 고려하였다. 이와 같은 RRM 알고리즘은 양호한 채널 상태에서 릴레이 스테이션 및 모바일 스테이션들에 서브캐리어들을 배당하여 전체 시스템 처리 성능을 최대화하고자 하였다. 그러나, 불량한 채널 상태를 가지는 릴레이 스테이션들 및 모바일 스테이션들은, 그 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족하기 위한 충분한 자원을 할당받지 못하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 개시되는 실시예에 따른 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템은, 서브캐리어 할당은, 액세스 링크들의 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족하기 위하여, 베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션을 포함하도록 구성되어, 모바일 스테이션들 및 상기 모바일 스테이션들의 서빙 스테이션들 사이의 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들에 서브캐리어들을 할당하여, 서브캐리어의 셋을 배당하고, 상대 액세스 링크들에 의해 도달 가능한 데이트 레이트를 수용하기 위하여, 베이스 스테이션 및 릴레이 스테이션들의 사이의 적어도 하나 이상의 릴레이 통신 링크들에 서브캐리어를 할당하고자 한다.
개시되는 실시예에 따르면, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한 서브캐리어 주파수 자원 할당을 위한 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.
개시되는 실시예에 따르면, 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계를 포함하고, 상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는, 모바일 스테이션들(mobile stations) 및 상기 모바일 스테이션들의 서빙 스테이션들(serving stations) 간의 적어도 하나의 액세스 통신 링크들(access communication links)에, 서브캐리어들을 할당하는 단계; 및 상대 액세스 링크에 의해 도달되는 데이터 레이트를 수용하기(accommodate) 위하여, 베 이스 스테이션들(base stations) 및 상기 베이스 스테이션들(base stations) 간의 적어도 하나의 릴레이 통신 링크들(relay communication links)에, 서브캐리어들을 할당하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 서빙 스테이션들은, 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들(relay stations), 및 베이스 스테이션(base station)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는, 주파수 자원(frequency resource) 낭비를 줄이기 위하여, 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)하는 단계는, 베이스 스테이션과의 다이렉트 통신(direct communication) 시에, 상기 베이스 스테이션 및 모바일 스테이션 간의 통신 링크들에 액세스 하기 위해, 서브캐리어들을 적응적으로(adaptively) 배당하는 단계를 더 포함하고, 상기 서브캐리어들을 적응적으로(adaptively) 배당하는 단계는, 릴레이 스테이션 및 모바일 스테이션 간의 링크들에 배당되기에 액세스 존의 자원(resource)이 부족한 경우, 베이스 스테이션 및 모바일 스테이션 링크들이 액세스 존에서 보다 적은 자원을 획득하거나 또는 자원을 획득하지 않고, 릴레이 존에서 보다 많은 자원을 획득하고, 베이스 스테이션 및 릴레이 스테이션 간의 링크들에 배당되기에 릴레이 존의 자원이 부족한 경우, 베이스 스테이션 및 모바일 스테이션 링크들이 릴레이 존에서 보다 적은 자원을 획득하거나 또는 자원을 획득하지 않고, 액세스 존에서 보다 많은 자원을 획득하는 단계일 수 있다.
이때, 상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는, 최소 데이터-레이트(data-rate) 요구조건들을 만족하지 않는 스테이션들을 포함하는 저-배당된(under-assigned) 스테이션들 중에서, 최소 도달-요구(achievement-requirement) 데이터 레이트 비율(data rate ratio)인 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들을 감지하는 단계를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 액세스 통신 링크들에, 서브캐리어들을 할당하는 단계, 및 적어도 하나의 릴레이 통신 링크들에, 서브캐리어들을 할당하는 단계는, 각 모바일 스테이션의 최소 데이터 레이트 제약(constraint)을 만족하기 위하여 적어도 하나의 서브캐리어들을 상기 감지된 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들 각각에 할당하는 단계; 및 모든 모바일 스테이션들이 상기 모바일 스테이션들의 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족할 때, 시스템-와이드(system-wide) 처리 성능(throughput)을 최대화하기 위하여 잔여 서브캐리어들(remaining subcarriers)을 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들에 할당하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는, 본질적으로 가장 높은 데이터 레이트 상승에 도달할 수 있는 가장 할당되지 않은 서브캐리어를, 상기 감지된 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들에 할당하여, 처리 성능 최적화 및 최소 데이터 레이트 제약을 고려하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단 계는, 과-밸런싱 된(over-balanced) 링크들 및 저-밸런싱 된(under-balanced) 링크들을 감지하는 단계; 및 과-밸런싱 된 링크들로부터 상기 서브캐리어들에 의해 가장 이득을 얻을 수 있는 저-밸런성된 링크들로 서브캐리어들을 재할당하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는, 주파수 자원 낭비를 피하기 위하여, 베이스 스테이션과의 다이렉트 통신(direct communication)에서, 과-밸런싱 된 링크들로부터 베이스 스테이션 및 모바일 스테이션들 간의 액세스 통신 링크들 측으로, 서브캐리어들을 재할당(reallocating)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
개시되는 실시예에 따른 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템은, 서브캐리어 할당은, 액세스 링크들의 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족하기 위하여, 베이스 스테이션, 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션, 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션을 포함하도록 구성되어, 모바일 스테이션들 및 상기 모바일 스테이션들의 서빙 스테이션들 사이의 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들에 서브캐리어들을 할당하여, 서브캐리어의 셋을 배당하고, 상대 액세스 링크들에 의해 도달 가능한 데이트 레이트를 수용하기 위하여, 베이스 스테이션 및 릴레이 스테이션들의 사이의 적어도 하나 이상의 릴레이 통신 링크들에 서브캐리어를 할당한다. 서빙 스테이션들은 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들 및 베이스 스테이션들을 포함할 수 있다.
또한, 개시되는 실시예에 따른 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템은, 최적의 솔루션에 도달하기 위하여 링크 밸런싱, 멀티-유저 다이버시티(multi-user diversity), 및 최소 데이터 레이트 제약이 고려될 수 있다.
이하 첨부된 도면들 및 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
개시되는 실시예에 따르면, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템(cellular communication system)을 위한 서브캐리어 주파수 자원(subcarrier frequency resource) 할당 방법 및 시스템이 제공된다. 개시되는 실시예에 따른 릴레이(relay)가 강화된 셀룰러 통신 시스템은, 베이스 스테이션(base station: BS), 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션(mobile station: MS), 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션(relay station: RS)을 포함한다.
액세스 링크들의 최소 데이터 레이트 요구조건들(data rate requirements)을 만족시키기 위하여, 모바일 스테이션들(MS) 및 상기 모바일 스테이션들의 서빙 스테이션(serving station)들 간의(즉, 릴레이 스테이션(RS) 및 모바일 스테이션(MS) 간에, 그리고 베이스 스테이션(BS) 및 그 다이렉트 액세스 모바일 스테이션(MS) 간에) 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들(access communication links)에 서브캐리어들을 할당하여, 서브캐리어(subcarrier) 할당(allocating)이 이루어진다.
상대 액세스 링크들에 의해 도달 가능한 데이트 레이트를 수용하기 위해, 베 이스 스테이션 및 릴레이 스테이션들 사이의 적어도 하나 이상의 릴레이 통신 링크들에 서브캐리어를 할당하여 서브캐리어 주파수 자원의 할당이 이루어진다.
서브캐리어들의 셋의 배당 시에는, 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위해 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)하여, 주파수 자원(frequency resource) 낭비를 줄일 수 있다.
서브캐리어 할당의 밸런싱(balancing)은, 베이스 스테이션과의 다이렉트 통신(direct communication) 시에, 상기 베이스 스테이션 및 모바일 스테이션 간의 통신 링크들에 액세스 하기 위하여, 서브캐리어들을 적응적으로(adaptively) 배당하여 이루질 수 있다.
상기 베이스 스테이션(BS) 및 모바일 스테이션(MS) 간의 통신 링크들, 즉 BS - MS 링크들에, 액세스 하기 위해, 서브캐리어들을 적응적으로(adaptively) 배당하는 것에 대하여, 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
기본 아이디어는, BS - MS 링크들이 액세스 존(access zone) 및 릴레이 존(relay zone)에서 서브캐리어들을 획득하는데, 반드시 유연성을 가지고 있다는 것이다. 따라서, 릴레이 스테이션(RS) 및 모바일 스테이션(MS) 간의 링크들에 배당되기에 액세스 존의 자원(resource)이 부족한 경우, 베이스 스테이션(BS) 및 모바일 스테이션(MS) 링크들이 액세스 존에서 보다 적은 자원을 획득하거나 또는 자원을 획득하지 않고, 릴레이 존에서 보다 많은 자원을 획득할 수 있다. 베이스 스테이션(BS) 및 릴레이 스테이션(RS) 간의 링크들에 배당되기에 릴레이 존의 자원이 부족한 경우, 베이스 스테이션(BS) 및 모바일 스테이션(MS) 링크들이 릴레이 존에 서 보다 적은 자원을 획득하거나 또는 자원을 획득하지 않고, 액세스 존에서 보다 많은 자원을 획득할 수 있다. (이에 대해서는 도 5 및 도 6의 흐름도에서 보다 상세하게 설명하기로 설명 하기로 한다.)
서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)의 배당(assigning) 시에는, 최소 데이터-레이트(data-rate) 요구조건들을 만족하지 않는 스테이션들을 포함하는 저-배당된(under-assigned) 스테이션들(이때, 스테이션들은 최소 도달-요구(achievement-requirement) 데이터 레이트 비율(data rate ratio)에 도달하지 못한 스테이션임.) 중에서, 최소 도달-요구(achievement-requirement) 데이터 레이트 비율(data rate ratio)인 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들을 감지할 수 있다. 그리고, 서브 캐리어 할당은, 각 모바일 스테이션의 최소 데이터 레이트 제약을 만족하기 위하여, 적어도 하나 이상의 서브캐리어들을 상기 감지된 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들에 할당하여 수행된다. 적어도 하나의 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들에 서브캐리어들의 할당 시에는, 모든 모바일 스테이션들이 상기 모바일 스테이션들의 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족할 때, 시스템-와이드(system-wide) 처리 성능(throughput)을 최대화하기 위하여 잔여 서브캐리어들(remaining subcarriers)을 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들에 할당할 수 있다.
상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)의 배당(assigning) 시에, 가장 높은 데이터 레이트 상승에 도달할 수 있는 가장 할당되지 않은 서브캐리어를, 상기 감지된 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들에 할당하여, 처리 성능 최적화 및 최소 데이터 레이트 제약을 고려할 수 있다. 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning) 시에는, 과-밸런싱 된(over-balanced) 링크들 및 저-밸런싱 된(under-balanced) 링크들을 감지하고, 서브캐리어들을 과-밸런싱 된 링크들로부터 상기 서브캐리어들에 의해 가장 이득을 얻을 수 있는 저-밸런싱된 링크들 측으로 재할당할 수 있다. 또한, 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning) 시에, 주파수 자원 낭비를 줄이기 위하여, 베이스 스테이션과의 다이렉트 통신(direct communication)에서, 과-밸런싱 된 링크들로부터 베이스 스테이션 및 모바일 스테이션들 간의 액세스 통신 링크들 측으로, 서브캐리어들을 재할당(reallocating)할 수 있다.
모바일 스테이션(MS)의 종류에는 1-홉(1-hop) 및 2-홉(2-hop)의 두 가지가 있다. 1-홉인 MS는 BS와 직접 통신할 수 있다. 1-홉 MS에 배당된 모든 자원들은 다이렉트 액세스 링크(direct access link)에서 모두 사용될 수 있다. 2-홉 MS는 릴레이 스테이션(RS)를 경유하여 BS와 통신하므로, MS 및 BS 간의 통신을 가능하도록 하기 위해 자원이 릴레이 링크 및 액세스 링크 양쪽에 배당되어야만 한다. 자원이 릴레이 링크에 배당되고 액세스 링크가 언밸런스(unbalanced)한 경우에는, 과-밸런싱 된(over-balanced) 링크에 배당된 추가 자원(additional resource)은 낭비될 것이다. 이와 같은 낭비를 회피하기 위하여, 과-밸런싱 된 링크에 배당된 추가 자원은, 1-홉 인 MS에 재할당(reallocated)될 수 있다. 1-홉인 MS는 어떠한 낭비도 발생시키지 않고 자원을 항상 사용할 수 있기 때문이다.
OFDMA에 기반한 REC 시스템의 전체 처리 성능(throughput)을 최대하고, 동시 에 최소 데이터 레이트 제약을 만족하기 위한 실시예를 설명하기로 한다.
주파수 자원 할당의 구성은, 액세스 존 및 릴레이 존 양쪽에서 서브캐리어 할당, 스펙트럼 효율(spectral efficiency/멀티-유저 다이버시티(multiuser diversity), 모바일 스테이션의 최소 데이터 레이트 요구조건 및 액세스 링크 및 릴레이 링크 사이의 밸런싱 등을 통하여 이루어진다.
도 2에 도시된 봐와 같이, 액세스 존에서의 자원 할당은 멀티-셀 자원 할당 문제로서 고려될 수 있다.
도 2의 좌측의 셀 구조에서, 다른 릴레이 셀들은 다른 주파수 자원들을 할당 받는다. "멀티-셀(multi-cell)"은 BS 셀(BS 및 모든 1-홉 MS들) 및 여섯 개의 릴레이 셀들(각 릴레이 셀은 RS 및 RS에 의해 지원되는 모든 2-홉의 MS들임)을 포함한다. 주파수 자원들은 BS 셀 및 모든 릴레이 셀들에 할당되어야 한다. 액세스 존에서의 서브캐리어들의 배당 방법은, 셀이 서브캐리어 할당을 위해 선택되는 단계, 및 셀 내의 링크가 할당된 자원을 받아들이기 위해 선택되는 단계로 구성된다.
릴레이 존에서, 자원들은 오직 BS 링크로부터 시작되는(originated) 링크들에 할당된다. 따라서, 이는 "싱글-셀(single-cell)" 문제로 고려될 수 있다. 릴레이 존에서의 자원 할당(resource allocation)은 싱글-셀 자원 할당 문제로서 고려될 수 있다.
멀티-홉(multi-hop) MS의 종단 간(end-to-end) 처리 성능은, 액세스 링크 및 릴레이 링크들 양쪽에서의 도달 가능한 데이터 레이트에 따르게 된다. 무선 자원 관리(Radio resource management: RRM)는 시스템 자원의 낭비를 하지 않기 위한 액 세스 링크들 및 릴레이 링크들 간의 용량 밸런싱을 고려하는 REC 시스템을 위한, 주파수 자원 할당(frequency resource allocation)을 포함한다. 또한, 멀티-유저 다이버시티(multi-user diversity) 및 최소 데이터 레이트 제약은 효율성 및 공평한 자원 할당을 위하여 고려된다.
개시되는 실시예에 따르면, 모든 모바일 스테이션들의 최소 데이터 레이트 요구조건을 만족하기 위하여, 서브캐리어들은 가장 저-분배된(under-assigned) 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들에 먼저 할당된다. 그리고, 잔여 서브캐리어들(remaining subcarriers)은 서브캐리어들을 가장 유용하게 사용할 수 있는 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들에 배당된다. 상기 두 개의 단계에서의 자원의 낭비를 방지하기 위하여, 액세스 링크들 및 릴레이 링크들 사이의 밸런싱(balancing)은 계속된다. 이와 같은 과정을 통해, OFDMA-기반 브로드밴드 무선 표준 IEEE 802.16j 및 IEEE 802.16m 등과 같은 시스템에 적용 가능한, REC 시스템에서의 최적인 자원 할당이 가능하다.
개시되는 실시예에서는, 서빙 스테이션으로부터 릴레이 및 모바일 스테이션으로의 다운링크(downlink) 통신에 초점을 맞추고 있다. 모든 통신 링크는 최소 데이터 레이트에 도달하기에 충분한 자원을 배당 받아야 한다. 베이스 스테이션(BS) 및 릴레이 스테이션(RS)으로부터의 전력(power)은 고정되어 있다. 즉 다시 말해, 전력의 제어는 자원 할당을 최적(optimize)/밸런스(balance)하기 위한 수단으로서 고려되지 않으며, 또한 싱글 셀 시스템(single sell system)을 고려한다. 다른 BS로부터의 인터-셀(inter-cell) 간섭(interference)등과 같은 것은 고려되지 않는다. MS 는 BS와 직접 통신할 수 있거나(즉, 1-홉), 또는 하나의 릴레이 스테이션을 거쳐서 통신할 수 있다(즉, 2-홉). 두 개 또는 그 이상의 릴레이 스테이션들(즉, 2-홉 이상)을 경유한 통신은 고려되지 않는다. 또한, 개시되는 실시예에 따르면, 릴레이 셀들간에 서브캐리어들은 재사용되지 않는 것으로 가정하고, 서브캐리어 할당을 책임지는 자원 컨트롤러(resource controller)는 각 서브캐리어에서 각 링크의 도달 가능한 데이터 레이트를 인지하고 있는 것으로 가정한다.
상기와 같은 가정에 기초하여, 자원 할당 방법은 액세스 존에서 액세스 링크들이 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족하도록 하기 위하여, 서브캐리어를 할당하는 단계를 포함한다. 그리고, 서브캐리어들은 릴레이 존에 할당되어 릴레이 링크들이 본질적으로 도달된 데이터 레이트를 액세스 링크들에 매칭(match)시킬 수 있다. 1-홉 모바일 스테이션들의 액세스 링크들은, 액세스 존 및 릴레이 존 양쪽에서 서브캐리어들을 획득할 수 있으므로, 2-홉 모바일 스테이션들이 그 요구조건들을 만족하도록 하기 위하여, 상기 액세스 존 및 릴레이 존 사이에서 상기 링크들의 자원 할당이 조절될 수 있다.
2-홉 모바일 스테이션들의 액세스 링크들이 액세스 존에서 그 최소 레이트 요구조건들을 만족하기 위한 충분한 서브캐리어들을 얻지 못하는 경우, 1-홉의 모바일 스테이션들은 액세스 존에서 그 서브캐리어 자원들을 릴리즈(release)할 수 있고, 릴레이 존에서 자원들을 보상한다. 또한, 2-홉의 모바일스테이션들의 릴레이 링크들이 상대 액세스 링크들에서 도달한 데이터 레이트에 매칭(match)하기 위한 충분한 서브캐리어들을 얻지 못하는 경우에는, 1-홉 모바일 스테이션들은 릴레 이 존에서 그 서브캐리어 자원들을 릴리즈 하고, 액세스 존에서 자원들을 보상받을 수 있다.
모바일 스테이션들의 최소 데이터 레이트 요구조건을 만족시키기에, 액세스 존 및 릴레이 존 양쪽에서 자원들이 충분한 경우, Huang, Lei, Rong, Mengtian, Wang, Lan, Xue, Yisheng, Schulz, Egon이 저술한 논문, "OFDMA 기반 릴레이 강화 셀룰러 네트워크를 위한 자원 할당(Resource Allocation for OFDMA Based Relay Enhanced Cellular Networks)", IEEE VTC 2007 에서와 유사한 방법에 의하여, 잔여 서브캐리어들이 할당될 수 있으나, 개시되는 실시예에 따르면 두 가지의 변형된 방법이 제시될 수 있다.
Huang의 논문은 다음의 세 단계의 자원 할당 과정을 설명하고 있다. 먼저, 각 존의 처리 성능을 최대화 하기 위하여 독립적으로 액세스 존 및 릴레이 존에 서브캐리어들을 할당한다. 이때, 각 서브캐리어는 서브 캐리어에 의해 가장 높은 데이터 레이트 상승에 도달할 수 있는 링크에 할당된다. 그리고, 서브캐리어들이, 액세스 존 및 릴레이 존 양쪽에서 처리 성능의 향상이 이루어지지 않을 때까지, 과-밸런싱 된 링크들로부터 저-밸런싱 된 링크들로 재할당된다. 마지막으로, 릴레이 링크의 전력 레벨 및 액세스 링크들이 2-홉 링크들의 처리 성능을 밸런싱하기 위하여 조정된다.
개시되는 실시예에 따르면, 상기와 같은 과정들이, 자원 밸런싱을 위하여 가장 과-밸런싱 된 링크들로부터 잔여 서브캐리어들(즉, 가용 서브캐리어들의 셋으로부터 잔여 서브캐리어들)을 골라내고 저-밸런싱 된 링크(서브캐리어를 받아들이기 위해 선택되는 링크는, 모든 저-밸런싱 된 링크들 중에서 상기 서브캐리어에 의해 가장 높은 데이터 레이트 상승을 이뤄야 한다.)들에 재할당하는 것 등과 같이 변형된다. 또한, 자원 밸런싱 동작의 이후에, 여전히 과-밸런싱 된 링크들이 액세스 존 또는 릴레이 존에 존재하는 경우, 자원 낭비를 막기 위해, 상기 추가 서브캐리어들(additional subcarriers)은 상기 링크들로부터 1-홉 모바일 스테이션들의 액세스 링크들로 재할당된다. 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 112008084800181-pat00001
: 서브케리어 N에 도달할 수 있는 XSj - YSk 의 데이터 레이트 (BS: j=0, RS: j=1,...,L)
Figure 112008084800181-pat00002
: YSk의 최소 데이터 레이트 요구조건(XSj에 의해 서빙됨)
Figure 112008084800181-pat00003
Figure 112008084800181-pat00004
Figure 112008084800181-pat00005
: 1-홉(hop) 모바일 스테이션(MS)들의 데이터 레이트 요구조건들의 총합
Figure 112008084800181-pat00006
: 2-홉(hop) 모바일 스테이션(MS)들의 데이터 레이트 요구조건들의 총합
Figure 112008084800181-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 112008084800181-pat00008
일 때,
Figure 112008084800181-pat00009
모든 2-홉(hop) 모바일 스테이션(MS)들의 종단 간(End-to-end) 처리 성능:
Figure 112008084800181-pat00010
일 때,
Figure 112008084800181-pat00011
시스템 전체의 처리 성능
Figure 112008084800181-pat00012
BS - MS 링크는 다음의 수식에 해당하는 경우, 저-배당됨(under-assigned):
Figure 112008084800181-pat00013
RS - MS 링크는 다음의 수식에 해당하는 경우, 저-배당됨(under-assigned):
Figure 112008084800181-pat00014
BS - RS 링크는 다음의 수식에 해당하는 경우, 저-배당됨(under-assigned):
Figure 112008084800181-pat00015
RS 셀은 다음의 수식에 해당하는 경우, 저-배당됨(under-assigned):
Figure 112008084800181-pat00016
릴레이 셀 및 그 대응되는 BS - RS 링크는 다음의 수식에 해당하는 경우, 밸런싱됨(balanced):
Figure 112008084800181-pat00017
다음의 수식에 해당하는 경우, 릴레이 셀이 과-밸런싱되거나(over-balanced), 또는 BS - RS 링크가 저-밸런싱됨(under-balanced):
Figure 112008084800181-pat00018
다음의 수식에 해당하는 경우, 릴레이 셀이 저-밸런싱되거나(under-balanced), 또는 BS - RS 링크가 과-밸런싱됨(over-balanced):
Figure 112008084800181-pat00019
다음의 수식에 해당하는 경우, BS - MS 링크가 저-밸런싱됨(under-balanced):
Figure 112008084800181-pat00020
도 3은 개시되는 실시예에 따른 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한 서브캐리어 주파수 자원 할당을 설명하기 위한 흐름도이다.
모든 RS - MS 링크들이 그 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족하거나 서브캐리어들이 소진될 때까지, 액세스 존에서 BS - MS 및 RS - MS 링크들의 양쪽에 서브캐리어들의 셋(set)이 배당된다(S101). 가장 높은 데이터 레이트 상승에 이를 수 있는 각 링크는, 가장 저 할당된 서브캐리어를 배당받는다. 상기와 같은 링크 할당 과정은 임의적으로 이루어지거나, 또는 모든 할당되지 않은 서브캐리어들을 통하여 최대 도달 가능한 레이트들의 내림 순서(descending sequence) 등과 같은 특정 우선권에 기초하여 실행될 수 있다. 이후, 저-배당된 BS - MS 및 RS - MS 링크들로 잔여 서브케리어들의 할당하기를 반복한다. 각 반복에 있어서, 가장 저-배당된 링크는 먼저 다음의 수학식 1에 기초하여 확인된다.
Figure 112008084800181-pat00021
상기 선택된 링크는 가장 높은 데이터 레이트 상승에 도달할 수 있으며, 가장 할당되지 않은 서브캐리어를 부여받는다. 다음의 수학식 2에서와 같은 최소 데이터 레이트 요구조건에 도달하기 위하여, BS - MS 또는 RS - MS 링크들은 충분한 서브캐리어들을 할당 받는다.
Figure 112008084800181-pat00022
이때, 상기 링크는 더 많은 서브캐리어들을 배당받아서는 안 된다. 상기 서브캐리어 할당은 모든 RS - MS 링크들인 그 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족할 때까지 계속되거나, 또는 서브캐리어들이 소진될 때까지 계속 된다. 이때, 상기 BS - RS 링크들은 상기 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족할 필요는 없다.
1-홉 및 2-홉 모바일 스테이션들의 종단 간(end-to-end) 데이터 레이트 요구조건들을 만족시키기 위하여, 릴레이 존에서 서브캐리어들은 BS - RS 및 BS - MS 링크들에 할당된다(S102). 상기 S102 단계에서의 서브캐리어의 할당은 S101 단계에서와 매우 유사하다. 초기의 할당 이후, 저-배당된, BS-RS 및 BS - MS 링크들로 할당하기를 반복하기 시작한다. 이때, 각 반복 시에, 가장 저-배당된 링크는 다음의 수학식 3에 기초하여 확인될 수 있다.
Figure 112008084800181-pat00023
상기 선택된 링크는 가장 높은 데이터 레이트 상승에 도달할 수 있는 링크는 가장 할당되지 않은 서브캐리어를 부여받는다. S102 단계에서, BS - RS 링크는 더 이상 저-밸런싱 되지(under-balanced) 않은 경우, 새로운 서브캐리어를 받아들이는 것을 중지해야 한다. S102 단계에서, BS - MS 링크는 최소 데이터 레이트 요구조건에 충족되는 경우나, 또는 더 이상 저-충족되지(under-charged) 않은 경우에는, 새로운 서브캐리어들을 받아들이는 것을 중지한다.
모든 BS - RS 링크들이 더 이상 저-밸런싱 되지(under-balanced) 않은 경우 S105 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 S104 단계로 진행한다(S103).
모든 서브캐리어들이 릴레이 존에서 소진되는 경우에는 S106 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 S102 단계로 복귀한다(S104). 특히, S102 단계에서의 서브캐리어 할당은, 모든 링크들이 서브캐리어들을 받아들이는 것을 중지하거나, 또는 서브캐리어들이 소진될 때까지 계속된다. BS - RS 링크들이 상대(corresponding) RS - MS 링크들에 매칭되지 전에, 서브캐리어들이 릴레이 존에서 소진되는 경우에는, BS - RS 링크들을 강화하기 위해 S016 단계로 진행한다.
모든 모바일 스테이션들이 종단 간(end-to-end: E2E) 데이터 레이트 요구조건들을 만족하는 경우, S107 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 S108 단계로 진행한다(S105). 특히, 모든 BS - RS 및 BS - MS 링크들이 서브캐리어를 받아들이는 것을 중지하는 경우에는, 모든 모바일 스테이션들은 종단 간 데이터 레이트 요구조건들을 만족하고, 액세스 존 및 릴레이 존 양쪽에서 잔여 서브캐리어들을 할당하기 위하여, S107 단계로 진행한다. 모든 BS - RS 및 BS - MS 링크들이 서브캐리어들을 받아들이는 것을 중지한 경우, RS - MS 링크들이 약하기 때문에, 적어도 하나 또는 그 이상의 2-홉 모바일 스테이션들이 그 요구조건들에 만족하지 못하면, 상기 RS - MS 링크들을 강화하기 위하여 S108 단계로 진행한다.
릴레이 존에서 BS - MS 링크들로부터 BS - RS 링크들로 서브캐리어를 이동시켜 BS - RS 링크들을 강화한다(S106). BS - MS 링크들은 액세스 존에서 보상된다. BS - RS 및 RS - MS 링크들을 밸런싱(balance)한다.
그리디 기법(greedy method)을 이용하여 액세스 존 및 릴레이 존 양쪽에서 잔여 서브캐리어들을 할당한다(S107).
액세스 존에서 BS - MS 링크들로부터 RS - MS 링크들로 서브캐리어들을 이동시켜, RS - MS 링크들을 강화한다(S108). BS - MS 링크들은 릴레이 존에서 보상된다. BS - RS 및 RS - MS 링크들은 밸런싱된다.
도 4는 개시되는 실시예에 따른 서브캐리어 주파수 자원 할당을 보다 상세하게 설명하기 위한 흐름도로서, 도 3의 S107 단계를 보다 상세하게 설명하기 위한 것이다.
도 4에 따르면, 개시되는 실시예는 그리디 할당 기법(greedy allocation method)을 사용하여, 먼저 잔여 서브캐리어들이 액세스 존 및 릴레이 존에서 할당되는 단계과, BS - RS 및 RS - MS 링크들이 밸런싱 되는 단계를 포함한다. 상기와 같은 단계를 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
각각의 잔여 서브캐리어들(remaining subcarriers)은, 서브 캐리어에 의해 가장 높은 데이터 레이트 상승을 이룰 수 있는 RS - MS 링크 또는 BS - MS에 배당된다(S111). 상기 서브캐리어를 받아들이도록 선택되는 링크는 다음의 수학식 4에 따른다.
Figure 112008084800181-pat00024
각 잔여 서브캐리어들은 서브 캐리어에 의해 가장 높은 데이터 레이트 상승을 이룰수 있는 BS - RS 또는 BS - MS 링크에 배당된다(S112). 상기 서브캐리어를 받아들이도록 선택되는 링크는 다음의 수학식 5에 따른다.
Figure 112008084800181-pat00025
모든 BS - RS 링크들 및 그 상대 RS - MS 링크들이 밸런싱 되면 중지되고, 그렇지 않은 경우, S114 단계로 진행한다(S113).
릴레이 셀들이 밸런싱 되거나 또는 과-밸런싱 된 경우에는 S115 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 S116 단계로 진행한다(S114).
여분의(잔여) 서브캐리어들은 모든 BS - RS 링크들 및 그 상응하는 RS - MS 링크들이 밸런싱 될 때까지, 과-밸런성된 릴레이 셀들로부터 BS - MS 링크들로 이동(재할당)되고, S113 단계로 진행한다(S115). 최대-밸런싱된 릴레이 셀들로부터 BS - MS 링크들로 서브캐리어들이 재할당(이동)될 때, 다음의 수학식 6에 기초하여, 최적-할당된 RS - MS 링크는 각각의 과-밸런싱 된 릴레이 셀에서 확인된다.
Figure 112008084800181-pat00026
상기 RS - MS 링크에서 최소 이득이 되는 서브캐리어가 선택되고 BS - MS 링크들 중의 하나에 재할당된다. 서브캐리어를 받아들이도록 선택되는 BS - MS 링크는, BS - MS 링크들 중에서 서브캐리어에 의해 가장 높은 레이트 상승에 도달해야 한다.
BS - RS 링크들이 밸런싱 되거나 또는 과-밸런성된 경우에는, S117 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 S118 단계로 진행한다(S116).
여분의 서브캐리어들(extra subcarriers)을 과-밸런싱 된 BS - RS 링크들로부터 BS - MS 링크들 측으로 재할당한다(S117). BS - RS 링크들로부터 BS - MS 링크들로의 서브캐리어들의 재할당 시에, 각 과-밸런싱 된 BS - RS 링크로부터의 최소 이득이 되는 서브캐리어가 선택되어 BS - MS 링크들중의 하나에 재할당 된다. 서브캐리어를 받아들이도록 선택된 BS - MS 링크는, BS - MS 링크들 중에서 서브캐리어에 의해 가장 높은 레이트 상승을 이루어야 한다. 이후, S113 단계로 진행한 다.
다음의 S118 단계 내지 S122 단계는, 다른 링크들이 저-밸런싱 되어 있는 때, 특정 BS - RS 링크들이 과-밸런싱 된 경우를 설명하고 있다. 가장 과-밸런싱 된 BS - RS 링크로부터 저-밸런싱 된 BS - RS 링크들 중의 하나에, 가장 약한 서브캐리어를 할당한다(S118). 먼저, 가장 과-밸런싱 된 BS - RS 링크는 다음의 수학식 7에 의하여 확인이 가능하다.
Figure 112008084800181-pat00027
링크로부터 가장 적게 이득이 되는 서브캐리어를 선택하고, 저-밸런싱 된 BS - RS 링크들 중의 하나에 재할당한다. 저-밸런싱 된 BS - RS 링크들 중에서 서브캐리어에 의해 가장 높은 레이트 상승에 도달하는 서브캐리어를 받아들이기 위해, BS - RS 링크가 선택된다.
다음의 수학식 8을 이용하여, 가장 과-밸런싱 된 릴레이 셀을 확인한다(S119).
Figure 112008084800181-pat00028
그리고, 릴레이 셀
Figure 112008084800181-pat00029
의 최대-배당된 RS - MS 링크는 다음의 수학식 9에 의해 타겟팅 된다(targeted).
Figure 112008084800181-pat00030
RS - MS 링크에 최소의 이득이 되는 서브캐리어가 선택되고 저-밸런싱 된 릴레이 셀 중의 하나에 재할당된다. 서브캐리어를 받아들이도록 선택되는 릴레이 셀은, 모든 저-밸런스된 릴레이 셀들 중에서 서브캐리어에 의해 가장 높은 데이터 레이트 상승에 도달해야 한다. S118 단계 및 S119 단계는 동시에 수행되어 보다 나은 쪽이 선택되어야 하며, 각 결과에 의해 상호 영향을 받지 않아야 한다.
S118 단계의 실행에 의해, S119 단계의 실행 보다 더 높은 처리 성능 상승을 얻을 수 있는지를 판단하고(S120), S118 단계의 실행에 의하여 보다 더 높은 처리 성능에 도달하지 못하는 경우에는 S121 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 S122 단계로 진행한다.
이후, S118 단계의 서브캐리어의 조정을 원상태로 돌리고, S113 단계로 진행하거나(S121), 또는 S118 단계의 서브캐리어의 조정을 원상태로 돌리고, S113 단계로 진행한다(S122).
S120 내지 S121 단계에서, S118 단계에 의한 처리 성능의 상승은, S119 단계에 의한 처리 성능의 상승과 비교된다. S118 단계에 의한 처리 성능의 상승이 더 높은 경우에는, S119 단계에서의 서브캐리어의 조정(subcarrier adjustment)이 원상태로 복귀되고, 그렇지 않은 경우에는 S118 단계에서의 서브캐리어의 조정이 원상태로 복귀된다. 액세스 존 및 릴레이 존에서의 서브캐리어 조정(할당/재할당)은, BS - RS 링크들 및 그 상대 RS - MS 링크들이 밸런싱 될 때까지 계속된다.
도 5는 개시되는 실시예에 따른 재할당에 의해 보다 강화된 릴레이 스테이션(RS) - 모바일 스테이션(MS) 링크를 설명하기 위한 흐름도이다. 보다 상세하게 설명하면, 도 5는 도 3의 S108 단계를 보다 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
개시되는 실시예에 따르면, 액세스 존에서 서브캐리어들을 BS - MS 링크들로부터 저-분배된 RS - MS 링크들 측으로 재할당하는 단계, 액세스 존에서 자원을 희생하는 BS - MS 링크들을 릴레이 존에서 보상하는 단계, 및 상기 재할당하는 단계에 의해 저-밸런싱 된 BS - RS 링크들을 강화하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
액세스 존에서 BS - MS 링크들에 의해 점유된 모든 서브캐리어들은, 저-배당 된 RS - MS 링크들로 "가용(available)"하게 된다. 도 3의 S101 단계와 유사하게, 각 반복에서, 가장 저-배당된 RS - MS 링크들이 확인되고, 가장 높은 데이터 레이트 상승에 도달할 수 있는 링크가 최고의 "가용" 서브캐리어를 부여받는다. 서브캐리어가 재할당되면, 더 이상 처음의 호스트(host)에 속하지 않게 된다. 서브캐리어 조정(할당/재할당)은, BS - MS 링크들이 그 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족하거나, BS - MS 링크 중의 하나가 가장 저-배당된 링크가 되거나, 또는 BS - MS 링크들에 의해 점유된 모든 서브캐리어들이 소진되는 세가지 조건 중에서, 어느 하나의 조건에 해당될 때까지 계속된다(S130).
잔여 서브캐리어들이 가장 저-배당된 BS - RS 및 BS - MS 링크들에 할당된다(S131).
이후, 모든 BS - RS 링크들이 더 이상 저-밸런싱되지 않는 경우, S133 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 S134 단계로 진행한다(S132).
모든 모바일 스테이션들이 종단 간(E2E) 데이터 레이트 요구조건에 만족되는 경우에는 S136 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 S135 단계로 진행한다(S133).
모든 서브캐리어들이 소진된 경우에는, 도 6의 S140 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 S131 단계로 진행한다(S134).
BS - MS 링크들에 의해 서브캐리어가 점유되지 않는 경우에는 S136 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 S130 단계로 진행한다(S135).
이후, BS - MS 링크들에 잔여 서브캐리어들을 배당하고(S136), 종료된다.
도 5의 S131 단계는 도 3의 S102 단계와 유사하다. 각 반복에서, BS - MS 링크 또는 BS - RS 링크 중의 어느 하나에 해당하는 가장 저-배당 된 링크는, 가장 높은 데이터 레이트 상승에 도달할 수 있도록 가장 저할당된 서브캐리어를 부여 받는다. 그에 따라 액세스 존에서 그 자원들을 희생한 BS - MS 링크들은, 릴레이 존에서 보상 받을 수 있다. 또한, S130 단계에서 저-밸런싱 된 BS - RS 링크들은 새로운 밸런스에 도달할 때까지 그 용량을 강화할 수 있다. BS - RS 링크는 더 이상 저-밸런싱 되지 않거나, 또는 더 이상 저-충족되지 않게 될 때에는, 새로운 서브캐리어들을 받아들이는 것을 중지해야 한다. 상기 서브캐리어 할당은 모든 링크들이 서브캐리어를 받아들이는 것을 중지하거나, 또는 서브캐리어들이 소진될 때까지 계속된다.
모든 BS - RS 및 BS - MS 링크들이 서브캐리어들을 받아들이는 것을 중지하고, 모든 모바일 스테이션들이 종단 간 요구 조건들을 만족하는 경우, 잔여 서브캐리어들은 서브캐리어에 의해 가장 높은 데이터 레이트 상승을 이룰 수 있는 BS - MS 링크들에 할당된다.
모든 BS - RS 및 BS - MS 링크들이 서브캐리어들을 받아들이는 것을 중지하였으나, RS - MS 링크들이 약해져서 하나 또는 그 이상의 2-홉 모바일 스테이션들이 그 요구조건들을 만족하지 못하는 경우, 상기 RS - MS 링크들을 강화하기 위하여 액세스 존에서의 서브 캐리어의 조정이 더 필요하다.
액세스 존에서 BS - MS 링크들에 의해 서브캐리어들이 여전히 점유되는 동 안, 상기 캐리어들은 저-배당된 RS - MS 링크들을 보상(feed)하기 위해 릴리즈(release) 되어야 한다. BS - RS 링크들에 의해 점유된 모든 서브캐리어들이 소진된 경우에는, RS - MS 링크들이 더 이상 향상될 수 없다. 따라서, 릴레이 존의 잔여 서브캐리어들이 BS - MS 링크들에 할당된다. 하나 또는 그 이상의 BS - MS 링크들이 여전히 저-배당된 경우에는, 가장 저-배당 된 BS - MS 링크들이 먼저 만족되어야 한다. 모든 BS - MS 링크들이 그 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족한 이후, 잔여 서브캐리어들은, 서브 캐리어들을 이용하여 가장 높은 데이터 레이트 상승을 이룰 수 있는 BS - MS 링크들에 배당된다.
BS - RS 링크들이 상대 RS - MS 링크들에 매칭(match)되기 전에, 릴레이 존에서 서브캐리어들이 소진된 경우에는, 후술하는 도 6에 도시된 바와 같은 과정이 수행된다.
도 6은 개시되는 실시예에 따른 보다 강화된 베이스 스테이션(BS) - 릴레이 스테이션(RS)링크를 설명하기 위한 흐름도이다. 보다 상세하게 설명하면, 도 6은 도 3의 S106 단계를 보다 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
개시되는 실시예에 따르면, 릴레이 존에서 서브캐리어들을 BS - MS 링크들로부터 저-배당된 BS - RS 링크들 측으로 재할당 하는(이동시키는) 단계, 및 릴레이 존에서 자원을 희생한 상기 BS - MS 링크들을 액세스 존에서 보상하는 단계를 포함한다. BS - MS 링크들은 릴레이 존 및 액세스 존 양쪽에서 서브캐리어들을 획득할 수 있다. BS - RS 링크들이 릴레이 존에서 충분한 서브캐리어들을 획득하지 못하면, BS - MS 링크들은 릴레이 존에서 점유하고 있는 서브캐리어들을 BS - RS 링크 들 측으로 릴리즈(release)한다. 이를 "희생하기(sacrificing)"이라고 명명한다. BS - MS 링크들이 릴레이 존에서 약간의 자원들을 릴리즈 하면, 최소 요구 조건을 충족하기에 충분한 자원을 갖지 못하게 된다. 따라서, 릴레이 존에서의 그 자원 로스(loss)의 "보상(compensation)"으로서, 액세스 존에서 약간의 자원을 획득할 수 있다. 도 6의 과정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
a) 모든 BS - RS 링크들이 더 이상 저-밸런싱 되지 않거나, b) BS - MS 링크들 중에서 어느 하나가 가장 저-배당되거나, c) BS - MS 링크들에 의해 서브캐리어들이 점유되지 않을 때까지, 서브캐리어들을 BS - MS 링크들로부터 가장 저-배당된 BS - RS 링크들 측으로 이동시킨다(S140).
서브캐리어들이 소진되지 않은 경우, 잔여 서브캐리어들을 BS - MS 링크들에 할당하고, 그렇지 않은 경우에는 잔여 서브캐리어들을 과-밸런싱 된 릴레이 셀들로부터 BS - MS 링크들 측으로 할당한다(S141).
모든 BS - MS 링크들이 더 이상 저-충족되지 않은 경우에는 S143 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 S144 단계로 진행한다(S142).
이후, 상기 S140 단계의 a) 또는 c) 조건을 만족하는지를 판단하고(S143), 만족하지 않는 경우에는 S140 단계로 다시 진행하고, 상기 a) 또는 c) 조건을 만족하는 경우에는 S144 단계로 진행한다.
잔여 서브캐리어들이 존재하거나 또는 과-밸런싱 된 릴레이 셀들이 존재하는 경우 S141 단계로 진행하고(S144), 그렇지 않은 경우 종료된다.
상기 S140 단계에서, 릴레이 존에서 BS - MS 링크들에 의해 점유되는 서브캐 리어들은, 저-배당된 BS - RS 링크들에 "가용(available)"하게 된다. 각 반복에서, 가장 -저-배당된 BS - RS 링크가 확인되어 가장 "가용"한 서브캐리어를 부여 받는다. 도 5의 S140 단계와 유사하게, a) 모든 BS - RS 링크들이 더 이상 저-밸런싱 되지 않거나, b) BS - MS 링크들 중에서 어느 하나가 가자 저-배당되는 링크가 되거나, 또는 c) BS - MS 링크들에 의해 모든 서브캐리어들이 점유되지 않는 조건에 만족될 때까지, 서브캐리어 조정은 계속된다.
S141 단계 내지 S144 단계에서는 릴레이 존에서 그 자원을 희생하는 상기 BS - MS 링크들이, 액세스 존에서 보상된다. 액세스 존에서 서브캐리어들이 소진되지 않으면, BS - MS 링크들이 잔여 서브캐리어들에 의해 "충족(charged)"된다. 각 반복에서, 가장 저-배당 된 BS - MS 링크가 확인되면 가장 할당되지 않은 서브캐리어를 부여 받는다. 액세스 존에 서브캐리어들이 이미 소진된 경우에는, BS - MS 링크들이 과-밸런싱 된 릴레이 셀들로부터의 잔여 서브캐리어들에 의해 "충족"된다. 도 4의 S111 단계와 유사하게, 각 반복에서, 가장 과-밸런싱 된 릴레이 셀이 먼저 확인되고 가장 배당된 RS - MS 링크가 릴레이 셀에서 선택된다. 그리고 RS - MS 링크로부터, 가장 적에 이득이 되는 서브캐리어가 선택되어 저-충족된 BS - MS 링크들 중의 하나의 링크에 재할당된다. 서브캐리어를 받아들이도록 선택된 BS - MS 링크는, 상기 서브캐리어에 의해 저-충족된 BS - MS 링크들 중에서 가장 높은 데이터 레이트 상승에 도달해야 한다.
모든 BS - MS 링크들이 더 이상 저-충족되지 않으면, 액세스 존에서 여전히 서브캐리어들이 BS - MS 링크들에 의해 점유되고, 적어도 하나 이상의 BS - RS 링 크들이 저-밸런싱되는 조건을 모두 만족하는 경우, 릴레이 존에서 BS - RS 링크들에 서브캐리어들을 릴리즈(release) 할 준비를 한다. 상기 두 가지 조건 중에서 하나의 조건이라도 만족하지 못하면, 액세스 존에서 BS - MS 링크들은 잔여 서브캐리어들 뿐만 아니라 과-밸런싱 된 릴레이 셀들로부터의 잔여 서브캐리어들까지 계속하여 받아들인다. 저-배당된 BS - MS 링크들이 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족하도록 하기 위하여, 서브캐리어들이 저-배당된 BS - MS 링크들에 먼저 할당된다. 이후, 각 잔여 서브캐리어는 서브캐리어에 의해 가장 높은 데이터 레이트 상승을 이룰 수 있는 BS - MS에 배당된다. 서브캐리어들이 액세스 존에서 소진되고, 모든 릴레이 셀들이 더 이상 과-밸런싱 되지 않으면, 모든 과정이 종료된다.
도 7은 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 3 내지 도 6의 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.
개시되는 실시예에 따르면, 액세스 링크들의 데이터 레이트 요구조건들을 만족시키기 위하여, 모바일 스테이션들 및 그 서빙 스테이션들(즉, 릴레이 스테이션들 및 모바일 스테이션들 간 뿐만 아니라, 베이스 스테이션 및 그 다이렉트 모바일 스테이션들) 간의 적어도 하나 이상의 액세스 통신 링크들로의 서브캐리어들의 할당에 의하여, 서브캐리어들의 셋 배당에 따른 서브캐리어 주파수 자원 할당을 하고, 상대 액세스 링크들이 도달하는 데이터 레이트를 수용하기 위하여 베이스 스테이션 및 릴레이 스테이션들 간의 적어도 하나 이상의 릴레이 통신 링크들을 할당한다.
또한, 서브캐리어들의 셋의 배당 시에는 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들의 서브캐리어 할당의 밸런싱에 의하여 주파수 자원 낭비를 피할 수 있다. 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당의 밸런싱은, 베이스 스테이션 및 그 다이렉트 모바일 스테이션들 간의 액세스 통신 링크들에 서브캐리어들을 배당하여 이루어 질 수 있다. 서브캐리어들 셋의 배당 시에, 저-배당된 스테이션들(즉, 최소 데이터-레이트 요구조건들을 충족시키지 못하는 스테이션) 중에서 최소의 도달-요구조건(achievement-requirement) 데이터 레이트 비율을 가지는 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들을 감지하는 과정을 더 포함 할 수 있다. 최소-요구조건 데이터 레이트 비율은 도달된 데이터 레이트(achieved data rate) 및 필요로 하는 데이터 레이트(required data rate) 간의 비율을 말한다. 상기 도달된 데이터 레이트는 링크/셀에 배당된 서브캐리어들이 결정되면 계산될 수 있다. 상기 필요로 하는 데이터 레이트는 BS/MS 쌍들에 의해 지원되는 어플리케이션(application)들에 의해 측정될 수 있다. S101 단계에서는, 최소의 도달 및 요구 비율(achievement and requirement ratio)에 의해 링크를 확인하는 방식을 제공하고 있다.
각 모바일 스테이션의 최소 데이터 레이트 제약(constraint)을 만족하기 위하여 적어도 하나의 서브캐리어들을 상기 감지된 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들 각각에 할당한다. 모든 모바일 스테이션들이 상기 모바일 스테이션들의 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족할 때, 시스템-와이드(system-wide) 처리 성능(throughput)을 최대화하기 위하여 잔여 서브캐리어들(remaining subcarriers)을 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들에 할당한다.
또한, 상기 서브캐리어(subcarrier)들의 배당(assigning) 시에는, 가장 높은 데이터 레이트 상승에 도달할 수 있는 가장 할당되지 않은 서브캐리어를, 상기 감지된 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들에 할당하여, 처리 성능 최적화 및 최소 데이터 레이트 제약을 고려할 수 있다. 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning) 시에는, 과-밸런싱 된(over-balanced) 링크들 및 저-밸런싱 된(under-balanced) 링크들을 감지하고, 과-밸런싱 된 링크들로부터 상기 서브캐리어들에 의해 가장 이득을 얻을 수 있는 저-밸런성된 링크들로 서브캐리어들을 재할당할 수 있다. 또한, 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning) 시 에, 주파수 자원 낭비를 피하기 위하여, 베이스 스테이션과의 다이렉트 통신(direct communication)에서, 과-밸런싱 된 링크들로부터 베이스 스테이션 및 모바일 스테이션들 간의 액세스 통신 링크들 측으로, 서브캐리어들을 재할당(reallocating)할 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, 다른 릴레이 셀들이 각각 다른 주파수 자원을 할당 받는, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 개시되는 실시예에 따른 베이스 스테이션(BS), 적어도 하나 이상의 모바일 스테이션(MS), 및 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션(RS)을 포함하는, 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 개시되는 실시예에 따른 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템을 위한 서브캐리어 주파수 자원 할당을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 개시되는 실시예에 따른 서브캐리어 주파수 자원 할당을 보다 상세하게 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 개시되는 실시예에 따른 재할당에 의해 보다 강화된 릴레이 스테이션(RS) - 모바일 스테이션(MS) 링크를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 개시되는 실시예에 따른 보다 강화된 베이스 스테이션(BS) - 릴레이 스테이션(RS)링크를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 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 (25)

  1. 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계
    를 포함하고,
    상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는,
    모바일 스테이션들(mobile stations) 및 상기 모바일 스테이션들의 서빙 스테이션들(serving stations) 간의 적어도 하나의 액세스 통신 링크들(access communication links)에, 서브캐리어들을 할당하는 단계;
    상대 액세스 링크에 의해 도달되는 데이터 레이트를 수용하기(accommodate) 위하여, 베이스 스테이션들(base stations) 및 릴레이 스테이션들(relay stations) 간의 적어도 하나의 릴레이 통신 링크들(relay communication links)에, 서브캐리어들을 할당하는 단계;
    액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)하는 단계;
    과-밸런싱 된(over-balanced) 링크들 및 저-밸런싱 된(under-balanced) 링크들을 감지하는 단계; 및
    과-밸런싱 된 링크들로부터 서브캐리어들에 의해 가장 이득을 얻을 수 있는 저-밸런성된 링크들로 상기 서브캐리어들을 재할당하는 단계
    를 포함하는 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 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들, 및 상기 베이스 스테이션은 서빙 스테이션에 포함되는
    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 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸런싱(balancing)하는 단계는,
    주파수 자원(frequency resource) 낭비를 줄이기 위하여, 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)하는 단계
    를 더 포함하는 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 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)하는 단계는,
    베이스 스테이션과의 다이렉트 통신(direct communication) 시에, 상기 베이스 스테이션 및 모바일 스테이션 간의 통신 링크들에 액세스 하기 위해, 서브캐리어들을 적응적으로(adaptively) 배당하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 서브캐리어들을 적응적으로(adaptively) 배당하는 단계는,
    릴레이 스테이션 및 모바일 스테이션 간의 링크들에 배당되기에 액세스 존의 자원(resource)이 부족한 경우, 베이스 스테이션 및 모바일 스테이션 링크들이 액세스 존에서 보다 적은 자원을 획득하거나 또는 자원을 획득하지 않고, 릴레이 존에서 보다 많은 자원을 획득하고,
    베이스 스테이션 및 릴레이 스테이션 간의 링크들에 배당되기에 릴레이 존의 자원이 부족한 경우, 베이스 스테이션 및 모바일 스테이션 링크들이 릴레이 존에서 보다 적은 자원을 획득하거나 또는 자원을 획득하지 않고, 액세스 존에서 보다 많은 자원을 획득하는 단계
    인 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 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는, 최소 데이터-레이트(data-rate) 요구조건들을 만족하지 않는 스테이션들을 포함하는 저-배당된(under-assigned) 스테이션들 중에서, 최소 도달-요구(achievement-requirement) 데이터 레이트 비율(data rate ratio)인 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들을 감지하는 것을 더 포함하고;
    상기 적어도 하나의 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들에 서브캐리어들을 할당하는 단계는, 각 모바일 스테이션의 최소 데이터 레이트 제 약(constraint)을 만족하기 위하여 적어도 하나의 서브캐리어들을 상기 감지된 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들 각각에 할당하는 것을 더 포함하고; 그리고
    상기 적어도 하나의 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들에 서브캐리어들을 할당하는 단계는, 모든 모바일 스테이션들이 상기 모바일 스테이션들의 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족할 때, 시스템-와이드(system-wide) 처리 성능(throughput)을 최대화하기 위하여 잔여 서브캐리어들(remaining subcarriers)을 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들에 할당하는 것을 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. 제5항에 있어서,
    상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는,
    처리 성능 최적화 및 최소 데이터 레이트 제약에 기초하여 가장 높은 데이터 레이트 상승에 도달할 수 있는 가장 할당되지 않은 서브캐리어를, 상기 감지된 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들에 할당하는 단계
    를 더 포함하는 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 방법.
  7. 삭제
  8. 제3항에 있어서,
    상기 서브캐리어(subcarrier)들의 셋(set)을 배당(assigning)하는 단계는,
    주파수 자원 낭비를 피하기 위하여, 베이스 스테이션과의 다이렉트 통신(direct communication)에서, 과-밸런싱 된 링크들로부터 베이스 스테이션 및 모바일 스테이션들 간의 액세스 통신 링크들 측으로, 서브캐리어들을 재할당(reallocating)하는 단계
    를 더 포함하는 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 방법.
  9. 모바일 스테이션들(mobile stations) 및 상기 모바일 스테이션들의 서빙 스테이션들(serving stations) 간의 적어도 하나의 액세스 통신 링크들(access communication links)에, 서브캐리어들을 할당하고,
    상대 액세스 링크에 의해 도달되는 데이터 레이트를 수용하기(accommodate) 위하여, 베이스 스테이션들(base stations) 및 상기 베이스 스테이션들(base stations) 간의 적어도 하나의 릴레이 통신 링크들(relay communication links)에, 서브캐리어들을 할당하는,
    서브캐리어들의 셋을 할당을 위해 구비되는 최적화 모듈
    을 포함하고,
    상기 최적화 모듈은,
    과-밸런싱 된(over-balanced) 링크들 및 저-밸런싱 된(under-balanced) 링크들을 감지하는 분석 모듈; 및
    액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)하는 밸런싱 모듈
    을 포함하고,
    상기 밸런싱 모듈은 과-밸런싱 된 링크들로부터 서브캐리어들에 의해 가장 이득을 얻을 수 있는 저-밸런성된 링크들로 상기 서브캐리어들을 재할당하는
    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.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 서빙 스테이션은,
    릴레이 스테이션 및 베이스 스테이션을 적어도 하나 이상 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. 제10항에 있어서,
    상기 밸런싱 모듈은,
    주파수 자원(frequency resource) 낭비를 줄이는
    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.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 밸런싱 모듈은,
    베이스 스테이션과의 다이렉트 통신(direct communication) 시에, 상기 베이스 스테이션 및 모바일 스테이션 간의 통신 링크들에 액세스 하기 위해, 서브캐리어들을 적응적으로(adaptively) 배당하여, 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)하도록 구성되는 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 분석 모듈은,
    최소 데이터-레이트(data-rate) 요구조건들을 만족하지 않는 스테이션들을 포함하는 저-배당된(under-assigned) 스테이션들 중에서, 최소 도달-요구(achievement-requirement) 데이터 레이트 비율(data rate ratio)인 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들을 가지하고,
    상기 최적화 모듈은,
    각 모바일 스테이션의 최소 데이터 레이트 제약(constraint)을 만족하기 위하여 적어도 하나의 서브캐리어들을 상기 감지된 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들 각각에 할당하고,
    모든 모바일 스테이션들이 상기 모바일 스테이션들의 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족할 때, 시스템-와이드(system-wide) 처리 성능(throughput)을 최대화하기 위하여 잔여 서브캐리어들(remaining subcarriers)을 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들에 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.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 최적화 모듈은,
    처리 성능 최적화 및 최소 데이터 레이트 제약에 기초하여 가장 높은 데이터 레이트 상승에 도달할 수 있는 가장 할당되지 않은 서브캐리어를, 감지된 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들에 할당하는 것
    을 특징으로 하는 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. 삭제
  16. 제11항에 있어서,
    상기 최적화 모듈은,
    주파수 자원 낭비를 피하기 위하여, 베이스 스테이션과의 다이렉트 통신(direct communication)에서, 과-밸런싱 된 링크들로부터 베이스 스테이션 및 모바일 스테이션들 간의 액세스 통신 링크들 측으로, 서브캐리어들을 재할당(reallocating)하는 것
    을 특징으로 하는 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.
  17. 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,
    상대(corresponding) 액세스 링크들에서 도달되는(achieved) 데이터 레이트(rate)에 적용되도록(accommodate) 하기 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 포함하고, 서브캐리어 주파수 자원을 할당하기 위한 컨트롤러
    를 포함하고,
    상기 최적화 모듈은,
    과-밸런싱 된(over-balanced) 링크들 및 저-밸런싱 된(under-balanced) 링크들을 감지하는 분석 모듈; 및
    액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)하는 밸런싱 모듈
    을 포함하고,
    상기 밸런싱 모듈은 과-밸런싱 된 링크들로부터 서브캐리어들에 의해 가장 이득을 얻을 수 있는 저-밸런성된 링크들로 상기 서브캐리어들을 재할당하는
    것을 특징으로 하는 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 릴레이 스테이션들 및 상기 하나의 베이스 스테이션은 서빙 스테이션에 포함되는 것을 특징으로 하는 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 밸런싱 모듈은,
    주파수 자원(frequency resource) 낭비를 줄이는
    것을 특징으로 하는 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 밸런싱 모듈은,
    베이스 스테이션과의 다이렉트 통신(direct communication) 시에, 상기 베이스 스테이션 및 모바일 스테이션 간의 통신 링크들에 액세스 하기 위해, 서브캐리어들을 적응적으로(adaptively) 배당하여, 액세스 통신 링크들 및 릴레이 통신 링크들을 위한 서브캐리어 할당을 밸런싱(balancing)하도록 구성되는 것
    을 특징으로 하는 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 분석 모듈은,
    최소 데이터-레이트(data-rate) 요구조건들을 만족하지 않는 스테이션들을 포함하는 저-배당된(under-assigned) 스테이션들 중에서, 최소 도달-요구(achievement-requirement) 데이터 레이트 비율(data rate ratio)인 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들을 감지하고,
    상기 최적화 모듈은,
    각 모바일 스테이션의 최소 데이터 레이트 제약(constraint)을 만족하기 위하여 적어도 하나의 서브캐리어들을 상기 감지된 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들 각각에 할당하고,
    모든 모바일 스테이션들이 상기 모바일 스테이션들의 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족할 때, 시스템-와이드(system-wide) 처리 성능(throughput)을 최대화하기 위하여 잔여 서브캐리어들(remaining subcarriers)을 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들에 할당하는 것
    을 특징으로 하는 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 최적화 모듈은,
    처리 성능 최적화 및 최소 데이터 레이트 제약에 기초하여 가장 높은 데이터 레이트 상승에 도달할 수 있는 가장 할당되지 않은 서브캐리어를, 감지된 모바일 스테이션들 및 릴레이 스테이션들에 할당하는 것
    을 특징으로 하는 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템.
  23. 삭제
  24. 제19항에 있어서,
    상기 최적화 모듈은,
    주파수 자원 낭비를 피하기 위하여, 베이스 스테이션과의 다이렉트 통신(direct communication)에서, 과-밸런싱 된 링크들로부터 베이스 스테이션 및 모바일 스테이션들 간의 액세스 통신 링크들 측으로, 서브캐리어들을 재할당(reallocating)하는 것
    을 특징으로 하는 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템.
  25. 제17항에 있어서,
    상기 스테이션들은,
    무선 통신 스테이션들을 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이가 강화된 셀룰러 통신 시스템.
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