KR101645129B1 - Method and System for Energy Efficient Bandwidth Allocation for Relay in Millimeter-Wave Mobile Systems - Google Patents

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Abstract

밀리미터 웨이브 모바일 시스템의 릴레이를 위한 에너지 효율적인 대역폭 할당 방법 및 장치가 제시된다. 본 발명에서 제안하는 밀리미터 웨이브 모바일 시스템의 릴레이를 위한 에너지 효율적인 대역폭 할당 방법은 상기 대역폭 할당을 위한 초기화 단계, 상기 대역폭 할당을 위해 현재 할당된 대역폭을 사용된 대역폭과 비교하는 단계, 상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭보다 크거나 같은 경우, 상기 현재 할당된 대역폭과 상기 사용된 대역폭이 같은지 판단하는 단계, 상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭 보다 작은 경우, 변조기법을 이용하여 상기 현재 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 현재 스루풋(throughput)이 작은 링크에 추가적으로 대역폭을 할당하는 단계, 상기 추가적으로 대역폭이 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 추가 스루풋을 다시 계산하는 단계, 상기 현재 스루풋과 상기 다시 계산한 추가 스루풋을 비교하는 단계, 상기 다시 계산한 추가 스루풋이 상기 현재 스루풋보다 작은 경우, 상기 변조기법을 변경하는 단계, 상기 변조기법을 변경하는 지점에서 상기 추가 스루풋을 보상하기 위해 다시 추가적으로 대역폭을 할당하는 단계, 상기 변경된 변조기법을 이용하여 상기 추가 스루풋을 보상하기 위해 다시 추가적으로 대역폭을 할당하는 단계 이후, 상기 추가적으로 대역폭을 할당한 대역폭을 기반으로 달성 가능한 추가 스루풋을 다시 계산하는 단계를 반복하는 단계를 포함할 수 있다.An energy efficient bandwidth allocation method and apparatus for relaying a millimeter wave mobile system is presented. An energy efficient bandwidth allocation method for a relay of a millimeter wave mobile system proposed in the present invention includes an initialization step for bandwidth allocation, a step of comparing a currently allocated bandwidth with a used bandwidth for bandwidth allocation, Determining whether the currently allocated bandwidth is equal to the used bandwidth if the currently allocated bandwidth is smaller than or equal to the used bandwidth; if the currently allocated bandwidth is smaller than the used bandwidth, Further allocating bandwidth to a link having a low current throughput achievable based on the bandwidth, recalculating the additional throughput achievable based on the additional bandwidth allocated bandwidth, To compare additional throughput Modifying the modulation scheme if the recalculated additional throughput is less than the current throughput; allocating additional bandwidth again to compensate for the additional throughput at a point of changing the modulation scheme; ≪ / RTI > further comprising the step of recalculating the additional throughput achievable based on the further allocated bandwidth after the further allocating bandwidth to compensate for the additional throughput.

Description

밀리미터 웨이브 모바일 시스템의 릴레이를 위한 에너지 효율적인 대역폭 할당 방법 및 시스템{Method and System for Energy Efficient Bandwidth Allocation for Relay in Millimeter-Wave Mobile Systems}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an energy efficient bandwidth allocation method and system for a relay of a millimeter wave mobile system,

본 발명은 밀리미터 웨이브 모바일 시스템의 릴레이를 위한 에너지 효율적인 대역폭 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an energy efficient bandwidth allocation method and apparatus for a relay of a millimeter wave mobile system.

IEEE 802.16e와 같은 주파수 재사용도 1의 셀룰러 OFDMA 시스템은 셀 가장자리에서 신호 대 간섭 및 잡음비(Carrier-to-Interference and Noise Ratio, 이하 CINR)의 열화로 전송률 저하가 불가피하고 궁극적으로는 서비스 불능(service outage)에 의해 커버리지 성능이 제한되는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제를 해결하기 위한 방안으로 IEEE 802.16 Wireless MAN 표준화 그룹 내에서는 IEEE 802.16j TG를 결성하여 셀룰러 OFDMA 기반 다중 홉 릴레이(MR: Multi-hop Relay) 시스템의 표준화를 추진하고 있다. MR 시스템은 이동국(Mobile Station, 이하 MS)의 접속을 위해 중간에서 무선 중계 기능을 지원하는 중계기 즉, 전용 릴레이 노드(Relay Station, 이하 RS)와 무선 링크를 통해 MS 또는 RS와 직접 접속하여 무선 릴레이 기능을 지원하는 기지국(Base Station, 이하 MR-BS)으로 구성된다. MS는 직접 MR-BS와 통신을 하거나 또는 하나의 RS를 통해 2홉 또는 다수 개의 RS를 통해 다중 홉에 걸쳐 MR-BS와 접속될 수 있다. 이러한 시스템은 하나의 무선 주파수 채널을 시분할하여 RS와 MR-BS간의 릴레이 구간과 이동국의 접속 구간을 동시에 제공함으로써 릴레이 링크를 위해 별도의 유선 링크를 사용하지 않는 것이 특징이다. 이와 같이 멀티 홉 릴레이 시스템은 RS의 도입을 통해 주변에 위치한 MS의 CINR 성능을 향상시킴으로써 수율을 증대시킬 수 있고 또한 기존의 중계기(repeater)와 같이 음영 지역에 RS를 설치하여 서비스 불능 지역을 커버하거나 또는 셀 영역이 제한된 지역에서 커버리지를 확장하는 역할을 수행할 수 있다. 결과적으로 다중 홉 릴레이 시스템은 다중 홉 릴레이 노드를 통해 셀 전체를 다수 개의 작은 커버리지 영역으로 분할할 수 있으며 이때 모든 릴레이 노드들이 동일한 무선 자원을 재사용함으로써 추가적인 시스템 용량 증대를 실현할 수 있다.A cellular OFDMA system with a frequency reuse factor of 1, such as IEEE 802.16e, is inevitably degraded in transmission rate due to deterioration of a Carrier-to-Interference and Noise Ratio (CINR) at a cell edge, the performance of the coverage is limited by the outage. In order to solve this problem, IEEE 802.16j TG is formed within the standardization group of IEEE 802.16 Wireless MAN to promote standardization of cellular OFDMA based multi-hop relay (MR) system. The MR system is directly connected to a relay station (hereinafter, referred to as RS) via a wireless link with a relay device supporting a radio relay function in the middle to connect a mobile station (MS) (MR-BS) that supports the function of the base station. The MS may directly communicate with the MR-BS or via multiple RSs over two hops or multiple RSs via one RS. This system is characterized in that it does not use a separate wired link for the relay link by time-sharing one radio frequency channel and simultaneously providing the relay interval between the RS and the MR-BS and the connection interval of the mobile station. In this way, the multi-hop relay system can increase the yield by improving the CINR performance of the neighboring MS through the introduction of the RS, and can also cover the inaccessible area by installing the RS in the shadow area like the existing repeater Or to extend coverage in areas where the cell area is limited. As a result, the multi-hop relay system can divide the entire cell into a plurality of small coverage areas through the multi-hop relay node, and all the relay nodes can reuse the same radio resources to realize additional system capacity increase.

한편, 이동국은 기지국을 통하여 특정 서버나 또는 다른 이동국에 접속한 이후, 일정 서비스를 이용하기 위해서 다운 링크 채널과 상향 링크 채널을 기지국과 형성하게 된다. 즉, 이동국은 특정 서버 또는 다른 이동국로부터 데이터를 수신하기 위하여 기지국과 다운 링크 채널을 형성하며, 이동국에 저장된 데이터 또는 수집한 데이터를 특정 서버나 다른 이동국에 업로드 또는 전송하기 위하여 상향 링크 채널을 기지국과 형성한다. 특히, 이동국은 기지국에 데이터 전송을 하기 위하여 자신이 사용할 상향 링크 대역폭을 요청하게 되는데, 이러한 요청을 위하여 이동국은 별도의 대역폭 요청 메시지를 생성하여 기지국에 전송하게 된다. Meanwhile, after the mobile station accesses a specific server or another mobile station through a base station, the mobile station forms a downlink channel and an uplink channel with the base station in order to use a certain service. That is, the mobile station forms a downlink channel with a base station to receive data from a specific server or another mobile station, and transmits the uplink channel to the base station or the mobile station in order to upload or transmit the data stored in the mobile station, . In particular, the mobile station requests the uplink bandwidth to be used by the base station in order to transmit data. To this end, the mobile station generates a separate bandwidth request message and transmits it to the base station.

그런데, 상술한 이동국의 대역폭 요청 과정에서 이동국과 기지국 사이에 릴레이 노드가 존재하게 되면, 이동국은 해당 서비스에 대한 대역폭 요청을 릴레이 노드에 하게 되고, 릴레이 노드는 이동국의 해당 서비스에 대한 대역폭 요청에 해당하는 메시지를 기지국에 전송하게 된다. 이러한 과정에서, 이동국이 다수의 서비스를 이용하거나 혹은 복수개의 이동국이 다수의 서비스를 이용할 경우에는 대역폭 요청을 위한 메시지가 늘어나게 되고, 그 결과, 대역폭 요청을 위한 메시지 전송의 부하가 증가하게 된다. 따라서 상술한 대역폭 요청을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 방법 및 시스템의 제안이 필요하다. However, when there is a relay node between the mobile station and the base station in the bandwidth requesting process of the mobile station, the mobile station makes a bandwidth request for the service to the relay node, and the relay node transmits the bandwidth request for the corresponding service To the base station. In this process, when a mobile station uses a plurality of services or a plurality of mobile stations uses a plurality of services, a message for requesting a bandwidth is increased. As a result, a load of a message transmission for bandwidth request is increased. Therefore, there is a need for a method and system that can more efficiently perform the above-described bandwidth request.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 밀리미터 웨이브 대역의 대역폭을 릴레이 환경에 효율적으로 활용하여 시스템의 에너지 효율을 증대 시키기 위한 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 또한, 밀리미터 웨이브 시스템 구성 시, 음영 지역을 해결하기 위한 릴레이 노드(relay node)의 효율적인 배치 전략을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for efficiently utilizing a bandwidth of a millimeter wave band in a relay environment to increase energy efficiency of a system. We also propose an efficient placement strategy of relay nodes to solve shadow areas in the millimeter wave system.

일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 밀리미터 웨이브 모바일 시스템의 릴레이를 위한 에너지 효율적인 대역폭 할당 방법은 상기 대역폭 할당을 위한 초기화 단계, 상기 대역폭 할당을 위해 현재 할당된 대역폭을 사용된 대역폭과 비교하는 단계, 상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭보다 크거나 같은 경우, 상기 현재 할당된 대역폭과 상기 사용된 대역폭이 같은지 판단하는 단계, 상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭 보다 작은 경우, 변조기법을 이용하여 상기 현재 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 현재 스루풋(throughput)이 작은 링크에 추가적으로 대역폭을 할당하는 단계, 상기 추가적으로 대역폭이 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 추가 스루풋을 다시 계산하는 단계, 상기 현재 스루풋과 상기 다시 계산한 추가 스루풋을 비교하는 단계, 상기 다시 계산한 추가 스루풋이 상기 현재 스루풋보다 작은 경우, 상기 변조기법을 변경하는 단계, 상기 변조기법을 변경하는 지점에서 상기 추가 스루풋을 보상하기 위해 다시 추가적으로 대역폭을 할당하는 단계, 상기 변경된 변조기법을 이용하여 상기 추가 스루풋을 보상하기 위해 다시 추가적으로 대역폭을 할당하는 단계 이후, 상기 추가적으로 대역폭을 할당한 대역폭을 기반으로 달성 가능한 추가 스루풋을 다시 계산하는 단계를 반복하는 단계를 포함할 수 있다. In an aspect, an energy efficient bandwidth allocation method for a relay of a millimeter wave mobile system proposed in the present invention includes an initialization step for bandwidth allocation, a step of comparing a currently allocated bandwidth with a used bandwidth, Determining whether the currently allocated bandwidth is equal to or greater than the used bandwidth if the currently allocated bandwidth is less than or equal to the used bandwidth; determining whether the currently allocated bandwidth is equal to the used bandwidth if the currently allocated bandwidth is greater than or equal to the used bandwidth; Further allocating bandwidth to a link achieving a current throughput that is achievable based on the currently allocated bandwidth, recalculating an additional throughput achievable based on the further bandwidth allocated bandwidth, And the recalculated addition Comparing the throughput, modifying the modulation scheme if the recalculated additional throughput is less than the current throughput, allocating additional bandwidth again to compensate for the additional throughput at the point of changing the modulation scheme , And repeating the step of recalculating the additional throughput achievable based on the further allocated bandwidth after the further allocating the bandwidth again to compensate for the additional throughput using the modified modulation technique .

상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭보다 크거나 같은 경우, 상기 현재 할당된 대역폭과 상기 사용된 대역폭이 같은지 판단하는 단계는 상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭보다 큰 경우, 임시 단위 대역폭을 결정하는 단계, 상기 임시 단위 대역폭과 최소단위 대역폭을 비교하는 단계를 포함하고, 상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭과 같은 경우, 상기 대역폭 할당 방법의 실행이 종료된다. Wherein if the currently allocated bandwidth is greater than or equal to the used bandwidth, determining whether the currently allocated bandwidth and the used bandwidth are the same may include determining whether the currently allocated bandwidth is greater than the used bandwidth, Comparing the temporary unit bandwidth with a minimum unit bandwidth, and when the currently allocated bandwidth is equal to the used bandwidth, the execution of the bandwidth allocation method is terminated.

상기 임시 단위 대역폭과 최소단위 대역폭을 비교하는 단계는 상기 임시 단위 대역폭이 최소단위 대역폭보다 크거나 같은 경우, 변조기법을 이용하여 상기 현재 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 현재 스루풋이 작은 링크에 추가적으로 대역폭을 할당하는 단계를 수행하고, 상기 임시 단위 대역폭과 최소단위 대역폭이 같은 경우, 상기 대역폭 할당 방법의 실행이 종료된다. Wherein the comparing of the temporary unit bandwidth and the minimum unit bandwidth comprises: if the temporary unit bandwidth is greater than or equal to the minimum unit bandwidth, adding the bandwidth to the link having a small current throughput achievable based on the currently allocated bandwidth using a modulation technique If the temporary unit bandwidth and the minimum unit bandwidth are the same, the execution of the bandwidth allocation method is terminated.

상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭 보다 크거나, 상기 다시 계산한 추가 스루풋이 상기 현재 스루풋보다 큰 경우 상기 대역폭 할당 방법의 실행이 종료된다. The execution of the bandwidth allocation method is terminated if the currently allocated bandwidth is greater than the used bandwidth or the recalculated additional throughput is greater than the current throughput.

상기 대역폭 할당 방법은 기지국과 릴레이 노드 간의 링크와 상기 릴레이 노드와 이동국 간의 링크에 분배되는 대역폭 할당에 동일하게 적용될 수 있다. The bandwidth allocation method can be equally applied to a link between a base station and a relay node and a bandwidth allocation to a link between the relay node and a mobile station.

또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 밀리미터 웨이브 모바일 시스템의 대역폭 할당 시스템은 음영지역에 위치한 이동국을 서비스하기 위해 릴레이 노드로 데이터를 송신하는 기지국, 상기 기지국으로부터 수신한 데이터를 상기 이동국에게 송신하는 릴레이 노드, 상기 릴레이 노드로부터 데이터를 수신하는 이동국, 상기 기지국과 상기 릴레이 노드 간의 링크와 상기 릴레이 노드와 상기 이동국 간의 링크에 현재 할당된 대역폭과 사용된 대역폭을 비교하여 그 결과에 따라 추가적으로 대역폭을 할당하는 대역폭 할당 장치를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, a bandwidth allocation system for a millimeter wave mobile system proposed in the present invention includes a base station for transmitting data to a relay node for serving a mobile station located in a shadow area, a base station for transmitting data received from the base station to the mobile station A mobile station receiving data from the relay node, a bandwidth currently used for a link between the base station and the relay node and a link between the relay node and the mobile station, and a used bandwidth, And a bandwidth allocating apparatus for allocating bandwidth.

또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 밀리미터 웨이브 모바일 시스템의 대역폭 할당 장치는 상기 대역폭 할당을 위한 초기화를 수행하는 초기화부, 상기 대역폭 할당을 위해 현재 할당된 대역폭을 사용된 대역폭과 비교하는 비교부, 상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭 보다 작은 경우, 변조기법을 이용하여 상기 현재 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 현재 스루풋이 작은 링크에 추가적으로 대역폭을 할당하는 수행부, 상기 추가적으로 대역폭이 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 추가 스루풋을 다시 계산하는 계산부, 상기 다시 계산한 추가 스루풋이 상기 현재 스루풋보다 작은 경우, 상기 변조기법을 변경하는 변조부를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for allocating a bandwidth of a millimeter wave mobile system, comprising: an initialization unit for performing initialization for bandwidth allocation; a comparison unit for comparing a bandwidth currently allocated for bandwidth allocation with a used bandwidth; And an additional bandwidth allocator for allocating a bandwidth to a link having a small current throughput that can be achieved based on the currently allocated bandwidth using a modulation scheme when the currently allocated bandwidth is smaller than the used bandwidth, A calculation unit for recalculating the additional throughput that can be achieved based on the bandwidth that has been calculated, and a modulation unit for changing the modulation scheme when the recalculated additional throughput is smaller than the current throughput.

상기 비교부는 상기 현재 스루풋과 상기 다시 계산한 추가 스루풋을 비교할 수 있다. The comparing unit may compare the current throughput with the re-calculated additional throughput.

상기 수행부는 상기 변조기법을 변경하는 지점에서 상기 추가 스루풋을 보상하기 위해 다시 추가적으로 대역폭을 할당할 수 있다. The performance unit may again allocate additional bandwidth to compensate for the additional throughput at the point of changing the modulation scheme.

상기 계산부는 상기 변경된 변조기법을 이용하여 상기 추가 스루풋을 보상하기 위해 다시 추가적으로 대역폭을 할당한 후, 상기 추가적으로 대역폭을 할당한 대역폭을 기반으로 달성 가능한 추가 스루풋을 다시 계산할 수 있다. The calculator may again allocate additional bandwidth to compensate for the additional throughput using the modified modulation technique and then recalculate additional achievable throughput based on the additional bandwidth allocated bandwidth.

상기 변조부는 상기 다시 계산한 추가 스루풋이 상기 현재 스루풋보다 작은 경우, 상기 변조기법을 변경하는 과정을 반복하고, 상기 수행부는 상기 변조기법을 변경하는 지점에서 상기 추가 스루풋을 보상하기 위해 다시 추가적으로 대역폭을 할당하는 과정을 반복할 수 있다.Wherein the modulator repeats the process of modifying the modulation technique when the re-calculated additional throughput is smaller than the current throughput, and the performing unit further adds bandwidth again to compensate the additional throughput at a point of changing the modulation technique The process of assigning can be repeated.

본 발명의 실시예들에 따르면 밀리미터 웨이브 시스템에서 릴레이 환경에 적용 가능한 에너지 효율 메트릭을 제안하고, 밀리미터 웨이브 대역의 대역폭을 릴레이 환경에 효율적으로 활용하여 시스템의 에너지 효율을 증대 시킬 수 있다. 또한, 밀리미터 웨이브 시스템 구성 시, 음영 지역을 해결하기 위한 릴레이 노드(relay node)의 배치 전략에 도움을 줄 수 있다. According to embodiments of the present invention, an energy efficiency metric applicable to a relay environment in a millimeter wave system can be proposed, and the bandwidth of a millimeter wave band can be efficiently utilized in a relay environment to increase energy efficiency of the system. In addition, when configuring a millimeter wave system, it can help in the deployment strategy of relay nodes to solve shadow areas.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율적인 대역폭 할당 시스템의 전체 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율적인 대역폭 할당 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 노드와 이동국 간의 링크에서 대역폭 추가 할당 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국과 릴레이 노드 간의 링크에서 대역폭 추가 할당 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율적인 대역폭 할당 방법의 결과를 종래기술과 비교한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율적인 대역폭 할당 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram for explaining the overall configuration of an energy efficient bandwidth allocation system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating an energy efficient bandwidth allocation method according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining a bandwidth addition allocation mechanism in a link between a relay node and a mobile station according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining a bandwidth addition assignment mechanism in a link between a base station and a relay node according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph comparing the results of an energy efficient bandwidth allocation method according to an embodiment of the present invention with a conventional technology.
6 is a diagram illustrating a configuration of an energy efficient bandwidth allocation apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율적인 대역폭 할당 시스템의 전체 구성을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a diagram for explaining the overall configuration of an energy efficient bandwidth allocation system according to an embodiment of the present invention.

밀리미터 웨이브 모바일 시스템의 릴레이를 위한 에너지 효율적인 대역폭 할당 시스템은 기지국(BS: Base station)(110), 릴레이 노드(RN: Relay Node)(130), 복수의 이동국들(MS: Mobile Station)(151, 152, 153)을 포함할 수 있다. 복수의 이동국들(MS: Mobile Station)(151, 152, 153)은 3개라고 가정한다. 예를 들어, 어떠한 릴레이를 활용할 때 사용할 수 있는 전체 사용 가능한 대역폭이 존재하고, 이를 릴레이의 두 링크인 기지국(BS: Base station)(110)과 릴레이 노드(RN: Relay Node)(130) 간의 링크, 릴레이 노드(RN: Relay Node)(130)와 복수의 이동국들(MS: Mobile Station)(151, 152, 153) 간의 링크에 분배할 수 있다. 기지국(BS: Base station)(110)은 음영지역에 위치한 복수의 이동국들(MS: Mobile Station)(151, 152, 153)을 서비스하기 위해 릴레이 노드(RN: Relay Node)(130)에게 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 기지국(BS: Base station)(110)과 릴레이 노드(RN: Relay Node)(130) 간의 링크에 대역폭 BBR(120)이 할당된다. 그리고, 릴레이 노드(RN: Relay Node)(130)와 복수의 이동국들(MS: Mobile Station)(151, 152, 153) 간의 각각의 링크에 대역폭들(140)이 할당된다. An energy efficient bandwidth allocation system for relaying a millimeter wave mobile system includes a base station (BS) 110, a relay node (RN) 130, a plurality of mobile stations (MS) 151, 152, 153). It is assumed that there are three mobile stations (MSs) 151, 152 and 153. For example, there is a total available bandwidth that can be used when using any relay, and it is a link between a base station (BS) 110 and a relay node (RN) And a link between a relay node (RN) 130 and a plurality of mobile stations (MS) 151, 152, and 153. A base station (BS) 110 transmits data to a relay node (RN) 130 to service a plurality of mobile stations (MS) 151, 152, and 153 located in a shadow area Lt; / RTI > At this time, a bandwidth B BR 120 is allocated to a link between a base station (BS) 110 and a relay node (RN) 130. Bandwidths 140 are allocated to each link between a relay node (RN) 130 and a plurality of mobile stations (MS) 151, 152 and 153.

이때, 기지국(BS: Base station)(110)과 릴레이 노드(RN: Relay Node)(130) 간의 링크에 할당된 대역폭은 릴레이 노드(RN: Relay Node)(130)가 릴레이 해줄 복수의 이동국들(MS: Mobile Station)(151, 152, 153)의 수에 따라 각각의 이동국들(MS: Mobile Station)(151, 152, 153)에게 동일하게 나누어질 수 있다. 다시 말해, 기지국(BS: Base station)(110)과 릴레이 노드(RN: Relay Node)(130) 간의 링크에 할당된 대역폭 BBR(120)이 3개의 이동국들(MS: Mobile Station)(151, 152, 153) 각각으로 나누어 분배된다. 따라서, 3개의 이동국들(MS: Mobile Station)(151, 152, 153) 각각에 분배된 대역폭

Figure 112015034345953-pat00001
(141)은 BBR(120)의 대역폭 크기의 1/3로 할당될 수 있다. At this time, the bandwidth allocated to the link between the base station (BS) 110 and the relay node (RN) 130 is controlled by a plurality of mobile stations (RNs) 130 to be relayed by the relay node (RN) (Mobile Stations) 151, 152 and 153 according to the number of MSs (Mobile Stations) 151, 152 and 153, respectively. In other words, a bandwidth B BR 120 allocated to a link between a base station (BS) 110 and a relay node (RN) 130 is transmitted to three mobile stations (MS) 151, 152, and 153, respectively. Therefore, the bandwidths allocated to the three mobile stations (MSs) 151, 152, and 153, respectively,
Figure 112015034345953-pat00001
Lt ; RTI ID = 0.0 > 141 < / RTI >

이러한 과정에서, 밀리미터 웨이브 모바일 시스템의 릴레이를 위한 에너지 효율적인 대역폭 할당 시스템은 제안하는 대역폭 할당장치를 이용하여 기지국과 릴레이 노드 간의 링크와 릴레이 노드와 이동국 간의 링크에 현재 할당된 대역폭과 사용된 대역폭을 비교하여 그 결과에 따라 추가적으로 대역폭을 할당할 수 있다. 다시 말해, 현재 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 스루풋(throughput)이 작은 링크에 추가적인 대역폭을 할당함으로써 에너지 효율을 높일 수 있다. 도 2의 흐름도를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
In this process, the energy efficient bandwidth allocation system for the relay of the millimeter wave mobile system uses the proposed bandwidth allocation device to compare the bandwidth between the base station and the relay node and the bandwidth currently allocated to the link between the relay node and the mobile station And allocate additional bandwidth according to the result. In other words, energy efficiency can be increased by allocating additional bandwidth to a link with a small achievable throughput based on the currently allocated bandwidth. Will be described in more detail with reference to the flow chart of FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율적인 대역폭 할당 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating an energy efficient bandwidth allocation method according to an embodiment of the present invention.

에너지 효율적인 대역폭 할당 방법은 상기 대역폭 할당을 위한 초기화 단계(210), 현재 할당된 대역폭을 사용된 대역폭과 비교하는 단계(220), 상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭보다 크거나 같은 경우, 상기 현재 할당된 대역폭과 상기 사용된 대역폭이 같은지 판단하는 단계(221), 달성 가능한 현재 스루풋(throughput)이 작은 링크에 추가적으로 대역폭을 할당하는 단계(230), 상기 추가적으로 대역폭이 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 추가 스루풋을 다시 계산하는 단계(240), 상기 현재 스루풋과 상기 다시 계산한 추가 스루풋을 비교하는 단계(250), 상기 변조기법을 변경하는 단계(260), 상기 변조기법을 변경하는 지점에서 상기 추가 스루풋을 보상하기 위해 다시 추가적으로 대역폭을 할당하는 단계(270), 상기 추가적으로 대역폭을 할당한 대역폭을 기반으로 달성 가능한 추가 스루풋을 다시 계산하는 단계를 반복하는 단계(280)를 포함할 수 있다. An energy efficient bandwidth allocation method includes: an initialization step (210) for the bandwidth allocation; comparing a currently allocated bandwidth to a used bandwidth (220); if the currently allocated bandwidth is greater than or equal to the used bandwidth, Determining (221) whether the currently allocated bandwidth and the used bandwidth are the same, allocating (230) additional bandwidth to a link having a low achievable current throughput, performing the additional bandwidth based on the allocated bandwidth Comparing the current throughput to the re-calculated additional throughput 250, modifying the modulation scheme 260, modifying the modulation scheme at step 260, (270) further allocating bandwidth to compensate for additional throughput, adding the additional bandwidth (Step 280) of recalculating the achievable additional throughput based on the bandwidth.

단계(210)에서, 제안하는 에너지 효율적인 대역폭 할당 방법의 대역폭 할당을 위한 초기화를 수행할 수 있다. In step 210, initialization for the bandwidth allocation of the proposed energy efficient bandwidth allocation method may be performed.

단계(220)에서, 상기 대역폭 할당을 위해 현재 할당된 대역폭을 사용된 대역폭과 비교할 수 있다. 그러면, 현재 할당된 대역폭과 사용된 대역폭의 비교 결과에 따라 대역폭을 추가적으로 할당할 수 있다.In step 220, the currently allocated bandwidth for the bandwidth allocation may be compared to the used bandwidth. Then, the bandwidth can be additionally allocated according to the comparison result between the currently allocated bandwidth and the used bandwidth.

그리고, 단계(220)는 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭보다 크거나 같은 경우, 상기 현재 할당된 대역폭과 상기 사용된 대역폭이 같은지 판단하는 단계(221), 상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭보다 큰 경우, 임시 단위 대역폭을 결정하는 단계(222), 및 상기 임시 단위 대역폭과 최소단위 대역폭을 비교하는 단계(223)를 포함할 수 있다. If the currently allocated bandwidth is greater than or equal to the used bandwidth, step 220 may include determining (221) whether the currently allocated bandwidth is the same as the used bandwidth, If the bandwidth is greater than the bandwidth, determining a temporary unit bandwidth 222, and comparing the temporary unit bandwidth to a minimum unit bandwidth 223.

그리고, 상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭과 같은 경우, 상기 대역폭 할당 방법의 실행이 종료된다. If the currently allocated bandwidth is equal to the used bandwidth, the execution of the bandwidth allocation method ends.

단계(221)에서, 상기 임시 단위 대역폭과 최소단위 대역폭을 비교할 수 있다. In step 221, the temporal unit bandwidth and the minimum unit bandwidth may be compared.

상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭보다 큰 경우, 단계(222)에서 임시 단위 대역폭(Temporary unit bandwidth)을 결정할 수 있다. 그리고, 임시 단위 대역폭은 수학식1 과 같이 나타낼 수 있다.
If the currently allocated bandwidth is greater than the used bandwidth, a temporary unit bandwidth may be determined in step 222. The temporal unit bandwidth can be expressed by Equation (1).

임시 단위 대역폭(Temporary unit bandwidth) = 사용된 대역폭(Available bandwidth) + 단위 대역폭(unit bandwidth) ― 현재 할당된 대역폭(Sum of allocated bandwidth) 수학식1
Temporary unit bandwidth = Available bandwidth + Unit bandwidth - Sum of allocated bandwidth Equation 1

단계(223)에서, 상기 임시 단위 대역폭과 최소단위 대역폭을 비교할 수 있다. 그리고, 상기 임시 단위 대역폭이 최소단위 대역폭보다 크거나 같은 경우, 변조기법을 이용하여 상기 현재 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 현재 스루풋이 작은 링크에 추가적으로 대역폭을 할당하는 단계를 수행할 수 있다. 반면에, 상기 임시 단위 대역폭과 최소단위 대역폭이 같은 경우, 상기 대역폭 할당 방법의 실행이 종료된다.In step 223, the temporary unit bandwidth and the minimum unit bandwidth may be compared. If the temporary unit bandwidth is greater than or equal to the minimum unit bandwidth, a step of allocating bandwidth to the link having a small current throughput that can be achieved based on the currently allocated bandwidth using a modulation technique may be performed. On the other hand, if the temporary unit bandwidth and the minimum unit bandwidth are the same, the execution of the bandwidth allocation method ends.

다시 말해, 현재 할당된 대역폭이 이용할 수 있는 대역폭 보다 같거나 클 때를 기준으로 할당 기법을 확장할 수 있다. 현재 할당된 대역폭이 클 경우, 단위 대역폭(unit bandwidth) 보다 작은 값으로 단위 대역폭(unit bandwidth)을 결정한다면 충분이 이용할 수 있는 대역폭을 100%를 활용할 수 있다. In other words, the allocation scheme can be extended based on when the currently allocated bandwidth is equal to or greater than the available bandwidth. If the currently allocated bandwidth is large, if the unit bandwidth is determined to be smaller than the unit bandwidth, it is enough to utilize 100% of the available bandwidth.

예를 들어, 사용된 대역폭(Available bandwidth)가 100MHz 이고, 현재 할당된 대역폭이 105MHz이고, 단위 대역폭(unit bandwidth)가 10MHz 이라고 가정할 경우, 현재 할당된 95MHz를 추가로 할당하려면 강제로 단위 대역폭을 5MHz로 바꿔줄 수 있다. 이러한 할당 기법이 적용되려면 단위 대역폭가 고정이 아니라 동적으로 변경이 가능한 mmWave 모바일 시스템이어야 한다.For example, assuming that the available bandwidth is 100 MHz, the currently allocated bandwidth is 105 MHz, and the unit bandwidth is 10 MHz, to further allocate the currently allocated 95 MHz, It can be changed to 5MHz. For this assignment technique to work, the mmWave mobile system should be able to dynamically change the unit bandwidth, not the fixed bandwidth.

따라서, 위의 확장된 할당 기법을 적용하면 현재 할당된 대역폭이 사용된 대역폭(Available bandwidth)과 동일한 조건일 때 제안하는 상기 대역폭 할당 방법의 실행이 종료된다.Accordingly, when the above-described extended allocation technique is applied, the execution of the proposed bandwidth allocation method is terminated when the currently allocated bandwidth is equal to the used bandwidth.

단계(230)에서, 상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭 보다 작은 경우, 변조기법을 이용하여 상기 현재 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 현재 스루풋이 적은 링크에 추가적으로 대역폭을 할당할 수 있다. In step 230, if the currently allocated bandwidth is less than the used bandwidth, the bandwidth can be further allocated to a link with a small current throughput achievable based on the currently allocated bandwidth using a modulation scheme.

단계(240)에서, 상기 추가적으로 대역폭이 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 추가 스루풋을 다시 계산할 수 있다. At step 240, the additional bandwidth can be recalculated to achieve the additional throughput achievable based on the allocated bandwidth.

제안하는 방법에서 밀리미터 웨이브의 대역폭을 위한 스루풋을 계산하는 식은 수학식2과 같다.
In the proposed method, the equation for calculating the throughput for the bandwidth of the millimeter wave is shown in Equation 2.

Figure 112015034345953-pat00002
수학식2
Figure 112015034345953-pat00002
Equation 2

<표 1><Table 1>

Figure 112015034345953-pat00003

Figure 112015034345953-pat00003

여기에서, M은 변조 레벨(modulation level), B는 대역폭(bandwidth), BRB는 리소스 블록(RB: Resource Block)의 대역폭, CR은 코딩 비율(coding rate) 및 ts는 슬롯 구간을 나타낸다. 이때, 표 1과 같이 2개의 정보를 전달하는 BPSK의 경우 log를 취해서 1bit 전송이 가능하며, 수학식2에서, (30 x 18 - 108)은 실제 리소스 요소(Resource element)의 수를 나타낸다. 예를 들어, 하나의 리소스 블록(RB: Resource Block)에서 18개의 서브캐리어와 30개의 심볼이 있고 이 중에 제어 심볼 108 개를 뺀 432개가 데이터 전송에 관여할 수 있다. 따라서, 수학식2에서와 같이 이용할 수 있는 대역폭(bandwidth) B를 RB로 나눠주면, 데이터 전송에 관여한 RB 수가 나오고 코딩 비율(Coding rate)를 곱하면 실제 전송 가능한 최대 전송 비트 수를 구할 수 있다. 그리고 시간으로 나눠 주면 스루풋(throughput)을 계산할 수 있다.Here, M is a modulation level, B is a bandwidth, B RB is a bandwidth of a resource block (RB), C R is a coding rate, and t s is a slot interval . In this case, in the case of BPSK for transmitting two pieces of information as shown in Table 1, 1 bit transmission is possible by taking a log. In Equation (2), (30 x 18 - 108) represents the number of actual resource elements. For example, there are 18 subcarriers and 30 symbols in one resource block (RB), of which 432 minus 108 control symbols can participate in data transmission. Accordingly, if the available bandwidth B is divided into RBs as in Equation (2), the maximum number of transmission bits that can be actually transmitted can be obtained by multiplying the RB number involved in data transmission and the coding rate . You can calculate the throughput by dividing it by time.

이러한 방법으로 구한 변조 및 코딩 비율을 나타내면 표 2과 같다.
Table 2 shows the modulation and coding ratios obtained by this method.

<표 2><Table 2>

Figure 112015034345953-pat00004

Figure 112015034345953-pat00004

단계(250)에서, 상기 현재 스루풋과 상기 다시 계산한 추가 스루풋을 비교할 수 있다. 현재 스루풋과 다시 계산한 추가 스루풋의 비교 결과에 따라 대역폭을 추가적으로 할당할 수 있다. In step 250, the current throughput and the recalculated additional throughput may be compared. Additional bandwidth can be allocated based on the comparison of the current throughput and the recalculated additional throughput.

단계(260)에서, 상기 다시 계산한 추가 스루풋이 상기 현재 스루풋보다 작은 경우, 상기 변조기법을 변경할 수 있다. In step 260, the modulation technique may be modified if the recalculated additional throughput is less than the current throughput.

단계(270)에서, 상기 변조기법을 변경하는 지점에서 상기 추가 스루풋을 보상하기 위해 다시 추가적으로 대역폭을 할당할 수 있다. In step 270, additional bandwidth may be allocated again to compensate for the additional throughput at the point of changing the modulation scheme.

이후, 단계(280)에서, 상기 추가적으로 대역폭을 할당한 대역폭을 기반으로 달성 가능한 추가 스루풋을 다시 계산하는 단계(240)부터 반복할 수 있다. 그리고, 다시 계산한 추가 스루풋이 현재 스루풋보다 큰 경우 상기 대역폭 할당 방법의 실행이 종료된다. 제안하는 에너지 효율적인 대역폭 할당 방법은, 기지국과 릴레이 노드 간의 링크와 상기 릴레이 노드와 이동국 간의 링크에 분배되는 대역폭 할당에 동일하게 적용될 수 있다. 도 3 및 도4를 참조하여 제안하는 에너지 효율적인 대역폭 할당 방법을 더욱 상세히 설명한다.
Thereafter, in step 280, it can be repeated from step 240 of recalculating the additional throughput achievable based on the further allocated bandwidth. Then, when the re-calculated additional throughput is larger than the current throughput, execution of the bandwidth allocation method is terminated. The proposed energy efficient bandwidth allocation method can be equally applied to a link between a base station and a relay node and a bandwidth allocation allocated to a link between the relay node and the mobile station. The energy efficient bandwidth allocation method proposed with reference to FIG. 3 and FIG. 4 will be described in more detail.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 노드와 이동국 간의 링크에서 대역폭 추가 할당 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a bandwidth addition allocation mechanism in a link between a relay node and a mobile station according to an embodiment of the present invention.

밀리미터 웨이브 모바일 시스템의 릴레이를 위한 에너지 효율적인 대역폭 할당 시스템은 기지국(BS: Base station)(310), 릴레이 노드(RN: Relay Node)(320), 복수의 이동국들(MS: Mobile Station)(330)을 포함할 수 있다. 복수의 이동국들(MS: Mobile Station)(330)은 3개라고 가정한다. 예를 들어, 어떠한 릴레이를 활용할 때 사용할 수 있는 전체 사용 가능한 대역폭이 존재하고, 이를 릴레이의 두 링크인 기지국(BS: Base station)(310)과 릴레이 노드(RN: Relay Node)(320) 간의 링크, 릴레이 노드(RN: Relay Node)(320)와 복수의 이동국들(MS: Mobile Station)(330) 간의 링크에 분배할 수 있다. 기지국(BS: Base station)(310)이 이동국들(MS: Mobile Station)(330)을 서비스하기 위해 릴레이 노드(RN: Relay Node)(320)에게 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 기지국(BS: Base station)(310)과 릴레이 노드(RN: Relay Node)(320) 간의 링크에 대역폭(311)이 할당된다. 그리고, 릴레이 노드(RN: Relay Node)(320)와 복수의 이동국들(MS: Mobile Station)(330) 간의 각각의 링크에 대역폭들(321)이 할당된다. An energy efficient bandwidth allocation system for relaying millimeter wave mobile systems includes a base station (BS) 310, a relay node (RN) 320, a plurality of mobile stations (MS) 330, . &Lt; / RTI &gt; It is assumed that a plurality of mobile stations (MSs) 330 are three. For example, there is a total available bandwidth that can be used when utilizing any relay, and it is a link between a base station (BS) 310 and a relay node (RN) , A relay node (RN) 320, and a plurality of mobile stations (MS) 330. [ A base station (BS) 310 may transmit data to a relay node (RN) 320 to service a mobile station (MS) 330. At this time, a bandwidth 311 is allocated to a link between a base station (BS) 310 and a relay node (RN) 320. Bandwidths 321 are allocated to each link between a relay node (RN) 320 and a plurality of mobile stations (MS) 330.

하지만, 기지국(BS: Base station)(310)과 릴레이 노드(RN: Relay Node)(320) 간의 링크에 현재 할당된 대역폭이 사용된 대역폭 보다 작은 경우, 변조기법을 이용하여 현재 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 현재 스루풋이 작은 링크에 추가적으로 대역폭을 할당할 수 있다. 그리고, 추가적으로 대역폭이 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 추가 스루풋을 다시 계산할 수 있다. However, if the bandwidth currently allocated to the link between the base station (BS) 310 and the relay node (RN) 320 is less than the bandwidth used, The current throughput that can be achieved with an additional bandwidth can be allocated to a small link. Additionally, additional throughput that can be achieved based on additional bandwidth allocated bandwidth can be recalculated.

이후, 현재 스루풋과 상기 다시 계산한 추가 스루풋을 비교할 수 있다. 현재 스루풋과 다시 계산한 추가 스루풋의 비교 결과에 따라 대역폭을 추가적으로 할당할 수 있다. 만약 다시 계산한 추가 스루풋이 상기 현재 스루풋보다 작은 경우, 상기 변조기법을 변경할 수 있다. Thereafter, it is possible to compare the current throughput with the recalculated additional throughput. Additional bandwidth can be allocated based on the comparison of the current throughput and the recalculated additional throughput. If the recalculated additional throughput is less than the current throughput, the modulation scheme can be changed.

도 3을 참조하면, 기지국(BS: Base station)(310)과 릴레이 노드(RN: Relay Node)(320) 간의 링크(341)와 릴레이 노드(RN: Relay Node)(320)와 복수의 이동국들(MS: Mobile Station)(330) 간의 링크(342)의 대역폭에 대한 스루풋을 그래프로 나타내었다. 위에서 설명한 바와 같이 변조기법을 변경하는 지점(343)에서 일정 기간(344) 동안 추가 스루풋을 보상하기 위해 기지국(BS: Base station)(310)과 릴레이 노드(RN: Relay Node)(320) 간의 링크에 다시 추가적으로 대역폭을 할당(350)할 수 있다. 그리고, 추가적으로 대역폭을 할당한 대역폭을 기반으로 달성 가능한 추가 스루풋을 다시 계산하는 단계부터 반복하면서, 적절한 대역폭을 할당할 수 있다. 이러한 대역폭 할당 방법은 기지국과 릴레이 노드 간의 링크와 상기 릴레이 노드와 이동국 간의 링크에 분배되는 대역폭 할당에 동일하게 적용될 수 있다.
3, a link 341 between a base station (BS) 310 and a relay node (RN) 320, a relay node (RN) 320 and a plurality of mobile stations (MS) 330. The throughput for the bandwidth of the link 342 is graphically shown. A link between a base station (BS) 310 and a relay node (RN) 320 to compensate for additional throughput during a period 344 at a point 343 where the modulation scheme is changed, The bandwidth may be allocated 350 again. And, from the step of recalculating the additional throughput achievable based on the additional bandwidth allocated bandwidth, it is possible to allocate the appropriate bandwidth while repeating. This bandwidth allocation method can be equally applied to a link between a base station and a relay node and a bandwidth allocation allocated to a link between the relay node and the mobile station.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국과 릴레이 노드 간의 링크에서 대역폭 추가 할당 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining a bandwidth addition assignment mechanism in a link between a base station and a relay node according to an embodiment of the present invention.

밀리미터 웨이브 모바일 시스템의 릴레이를 위한 에너지 효율적인 대역폭 할당 시스템은 기지국(BS: Base station)(410), 릴레이 노드(RN: Relay Node)(420), 복수의 이동국들(MS: Mobile Station)(430)을 포함할 수 있다. 복수의 이동국들(MS: Mobile Station)(430)은 3개라고 가정한다. 이때, 기지국(BS: Base station)(410)과 릴레이 노드(RN: Relay Node)(420) 간의 링크에 대역폭(411)이 할당된다. 그리고, 릴레이 노드(RN: Relay Node)(420)와 복수의 이동국들(MS: Mobile Station)(430) 간의 각각의 링크에 대역폭들(421)이 할당된다. An energy efficient bandwidth allocation system for relaying a millimeter wave mobile system includes a base station (BS) 410, a relay node (RN) 420, a plurality of mobile stations (MS) 430, . &Lt; / RTI &gt; It is assumed that a plurality of mobile stations (MSs) 430 are three. At this time, a bandwidth 411 is allocated to a link between a base station (BS) 410 and a relay node (RN) 420. Bandwidths 421 are allocated to each link between a relay node (RN) 420 and a plurality of mobile stations (MS) 430.

하지만, 릴레이 노드(RN: Relay Node)(420)과 복수의 이동국들(MS: Mobile Station)(430) 간의 링크에 현재 할당된 대역폭이 사용된 대역폭 보다 작은 경우, 변조기법을 이용하여 현재 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 현재 스루풋이 작은 링크에 추가적으로 대역폭을 할당할 수 있다. 그리고, 추가적으로 대역폭이 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 추가 스루풋을 다시 계산할 수 있다. However, if the bandwidth currently allocated to the link between the relay node (RN) 420 and the plurality of mobile stations (MS) 430 is smaller than the used bandwidth, The current throughput achievable based on the bandwidth can allocate additional bandwidth to the smaller links. Additionally, additional throughput that can be achieved based on additional bandwidth allocated bandwidth can be recalculated.

이후, 현재 스루풋과 상기 다시 계산한 추가 스루풋을 비교할 수 있다. 현재 스루풋과 다시 계산한 추가 스루풋의 비교 결과에 따라 대역폭을 추가적으로 할당할 수 있다. 만약 다시 계산한 추가 스루풋이 상기 현재 스루풋보다 작은 경우, 상기 변조기법을 변경할 수 있다. Thereafter, it is possible to compare the current throughput with the recalculated additional throughput. Additional bandwidth can be allocated based on the comparison of the current throughput and the recalculated additional throughput. If the recalculated additional throughput is less than the current throughput, the modulation scheme can be changed.

도 4을 참조하면, 릴레이 노드(RN: Relay Node)(420)와 복수의 이동국들(MS: Mobile Station)(430) 간의 링크(441)와 릴레이 노드(RN: Relay Node)(420)와 복수의 이동국들(MS: Mobile Station)(430) 간의 링크(442)의 대역폭에 대한 스루풋을 그래프로 나타내었다. 위에서 설명한 바와 같이 변조기법을 변경하는 지점(443)에서 일정 기간(444) 동안 추가 스루풋을 보상하기 위해 릴레이 노드(RN: Relay Node)(420)와 복수의 이동국들(MS: Mobile Station)(430) 간의 링크에 다시 추가적으로 대역폭을 할당(450)할 수 있다. 그리고, 추가적으로 대역폭을 할당한 대역폭을 기반으로 달성 가능한 추가 스루풋을 다시 계산하는 단계부터 반복하면서, 적절한 대역폭을 할당할 수 있다.
4, a link 441 between a relay node (RN) 420 and a plurality of mobile stations (MS) 430, a relay node (RN) 420, The throughput for the bandwidth of the link 442 between the mobile stations (MS) 430 of the mobile station is graphically shown. (Relay Node) 420 and a plurality of mobile stations (MSs) 430 to compensate for additional throughput during a period 444 at a point 443 where the modulation scheme is changed as described above. (450) additional bandwidth to the link between the base station and the base station. And, from the step of recalculating the additional throughput achievable based on the additional bandwidth allocated bandwidth, it is possible to allocate the appropriate bandwidth while repeating.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율적인 대역폭 할당 방법의 결과를 종래기술과 비교한 그래프이다. FIG. 5 is a graph comparing the results of an energy efficient bandwidth allocation method according to an embodiment of the present invention with a conventional technology.

도 5를 참조하면, 모든 경우의 수를 고려하여 달성 가능한 에너지 효율(510), 제안하는 기법의 에너지 효율(520), 특별한 분배기법 없이 사용 가능한 대역폭을 동일하게 분배하는 경우의 에너지 효율(530)을 나타내었다. 모든 경우의 수를 고려하여 달성 가능한 에너지 효율(510)의 경우가 가장 우수하게 나타나지만, 최적의 에너지 효율을 달성할 수 있는 대역폭 분배를 찾는데 오랜 시간이 걸린다. 5, the energy efficiency 510 achievable considering the number of all cases, the energy efficiency 520 of the proposed technique, the energy efficiency 530 when equally distributing the usable bandwidth without special distribution techniques, Respectively. The energy efficiency 510 achievable in all cases is best, but it takes a long time to find a bandwidth distribution that can achieve optimal energy efficiency.

따라서, 도 5에 나타낸 것과 같이 제안하는 기법의 에너지 효율(520)이 모든 경우의 수를 고려하여 달성 가능한 에너지 효율(510)보다 시간이 적게 걸리면서, 특별한 분배기법 없이 사용 가능한 대역폭을 동일하게 분배하는 경우의 에너지 효율(530)보다 우수한 특성을 나타낼 수 있다.
Thus, as shown in FIG. 5, the energy efficiency 520 of the proposed technique takes less time than the achievable energy efficiency 510, taking into account the number of all cases, and equally distributes available bandwidth without special distribution techniques The energy efficiency 530 can be obtained.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율적인 대역폭 할당 장치(600)의 구성을 나타내는 도면이다. 6 is a diagram illustrating a configuration of an energy efficient bandwidth allocation apparatus 600 according to an embodiment of the present invention.

에너지 효율적인 대역폭 할당 장치(600)는 초기화부(610), 비교부(620), 수행부(630), 계산부(640), 변조부(650)를 포함할 수 있다. The energy efficient bandwidth allocation apparatus 600 may include an initialization unit 610, a comparison unit 620, an execution unit 630, a calculation unit 640, and a modulation unit 650.

초기화부(610)는 대역폭 할당을 위한 초기화를 수행할 수 있다. The initialization unit 610 may perform initialization for bandwidth allocation.

비교부(620)는 대역폭 할당을 위해 현재 할당된 대역폭을 사용된 대역폭과 비교할 수 있다. 또한, 비교부(620)는 현재 스루풋과 다시 계산한 추가 스루풋을 비교할 수 있다. The comparing unit 620 may compare the currently allocated bandwidth with the used bandwidth for bandwidth allocation. Also, the comparing unit 620 can compare the current throughput with the additional throughput calculated again.

수행부(630)는 현재 할당된 대역폭이 사용된 대역폭 보다 작은 경우, 변조기법을 이용하여 현재 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 현재 스루풋이 적은 링크에 추가적으로 대역폭을 할당할 수 있다. 또한, 수행부(630)는 변조기법을 변경하는 지점에서 추가 스루풋을 보상하기 위해 다시 추가적으로 대역폭을 할당할 수 있다. 그리고, 변조기법을 변경하는 지점에서 추가 스루풋을 보상하기 위해 다시 추가적으로 대역폭을 할당하는 과정을 반복할 수 있다. The execution unit 630 may allocate bandwidth to the link having a small current throughput that can be achieved based on the currently allocated bandwidth using the modulation scheme when the currently allocated bandwidth is smaller than the used bandwidth. Further, the performing unit 630 may allocate additional bandwidth again to compensate for the additional throughput at the point of changing the modulation scheme. The process of allocating additional bandwidth can be repeated to compensate for additional throughput at the point of changing the modulation scheme.

계산부(640)는 추가적으로 대역폭이 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 추가 스루풋을 다시 계산할 수 있다. 또한, 계산부(640)는 변경된 변조기법을 이용하여 추가 스루풋을 보상하기 위해 다시 추가적으로 대역폭을 할당한 후, 추가적으로 대역폭을 할당한 대역폭을 기반으로 달성 가능한 추가 스루풋을 다시 계산할 수 있다. The calculator 640 may again recalculate the additional throughput achievable based on the bandwidth to which the bandwidth is allocated. In addition, the calculator 640 may again allocate additional bandwidth to compensate for additional throughput using the modified modulation technique, and then recalculate the additional throughput achievable based on the bandwidth to which the additional bandwidth is allocated.

변조부(650)는 다시 계산한 추가 스루풋이 현재 스루풋보다 작은 경우, 변조기법을 변경할 수 있다. 또한, 변조부(650)는 다시 계산한 추가 스루풋이 현재 스루풋보다 작은 경우, 변조기법을 변경하는 과정을 반복할 수 있다.
The modulator 650 may change the modulation technique if the re-calculated additional throughput is less than the current throughput. Further, the modulating unit 650 can repeat the process of changing the modulation technique when the calculated additional throughput is smaller than the current throughput.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA) A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI &gt; or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (6)

대역폭 할당 방법에 있어서,
상기 대역폭 할당을 위한 초기화 단계;
상기 대역폭 할당을 위해 현재 할당된 대역폭을 사용된 대역폭과 비교하는 단계;
상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭보다 크거나 같은 경우, 상기 현재 할당된 대역폭과 상기 사용된 대역폭이 같은지 판단하는 단계;
상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭 보다 작은 경우, 변조기법을 이용하여 상기 현재 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 현재 스루풋이 작은 링크에 추가적으로 대역폭을 할당하는 단계;
상기 추가적으로 대역폭이 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 추가 스루풋을 다시 계산하는 단계;
상기 현재 스루풋과 상기 다시 계산한 추가 스루풋을 비교하는 단계;
상기 다시 계산한 추가 스루풋이 상기 현재 스루풋보다 작은 경우, 상기 변조기법을 변경하는 단계; 및
상기 변조기법을 변경하는 지점에서 상기 추가 스루풋을 보상하기 위해 다시 추가적으로 대역폭을 할당하는 단계
를 포함하는 대역폭 할당 방법.In a bandwidth allocation method,
An initialization step for the bandwidth allocation;
Comparing the currently allocated bandwidth for the bandwidth allocation with the used bandwidth;
Determining whether the currently allocated bandwidth is equal to or greater than the used bandwidth if the currently allocated bandwidth is equal to or greater than the used bandwidth;
Allocating additional bandwidth to a link having a small current throughput achievable based on the currently allocated bandwidth using a modulation scheme when the currently allocated bandwidth is smaller than the used bandwidth;
Recalculating the additional throughput achievable based on the further bandwidth allocated bandwidth;
Comparing the current throughput and the recalculated additional throughput;
Modifying the modulation scheme if the recalculated additional throughput is less than the current throughput; And
Further allocating additional bandwidth to compensate for the additional throughput at a point of changing the modulation scheme
/ RTI &gt; 제1항에 있어서,
상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭보다 크거나 같은 경우, 상기 현재 할당된 대역폭과 상기 사용된 대역폭이 같은지 판단하는 단계는,
상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭보다 큰 경우, 임시 단위 대역폭을 결정하는 단계; 및
상기 임시 단위 대역폭과 최소단위 대역폭을 비교하는 단계
를 포함하고,
상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭과 같은 경우, 상기 대역폭 할당 방법의 실행이 종료되는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.The method according to claim 1,
Determining whether the currently allocated bandwidth and the used bandwidth are the same if the currently allocated bandwidth is greater than or equal to the used bandwidth,
Determining a temporal unit bandwidth if the currently allocated bandwidth is greater than the used bandwidth; And
Comparing the temporary unit bandwidth with the minimum unit bandwidth
Lt; / RTI &gt;
And if the currently allocated bandwidth is equal to the used bandwidth, the execution of the bandwidth allocation method is terminated. 제2항에 있어서,
상기 임시 단위 대역폭과 최소단위 대역폭을 비교하는 단계는,
상기 임시 단위 대역폭이 최소단위 대역폭보다 크거나 같은 경우, 변조기법을 이용하여 상기 현재 할당된 대역폭을 기반으로 달성 가능한 현재 스루풋이 작은 링크에 추가적으로 대역폭을 할당하는 단계를 수행하고,
상기 임시 단위 대역폭과 최소단위 대역폭이 같은 경우, 상기 대역폭 할당 방법의 실행이 종료되는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the step of comparing the temporary unit bandwidth with the minimum unit bandwidth comprises:
Allocating a bandwidth to a link having a small current throughput achievable based on the currently allocated bandwidth using a modulation scheme when the temporary unit bandwidth is equal to or greater than a minimum unit bandwidth,
And if the temporary unit bandwidth and the minimum unit bandwidth are the same, execution of the bandwidth allocation method is terminated. 제1항에 있어서,
상기 변경된 변조기법을 이용하여 상기 추가 스루풋을 보상하기 위해 다시 추가적으로 대역폭을 할당하는 단계 이후, 상기 추가적으로 대역폭을 할당한 대역폭을 기반으로 달성 가능한 추가 스루풋을 다시 계산하는 단계를 반복하는 단계
를 더 포함하는 대역폭 할당 방법.The method according to claim 1,
Repeating the further step of allocating additional bandwidth to compensate for the additional throughput using the modified modulation technique, and then recalculating the achievable additional throughput based on the bandwidth to which the additional bandwidth has been allocated
The bandwidth allocation method further comprising: 제1항에 있어서,
상기 현재 할당된 대역폭이 상기 사용된 대역폭 보다 크거나, 상기 다시 계산한 추가 스루풋이 상기 현재 스루풋보다 큰 경우 상기 대역폭 할당 방법의 실행이 종료되는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.The method according to claim 1,
Wherein the execution of the bandwidth allocation method is terminated when the currently allocated bandwidth is greater than the used bandwidth or the recalculated additional throughput is greater than the current throughput. 제1항에 있어서,
상기 대역폭 할당 방법은,
기지국과 릴레이 노드 간의 링크와 상기 릴레이 노드와 이동국 간의 링크에 분배되는 대역폭 할당에 동일하게 적용되는
대역폭 할당 방법.The method according to claim 1,
The bandwidth allocation method includes:
The same applies to the bandwidth allocation allocated to the link between the base station and the relay node and the link between the relay node and the mobile station
Bandwidth allocation method.
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