KR20050023702A - Ｏｆｄｍａ ｆｄｄ 기반 시스템에서의 순방향 채널 구성방법 및 순방향 채널 할당 방법 - Google Patents

Ｏｆｄｍａ ｆｄｄ 기반 시스템에서의 순방향 채널 구성방법 및 순방향 채널 할당 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 OFDMA FDD 기반 시스템에서의 순방향 채널 구성 방법 및 순방향 채널 할당 방법에 관한 것으로, 순방향 채널 구성 방법에서는 먼저 상기 복수의 셀 각각의 위치 관계에 기초하여 상기 복수의 셀을 특정 수의 패턴으로 분류하고, 상기 분류된 패턴이 서로 다른 셀의 각 기지국이 상기 순방향 채널의 주기 내에서 서로 다른 시점에 제어 정보를 이동 단말로 전송하고, 상기 분류된 패턴이 같은 셀들의 각 기지국은 동일한 시점에 제어 정보를 이동 단말로 전송한다. 다음, 제어 정보가 전송된 시점 후에, 상기 분류된 패턴에 상관없이 각 기지국이 트래픽 데이터를 이동 단말로 전송한다. 또한, 순방향 채널 할당 방법에서는 트래픽 데이터를 이동 단말이 핸드 오프(hand off) 영역 내에 있는 경우 셀에 대해 서비스 가능한 부반송파를 일정하게 정하여 인접 셀간에 중복되지 않도록 할당한다. 본 발명에 따르면, 인접한 셀들의 부반송파를 셀간 간섭을 최소화하는 방법으로 할당하기 때문에 각 셀들의 전송 용량이 증가한다.

Description

ＯＦＤＭＡ ＦＤＤ 기반 시스템에서의 순방향 채널 구성 방법 및 순방향 채널 할당 방법 {METHOD FOR COMPRISING AND ASSIGNING FORWARDING CHANNEL ON ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS FREQUENCY DIVISION DUPLEX}
본 발명은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) FDD(Frequency Division Duplex) 기반 시스템에 관한 것으로, 특히 OFDMA FDD 기반 시스템에서의 순방향 채널 구성 방법 및 순방향 채널 할당 방법에 관한 것이다.
일반적으로, OFDMA FDD 기반 시스템하에서 모든 셀 내 위치하는 각 기지국들이 순방향으로 전송하는 정보는 제어 데이터와 트래픽 데이터로 크게 분류할 수 있다. 이러한 정보들은 한 기지국에게는 정보에 해당되지만, 인접한 기지국들에게는 간섭으로 영향을 미친다.
예를 들면, 첨부한 도 1에 3개의 셀, 즉 셀1(cn1), 셀2(cn2) 및 셀3(cn3)이 서로 인접할 때, 셀1(cn1) 내에 있는 기지국(BS1)에서 전송하는 데이터가 미치는 영역이 도시되어 있다. 셀1(cn1) 내에 위치하는 단말인 MS1, MS2들 경우, MS1은 기지국(BS1)의 영역 내에 위치하기 때문에 기지국(BS1)의 파워 세기는 강하고 주변 간섭도 약하지만, MS2는 기지국(BS1) 영역의 경계에 있기 때문에 MS2에 미치는 기지국(BS1)의 파워 세기는 MS1에 비해 약하고 주변 간섭은 세다. 이러한 상태에서, 만약 셀2(cn2) 내에 위치하는 단말, 즉 MS3이 셀1(cn1) 내에 있는 MS2와 근접한 영역에서 서로 거의 같은 부반송파(subcarrier)를 이용하여 기지국(BS2)으로부터 정보를 전송받는다고 할 때, MS3와 MS2로의 정보는 인접 셀들간에 발생하는 간섭 영향을 서로 많이 받는다.
한편, 사용자 단말의 우선 순위를 정하는 스케줄러에 의해 각 사용자의 우선 순위가 정해지면 채널 할당 부분에서는 정해진 우선 순위에 맞게 각 사용자에게 부반송파를 할당하는데, 이 때 각 사용자간의 간섭을 피하기 위한 채널 할당 방식으로는 도약 패턴(hopping pattern)을 이용하여 셀간 간섭을 일정하게 골고루 분산하거나 또는 각 주기별로 한 기지국의 채널 할당 정보를 나머지 모든 기지국이 알 수 있도록 알리고, 인접한 다른 기지국들은 중복된 채널을 서로 인접한 영역에서 할당하지 못하게 하는 방식이 있다.
여기에서는 도약 패턴을 이용한 간섭 분산 방식과 전송 시간차를 이용한 간섭 회피 방식으로 나누어 기존의 연구를 설명한다.
도약 패턴을 이용한 간섭 분산 방식의 예로는 PCT(Patent Cooperation Treaty) 출원 PCT/IL01/00681 "Allocation of subcarriers to subscribers, using Reed-Solomon Codes"가 개시되어 있으며, 그 내용은 다음과 같다.
소수 23을 기반으로 하는 리드-솔로몬(Reed-Solomon:R-S) 코드를 사용하여 하나의 기본 패턴을 완성한 후, 각 셀들은 기본 패턴에서 1씩 증가하는 셀별 다른 코드를 사용하여 도약 패턴을 만들거나 또는 모든 셀에서 각기 다른 기본 패턴을 사용하여 도약 패턴을 만든다.
R-S 23의 기본 패턴이 {0, 5, 2, 10, 4, 20, 8, 17, 16, 11, 9, 22, 18, 21, 13, 19, 3, 15, 6, 7, 12, 14, 1}일 때, 기본 패턴 집합을 구성하는 각 숫자는 모든 부반송파를 23개 그룹으로 나누었을 때 각 그룹을 구성하는 부반송파의 번호이다. 만약 셀1(cn1)에서 기본 패턴을 사용하여 각 단말에게 23개 그룹별로 부반송파를 할당하면, 셀2(cn2)에서는 셀1(cn1)의 기본 패턴에 1씩을 증가하여 사용한다. 역시 셀3(cn3)에서는 셀2(cn2)의 패턴에 1씩 증가한 패턴을 도약 패턴으로 사용한다. 이러한 방식으로 각 셀에서 사용되는 도약 패턴은 다음과 같다.
셀1 패턴 집합 = {0, 5, 2, 10, 4, 20, 8, 17, 16, 11, 9, 22, 18, 21, 13, 19, 3, 15, 6, 7, 12, 14, 1}
셀2 패턴 집합 = {1, 6, 3, 11, 5, 21, 9, 18, 17, 12, 10, 0, 19, 22, 14, 20, 4, 16, 7, 8, 13, 15, 2}
셀3 패턴 집합 = {2, 7, 4, 12, 6, 22, 10, 19, 18, 13, 11, 1, 20, 0, 15, 21, 5, 17, 8, 9, 14, 16, 3}
상기한 예가 도약 패턴을 사용하여 모든 셀들이 전송 시점에 전 주파수 영역을 서로 겹치지 않고 골고루 사용하기 위하여 셀마다 다른 도약 패턴을 사용하여 셀간 간섭을 분산시켜 셀간 간섭을 일정하게 골고루 분산하는 방법이다. 상기에서는 패턴의 증가량이 1인 것으로 설명하였지만, 서로 인접한 셀간에 1씩 증가하는 패턴 대신에 n씩 증가하는 패턴, 즉 부반송파 할당 패턴이 크게 차이가 벌어지는 패턴 집합을 선택할 수 있다.
그러나 상기한 방식은 주변 셀의 부하량이 적은 경우에는 크게 간섭을 분산 시키는 이득을 얻지만, 주변 셀들의 부하량이 많은 경우에는 간섭 분산 효과를 얻을 수 없다 문제점이 있다.
한편, 기지국마다 전송 시간에 시차를 두어 채널 할당 정보를 다른 인접한 모든 기지국들에게 전송하는 방법에서는 현재 채널 할당 정보를 전송하는 기지국은 다른 기지국들과 인접한 영역에서 사용하고자 하는 채널 할당 정보를 알리고, 전송 차례가 아닌 다른 기지국은 인접 기지국에서 사용중인 간섭을 고려하여 인접 기지국과 중복된 부반송파를 사용하지 않고 채널을 할당한다. 이러한 TDMA 방식의 정보 전송과 서로 인접한 영역에서의 채널 사용 방식은 좀더 근본적으로 간섭을 피할 수 있다는 점에서 도약 패턴을 사용하여 간섭을 분산하는 방법보다 효과적이다.
그러나 상기한 바와 같은 제어와 데이터 정보의 시간차 전송 방법은 항상 다른 기지국들이 어떻게 채널을 할당했나를 먼저 고려해야 하고, 또한 중복된 채널은 다시 할당해야 하므로, 중복된 채널을 사용하지 못하기 때문에 고속 패킷 정보를 전송하는데는 비효율적이라는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는 상기한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 제어 정보와 데이터 트래픽이 서로 다른 방식으로 전송되도록 하고, 핸드오프 영역의 단말에는 정해진 일정한 부반송파를 할당하여 셀간 간섭을 최소화하는 OFDMA FDD 기반 시스템에서의 순방향 채널 구성 방법 및 순방향 채널 할당 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 순방향 채널 구성 방법은,
FDD(Frequency Division Duplex) 기반의 이동통신 시스템에서 복수의 셀 각각의 기지국이 이동 단말로 송신하는 순방향 채널을 구성하는 방법으로서,
a) 상기 복수의 셀 각각의 위치 관계에 기초하여 상기 복수의 셀을 특정 수의 패턴으로 분류하는 단계; b) 상기 분류된 패턴이 서로 다른 셀의 각 기지국은 상기 순방향 채널의 주기 내에서 서로 다른 시점에 제어 정보를 이동 단말로 전송하고, 상기 분류된 패턴이 같은 셀들의 각 기지국은 동일한 시점에 제어 정보를 이동 단말로 전송하는 단계; c) 상기 b) 단계에서 제어 정보가 전송된 시점 후에, 상기 분류된 패턴에 상관없이 각 기지국이 트래픽 데이터를 이동 단말로 전송하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 a) 단계에서, 상기 복수의 셀간의 위치가 인접하지 않아 셀간의 간섭이 적은 셀들을 동일한 패턴으로 분류하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 a) 단계에서, 상기 복수의 셀 중 특정 중심 셀을 기준으로 인접한 셀들 중에서 상기 특정 셀을 중심으로 대칭을 이루는 셀들을 동일한 패턴으로 분류하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 b) 단계에서 상기 순방향 채널 주기는, 상기 a) 단계에서 분류된 패턴의 수만큼 제어 정보를 전송하는 시간을 포함한다.
또한, 상기 순방향 채널 주기는 상기 a) 단계에서 분류된 패턴의 수만큼 트래픽 데이터를 전송하는 시간을 포함한다.
또한, 상기 제어 정보와 트래픽 데이터는 상기 분류된 패턴의 수만큼 교대로 전송되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이동 단말이 자신이 속한 셀의 기지국으로 호를 처음 시도하는 이동 단말인 경우, 상기 기지국이 상기 호를 처음 시도하는 이동 단말에게 응답하는 제어 정보는 상기 기지국이 상기 호를 처음 시도하는 이동 단말에게 트래픽 데이터를 전송하는 구간에서 전송되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 특징에 따른 순방향 채널 할당 방법은,
FDD(Frequency Division Duplex) 기반의 이동통신 시스템에서 셀 내에 위치한 이동 단말에 대해 순방향 채널을 할당하는 방법으로서,
a) 상기 이동 단말의 위치 정보 및 전력 정보를 구하여, 상기 이동 단말이 핸드 오프(hand off) 영역 내에 있는 지의 여부를 판단하는 단계; b) 상기 a) 단계에서 상기 이동 단말이 핸드 오프 영역 내에 있는 것으로 판단되는 경우, 상기 셀에 대해 특정된 서비스 가능한 부반송파를 상기 이동 단말이 사용 가능한 부반송파로 할당하는 단계; 및 c) 상기 a) 단계에서 상기 이동 단말이 핸드 오프 영역이 아닌 영역 내에 있는 것으로 판단되는 경우, 할당 가능한 부반송파별로 다른 SIR값을 갖는 정보를 이용하여 상기 이동 단말이 사용 가능한 부반송파로 할당하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 b) 단계에서, 상기 셀에 대해 특정된 서비스 가능한 부반송파는, 상기 이동통신 시스템 내에 포함된 복수의 셀 각각의 위치 관계에 기초하여 상기 복수의 셀을 특정 수의 패턴으로 분류하는 경우, 상기 분류된 패턴이 서로 다른 셀에 대해 특정된 서비스 가능한 부반송파와 중복되지 않도록 정해지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 셀에 대해 특정된 서비스 가능한 부반송파는, 상기 분류된 패턴이 같은 셀에 대해 특정된 서비스 가능한 부반송파와 동일하도록 정해지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 b) 단계에서 상기 셀에 대해 특정된 서비스 가능한 부반송파를 제외한 다른 부반송파들은 상기 셀내의 핸드 오프 영역 내에 있는 이동 단말에 대해 모두 천공(puncture)되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 셀에 대해 특정된 서비스 가능한 부반송파는 트래픽 데이터의 전송 프레임에 따라 변경되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 c) 단계는, 상기 할당 가능한 부반송파별로 SIR값을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 SIR값이 특정 임계값보다 큰 부반송파를 상기 이동 단말이 사용 가능한 부반송파로 할당하는 단계를 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA FDD 기반 시스템에서의 순방향 채널 구성 방법 및 순방향 채널 할당 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 순방향 채널을 구성하기 위한 셀들의 위치에 따른 셀 패턴 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일반적으로 복수의 셀은 특정 셀(cn7)을 중심으로 인접한 셀, 예를 들어 6개의 셀(cn1, cn2, cn3, cn4, cn5, cn6)과 중심 셀(cn7)과 인접하지 않은 셀, 예를 들어 셀(cn8)로 구성된다. 이 때, 중심 셀(cn7)은 인접하지 않고 충분히 떨어진 셀(cn8)을 제외하고 주변에 인접한 모든 셀(cn1 ∼ cn6)로부터 서로 인접한 영역에서 셀간 간섭을 초래한다. 이러한 간섭은 중심 셀(cn7)과 각 인접 셀(cn1 ∼ cn6)들간에는 어느정도 비슷하다고 할 수 있다.
또한, 중심 셀(cn7)을 기준으로 할 때, 인접 셀(cn1 ∼ cn6)간에도 간섭이 존재하며, 예를 들어 셀(cn1)과 셀(cn4), 셀(cn2)와 셀(cn5), 셀(cn3과 cn6) 등은 다른 인접한 셀들에 비해서 상대적으로 아주 약한 간섭을 서로 주고 받는다.
본 발명의 실시예에서는 이러한 셀들의 위치에 따라 다르게 작용하는 간섭의 영향을 순방향 채널의 구조에 반영하기 위해, 셀들을 몇개의 패턴을 가지는 셀들로 분류한다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 특정 중심 셀(cn7)을 기준으로 중심 셀(cn7)과 간섭이 가장 적은 셀(cn8)을 중심 셀(cn7)과 동일한 패턴(AA 패턴)을 가지는 셀들로 분류하고, 중심 셀(cn7)에 인접한 6개의 셀(cn1 ∼ cn6)들은 각 셀간에 간섭이 가장 약한 셀들끼리 동일한 패턴을 가지는 셀들로 분류한다. 즉, 셀(cn1)과 셀(cn4)은 중심 셀(cn7)이 가지는 패턴(AA 패턴)과 다른 패턴(BB 패턴)을 가지는 셀들로 분류되고, 셀(cn2)과 셀(cn5)은 또한 다른 패턴(DD 패턴), 그리고, 셀(cn3)과 셀(cn6)은 또 다른 패턴(EE 패턴)을 가지는 셀들로 분류된다.
이와 같이, 셀간 간섭을 피하기 위하여 각 셀들의 위치에 따라 셀 패턴을 구성한 후, 동일한 패턴을 가지는 셀들에 있는 각 기지국들은 동일한 시점에 순방향 채널의 제어 정보를 전송한다. 따라서, 동일한 시점에 서로 다른 기지국들이 전송한 순방향 채널의 제어 정보는 동일한 패턴을 가지는 각 셀들의 간섭이 심하지 않기 때문에 셀간 간섭 영향을 거의 받지 않고 전송될 수 있다. 즉, 셀간 간섭이 심한 셀들에 포함된 각 기지국이 서로 다른 패턴을 가지기 때문에 순방향 채널의 제어 정보를 전송하는 시점이 다르므로 결과적으로 순방향 채널의 제어 정보 전송시 셀간 간섭이 적어진다.
상기에서는 중심 셀(cn7)을 기준으로 4개의 패턴(AA, BB, DD, EE)으로 분류하였으나, 본 발명의 실시예에서는 여기에 한정하지 않고 OFDMA/FDD 시스템의 설계에 따라 2개, 3개, 5개 또는 그 이상의 개수의 패턴으로 분류할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 순방향 채널 구조도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 순방향 채널은 제어 정보와 트래픽 데이터가 4번에 걸쳐서 교대로 전송되는 구조로 되어 있다. 이 때, 제어 정보는 셀들에 대해 분류된 패턴에 따라 순차적으로 전송된다. 예를 들어, 상기에서 4개 패턴(AA, BB, DD, EE)으로 분류된 셀들 중에서 패턴(AA)에 해당하는 셀에 포함된 기지국이 첫 번째 제어 정보 전송 시점에서 해당 제어 정보를 전송하고, 두 번째 제어 정보 전송 시점에서는 패턴(BB)에 해당하는 셀에 포함된 기지국이 해당 제어 정보를 전송하며, 세 번째 제어 정보 전송 시점에서는 패턴(DD)에 해당하는 셀에 포함된 기지국이 해당 제어 정보를 전송하고, 네 번째 제어 정보 전송 시점에서는 패턴(EE)에 해당하는 셀에 포함된 기지국이 해당 제어 정보를 전송하는 것이다.
제어 정보는 동기(Sync) 정보, 셀별 인식 정보(cell_if), 페이징(paging) 정보, 파일롯(pilot) 정보 및 방송(broadcasting) 정보로 구성되고, 각 제어 정보는 1개의 OFDM 심볼 길이로 정보를 전달하며, 방송 정보는 호 요구시 필요한 모든 정보를 포함한다. 한편, 트래픽 데이터는 각 제어 정보 전송 시점 이후에 각각 전송되며, 트래픽 데이터 부분은 10개 정도의 OFDM 심볼 길이에 해당한다.
이와 같이, 각 패턴의 셀들의 기지국들이 분류된 패턴에 따라 순차적으로 제어 정보를 전송하므로, 동일한 패턴의 셀들의 기지국들이 다음에 제어 정보를 전송할 시점, 즉 동일한 기지국에서의 제어 정보 전송 주기는 60 OFDM 심볼 정도이고, 만약 1 OFDM 심볼이 0.1ms 정도이면 제어 정보 전송 주기는 6ms 정도의 주기를 갖는다. 예를 들면, 패턴(AA)로 분류된 셀들(cn1, cn8)의 기지국이 제어 정보를 한 번 전송한 후 약 6ms 후에 다음 제어 정보를 전송할 수 있다.
한편, 기지국으로 처음 호를 시도하는 단말은 호 시도가 성공을 했는지 아니면 실패했는지를 빠른 시간 내에 알아야 다음 시도를 할 수가 있다. 이러한 점을 고려하여, 처음 호를 시도한 단말에게 응답하는 제어 정보(Ind signal)는 6ms 주기를 갖는 제어 정보 부분에서 전송하지 않고, 트래픽 데이터를 전송하는 처음 심볼 구간에서 전송하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 제어 정보가 간섭을 피하기 위하여 일정한 주기(6ms)로 서로 다른 시간차를 가지고 전송된다고 하더라도, 일반적으로 고속 멀티 패킷 데이터를 전송하는 스케줄러의 주기는 1ms 정도이기 때문에, 제어 정보의 주기로 트래픽 데이터를 서로 다른 시간차로 똑같이 전송할 수 없다. 즉 상기한 바와 같이 트래픽 데이터도 다른 패턴으로 분류된 셀들의 기지국이 순차적으로 트래픽 데이터를 전송할 수는 없다는 것이다.
따라서 본 발명의 실시예에서는 모든 기지국들의 트래픽 데이터는 도 3에 도시된 바와 같이 모든 기지국이 동시에 전송한다. 이 때, 트래픽 데이터의 전송시에도 셀간 간섭이 존재하기 때문에 이러한 셀간 간섭을 감소시킬 필요가 있다.
일반적으로 기지국에서 전송되는 정보는 각 단말의 위치에 따라 서로 다른 부반송파(subcarrier) 영역에서 서로 다른 SIR(Signal to Interference Ratio) 값을 갖는다. 부반송파별로 다른 SIR 값을 갖는 정보를 이용하여 모든 단말에게 채널을 할당하면 셀 내에서 기지국과 근접한 곳에 위치한 단말들의 전송 가능한 데이터 레이트는 증가한다. 하지만 주변 여러 셀들이 많은 부하량을 가지고 동시에 채널을 할당할 경우, 특히 셀간 인접 영역에 위치한 단말들에게 전송된 부반송파들은 셀간 간섭이 가중되어 서로 충돌을 유발하거나 또는 전송 가능한 임계치를 만족시키지 못하여 현재 할당된 전력량으로는 전송할 수 없다. 이러한 충돌을 방지하기 위하여 모든 기지국의 채널 할당을 제어하는 제어 장치가 별도로 있거나 또는 전송 가능한 임계치를 만족시키기 위하여 전력량을 증가할 경우 다른 문제가 발생된다.
본 발명의 실시예에서는 이와 같이 셀간 인접 영역에서 발생하는 충돌을 방지하고 기지국과 인접한 영역에 위치하는 단말들에게 많은 데이터를 전송할 기회를 주기 위하여, 셀 내에 위치하는 단말들을 두 개의 영역으로 분류한다. 셀 내에 위치하는 단말들을 두 개의 영역으로 분류하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있으나, 여기에서는 핸드 오프(hand off) 영역과 핸드 오프 영역이 아닌 영역, 두 영역으로 분류한다. 단말의 위치는 첨부한 도 4에 도시된 바와 같이 세 개의 기지국(BS1, BS2, BS3)을 이용한 상대적 위치 정보 P(r1, r2, r3)를 통해 알 수 있으며, 이러한 단말의 위치와 핸드 오프를 수행할 때 필요한 전력량 변화를 이용하여 단말이 두 영역 중 어느 영역에 속하는 지를 구별할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 두 영역 중 핸드 오프 영역이 아닌 곳에 위치하는 단말에게는 부반송파별로 다른 SIR 값을 갖는 정보를 이용하여 부반송파를 단말이 요구하는 만큼 다양하게 할당하고, 반면에 핸드 오프 영역에 위치하는 단말들에게는 전송 가능한 부반송파들을 기지국별로 미리 일정하게 정하여 할당하며, 전송 가능한 부반송파들을 제외한 나머지 부반송파들은 천공(puncture)한다. 이 때 동일한 패턴을 가지는 기지국에게는 동일한 부반송파가 할당되도록 정해지고, 서로 다른 패턴을 가지는 기지국들에 대해서는 서로 다른 부반송파가 할당되도록 정해진다.
본 발명의 실시예에 따라 핸드 오프 영역에 위치하는 단말들에게 전송 가능한 부반송파들을 정하는 방법은 다음과 같다.
먼저, 할당 가능한 모든 부반송파들을 일정한 개수, 예를 들어 M개의 그룹으로 나누고, M개의 그룹 각각은 다시 n개의 부반송파들로 구성한다. 따라서 M개의 그룹으로 구성된 부반송파들의 총수, 즉 할당 가능한 부반송파들의 개수는 M*n 이다.
다음, 각 그룹을 구성하는 n개의 부반송파들 중에서 상기에서 분류된 각 패턴을 가지는 기지국들이 서로 충돌하지 않고 동일한 시점에 전송 가능한 부반송파 개수, 즉 m(m=n/패턴수), m={m0,m1,------- ,mm-1}을 정한다.
다음, 기지국별로 첫 번째 프레임인 0번째 프레임에 전송 가능한 시작 부반송파, 즉 서비스 가능한 부반송파(Service possible SubCarrier:SSC) {SSC0_m0, SSC0_m1, …, SSC0_mm-1}를 정한다. 이 때, 동일한 패턴을 가지는 기지국들은 역시 동일한 SSC가 정해지고, 서로 다른 패턴을 가지는 기지국들에게는 서로 다른 SSC가 정해진다.
이와 같이 각 기지국별로 정해진 SSC를 사용하여 핸드 오프 영역에 있는 단말로 트래픽 데이터가 전송되면, 다음 프레임에서는 각 기지국별로 전송 가능한 SSC가 변경되어 정해진다. 여기서 매 프레임(1ms)마다 SSC는 다음의 [수학식 1]에 나타낸 바와 같이 변경된다.
[수학식 1]
SSCm0 = (SSC0_m0 + frame_num) modulo n
··················
SSCmm-1 = (SSC0_mm-1 + frame_num) modulo n
여기서, frame_num은 0번째 프레임을 시작 프레임으로 기준을 삼을 때 전송될 프레임의 번호를 나타낸다. 즉, 프레임이 전송될 때마다 SSC의 번호가 계속 증가되고, 그룹 내에 포함된 최대 번호에 해당하는 부반송파가 정해지면, 다음 프레임에서는 최소 번호를 갖는 부반송파가 정해지고, 다음 프레임부터는 상기 과정이 계속 반복되어 매 프레임마다 정해지는 SSC가 변경된다.
상기한 핸드 오프 영역에 위치하는 단말들에게 전송 가능한 부반송파들을 정하는 방법에 대해 예를 들어 설명한다.
만약 한 그룹 내의 부반송파 개수가 8개(n)이면, 모든 기지국이 사용 가능한 한 그룹 내 부반송파는 {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}로 표현될 수 있다.
이러한 부반송파들을 셀간 간섭을 고려하여 분류된 기지국 패턴 개수, 상기 도 2의 예를 참조하는 경우 4개(AA, BB, DD, EE)로 나누면, 각 기지국들은 2개(m)씩 부반송파를 나누어 사용할 수 있다. 이와 같이 각 기지국이 핸드 오프 영역 단말에게 전송 가능한 부반송파들은 첨부한 도 5에 도시된 바와 같이 각 기지국들에 대해 일정하게 정해질 수 있다. 예를 들면, 동일한 패턴을 갖는 셀(cn1, cn4)에 대해서는 1과 5의 부반송파가 SSC로 정해지고, 다른 셀(cn2, cn5)에 대해서는 2와 6의 부반송파가 SSC로 정해지며, 마찬가지로 셀(cn3, cn6)에 대해서는 0과 4의 부반송파가 SSC로 정해지고, 중심 셀(cn7)과 나머지 셀(cn8)에 대해서는 3과 7의 부반송파가 SSC로 정해진다.
이와 같이, 0번 프레임에 전송 가능한 부반송파를 각 기지국별로 나눠서 정하면, 중심 셀(cn7)에서는 3번과 7번 부반송파 이외의 그룹 내 나머지 부반송파들은 사용할 수 없다. 나머지 셀들에 대해서도 각각 정해진 부반송파 이외의 다른 부반송파들은 사용할 수 없음은 당연하다. 이렇게 함으로써 핸드 오프 영역에 있는 단말들에게 동일한 시점에 트래픽 데이터가 각각 전송되더라도 서로 다른 부반송파들을 사용하기 때문에 셀간 간섭이 적어지게 된다.
상기와 같이 각 셀들에 대해 할당된 SSC에 따라 0번째 프레임에서 트래픽 데이터를 전송한 다음, 다음 프레임에서는 각각 다른 SSC로 변경된다. 상기 [수학식 1]을 참조하면, 셀(cn1, cn4)에서는 2와 6의 SSC로 변경되고, 셀(cn2, cn5)에서는 3과 7의 SSC로 변경되며, 셀(cn3, cn6)에서는 1과 5의 SSC로 변경되고, 셀(cn7, cn8)에서는 4와 0의 SSC로 변경된다. 이 때, 셀(cn7, cn8)의 경우, 그룹에 포함된 부반송파가 최대 7까지 있으므로 변경된 SSC는 7이후에는 다시 0부터 시작하게 되므로, 0번의 부반송파로 변경되는 것이다. 이러한 방식으로 매 프레임 전송시마다 핸드 오프 영역의 단말을 위한 SSC가 변경된다.
한편, 인접한 셀(cn6, cn7) 내에 각각 포함된 두 기지국(BS6, BS7)에서 각기 다른 부반송파를 핸드 오프 영역에 할당하는 개념이 첨부한 도 6에 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 셀(cn6)에는 핸드 오프 영역을 위한 SSC로 0과 4의 부반송파가 할당되고, 셀(cn7)에는 핸드 오프 영역을 위한 SSC로 3과 7의 부반송파가 할당된다.
셀(cn6) 내에는 두 개의 단말(MS1, MS8)이 있으며, 그 중 MS1은 핸드 오프 영역이 아닌 영역에 있으므로 전송 가능한 모든 부반송파, 즉 {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}을 모두 사용할 수 있다. 그러나, MS8은 핸드 오프 영역에 있으므로, 이미 정해진 0과 4의 부반송파만을 사용할 수 있기 때문에, 나머지 부반송파, 즉 {1, 2, 3, 5, 6, 7}들은 모두 천공되어 사용되지 않는다.
셀(cn7)의 경우에도 셀(cn6)와 마찬가지로, 셀(cn7) 내에는 한 개의 단말(MS4)이 있으며, 이 단말(MS4)은 핸드 오프 영역에 있으므로, 이미 정해진 3과 7의 부반송파만을 사용할 수 있기 때문에, 나머지 부반송파, 즉 {0, 1, 2, 4, 5, 6}들은 모두 천공되어 사용되지 않는다.
이와 같이, 인접한 셀(cn6, cn7) 간에 핸드 오프 영역에서 전송 가능한 부반송파를 서로 중복되지 않게 정해놓음으로써, 각 셀 내에 있는 기지국(B6, B7)이 전송 가능한 부반송파에서만 트래픽 정보를 전송할 수 있으므로, 셀간 겹치는 인접 영역에서 많이 발생하는 셀간 간섭을 피할수 있다.
일정한 제한된 부반송파들을 할당받는 핸드 오프 영역에 위치한 단말들에게는 적은 양의 데이터 트래픽을 전송하는 불합리적인 방법일 수 있지만, 이들로 인해 파생되는 셀간 간섭의 감소로 인해 기지국들의 전력량을 줄일 수 있고, 또한 모든 셀들이 핸드 오프 영역이 아닌 곳에서 보다 많은 양의 데이터를 주고 받을 수 있다. 이러한 방법으로 인해 종래와 같이 특별히 기지국간에 서로 채널 할당 정보를 주고 받을 필요가 없이 핸드 오프 영역에서 서로 다른 주파수 영역을 사용하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다는 부가적인 이익이 있다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA FDD 기반 시스템에서의 순방향 채널 할당 방법에 대해 설명한다.
채널을 할당하기 전에 스케줄러는 사용자 단말의 우선 순위를 정하고, 스케줄러에 의해 정해진 우선 순위 차례대로 채널이 할당된다.
먼저, 우선 순위가 가장 높은 단말에 대해 채널을 할당하기 위해 우선 순위가 1인 단말을 선택한다(S10).
다음, 도 4에 도시된 바와 같이 세 개의 기지국을 이용하여 상기 선택된 단말의 위치 정보를 구하고, 또한 상기 단말에 대한 전력 정보를 구한다(S20).
그 후, 상기 단계(S20)에서 구한 단말의 위치 정보 및 전력 정보를 이용하여 상기 단말이 위치한 영역이 핸드 오프 영역인 지의 여부를 판단한다(S30).
상기 단계(S30)에서 선택된 단말이 핸드 오프 영역이 아닌 영역에 위치한 것으로 판단되는 경우, 선택된 단말에 대해 할당 가능한 부반송파 모두에 대한 SIR을 측정한다(S40). 즉, 선택된 단말이 핸드 오프 영역이 아닌 영역에 위치하므로 모든 부반송파, 상기 예에 따르면 {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}에 대한 SIR을 측정하는 것이다.
다음, 할당 가능한 부반송파 중에서 하나를 선택한다(S50). 바람직하게는 선택하는 순서를 이미 정해 놓으며, 여기에서는 0부터 선택하는 것으로 가정한다. 따라서, 상기 단계(S50)는 할당할 부반송파를 0번 부반송파로 선택하는 것이 된다.
다음, 선택된 부반송파, 즉 0번 부반송파의 SIR이 특정 임계값보다 큰 지의 여부를 판단하고(S60), 만약 SIR이 특정 임계값보다 크면 선택된 부반송파, 즉 0번 부반송파를 상기 선택된 단말이 사용 가능한 부반송파로 추가한 후(S70), 할당 가능한 부반송파가 더 남아 있는 지의 여부를 판단한다(S80).
한편, 상기 단계(S60)에서 SIR이 특정 임계값 이하이면 선택된 부반송파는 사용할 수 없으므로, 상기 할당 가능한 부반송파가 더 남아 있는 지의 여부를 판단하는 단계(S80)를 수행한다.
다음, 상기 단계(S80)에서 할당 가능한 부반송파가 더 남아 있으면, 남아 있는 부반송파 중 하나, 예를 들면 앞에서 선택된 부반송파인 0번 부반송파에서 1 증가된 1번 부반송파를 선택하고, 선택된 부반송파의 SIR을 비교하여 사용 가능한 부반송파로 추가하거나 또는 버리는 과정(S50, S60, S70)을 수행한다. 상기한 과정(S50, S60, S70, S80)이 할당 가능한 부반송파가 없을 때까지 반복된다.
한편, 상기 단계(S30)에서 선택된 단말이 핸드 오프 영역에 위치한 것으로 판단되는 경우, 선택된 단말에 대해 천공될 부반송파 목록을 결정한다(S90). 예를 들어, 중심 셀(cn7)에 대해서 핸드 오프 영역일 경우에 할당하도록 정해진 부반송파가 3번과 7번 부반송파이므로 천공될 부반송파 목록은 도 6에 도시된 바와 같이 {0, 1, 2, 4, 5, 6}이 된다.
다음, 할당 가능한 모든 부반송파 중에서 하나를 선택한다(S100). 여기서 할당 가능한 모든 부반송파는 {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}이고, 바람직하게는 선택하는 순서를 이미 정해 놓으며, 0부터 선택하는 것으로 가정한다. 따라서, 상기 단계(S110)는 할당할 부반송파를 0번 부반송파로 선택하는 것이 된다.
그 후, 선택된 부반송파, 즉 0번 부반송파가 천공될 부반송파 목록에 있는 지의 여부를 판단하고(S110), 만약 선택된 부반송파가 천공될 부반송파 목록에 없으면 선택된 부반송파, 즉 0번 부반송파를 상기 선택된 단말이 사용 가능한 부반송파로 추가한 후, 할당 가능한 부반송파가 더 남아 있는 지의 여부를 판단하는 단계(S120, S130)를 수행한다.
한편, 상기 단계(S110)에서 선택된 부반송파가 천공될 부반송파 목록에 있는 경우에는 선택된 부반송파가 천공되어야 하므로, 상기 할당 가능한 부반송파가 더 남아 있는 지의 여부를 판단하는 단계(S130)를 수행한다.
다음, 상기 단계(S80)에서 할당 가능한 부반송파가 더 남아 있으면, 남아 있는 부반송파 중 하나, 예를 들면 앞에서 선택된 부반송파인 0번 부반송파에서 1 증가된 1번 부반송파를 선택하고, 선택된 부반송파가 천공될 부반송파 목록에 있는 지를 판단하여 사용 가능한 부반송파로 추가하거나 또는 버리는 과정(S100, S110, S120)을 수행한다. 상기한 과정(S100, S110, S120, S130)이 할당 가능한 부반송파가 없을 때까지 반복된다.
이와 같이, 우선 순위가 1로써 가장 높은 단말에 대한 채널 할당이 모두 완료되면, 다음 우선 순위의 단말에 대해 채널 할당을 하기 위해 다음 우선 순위의 단말을 선택한 후(S140), 선택된 단말에 대한 채널 할당 과정(S20 ∼ S140)을 반복하여 각 단말에 대해 채널을 할당한다.
한편, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 순방향 채널 구성 방법과 순방향 채널 할당 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 형태로 기록 매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다.
본 발명에 따르면, 인접한 셀들의 부반송파를 셀간 간섭을 최소화하는 방법으로 할당하기 때문에, 각 셀들의 전송 용량이 증가한다.
또한, 핸드 오프 영역이 아닌 곳에서는 각 단말의 요구만큼 다양한 데이터 레이트를 지원하므로 패킷의 순간적으로 증가하는 속성을 고수하면서 다른 단말들도 자원을 골고루 유용할 수 있게 부반송파를 할당할 수 있다.
또한, 핸드 오프 영역에서 채널을 할당하기 위한 방법이 이미 기지국들간에 인지된 상태이므로 복잡한 기지국들간 정보 교환이 필요 없다.
또한, 인접한 기지국들간에 제어 정보에 에러가 발생할 때 요구되는 재전송 요구가 감소하고, 각 단말들의 호 요구 절차를 빠른 시간 내에 처리하므로 더 많은 단말들의 요구를 충족시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 이동통신 시스템에서 셀간 간섭이 발생하는 개념을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 순방향 채널을 구성하기 위한 셀들의 위치에 따른 셀 패턴 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 순방향 채널 구조도이다.
도 4는 일반적인 이동통신 시스템에서 3개의 기지국을 이용하여 단말의 위치 정보를 구하는 개념을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 순방향 채널 할당 방법에 따라 핸드 오프 영역에서 셀들이 사용 가능한 부반송파를 정하는 개념을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 순방향 채널 할당 방법에 따라 인접한 셀 내에 포함된 두 기지국에서 각기 다른 부반송파를 핸드 오프 영역에 할당하는 개념을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 순방향 채널 할당 방법의 흐름도이다.

Claims (17)

  1. FDD(Frequency Division Duplex) 기반의 이동통신 시스템에서 복수의 셀 각각의 기지국이 이동 단말로 송신하는 순방향 채널을 구성하는 방법에 있어서,
    a) 상기 복수의 셀 각각의 위치 관계에 기초하여 상기 복수의 셀을 특정 수의 패턴으로 분류하는 단계;
    b) 상기 분류된 패턴이 서로 다른 셀의 각 기지국은 상기 순방향 채널의 주기 내에서 서로 다른 시점에 제어 정보를 이동 단말로 전송하고, 상기 분류된 패턴이 같은 셀들의 각 기지국은 동일한 시점에 제어 정보를 이동 단말로 전송하는 단계;
    c) 상기 b) 단계에서 제어 정보가 전송된 시점 후에, 상기 분류된 패턴에 상관없이 각 기지국이 트래픽 데이터를 이동 단말로 전송하는 단계
    를 포함하는 순방향 채널 구성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 a) 단계에서, 상기 복수의 셀간의 위치가 인접하지 않아 셀간의 간섭이 적은 셀들을 동일한 패턴으로 분류하는 것을 특징으로 하는 순방향 채널 구성 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 a) 단계에서, 상기 복수의 셀 중 특정 중심 셀을 기준으로 인접한 셀들 중에서 상기 특정 셀을 중심으로 대칭을 이루는 셀들을 동일한 패턴으로 분류하는 것을 특징으로 하는 순방향 채널 구성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 b) 단계에서 상기 순방향 채널 주기가, 상기 a) 단계에서 분류된 패턴의 수만큼 제어 정보를 전송하는 시간을 포함하는 순방향 채널 구성 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 순방향 채널 주기가 상기 a) 단계에서 분류된 패턴의 수만큼 트래픽 데이터를 전송하는 시간을 포함하는 순방향 채널 구성 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 정보와 트래픽 데이터가 상기 분류된 패턴의 수만큼 교대로 전송되는 것을 특징으로 하는 순방향 채널 구성 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이동 단말이 자신이 속한 셀의 기지국으로 호를 처음 시도하는 이동 단말인 경우, 상기 기지국이 상기 호를 처음 시도하는 이동 단말에게 응답하는 제어 정보는 상기 기지국이 상기 호를 처음 시도하는 이동 단말에게 트래픽 데이터를 전송하는 구간에서 전송되는 것을 특징으로 하는 순방향 채널 구성 방법.
  8. FDD(Frequency Division Duplex) 기반의 이동통신 시스템에서 셀 내에 위치한 이동 단말에 대해 순방향 채널을 할당하는 방법에 있어서,
    a) 상기 이동 단말의 위치 정보 및 전력 정보를 구하여, 상기 이동 단말이 핸드 오프(hand off) 영역 내에 있는 지의 여부를 판단하는 단계;
    b) 상기 a) 단계에서 상기 이동 단말이 핸드 오프 영역 내에 있는 것으로 판단되는 경우, 상기 셀에 대해 특정된 서비스 가능한 부반송파를 상기 이동 단말이 사용 가능한 부반송파로 할당하는 단계; 및
    c) 상기 a) 단계에서 상기 이동 단말이 핸드 오프 영역이 아닌 영역 내에 있는 것으로 판단되는 경우, 할당 가능한 부반송파별로 다른 SIR값을 갖는 정보를 이용하여 상기 이동 단말이 사용 가능한 부반송파로 할당하는 단계
    를 포함하는 순방향 채널 할당 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 b) 단계에서, 상기 셀에 대해 특정된 서비스 가능한 부반송파는,
    상기 이동통신 시스템 내에 포함된 복수의 셀 각각의 위치 관계에 기초하여 상기 복수의 셀을 특정 수의 패턴으로 분류하는 경우, 상기 분류된 패턴이 서로 다른 셀에 대해 특정된 서비스 가능한 부반송파와 중복되지 않도록 정해지는
    것을 특징으로 하는 순방향 채널 할당 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 셀에 대해 특정된 서비스 가능한 부반송파는,
    상기 분류된 패턴이 같은 셀에 대해 특정된 서비스 가능한 부반송파와 동일하도록 정해지는
    것을 특징으로 하는 순방향 채널 할당 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 b) 단계에서 상기 셀에 대해 특정된 서비스 가능한 부반송파를 제외한 다른 부반송파들은 상기 셀내의 핸드 오프 영역 내에 있는 이동 단말에 대해 모두 천공(puncture)되는 것을 특징으로 하는 순방향 채널 할당 방법.
  12. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀에 대해 특정된 서비스 가능한 부반송파는 트래픽 데이터의 전송 프레임에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 순방향 채널 할당 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 c) 단계가,
    상기 할당 가능한 부반송파별로 SIR값을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 SIR값이 특정 임계값보다 큰 부반송파를 상기 이동 단말이 사용 가능한 부반송파로 할당하는 단계
    를 포함하는 순방향 채널 할당 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 셀간의 위치가 인접하지 않아 셀간의 간섭이 적은 셀들을 동일한 패턴으로 분류하는 것을 특징으로 하는 순방향 채널 할당 방법.
  15. 제9항 또는 제14항에 있어서,
    상기 복수의 셀 중 특정 중심 셀을 기준으로 인접한 셀들 중에서 상기 특정 셀을 중심으로 대칭을 이루는 셀들을 동일한 패턴으로 분류하는 것을 특징으로 하는 순방향 채널 할당 방법.
  16. FDD(Frequency Division Duplex) 기반의 이동통신 시스템에서 복수의 셀 각각의 기지국이 이동 단말로 송신하는 순방향 채널을 구성하는 방법에 있어서,
    a) 상기 복수의 셀 각각의 위치 관계에 기초하여 상기 복수의 셀을 특정 수의 패턴으로 분류하는 기능;
    b) 상기 분류된 패턴이 서로 다른 셀의 각 기지국은 상기 순방향 채널의 주기 내에서 서로 다른 시점에 제어 정보를 이동 단말로 전송하고, 상기 분류된 패턴이 같은 셀들의 각 기지국은 동일한 시점에 제어 정보를 이동 단말로 전송하는 기능;
    c) 상기 b) 단계에서 제어 정보가 전송된 시점 후에, 상기 분류된 패턴에 상관없이 각 기지국이 트래픽 데이터를 이동 단말로 전송하는 기능
    을 구현하는 프로그램이 저장된 기록매체.
  17. FDD(Frequency Division Duplex) 기반의 이동통신 시스템에서 셀 내에 위치한 이동 단말에 대해 순방향 채널을 할당하는 방법에 있어서,
    a) 상기 이동 단말의 위치 정보 및 전력 정보를 구하여, 상기 이동 단말이 핸드 오프(hand off) 영역 내에 있는 지의 여부를 판단하는 기능;
    b) 상기 a) 단계에서 상기 이동 단말이 핸드 오프 영역 내에 있는 것으로 판단되는 경우, 상기 셀에 대해 특정된 서비스 가능한 부반송파를 상기 이동 단말이 사용 가능한 부반송파로 할당하는 기능; 및
    c) 상기 a) 단계에서 상기 이동 단말이 핸드 오프 영역이 아닌 영역 내에 있는 것으로 판단되는 경우, 할당 가능한 부반송파별로 다른 SIR값을 갖는 정보를 이용하여 상기 이동 단말이 사용 가능한 부반송파로 할당하는 기능
    을 구현하는 프로그램이 기록된 기록매체.
KR10-2003-0061086A 2003-09-02 2003-09-02 Ｏｆｄｍａ ｆｄｄ 기반 시스템에서의 순방향 채널 구성방법 및 순방향 채널 할당 방법 KR100511554B1 (ko)

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