KR20050028354A - 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 이동 통신시스템에서 동적 채널 할당 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전체 주파수 대역을 다수의 서브 주파수 대역들로 분할하고, 미리 설정된 설정 개수의 서브 주파수 대역들의 집합인 서브 채널과, 상기 서브 채널을 기본 송신 단위로 하여 다수의 서브 채널들에 의해 점유되는 주파수 영역과 시간 영역을 가지는 프레임 셀을 다수로 구비하는 이동 통신 시스템에서, 동적으로 채널을 할당하는 방법에 있어서, 이동국은 프레임 셀 단위로 채널 품질 정보를 기지국을 거쳐 기지국 제어기로 송신하는 과정과, 상기 기지국 제어기는 수신되는 상기 채널 품질 정보에 상응하게 결정된 상기 다수의 프레임 셀들 및 서브 채널들 정보를 상기 기지국으로 송신하는 과정과, 상기 기지국은 수신한 프레임 셀들 정보와 이동국에서 수신한 최신 채널 품질 정보를 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 프레임 셀을 선택하여 상기 선택된 프레임 셀의 서브 채널을 상기 이동국에 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

Description

직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 동적 채널 할당 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DYNAMIC CHANNEL ALLOCATION IN COMMUNICATION SYSTEM USING ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SCHEME}
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 채널 상태에 따라 동적으로 채널을 할당하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
1970년대 말 미국에서 셀룰라(cellular) 방식의 무선 이동 통신 시스템(Mobile Telecommunication System)이 개발된 이래 국내에서는 아날로그 방식의 1세대(1G: 1st Generation) 이동 통신 시스템이라고 할 수 있는 AMPS(Advanced Mobile Phone Service) 방식으로 음성 통신 서비스를 제공하기 시작하였다. 이후, 1990년대 중반 2세대(2G: 2nd Generation) 이동 통신 시스템으로서 코드 분할 다중 접속(CDMA: Code Division Multiple Access) 방식의 시스템을 상용화하여 음성 및 저속 데이터 서비스를 제공하였다.
또한, 1990년대 말부터 향상된 무선 멀티미디어 서비스, 범 세계적 로밍(roaming), 고속 데이터 서비스 등을 목표로 시작된 3세대(3G: 3rd Generation) 이동 통신 시스템인 IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)은 현재 일부 상용화되어 서비스가 운영되고 있다. 특히, 상기 3세대 이동 통신 시스템은 이동 통신 시스템에서 서비스하는 데이터량이 급속하게 증가함에 따라 보다 고속의 데이터를 전송하기 위해 개발되었다.
또한, 현재는 3세대 이동 통신 시스템에서 4세대(4G: 4th Generation) 이동 통신 시스템으로 발전해나가고 있는 상태이다. 차세대 통신 시스템인 4세대(4G: 4th Generation, 이하 "4G"라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 "QoS" 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 현재 3세대(3G: 3rd Generation, 이하 "3G"라 칭하기로 한다) 통신 시스템은 일반적으로 비교적 열악한 채널 환경을 가지는 실외 채널 환경에서는 약 384Kbps의 전송 속도를 지원하며, 비교적 양호한 채널 환경을 가지는 실내 채널 환경에서도 최대 2Mbps 정도의 전송 속도를 지원한다.
한편, 무선 근거리 통신 네트워크(LAN: Local Area Network, 이하 "LAN"이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(MAN: Metropolitan Area Network, 이하 "MAN"이라 칭하기로 한다) 시스템은 일반적으로 20Mbps ~ 50Mbps의 전송 속도를 지원한다. 그래서 현재 4G 통신 시스템에서는 비교적 높은 전송 속도를 보장하는 무선 LAN 시스템 및 무선 MAN 시스템에 이동성(mobility)과 QoS를 보장하는 형태로 새로운 통신 시스템을 개발하여 상기 4G 통신 시스템에서 제공하고자 하는 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.
그러나, 상기 무선 MAN 시스템은 그 서비스 영역(coverage)이 넓고, 고속의 전송 속도를 지원하기 때문에 고속 통신 서비스 지원에는 적합하나, 사용자, 즉 가입자 단말기(SS: Subscriber Station)의 이동성을 전혀 고려하지 않은 시스템이기 때문에 가입자 단말기의 고속 이동에 따른 핸드오버(handover) 역시 전혀 고려되고 있지 않다. 또한, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16a에서 고려하고 있는 통신 시스템은 가입자 단말기와 기지국(BS: Base Station) 사이에 레인징(ranging) 동작을 수행하여 통신을 수행하는 시스템이다. 그러면 여기서 도 1을 참조하여 종래 기술에 따른 상기 IEEE 802.16a에서 고려하고 있는 통신 시스템 구조를 설명하기로 한다.
상기 도 1은 통상적인 직교 주파수 분할 다중/직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면으로서, 특히 IEEE 802.16a 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 설명하기에 앞서, 상기 무선 MAN 시스템은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템으로서, 상기 무선 LAN 시스템에 비해서 그 서비스 영역이 넓고 더 고속의 전송 속도를 지원한다. 상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 "OFDM"이라 칭하기로 한다) 방식 및 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access, 이하 "OFDMA"이라 칭하기로 한다) 방식을 적용한 시스템이 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템에 OFDM/OFDMA 방식을 적용하기 때문에 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터 송신이 가능하다. 또한 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 가입자 단말기의 이동성을 고려하는 시스템으로서, 현재 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에 대해서는 구체적으로 규정된 바가 존재하지 않는다. 결과적으로 IEEE 802.16a 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템 모두는 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템이며, 설명의 편의상 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템을 일 예로 하여 설명하기로 한다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 단일 셀(single cell) 구조를 가지며, 기지국(100)과 상기 기지국(100)이 관리하는 다수의 가입자 단말기들(110),(120),(130)로 구성된다. 상기 기지국(100)과 상기 가입자 단말기들(110),(120),(130)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다.
이러한, 상기 4G 이동 통신 시스템은 이전 세대의 이동 통신 시스템들과 같이 단순한 무선 통신 서비스에 그치지 않고 유선 통신 네트워크와 무선 통신 네트워크와의 효율적 연동 및 통합 서비스를 목표로 하여 표준화되고 있다. 따라서, 무선 통신 네트워크에서 유선 통신 네트워크의 용량(capacity)에 근접하는 대용량 데이터를 전송할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.
그러므로, 상기 4G 이동 통신 시스템에서는 유·무선 채널에서 고속데이터 전송에 유용한 방식으로 OFDM 방식을 활발하게 연구하고 있으며, 상기 OFDM 방식은 멀티-캐리어(Multi-Carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심벌(Symbol)열을 병렬 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들, 즉 다수의 서브 캐리어 채널(sub-carrier channel)들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조(MCM : Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다.
이와 같은 멀티캐리어 변조 방식을 적용하는 시스템은 1950년대 후반 군용 HF radio에 처음 적용되었으며, 다수의 직교하는 서브 캐리어를 중첩시키는 OFDM 방식은 1970년대부터 발전하기 시작하였으나, 멀티 캐리어들간의 직교 변조의 구현이 난이한 문제였었기 때문에 실제 시스템 적용에 한계가 있었다. 그러나 1971년 Weinstein 등이 상기 OFDM 방식을 사용하는 변복조는 DFT(Discrete Fourier Transform)를 이용하여 효율적으로 처리가 가능함을 발표하면서 OFDM 방식에 대한 기술개발이 급속히 발전했다. 또한 보호구간(guard interval)을 사용과 cyclic prefix 보호구간 삽입 방식이 알려지면서 다중경로 및 지연 확산(delay spread)에 대한 시스템의 부정적 영향을 더욱 감소시키게 되었다. 그래서, 이런 OFDM 방식 기술은 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcasting: DAB)과 디지털 텔레비젼, 무선 근거리 통신망(WLAN: Wireless Local Area Network) 그리고 무선 비동기 전송 모드(WATM: Wireless Asynchronous Transfer Mode) 등의 디지털 전송 기술에 광범위하게 적용되어지고 있다. 즉, 하드웨어적인 복잡도(Complexity)로 인하여 널리 사용되지 못하다가 최근 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform， 이하 "FFT"라 칭하기로 한다)과 역 고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, 이하 "IFFT"라 칭하기로 한다)을 포함한 각종 디지털 신호 처리 기술이 발전함으로써 실현 가능해 졌다.
상기 OFDM 방식은 종래의 주파수 분할 다중(FDM: Frequency Division Multiplexing) 방식과 비슷하나 무엇보다도 다수개의 서브 캐리어들간의 직교성(Orthogonality)을 유지하여 전송함으로써 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 특징을 가지며, 또한 주파수 사용 효율이 좋고 다중 경로 페이딩(multi-path fading)에 강한 특성이 있어 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을수 있다는 특징을 가진다. 또한, 주파수 스펙트럼을 중첩하여 사용하므로 주파수 사용이 효율적이고, 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)에 강하고, 다중경로 페이딩에 강하고, 보호구간을 이용하여 심벌간 간섭(ISI: Inter Symbol Interference) 영향을 줄일 수 있으며, 하드웨어적으로 등화기 구조를 간단하게 설계하는 것이 가능하며, 임펄스(impulse)성 잡음에 강하다는 장점을 가지고 있어서 통신시스템 구조에 적극 활용되고 있는 추세에 있다.
한편, 상기 OFDM 시스템에서 한 개의 셀 내에 위치한 다수의 이동국과 기지국 사이의 채널 활용도를 높이기 위해서는 자원을 공유해서 사용해야 한다. 상기 OFDM 시스템에서 공유할 수 있는 자원 중의 하나가 서브 캐리어가 되며, 상기 서브 캐리어를 채널화하고, 셀 내의 이동국들에게 소정의 방식으로 서브 캐리어를 어떻게 할당하는가에 따라 최적의 채널 활용도를 보장받는다.
이러한, 상기 서브 캐리어를 할당하는 방법으로 정적 할당 방법과 동적 할당 방법이 있다. 상기 정적 할당 방법에는 정적 부반송파 할당(Static Sub-carrier Assignment: 이하 "SSA"라 칭하기로 한다) 방법과, 유사 정적 할당(Pseudo Static Assignment: 이하 "PSA"라 칭하기로 한다) 방법과, 단순 회전 부반송파 공간 할당(Simple Rotating Sub-carrier Space Assignment: 이하 "Simple RSSA"라 칭하기로 한다) 방법이 있고, 동적 할당 방법에는 고속 동적 채널 할당 방법(Fast Dynamic Channel Allocation: 이하 "Fast DCA"라 칭하기로 한다)이 있다.
상기 SSA 방법은 가장 단순한 스케줄링 방법으로, 이동국은 일정한 수의 서브 캐리어를 정적으로 할당받는 방법이다. 특히, 상기 방법은 전체 S개의 서브 캐리어 중에서 일부 동일한 개수의 서브 캐리어를 채널 상태의 좋고 나쁨에 상관없이 이동국에게 할당한다. 그러므로, 채널을 할당하는 데에 있어서 공정성은 보장이 되지만, 각 이동국에게 할당되는 서브 캐리어의 품질은 보장하지 못하는 단점이 있다.
상기 PSA 방법은 이동국간에 정적으로 할당되어 있는 서브 캐리어를 상기 이동국간에 교체를 함으로써 재할당할 수 있도록 하는 방법이다. 특히, 상기 방법은 서브 캐리어의 교체로 인해 이동국의 채널 품질이 저하되는 것을 방지하면서 이동국들에게 가능한 범위내에서 상태가 좋은 서브 캐리어를 할당함으로써 전송 효율을 높일 수 있도록 하는 방법이다.
상기 Simple RSSA 방법은 우선 순위에 기반을 둔 서브 캐리어 할당 방법이다. 상기 우선 순위는 QoS로 정렬이 될 수 있다. 특히, 상기 방법은 할당하고자 하는 서브 캐리어의 수는 동일하지만 우선 순위가 높은 이동국에게 상태가 좋은 서브 캐리어를 먼저 할당하고, 우선 순위가 낮아질수록 상대적으로 낮은 품질의 서브 캐리어를 할당하는 방법이다. 상기 방법은 QoS는 양호할 수 있지만, 할당 방법에 있어서 이동국간의 불공정성이 존재한다.
동적 할당 방법의 Fast DCA 방법은 셀 내 간섭(intra-cell interference)이나 셀 간 간섭(inter-cell interference)을 최소화하고 채널 상황을 고려하여 상기 상황에 따라 최적의 채널을 이동국에게 할당해 주는 방법이다.
이하, 통상적인 OFDM 이동 통신 시스템의 엑세스 포인트와 엑세스 라우터에서 수행도는 동적 채널 할당과정을 시간 흐름으로 도시한 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 통상적인 OFDM 이동 통신 시스템에서 엑세스 포인트 결정에 따른 동적 채널 할당시 시간 관계를 도시한 도면이다.
먼저, 이동국(200)은 일정한 주기로 자신이 속해있는 엑세스 포인트(220)로 채널 품질 정보(channel quality information: 이하 "CQI"라 칭하기로 한다)를 전송한다(202). 여기서, 상기 CQI는 일 예로 신호 대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio) 등이 될 수 있다.
상기 엑세스 포인트(220)는 상기 프레임 셀 단위로 전송받은 CQI 정보(202)를 이용해서 상기 이동국(200)에 할당해 줄 서브 채널을 선택한다. 상기 서브 채널은 최적의 프레임 셀을 선택하여 상기 프레임 셀에 해당되는 서브 채널 중 사용하지 않는 서브 채널을 선택한 것이다. 서브 채널을 선택한 상기 엑세스 포인트(220)는 선택한 프레임 셀의 서브 채널을 상기 이동국(200)에서 사용할 수 있도록 할당 및 전송을 한다(222). 상기 서브 채널 할당 정보를 수신한 이동국(200)은 상기 할당된 서브 채널로 신호를 송신한다.
상기 도 2의 경우와 같이, 엑세스 포인트(220)는 이동국(200)에서 송신한 프레임 셀 단위의 CQI를 기반으로 하여 CQI를 분석하고 상기 이동국(200)이 사용할 최적의 채널을 선택하여 할당하는 모든 과정을 처리한다. 상술한 바와 같이, 엑세스 포인트(220)가 상기 모든 과정을 프로세싱(processing)하므로, 네트워크 단에서 소요되는 백홀 지연 시간(back-haul delay time)을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 상기 도 2에 도시된 바와 같이 이동국(200)이 핸드 오버(hand over)를 수행하는 경우, 엑세스 포인트(220)는 핸드오버 과정을 진행하기 위해서 상기 이동국(200)의 CQI 및 자신의 정보를 엑세스 라우터(240)로 전송한다(224). 상기 엑세스 라우터(240)에서는 상기 엑세스 포인트(220)에서 송신한 CQI로 이동국(200)이 기지국을 변경할 수 있도록 처리하고(244), 상기 처리된 정보를 엑세스 포인트(220)로 전송(226)한다. 상기 엑세스 포인트(220)에서는 상기 엑세스 라우터(240)에서 수신받은 처리 정보를 기반으로 하여 핸드 오버 처리를 진행한다(230).
상기 경우와 같이, 이동국(200)이 핸드 오버를 수행하는 경우는 엑세스 포인트(220)간의 정보 전송이 엑세스 라우터(240)를 경유해서 처리되어야 한다. 그러므로 도 2의 206 단계와 같은 핸드 오버를 위한 총처리 시간만큼의 시간 딜레이(time delay)가 발생하게 된다. 따라서, 상기 시간 딜레이로 인해 신속한 이동국의 핸드 오버를 지원할 수 없는 단점이 있다. 또한, 상기 핸드 오버를 수행하기 위해 엑세스 포인트(220)에서 엑세스 라우터(240)로 패킷을 전송하는 도중에 상기 패킷이 중복되어 전송되어지는 경우도 존재하고, 패킷이 손실되는 경우도 존재한다. 상기 패킷이 손실되는 경우를 방지하기 위해 패킷에 순차 번호를 포함하여 전송해야 된다. 결론적으로, 상기 핸드 오버를 수행하기 위해서 불필요한 과정이 포함되는 단점이 존재한다.
다음으로, 도 3에서는 상기 엑세스 포인트에서 수행하던 동적 채널 할당을 엑세스 라우터에서 처리하는 경우를 살펴보자.
도 3은 통상적인 OFDM 이동 통신 시스템에서 엑세스 라우터 결정에 따른 동적 채널 할당시 시간 관계를 도시한 도면이다.
먼저, 이동국(300)은 일정한 주기로 자신이 속해있는 엑세스 포인트(320)로 프레임 셀 단위로 CQI를 전송(302)한다. 상기 엑세스 포인트(320)로 전송되는 CQI는 프레임 셀(frame cell) 단위이며, 엑세스 포인트(320)에서는 상기 프레임 셀 단위로 전송받은 CQI를 엑세스 라우터(340)로의 전송 시간(342)동안 엑세스 라우터(340)로 전송한다(322). 상기 엑세스 라우터(340)에서는 수신받은 프레임 셀 단위의 CQI를 엑세스 라우터 처리 시간(344)동안 상기 CQI 품질이 우수한 순서로 프레임 셀들을 정렬한다. 여기서, 엑세스 라우터(340)에서 상기 프레임 셀들의 서브 채널을 선택하는 방법은 상기 엑세스 라우터(340)에서 CQI가 우수한 프레임 셀들 중 품질이 좋은 프레임 셀부터 내림차순으로 정렬을 한다. 그리고, 상기 품질이 좋은 프레임 셀들을 선택하여 프레임 셀들을 엑세스 포인트(320)로 전송을 하는 것이다.
보다 상세한 예를 들어, 이동국(300)이 10개의 프레임 셀 단위로 CQI를 송신을 하고, 엑세스 라우터(340)는 상기 송신 정보를 엑세스 포인트(320)로부터 수신한다. 상기 수신한 10개의 프레임 셀들은 번호가 부여되고, 그 중 품질이 좋은 순서로 5개를 선택한다. 여기서 상기 5개를 선택하는 경우는 일례로써, 실제 구현되는 시스템에서는 시스템 사항에 적절한 개수를 선택할 수 있다는 것을 유념하자. 상기 선택된 5개의 프레임 셀들에 부여된 번호가 4, 2, 7, 9, 1번의 프레임 셀이 선택되었다고 가정하고, 여기에 상기 각 프레임 셀당 A, B, C 세개의 서브 채널이 존재한다고 가정한다. 상기 서브 채널의 개수 또한 프레임 셀 설계시 변하는 변수임을 유념한다.
상기 엑세스 라우터(340)는 상기 선택된 5개의 프레임 셀들 중 우선 순위 번호를 가지는 4번 프레임 셀의 A, B, C 서브 채널을 검색하여 상기 세개의 서브 채널 중에 할당되지 않은 서브 채널을 선택한다. 상기 4번 프레임 셀의 서브 채널 세개가 모두 이동국에 할당되어 있는 경우에는 다음으로 품질이 좋은 2번 프레임 셀의 A, B, C 서브 채널을 검색하게 된다. 상기의 과정이 서브 채널을 선택할 때까지 1번 프레임 셀까지 반복되어진다. 만약, 상기 검색 과정이 1번 프레임 셀까지 반복되고 나서도 서브 채널을 선택하지 못했다면, 상기 5개 프레임 셀을 제외한 나머지 5개 프레임 셀 중의 서브 채널을 검색하는 과정을 반복한다. 이러한 과정을 거쳐 선택된 프레임 셀의 서브 채널을 수신한 상기 엑세스 포인트(320)는 상기 프레임 셀의 서브 채널을 이동국(300)으로 할당한다. 상기 엑세스 라우터(340)는 상기 기지국(320)으로 전송한 프레임 셀 및 서브 채널 정보를 기반으로 상기 엑세스 라우터(340)내의 프레임 셀 및 서브 채널 정보를 업데이트(update)하여 다음번 이동국(300)에 할당할 프레임 셀의 서브 채널 선택을 할 때에 고려하게 된다.
상술한 바와 같이, 상기 엑세스 라우터(340)는 이동국(300)에서 송신한 프레임 셀 단위의 CQI를 엑세스 포인트(320)를 거쳐 수신받는다. 상기 엑세스 라우터(340)는 상기 수신받은 프레임 셀의 CQI를 품질이 좋은 순서로 정렬을 하고 이동국(300)에 할당해 줄 프레임 셀의 서브 채널을 선택하는 처리를 하여 엑세스 포인트(320)로 전송한다. 이동국(300)은 상기 엑세스 포인트(320)에서 상기 프레임 셀의 서브 채널을 할당받게 된다.
그러므로, 상기 이동국(300)은 엑세스 포인트(320)로 CQI를 전송(302)하고 상기 엑세스 라우터(340)에서 상기 CQI를 받는 시간과(342), 상기 엑세스 라우터는(340) 상기 수신받은 프레임 셀의 CQI를 기반으로 프레임의 셀의 서브 채널 집합을 선택하여 엑세스 포인트(320)로 전송하는 시간과(306), 상기 엑세스 포인트(320)는 이동국(300)으로 상기 수신된 프레임 셀의 서브 채널을 할당하는 시간을(308) 총 합한 시간 지연(time delay)이 발생된다. 따라서, 상기 이동국(300)은 최초 전송한 CQI(302)로 상기 엑세스 라우터(340)에서 선택된 프레임 셀의 서브 채널을 할당받더라도, 상기 서브 채널은 상기 시간 지연으로 인한 채널 환경의 변화는 적극적으로 반영하지 못한다. 그러므로 상기 할당된 서브 채널의 품질이 이동국에(300)에 최적화 된 품질이라고 확정지을 수가 없다.
그렇기 때문에, 이동국(300)이 최초 CQI를 전송(302)한 후 채널을 할당받기까지 채널의 변화 상황을 반영하기 위한 동적 채널 처리 방안에 대한 필요성이 대두되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 채널 상태에 따라 적응적으로 채널을 할당하여 최적의 효율을 얻기 위한 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 최신의 채널 품질 정보(Channel Quality Information: 이하 "CQI"라 칭하기로 한다)를 고려하여 채널을 동적으로 할당하기 위한 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 최신의 CQI와 기지국 제어기에서 송신한 프레임 셀을 비교하고 결정하여 최적의 채널 환경을 구현하는 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 본 발명은 전체 주파수 대역을 다수의 서브 주파수 대역들로 분할하고, 미리 설정된 설정 개수의 서브 주파수 대역들의 집합인 서브 채널과, 상기 서브 채널을 기본 송신 단위로 하여 다수의 서브 채널들에 의해 점유되는 주파수 영역과 시간 영역을 가지는 프레임 셀을 다수로 구비하는 이동 통신 시스템에서, 동적으로 채널을 할당하는 방법에 있어서, 이동국은 프레임 셀 단위로 채널 품질 정보를 기지국을 거쳐 기지국 제어기로 송신하는 과정과, 상기 기지국 제어기는 수신되는 상기 채널 품질 정보에 상응하게 결정된 상기 다수의 프레임 셀들 및 서브 채널들 정보를 상기 기지국으로 송신하는 과정과, 상기 기지국은 수신한 프레임 셀들 정보와 이동국에서 수신한 최신 채널 품질 정보를 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 프레임 셀을 선택하여 상기 선택된 프레임 셀의 서브 채널을 상기 이동국에 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은; 전체 주파수 대역을 다수의 서브 주파수 대역들로 분할하고, 미리 설정된 설정 개수의 서브 주파수 대역들의 집합인 서브 채널과, 상기 서브 채널을 기본 송신 단위로 하여 다수의 서브 채널들에 의해 점유되는 주파수 영역과 시간 영역을 가지는 프레임 셀을 다수로 구비하는 이동 통신 시스템에서, 기지국 제어기에서 동적으로 채널을 할당 하는 방법에 있어서, 기지국으로부터 수신되는 프레임 셀 단위의 채널 품질 정보를 수신하는 과정과, 상기 기지국 제어기는 수신되는 상기 채널 품질 정보에 상응하게 결정된 상기 다수의 프레임 셀들 및 서브 채널들 정보를 상기 기지국으로 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 방법은; 전체 주파수 대역을 다수의 서브 주파수 대역들로 분할하고, 미리 설정된 설정 개수의 서브 주파수 대역들의 집합인 서브 채널과, 상기 서브 채널을 기본 송신 단위로 하여 다수의 서브 채널들에 의해 점유되는 주파수 영역과 시간 영역을 가지는 프레임 셀을 다수로 구비하는 이동 통신 시스템에서, 기지국에서 동적으로 채널을 할당 하는 방법에 있어서, 이동국에서 프레임 셀 단위로 송신하는 채널 품질 정보를 수신하는 과정과, 기지국 제어기로부터 수신한 프레임 셀들 정보와 이동국에서 수신한 최신 채널 품질 정보를 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 최적의 프레임 셀을 선택하여 상기 선택된 프레임 셀의 서브 채널을 상기 이동국에 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은; 전체 주파수 대역을 다수의 서브 주파수 대역들로 분할하고, 미리 설정된 설정 개수의 서브 주파수 대역들의 집합인 서브 채널과, 상기 서브 채널을 기본 송신 단위로 하여 다수의 서브 채널들에 의해 점유되는 주파수 영역과 시간 영역을 가지는 프레임 셀을 다수로 구비하는 이동 통신 시스템에서, 동적으로 채널을 할당 하는 시스템에 있어서, 프레임 셀 단위로 채널 품질 정보를 기지국으로 송신하는 이동국과, 수신되는 상기 채널 품질 정보에 상응하게 결정된 상기 다수의 프레임 셀들 및 서브 채널들 정보를 상기 기지국으로 송신하는 기지국 제어기와, 상기 프레임 셀들 및 서브 채널들 정보를 수신하여 최신의 채널 품질 정보와 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 프레임 셀을 선택하여 상기 선택된 프레임 셀의 서브 채널을 상기 이동국에 할당하는 기지국을 포함함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : 이하 "OFDM"이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 이동국에게 최적의 동적 채널 할당(Dynamic Channel Allocation)을 하는 방법을 제안한다.
본 발명은 시스템을 이동국과 기지국과 기지국 제어기로 구분하며, 상기 기지국은 엑세스 포인트(access point), 상기 기지국 제어기는 엑세스 라우터(access router)로 구성될 수 있다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 상기 기지국과 엑세스 포인트를, 상기 기지국 제어기와 엑세스 라우터를 혼용해서 설명할 것이다. 이하, 본 발명에 따른 상기 기지국은 상기 기지국 제어기로부터 품질이 좋은 다수 프레임 셀의 서브 채널들을 수신하여 상기 기지국이 저장한 최신 CQI와 비교하여 최적의 프레임 셀의 서브 채널을 할당하는 과정을 도면을 참조로 설명한다.
설명에 앞서, 프레임 셀(frame cell)은 이동국이 기지국으로 CQI를 전송할 때의 단위이다. 상기 프레임 셀에 대해서 도 4를 참조하여 정의한다.
도 4는 FH-OFCDMA 방식을 사용하는 통신 시스템의 시간-주파수 자원 할당을 개략적으로 도시한 도면이다.
먼저, 상기 주파수 도약 직교 주파수 분할 다중 접속(Frequency Hopping-Orthogonal Frequency Code Division Multiple Access: 이하 "FH-OFCDMA"라 칭하기로 한다) 방식은 시간-주파수 자원을 효율적으로 다수의 단말기들에 할당하는 방식이다. 상기 단말기들 각각에 할당되는 시간-주파수 자원은 일정한 대역폭(bandwidth)과 시간에 의해 결정된다. 상기 대역폭은 단말기별로 요구되는 서비스의 종류 등에 따라 할당된다. 일 예로, 고속 패킷 데이터 서비스 등과 같이 많은 시간-주파수 자원이 필요한 서비스를 요구하는 단말기에 대해서는 넓은 대역폭을 할당한다. 이와는 달리, 음성 서비스 등과 같이 상대적으로 적은 시간-주파수 자원이 필요한 서비스를 요구하는 단말기에 대해서는 좁은 대역폭을 할당한다. 이는 단말기들별로 차별화된 시간-주파수 자원의 할당이 가능함을 의미한다.
먼저 상기 FH-OFCDMA 방식은 상기에서 설명한 바와 같이 OFDM 방식과, CDMA 방식 및 FH 방식의 특성들을 접목하여 성능 이득을 최대화하는 방식으로서, 전체 대역폭(total bandwidth)을 다수의 서브 캐리어 영역, 즉 서브 주파수 영역으로 분할하여 사용한다. 상기 도 4에 도시되어 있는 OFDM 심볼 구간(OFDM symbol interval)과 동일한 지속 시간(ΔtTFC)을 가지고 미리 설정된 설정 개수의 서브 주파수 영역들로 구성된 주파수 영역(ΔfTFC)을 가지는 영역을 "시간 주파수 셀(TFC: Time-Frequency Cell, 이하 "TFC"라 칭하기로 한다)"이라 정의하기로 한다. 상기 TFC는 미리 설정한 설정 개수의 서브 주파수 영역들로 구성된다. 여기서, 상기 TFC로 구성되는 서브 주파수 영역들의 개수는 시스템에서 상황에 따라 가변적으로 설정할 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 TFC가 차지하는 주파수 영역을 "TFC 주파수 영역"이라 정의하기로 하며, 상기 TFC가 차지하는 시간 영역을 "TFC 시간 구간"이라 칭하기로 한다. 결국, 상기 도 4에 도시되어 있는 단위 사각형들이 상기 TFC들을 나타낸다.
프레임 셀(frame cell)은 TFC의 소정 배수(일 예, 32배)에 해당하는 대역폭(Δf프레임 셀)과 소정 배수(일 예로, 16배)에 해당하는 지속 시간(frame duration)을 갖는 시간-주파수 영역으로 정의된다. 도 4에는 하나의 프레임 셀 내에서 서로 다른 두 개의 서브 채널(sub-channel)들인 서브 채널 A와 서브 채널 B가 도시되어 있다. 여기서, 상기 서브 채널이라 함은 미리 설정된 설정 개수의 TFC들이 시간의 변화에 따라 미리 설정된 설정 주파수 도약 패턴(frequency hopping pattern)에 따라 주파수 도약되어 전송되는 채널을 의미한다. 상기 서브 채널을 구성하는 TFC들의 개수와 주파수 도약 패턴은 시스템 상황에 따라 가변적으로 설정될 수 있음은 물론이며, 설명의 편의상 16개의 TFC들이 하나의 서브 채널을 구성한다고 가정하기로 한다. 상기 서로 다른 두 개의 서브 채널 각각은 서로 다른 단말기에 할당되거나 혹은 하나의 단말기에 할당될 수도 있다. 한편, 상기 각 서브 채널은 시간의 변화에 따라 일정한 주파수 간격만큼 도약된다. 이는 시간의 경과에 의해 변화하는 페이딩(fading) 특성에 따라 각 단말기별로 할당되는 서브 채널이 동적으로 변경되는 것을 보이고 있다.
한편, 상기 도 4에는 하나의 프레임 셀 내에서 서로 다른 두 개의 서브 채널들(sub-channels), 즉 서브 채널 A와 서브 채널 B가 도시되어 있다. 여기서, 상기 서브 채널이라 함은 미리 설정된 설정 개수의 TFC들이 시간의 변화에 따라 미리 설정된 설정 주파수 도약 패턴(frequency hopping pattern)에 따라 주파수 도약되어 전송되는 채널을 의미한다. 상기 서브 채널을 구성하는 TFC들의 개수와 주파수 도약 패턴은 시스템 상황에 따라 가변적으로 설정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 FH-OFCDMA 시 시간 관계를 도시한 도면이다.
먼저, 이동국(500)은 일정한 주기, 즉 CQI 전송 주기(504)로 자신이 속해있는 엑세스 포인트(520)로 프레임 셀 단위로 CQI를 반복 전송(502)한다. 여기서, 상기 CQI는 일 예로 신호대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio) 등이 될 수 있다. 상기 엑세스 포인트(520)에서는 CQI 정보 저장 시간(522)동안 각 프레임 셀의 CQI를 저장한다. 상기 엑세스 포인트(520)는 상기 수신한 프레임 셀의 CQI를 분석하여 상기 이동국(500)의 채널 상태가 열악하여 채널 환경을 변화시킬 필요가 있다고 판단되면 엑세스 라우터(540)로 CQI 전송 시간동안(542) 상기 CQI를 전송한다(524). 뿐만 아니라, 이동국(500)이 스스로 판단을 하여 채널을 변화하고 싶다는 요청을 상기 기지국(520)으로 전송을 할 수도 있다.
상기의 두 경우 모두 엑세스 포인트(520)는 엑세스 라우터(540)로 상기 CQI를 전송하고(524), 상기 엑세스 라우터(540)에서는 수신받은 프레임 셀 단위의 CQI를 엑세스 라우터 처리 시간(544)동안 상기 CQI 품질이 우수한 순서로 프레임 셀들을 정렬한다. 본 발명에서는 상기 프레임 셀들을 Good, Normal, Bad로 분류하여 정렬한다. 또한, 상기 엑세스 포인트(520)는 이동국으로부터 프레임 셀 단위로 전송되는 CQI 때문에 시그널링 부하(signalling load)가 발생할 수도 있고, 상기 경우는 적응적 변조 및 코딩 방식을 적용하여 상기 부하를 줄일 수도 있다. 상기 우수한 순서로 정렬된 프레임 셀들은 엑세스 라우터 스케줄링 시간(546)동안 이동국(500)에게 할당할 최적의 프레임 셀 및 그에 해당하는 서브 채널 집합을 선택하고 엑세스 포인트로의 전송 시간(506)동안 엑세스 포인트로 전송(526)한다.
여기서, 엑세스 라우터(540)에서 상기 프레임 셀들의 서브 채널을 선택하는 방법은 상기 엑세스 라우터(540)에서 CQI가 우수한 프레임 셀들 중 품질이 좋은 프레임 셀부터 내림차순으로 정렬을 한다. 즉, 본 발명의 분류 방식에 따라서 Good인 프레임 셀부터 Bad 프레임 셀 순서로 정렬을 하는 것이다. 그리고, 상기 엑세스 라우터(540)는 상기 품질이 좋은 프레임 셀들 중 이동국에 할당 가능한 프레임 셀 및 서브 채널들 정보를 엑세스 포인트(520)로 전송을 한다. 상기 엑세스 포인트(520)는 수신받은 상기 프레임 셀들 정보와 자신이 저장한 최신 CQI에서 품질이 좋은 프레임 셀들을 비교하여 최적의 프레임 셀을 선택하여 이동국(500)에 상기 선택된 프레임 셀의 서브 채널을 할당한다(510).
보다 상세한 예를 들어 설명하면, 이동국(500)이 10개의 프레임 셀 단위로 CQI를 상기 엑세스 포인트(520)로 송신을 하고, 엑세스 라우터(540)는 상기 송신 정보를 상기 엑세스 포인트(520)로부터 수신한다. 상기 엑세스 라우터(540)는 상기 수신한 10개의 프레임 셀들에 번호를 부여하고, 그 중 품질이 좋은 순서로 2개를 선택한다. 여기서 상기 2개를 선택하는 경우는 일례이므로, 실제 구현되는 시스템에서는 시스템 사항에 적절한 개수를 선택할 수 있다는 것을 유념하자. 만약, 상기 선택된 2개의 프레임 셀들에 부여된 번호가 3, 7번의 프레임 셀이 선택되었다고 가정하고, 여기에 상기 각 프레임 셀당 A, B, C 세개의 서브 채널이 존재한다고 가정한다. 또한, 상기 3, 7번 프레임 셀의 비어있는 서브 채널들이 각각 [B]와 [A, B]의 집합이라고 가정한다. 상기 서브 채널의 개수 또한 시스템 설계시 변하는 변수임을 유념한다.
상기 엑세스 라우터(540)는 상기 선택된 2개의 프레임 셀들과 이 프레임 셀에 해당하는 서브 채널들 중 비어있는 서브 채널들 정보를 엑세스 포인트(520)로 전송한다. 상기 엑세스 포인트(520)는 수신한 상기 2개의 프레임 셀들 정보와 상기 엑세스 포인트(520)에 저장한 최신의 CQI를 비교하여 이동국에 할당할 최적의 프레임 셀을 선택한다. 상기 최신의 CQI는 10개의 프레임 셀들을 가지며 상기 엑세스 포인트(520)는 상기 최신 CQI의 프레임 셀의 품질 우선 순서가 2, 3, 9, 1, 5, 4, 8, 6, 7, 10번과 같은 경우라 가정하면, 상기 최신 CQI와 상기 엑세스 라우터(540)에서 수신한 상기 3, 7번의 프레임 셀들을 비교한다.
상기 비교 결과, 엑세스 포인트(520)는 3번 프레임 셀을 선택하고 상기 선택된 3번 프레임 셀 중 비어있는 서브 채널들을 검색한다. 상기 엑세스 포인트(520)가 상기 서브 채널들 중 B 서브 채널이 비어있다고 판단하면 상기 이동국(500)에 3번 프레임 셀의 B 채널을 할당한다. 상기 엑세스 포인트(520)는 이동국(500)으로 최적의 프레임 셀의 서브 채널을 할당하고, 상기 할당된 프레임 셀과 서브 채널 정보를 엑세스 라우터(540)로 전송한다(528). 만약, 엑세스 포인트(520)나 이동국(500)에 의해서 채널 환경이 열악하다고 판단되면 다시 기지국 라우터(540)로 상기 할당된 프레임 셀과 서브 채널 정보와 함께 CQI가 같이 전송될 수 있다. 상기 정보를 수신한 엑세스 라우터(540)는 자신에게 저장된 프레임 셀의 서브 채널들 집합 정보를 업데이트(update)하여 다음번 이동국(500)에 할당할 프레임 셀의 서브 채널 선택을 할 때에 고려하게 된다. 즉, 할당된 프레임의 셀의 서브 채널들이 하나라도 비어있지 않는 경우는 다음번에 엑세스 라우터(540)에서 프레임 셀을 정렬하여 선택할 때에 상기 프레임 셀은 제외시킨다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 이동 통신 시스템의 동적 채널 할당 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 엑세스 포인트(620)는 미리 설정한 설정 위치의 파일럿 서브 캐리어(pilot sub-carrier)들을 통해서만 파일럿 신호를 송신한다. 즉 이동국(600)은 상기 엑세스 포인트(620)에서 송신하는 파일럿 서브 캐리어들의 위치를 미리 알고 있으며, 상기 파일럿 서브 캐리어들을 통해 송신되는 파일럿 신호 역시 알고 있다. 여기서, 상기 파일럿 신호는 미리 설정되어 있는 시퀀스(sequence)를 가지며, 상기 기지국과 가입자 단말기간에 상기 파일럿 신호를 구성하는 시퀀스, 즉 파일럿 시퀀스가 규약되어 있다.
이렇게, 이동국(600)은 엑세스 포인트(620)의 파일럿 신호를 수신하여 동기를 일치시키고, CQI를 생성(602)한다. 상기 CQI는 전송 주기가 경과한 후 일정 개수의 프레임 셀 단위로 상기 엑세스 포인트(620)로 전송(612)된다. 상기 엑세스 포인트(620)는 상기 이동국(600)이 전송한 프레임 셀의 CQI를 저장(632)한 후에 상기 엑세스 라우터(640)로 프레임 셀의 CQI를 전송(632)한다. 상기 엑세스 라우터(640)는 전송받은 CQI를 기반으로 품질이 좋은 순서로 프레임 셀을 정렬한다. 상기 정렬을 하기 위해 본 발명에서는 Good, Normal, Bad로 분류하고 상기 프레임 셀을 Good 인 것부터 Bad 순으로 정렬한다. 또한, 본 발명에서는 상기 프레임 셀에 존재하는 다수의 서브 채널들의 품질은 별도로 구분하지 않는다. 즉, 한 프레임 셀에 속하는 다수의 서브 채널들의 품질은 동일하다는 의미이다.
상기 엑세스 라우터(640)는 정렬된 프레임 셀들에 우선 순위 번호를 부여해서 품질이 좋은 일부의 프레임 셀들과 해당되는 서브 채널을 선택하여(642) 상기 선택된 정보를 엑세스 포인트(620)로 전송한다(634). 상기 엑세스 포인트(620)는 수신한 상기 프레임 셀 및 서브 채널 정보와 자신이 저장한 최신 CQI와 비교하여 이동국에 할당할 최적의 프레임 셀을 선택하여 해당되는 서브 채널을 결정한다.
이상의 과정은 도 5의 설명에 상세히 설명되어 있으므로 참조하고 상세한 설명은 생략한다.
상기 엑세스 포인트(620)는 할당된 상기 프레임 셀의 서브 채널을 이동국(600)에 할당하고, 상기 이동국(600)은 할당받은 프레임 셀의 서브 채널로 기지국과 통신을 수행한다(604). 상기 엑세스 포인트(620)는 상기 이동국(600)에 프레임 셀 및 서브 채널을 할당한 후에 엑세스 라우터(640)로 상기 엑세스 포인트(620)가 이동국(600)에 할당한 프레임 셀 및 서브 채널 정보를 엑세스 라우터(640)로 전송한다. 여기서, 상기 엑세스 포인트(620)는 이동국(600)의 채널을 변경할 때나 이동국(600)이 스스로 판단에 의해 채널을 변경하고자 할 경우에는 최근에 저장한 CQI(616)를 엑세스 라우터(640)로 전송한다(644).
도 7 내지 도 9는 상기 도 6의 흐름도를 각각 이동국과 엑세스 포인트와 엑세스 라우터로 나누어 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이동국의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
이동국은 기지국에서 송신하는 파일럿 신호를 수신하여 동기를 일치시킨다(710). 상기 이동국은 CQI를 생성하여(712) 상기 이동국에서 설정된 CQI 전송 주기가 경과하면(714) 기지국으로 상기 CQI를 송신한다(716). 상기 CQI는 본 발명에서 프레임 셀 단위로 전송될 수가 있다. 상기 CQI는 전송 주기가 경과되지 않으면 전송 주기에 도달할 때까지 기지국으로의 CQI 전송은 이루어지지 않는다.
상기 이동국이 송신한 CQI는 이동국이 자신의 채널 환경이 열악하다고 판단되어 채널 환경 변경을 요구하거나, 기지국이 상기 이동국에서 송신한 CQI를 분석하여 이동국의 채널 환경을 변경하려고 하는 기준이 된다.
상기의 두 가지 경우 중 하나를 만족하여, 채널 환경을 변경하려는 상기 이동국은 기지국에 대한 순방향 링크 모니터링을 계속 하고 있다가(718) 상기 기지국으로부터 프레임 셀의 서브 채널 할당 정보를 수신(720)하면 상기 프레임 셀의 서브 채널로 기지국과 통신이 이루어 진다(722). 상기 프레임 셀의 서브 채널 정보는 기지국 제어기, 즉 엑세스 라우터에서 다수의 프레임 셀들 중 품질이 좋은 일부의 프레임 셀 및 그에 해당되는 서브 채널들을 선택하여 기지국으로 송신한다. 그리하여, 상기 다수의 프레임 셀 및 서브 채널들을 수신한 기지국은 자신이 저장한 최신 CQI와 비교하여 최적의 프레임 셀의 서브 채널을 연산하여 이동국에 할당한 것이다.
이상은 이동국에서 수행하는 동적 채널 처리 과정의 일부이며, 다음에 설명할 도 8은 상기 기지국, 즉 엑세스 포인트에서 수행하는 동적 채널 처리 과정의 일부이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 엑세스 포인트의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
802 단계에서 엑세스 포인트는 파일럿 신호를 수신한 이동국과 동기를 일치시킨 후에 상기 이동국에서 송신한 CQI를 수신한다. 상기 CQI는 엑세스 포인트로 송신하는 CQI 전송 주기가 있고, 상기 엑섹스 포인트는 전송 주기가 반복되어짐에 따라 상기 CQI를 수신받게 되며 상기 CQI를 수신받는 시점 때마다 상기 엑세스 포인트에 저장(804)되어진다.
상기 이동국은 자신이 사용하고 있는 채널 상태가 열악하여 채널을 변경하고 싶을때나, 상기 엑세스 포인트가 상기 이동국의 채널을 변경하고 싶을 때에 엑세스 라우터로 상기 CQI를 송신한다(808). 한편, 상기 CQI를 수신한 상기 엑세스 라우터는 다중 프레임 셀들 중 품질이 좋은 프레임 셀들을 순차적으로 일부 선택하여 엑세스 포인트로 송신을 한다. 상기 엑세스 포인트는 상기 엑세스 라우터로부터 수신한 다수의 프레임 셀 및 그에 해당되는 서브 채널들과(810) 상기 이동국에서 전송된 최신의 CQI와 비교하여(812) 최적의 프레임 셀을 선택(814)하고 상기 이동국에 할당한다(816). 상기 엑세스 포인트는 이동국에 프레임 셀의 서브 채널을 할당한 후에 상기 할당된 프레임 셀의 서브 채널 정보를 엑세스 라우터로 전송한다(818).
예컨대, 상기 엑세스 라우터는 품질이 좋은 순으로 정렬된 프레임 셀들 중에 4와 2번의 프레임 셀을 선택하여 상기 엑세스 포인트로 전송했다고 가정하자. 상기 엑세스 포인트는 상기 엑세스 라우터에서 송신한 4, 2번의 프레임 셀과 최근에 이동국에서 송신한 CQI를 비교한다. 상기 CQI는 1, 2번의 프레임 셀을 상기 엑세스 포인트에 요구하고 있다면 상기 엑세스 라우터에서 송신한 2번 프레임 셀과 상기 이동국이 요구하는 2번 프레임 셀이 서로 이동국에 할당할 최적의 프레임 셀이다. 따라서, 상기 엑세스 포인트는 2번 프레임 셀에 해당되는 서브 채널들 중에 이동국에 할당되지 않은 서브 채널을 선택하여 상기 이동국에 할당하여 준다.
보다 상세한 설명은 상기 도 5의 설명 부분을 참조하고 여기서는 생략한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 엑세스 라우터의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 엑세스 라우터는 이동국에서 주기적으로 송신한 CQI를 수신한 엑세스 포인트로부터 상기 CQI를 수신한다(902). 상기 엑세스 라우터에서 수신된 CQI는 상기 엑세스 라우터에서 품질이 좋은 프레임 셀부터 낮은 프레임 셀 순서로 순차적으로 정렬한다(904). 상기 정렬을 하기 위해 본 발명에서는 상술한 바와 같이 Good, Normal, Bad로 분류한다. 만약, 엑세스 포인트가 상기 도 8의 818 단계가 종료된 후 상기 엑세스 라우터로 이동국에 할당해준 채널 정보를 송신한다(906). 그러면, 상기 엑세스 라우터는 오름 차순으로 정렬되어 있는 다수 프레임 셀의 서브 채널들 중에 이동국에 할당된 프레임 셀의 서브 채널 정보를 수신하여 상기 엑세스 라우터의 전체 프레임 셀의 서브 채널 정보를 업데이트 한다(908).
상기 업데이트가 종료되면 상기 엑세스 라우터는 업데이트 된 프레임 셀 및 서브 채널 정보에서 상기 기지국으로 전송해 줄 다수 프레임 셀 및 서브 채널들 정보를 선택한다(910). 상기 엑세스 라우터는 상기 선택된 다수 프레임 셀 및 해당되는 서브 채널들을 상기 엑세스 포인트로 전송을 한다(912). 한편, 상기 다수의 프레임 셀 및 해당되는 서브 채널들 정보를 수신받은 엑세스 포인트는 상기 수신한 프레임 셀들 중에 최신 CQI와 교차되는 최적의 프레임 셀을 선택하여 이동국에 상기 선택된 최적의 프레임 셀의 서브 채널을 할당한다.
상기 엑세스 라우터는 상기 엑세스 포인트가 이동국에 서브 채널을 할당하기까지의 시간이 경과한 후에 전송하는 프레임 셀의 서브 채널 정보와 최신 CQI를 수신(914)하여 다시 한번 상기 엑세스 라우터가 저장하고 있는 프레임 셀 및 서브 채널 정보를 업데이트한다(916). 이후, 상기 엑세스 라우터는 상기 엑세스 포인트로부터 CQI를 수신하게 되면 도 9의 902 단계부터 반복 수행한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 기지국은 기지국 제어기에서 송신한 다수의 프레임 셀 정보와 이동국의 최신 채널 품질 정보를 비교하여 이동국에게 효과적인 채널 할당을 할 수 있는 이점을 가진다. 또한, 이동국이 핸드 오버할 때 최신의 채널 환경을 반영함으로써 핸드 오버의 처리 효율을 높일 수 있는 이점을 가진다.
도 1은 통상적인 직교 주파수 분할 다중/직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 2는 통상적인 OFDM 이동 통신 시스템에서 엑세스 포인트 결정에 따른 동적 채널 할당시 시간 관계를 도시한 도면
도 3은 통상적인 OFDM 이동 통신 시스템에서 엑세스 라우터 결정에 따른 동적 채널 할당시 시간 관계를 도시한 도면
도 4는 FH-OFCDMA 통신 시스템의 시간-주파수 자원 할당을 개략적으로 도시한 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 FH-OFCDMA 시 시간 관계를 도시한 도면
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 이동 통신 시스템의 동적 채널 할당 과정을 도시한 신호 흐름도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이동국의 동작 과정을 도시한 흐름도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 엑세스 포인트의 동작 과정을 도시한 흐름도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 엑세스 라우터의 동작 과정을 도시한 흐름도.

Claims (10)

  1. 전체 주파수 대역을 다수의 서브 주파수 대역들로 분할하고, 미리 설정된 설정 개수의 서브 주파수 대역들의 집합인 서브 채널과, 상기 서브 채널을 기본 송신 단위로 하여 다수의 서브 채널들에 의해 점유되는 주파수 영역과 시간 영역을 가지는 프레임 셀을 다수로 구비하는 이동 통신 시스템에서, 동적으로 채널을 할당하는 방법에 있어서,
    이동국은 프레임 셀 단위로 채널 품질 정보를 기지국을 거쳐 기지국 제어기로 송신하는 과정과,
    상기 기지국 제어기는 수신되는 상기 채널 품질 정보에 상응하게 결정된 상기 다수의 프레임 셀들 및 서브 채널들 정보를 상기 기지국으로 송신하는 과정과,
    상기 기지국은 수신한 프레임 셀들 정보와 이동국에서 수신한 최신 채널 품질 정보를 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 프레임 셀을 선택하여 상기 선택된 프레임 셀의 서브 채널을 상기 이동국에 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기지국 제어기가 상기 채널 품질 정보에 상응하게 다수의 프레임 셀들 및 서브 채널들 정보를 결정하여 상기 기지국으로 송신하는 과정은;
    상기 기지국 제어기는 상기 이동국에서 수신한 채널 품질 정보에 상응하게 상기 프레임 셀들을 순차적으로 정렬하는 과정과,
    상기 기지국 제어기는 상기 정렬된 프레임 셀들 중 채널 품질이 우수한 순서대로 미리 설정된 설정 개수의 프레임 셀들을 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 이동국에 할당할 프레임 셀을 선택하는 과정은;
    상기 이동국으로부터 수신한 채널 품질 정보와 상기 기지국 제어기로부터 수신한 다수의 프레임 셀들 정보를 참조하여 최적의 프레임 셀을 선택함을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 전체 주파수 대역을 다수의 서브 주파수 대역들로 분할하고, 미리 설정된 설정 개수의 서브 주파수 대역들의 집합인 서브 채널과, 상기 서브 채널을 기본 송신 단위로 하여 다수의 서브 채널들에 의해 점유되는 주파수 영역과 시간 영역을 가지는 프레임 셀을 다수로 구비하는 이동 통신 시스템에서, 기지국 제어기에서 동적으로 채널을 할당 하는 방법에 있어서,
    기지국으로부터 수신되는 프레임 셀 단위의 채널 품질 정보를 수신하는 과정과,
    상기 기지국 제어기는 수신되는 상기 채널 품질 정보에 상응하게 결정된 상기 다수의 프레임 셀들 및 서브 채널들 정보를 상기 기지국으로 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 기지국 제어기가 상기 채널 품질 정보에 상응하게 다수의 프레임 셀들 및 서브 채널들 정보를 결정하여 상기 기지국으로 송신하는 과정은;
    상기 기지국 제어기는 상기 이동국에서 수신한 채널 품질 정보에 상응하게 상기 프레임 셀들을 순차적으로 정렬하는 과정과,
    상기 기지국 제어기는 상기 정렬된 프레임 셀들 중 채널 품질이 우수한 순서대로 미리 설정된 설정 개수의 프레임 셀들을 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  6. 전체 주파수 대역을 다수의 서브 주파수 대역들로 분할하고, 미리 설정된 설정 개수의 서브 주파수 대역들의 집합인 서브 채널과, 상기 서브 채널을 기본 송신 단위로 하여 다수의 서브 채널들에 의해 점유되는 주파수 영역과 시간 영역을 가지는 프레임 셀을 다수로 구비하는 이동 통신 시스템에서, 기지국에서 동적으로 채널을 할당 하는 방법에 있어서,
    이동국에서 프레임 셀 단위로 송신하는 채널 품질 정보를 수신하는 과정과,
    기지국 제어기로부터 수신한 프레임 셀들 정보와 이동국에서 수신한 최신 채널 품질 정보를 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 최적의 프레임 셀을 선택하여 상기 선택된 프레임 셀의 서브 채널을 상기 이동국에 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 이동국에 할당할 프레임 셀을 선택하는 과정은;
    상기 이동국으로부터 수신한 채널 품질 정보와 상기 기지국 제어기로부터 수신한 다수의 프레임 셀들 정보를 참조하여 최적의 프레임 셀을 선택함을 특징으로 하는 상기 방법.
  8. 전체 주파수 대역을 다수의 서브 주파수 대역들로 분할하고, 미리 설정된 설정 개수의 서브 주파수 대역들의 집합인 서브 채널과, 상기 서브 채널을 기본 송신 단위로 하여 다수의 서브 채널들에 의해 점유되는 주파수 영역과 시간 영역을 가지는 프레임 셀을 다수로 구비하는 이동 통신 시스템에서, 동적으로 채널을 할당 하는 시스템에 있어서,
    프레임 셀 단위로 채널 품질 정보를 기지국으로 송신하는 이동국과,
    수신되는 상기 채널 품질 정보에 상응하게 결정된 상기 다수의 프레임 셀들 및 서브 채널들 정보를 상기 기지국으로 송신하는 기지국 제어기와,
    상기 프레임 셀들 및 서브 채널들 정보를 수신하여 최신의 채널 품질 정보와 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 프레임 셀을 선택하여 상기 선택된 프레임 셀의 서브 채널을 상기 이동국에 할당하는 기지국을 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 채널 품질 정보에 상응하게 다수의 프레임 셀들 및 서브 채널들 정보를 결정하여 상기 기지국으로 송신하는 상기 기지국 제어기는;
    상기 이동국에서 수신한 채널 품질 정보에 상응하게 상기 프레임 셀들을 순차적으로 정렬하고,
    상기 정렬된 프레임 셀들 중 채널 품질이 우수한 순서대로 미리 설정된 설정 개수의 프레임 셀들을 결정하여 상기 기지국으로 송신함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 이동국에 할당할 프레임 셀을 선택하는 상기 기지국은;
    상기 이동국으로부터 수신한 채널 품질 정보와 상기 수신한 프레임 셀 정보를 참조하여 상기 이동국에 최적의 프레임 셀을 선택함을 특징으로 하는 상기 시스템.
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