KR20050029082A - 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신시스템에서 동적 자원 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 억세스 라우터에서 동적으로 자원을 할당하는 방법에 있어서, 억세스 포인트로부터 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들에 대해 프레임 셀/서브 채널 변경 요구를 수신하는 과정과, 상기 억세스 포인트내의 모든 프레임 셀들 각각에 대해서 가중치들을 생성하고, 상기 프레임 셀/서브 채널 변경을 요구받은 가입자 단말기들에 대해서 상기 프레임 셀들 각각의 가중치들을 고려하여 미리 설정된 개수의 프레임 셀/서브 채널들을 선택하여 프레임 셀/서브 채널 집합을 할당하고, 상기 할당한 프레임 셀/서브 채널 집합에 대한 정보를 상기 억세스 포인트로 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 동적 자원 할당 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DYNAMIC RESOURCE ALLOCATION IN COMMUNICATION SYSTEM USING ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SCHEME}
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 채널 상태에 따라 동적으로 자원을 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) 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.
상기 고속 서비스, 일 예로 무선 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해서 광대역 스펙트럼(broadband spectrum) 자원을 사용하는 경우, 다중 경로 전송(multi-path propagation)에 의한 심볼간 간섭 문제(inter-symbol interference)이 발생하게 되고, 상기 심볼간 간섭은 시스템 전체 전송 효율을 감소시키게 된다. 상기와 같은 다중 경로 전송에 의한 심볼간 간섭 문제를 해결하기 위해 제안된 방식이 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식이다. 상기 OFDM 방식은 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들로 분할하여 전송하는 방식으로서, 상기 OFDM 방식을 사용할 경우 결과적으로 1개의 심볼 구간(symbol duration)이 증가하게 되어 심볼간 간섭 발생을 최소화시킬 수 있다.
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)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 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform)을 이용하여 효율적으로 처리가 가능함을 발표하면서 OFDM 방식에 대한 기술개발이 급속히 발전했다. 또한 보호구간(guard interval)을 사용과 순환 접두(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 방식을 기반으로 한 다중 접속(multiple access) 방식이 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭하기로 한다) 방식이며, 상기 OFDMA 방식은 상기 전체 서브 캐리어들중 일부 서브 캐리어들을 서브 캐리어 집합으로 재구성하고, 상기 서브 캐리어 집합을 특정 가입자 단말기(AT: Access Terminal)에게 할당하는 방식이다. 상기 OFDMA 방식에서는 무선 전송로의 페이딩(fading) 특성에 따라 특정 가입자 단말기에게 할당되는 서브 캐리어 집합을 동적으로 할당할 수 있는 동적 자원 할당(dynamic resource allocation)이 가능하다.
그러면 여기서 도 1을 참조하여 일반적인 OFDMA 방식을 사용하는 이동 통신 시스템(이하 'OFDMA'라 칭하기로 한다)의 구조를 살펴보기로 한다.
상기 도 1은 일반적인 OFDMA 이동 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 OFDMA 이동 통신 시스템은 다중 셀(multi-cell) 구조를 가지며, 즉 셀(100)과 셀(150)을 가지며, 상기 셀(100)을 관장하는 억세스 포인트(AP: Access Point)(110)와, 상기 셀(150)을 관장하는 억세스 포인트(160)와, 상기 억세스 포인트들(110,160)을 제어하는 억세스 라우터(AR: Access Router)(120)와, 상기 억세스 포인트(110)로부터 서비스를 제공받는 가입자 단말기들(111,113,115)과, 상기 억세스 포인트(160)로부터 서비스를 제공받는 가입자 단말기들(161,163)과, 상기 억세스 포인트(110)로부터 서비스를 제공받는 중에 상기 억세스 포인트(160)로 핸드오버(handover)하는 가입자 단말기(131)로 구성된다. 여기서, 상기 억세스 라우터는 기지국 제어기(BSC: Base Station Controller)로서 동작하며, 억세스 포인트는 기지국(BS: Base Station)으로 동작하는 것이며, 다만 명칭만 상이할 뿐에 유의하여야 한다. 그리고, 상기 억세스 포인트들(110),(160)과 상기 가입자 단말기들(111,113,115,131,161,163)간의 신호 송수신은 상기 OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다.
한편, 1개의 셀 내에 위치한 다수의 가입자 단말기들과 억세스 포인트 사이의 채널 활용도를 높이기 위해서는 자원을 공유해서 사용해야만 한다. 상기 OFDMA 이동 통신 시스템에서 다수의 가입자 단말기들이 공유하여 사용할 수 있는 자원중의 하나가 바로 상기 서브 캐리어이며, 상기 서브 캐리어를 서브 캐리어 집합으로 그룹화하고, 셀 내에 존재하는 다수의 가입자 단말기들에게 어떤 방식으로 상기 서브 캐리어를 할당하는지에 따라 시스템 전체 전송 효율이 증가하게 된다. 즉, 상기 서브 캐리어 할당을 위한 스케줄링(scheduling)은 상기 OFDMA 이동 통신 시스템의 성능 향상에 중요한 요인으로 작용하게 된다. 그런데, 상기 서브 캐리어의 할당은 채널 상태에 상응하게 결정되므로, 할당할 채널 상태를 정확하게 측정하여 서브 캐리어를 할당하는 방안에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
그러면 여기서 스케줄링 방식, 즉 상기 서브 캐리어를 할당하는 방식에 대해서 설명하기로 한다.
상기 서브 캐리어를 할당하는 방식은 대표적으로 정적 채널 할당(Static Channel Allocation) 방식과 동적 채널 할당(DCA: Dynamic Channel Allocation, 이하 'DCA'라 칭하기로 한다) 방식으로 분류된다. 상기 정적 채널 할당 방식으로는 정적 서브 캐리어 할당(SSA: Static Sub-carrier Assignment, 'SSA'라 칭하기로 한다) 방식과, 의사 정적 할당(PSA: Pseudo Static Assignment, 이하 'PSA'라 칭하기로 한다) 방식과, 단순 회전 서브 캐리어 공간 할당(Simple RSSA: Simple Rotating Sub-carrier Space Assignment, 이하 'Simple RSSA'라 칭하기로 한다) 방식 등이 있고, 동적 채널 할당 방식에는 고속 동적 채널 할당(Fast DCA: Fast Dynamic Channel Allocation, 'Fast DCA'라 칭하기로 한다) 방식 등이 있다.
첫 번째로, 상기 SSA 방식에 대해서 설명하기로 한다.
상기 SSA 방식은 가장 단순한 서브 캐리어 할당 방식으로서, 가입자 단말기들 각각에게 미리 설정한 설정 개수의 서브 캐리어들을 고정적으로 할당하는 방식이다. 즉, 상기 SSA 방식은 임의의 가입자 단말기에게 상기 OFDMA 이동 통신 시스템의 전체 서브 캐리어들중에서 채널 상태에 상관없이 상기 설정 개수의 서브 캐리어들을 고정적으로 할당하는 방식이다. 상기 SSA 방식은 모든 가입자 단말기들에 대해서 동일한 개수의 서브 캐리어들을 고정적으로 할당하기 때문에 채널 할당의 공정성은 보장되지만, 반면에 상기 가입자 단말기들 각각에 할당되는 서브 캐리어들의 채널 품질은 보장할 수 없다는 단점을 가진다.
두 번째로, 상기 PSA 방식에 대해서 설명하기로 한다.
상기 PSA 방식은 가입자 단말기들에 고정적으로 할당되어 있는 상기 설정 개수의 서브 캐리어들을 상기 가입자 단말기들 상호간에 교환하여 재할당하는 방식이다. 즉, 상기 PSA 방식은 모든 가입자 단말기들에 대해서 동일한 개수의 서브 캐리어들을 고정적으로 할당함에도 불구하고, 상기 가입자 단말기들간에 할당되어 있는 서브 캐리어들을 교체함으로써 가입자 단말기들에 할당되어 있는 서브 캐리어들의 채널 품질 저하를 방지한다는 이점을 가진다. 결국, 상기 PSA 방식은 가입자 단말기들에게 서브 캐리어들을 할당함에 있어 비교적 채널 품질이 좋은 서브 캐리어들을 할당함으로써 상기 OFDMA 이동 통신 시스템 전체의 전송 효율을 증가시킨다는 이점을 가진다.
세 번째로, 상기 Simple RSSA 방식에 대해서 설명하기로 한다.
상기 Simple RSSA 방식은 상기 PSA 방식과 유사한 방식으로서, 상기 PSA 방식에서와 마찬가지로 모든 가입자 단말기들에 대해서 동일한 개수, 즉 상기 설정 개수의 서브 캐리어들을 할당한다. 그러나, 상기 Simple RSSA 방식은 상기 PSA 방식과는 달리 우선 순위, 일 예로 서비스 품질(QoS: Quality of Service) 우선 순위를 고려하여 우선 순위가 높은 가입자 단말기들에게 채널 품질이 우수한 서브 캐리어들을 우선적으로 할당한다. 결과적으로, 상기 Simple RSSA 방식은 할당되는 서브 캐리어들의 개수에 있어서는 공정성이 보장되지만, 할당되는 서브 캐리어들의 채널 품질은 우선 순위에 따라 결정되므로 채널 품질의 공정성은 보장되지 않는다.
마지막으로, 상기 Fast DCA 방식에 대해서 설명하기로 한다.
상기 Fast DCA 방식은 셀내 간섭(intra-cell interference) 혹은 셀간 간섭(inter-cell interference)을 최소화하고, 채널 품질을 고려하여 가입자 단말기들 각각에게 최적의 채널 품질을 가지는 서브 캐리어들을 할당하는 방식이다. 즉, 상기 Fast DCA 방식은 채널 품질에 따라서 가입자 단말기들 각각에게 할당하는 서브 캐리어들의 개수들을 동적으로 할당함으로써 상기 OFDMA 이동 통신 시스템의 전송 효율을 극대화시키는 것이다.
한편, 상기 정적 채널 할당 방식 및 동적 채널 할당 방식 이외에 상기 OFDMA 방식의 특성을 고려하여 사용자 다이버시티(user diversity)를 극대화할 수 있도록 서브 캐리어들의 집합, 즉 서브 채널(sub-channel)을 이동국들에게 효율적으로 할당할 수 있는 방안에 대한 연구 역시 활발하게 진행되고 있다. 여기서, 상기 서브 채널이라 함은 다수의 서브 캐리어 신호들에 의해 생성되는 채널을 의미한다. 상기 가입자 단말기들에게 서브 채널을 효율적으로 할당하기 위해 제안된 방안은 가입자 단말기가 적응적 변조 및 코딩(AMC: Adaptive Modulation and Coding, 이하 'AMC'라 칭하기로 한다) 방식을 적용받기 위해 피드백(feedback)하는 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information, 이하 'CQI'라 칭하기로 한다)를 물리 계층(Physical layer)에서만 한정적으로 사용하지 않고, 매체 접속 제어(MAC: Medium Access Control, 이하 'MAC'이라 칭하기로 한다) 계층에서까지 확대 사용하는 방안이다. 즉, 상기 가입자 단말기들에게 서브 채널을 효율적으로 할당하기 위한 방안은 상기 물리 계층에서는 가입자 단말기로부터 피드백되는 CQI를 사용하여 상기 AMC 방식을 적용하고, 즉 해당 가입자 단말기에 적정한 변조 및 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme, 이하 'MCS'라 칭하기로 한다) 레벨을 할당하고, 상기 MAC 계층에서는 상기 CQI를 사용하여 동적으로 서브 채널을 할당하는 방안이다.
따라서, 상기 OFDMA 이동 통신 시스템의 전송 효율을 극대화시키기 위해 AMC 방식과 DCA 방식을 어느 계층에서 처리해야하는지에 대한 방안 역시 고려되어야만 한다.
첫 번째로, 상기 AMC 방식을 물리 계층에서 처리하는 경우에 대해서 설명하기로 한다.
상기 AMC 방식을 물리 계층에서 처리하는 경우에는 MAC 메시지 교환 없이 물리 신호(physical signature)의 송수신만으로도 상기 AMC 방식을 적용할 수 있다. 상기 AMC 방식을 물리 계층에서 처리하는 경우에는 MAC 계층에서 물리 계층으로 송신되는 프리미티브(primitive)를 사용하여 적용되는 MCS 레벨을 전달해줄 필요가 없기 때문에 채널 변화에 빠르게 대처할 수 있으며, 비교적 정확한 MCS 레벨을 적용하여 서브 채널을 할당할 수 있다. 반면에, 상기 AMC 방식을 물리 계층에서 처리하는 경우에는 상기 MAC 계층에서 서브 채널을 할당할 경우 이동국으로부터 피드백받은 CQI를 전혀 알수가 없으므로 효율적인 서브 채널 할당이 불가능하다는 문제점을 가진다.
두 번째로, 상기 AMC 방식을 MAC 계층에서 처리하는 경우에 대해서 설명하기로 한다.
상기 AMC 방식을 MAC 계층에서 처리하는 경우는 상기 AMC 방식에 따른 MCS 레벨을 물리 신호가 아닌 MAC 메시지로 정의해야 하기 때문에, 상기 MAC 계층과 물리 계층 사이에 상기 MCS 레벨을 전송하기 위한 프리미티브를 사용해야만 한다는 문제점을 가진다. 반면에, 상기 AMC 방식을 MAC 계층에서 처리하는 경우는 MCS 레벨 정보를 동적 채널 할당시 참조할 수 있으므로 효율적인 서브 채널 할당이 가능하다는 이점을 가진다.
그러면 여기서 도 2를 참조하여 OFDM 이동 통신 시스템에서 억세스 포인트 결정에 따라 상기 AMC 방식 및 DCA 방식을 적용하는 과정을 설명하기로 한다.
상기 도 2는 통상적인 OFDM 이동 통신 시스템에서 억세스 포인트 결정에 따라 AMC 방식 및 DCA 방식을 적용할 경우의 시간 관계를 도시한 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 먼저 가입자 단말기(200)는 미리 설정되어 있는 CQI 송신 주기(204)로 가입자 단말기(200) 자신이 속해있는 억세스 포인트(220)로 CQI를 송신한다(202단계). 여기서, 상기 CQI는 일 예로 신호 대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio, 이하 'SNR'이라 칭하기로 한다) 등이 될 수 있다. 상기 억세스 포인트(220)는 상기 가입자 단말기(200)에서 송신한 CQI를 참조하여 상기 가입자 단말기(200)에 대해 AMC 방식 및 DCA 방식을 적용한다. 즉, 상기 상기 억세스 포인트(220)는 상기 가입자 단말기(200)에서 송신한 CQI를 참조하여 상기 가입자 단말기(200)에 적용할 MCS 레벨 및 서브 채널을 할당한다(222단계). 여기서, 상기 억세스 포인트(220)는 상기 가입자 단말기(200)에서 송신한 CQI를 참조하여 유휴 서브 채널들중 상기 가입자 단말기(200)에 최적인 서브 채널을 선택하는 것이다. 한편, 상기 도 2에 도시하지는 않았지만 상기 억세스 포인트(220)는 상기 가입자 단말기(200)로 상기 할당한 MCS 레벨 및 서브 채널에 대한 정보를 송신한다. 이에 따라, 상기 가입자 단말기(200)는 상기 할당받은 서브 채널을 통해서 상기 MCS 레벨에 상응하게 상기 억세스 포인트(220)와 신호를 송수신하게 되는 것이다.
상기에서 설명한 바와 같이 억세스 포인트(220) 결정에 따라 AMC 방식 및 DCA 방식을 적용하는 경우, 결과적으로 상기 억세스 포인트(200)에서 가입자 단말기(200)가 사용할 MCS 레벨 및 서브 채널을 할당하기 때문에 네트워크(network)단에서 소요되는 백홀 지연 시간(back-haul delay time)을 최소화할수 있을 뿐만 아니라, 이동국(200)과의 채널 상태를 고려하여 정확하게 MCS 레벨 및 서브 채널을 할당할 수 있다.
그러나, 상기 도 2에 도시된 바와 같이 가입자 단말기(200)가 핸드 오버(handover)를 수행할 경우, 상기 억세스 포인트(220)는 상기 가입자 단말기(200)의 핸드오버를 지원하기 위해서 상기 가입자 단말기(200)의 핸드오버를 처리하기 위해 필요한 정보를 억세스 라우터(240)로 전송해야만 한다(224단계). 상기 억세스 라우터(240)는 상기 억세스 포인트(220)에서 송신한 상기 가입자 단말기(200)에 대한 핸드오버 처리 정보를 참조하여 상기 가입자 단말기(200)가 상기 억세스 포인트(220)에서 다른 억세스 포인트(도시하지 않음)로 핸드오버할 수 있도록 처리한 후(244단계), 상기 핸드오버 처리에 따른 핸드오버 처리 정보를 상기 억세스 포인트(220)로 전송한다(226단계). 그러면, 상기 억세스 포인트(220)는 상기 억세스 라우터(240)에서 전송한 핸드오버 처리 정보를 사용하여 상기 가입자 단말기(200)의 핸드오버에 관련된 절차를 진행한다(230단계).
상기 핸드오버의 경우, 상기 억세스 포인트(220)에서 직접 상기 가입자 단말기(200)의 핸드오버 절차를 처리하는 것이 아니라 상기 억세스 라우터(240)와 연동하여 핸드오버 절차를 처리하기 때문에 많은 지연시간이 발생한다. 즉, 상기 가입자 단말기(200)의 핸드오버를 위해서 필요한 핸드오버 처리 정보가 상기 억세스 라우터(240)로 도달하는데 소요되는 억세스 라우터의 송신 시간(242)과, 상기 억세스 라우터(240)에서 송신한 핸드오버 처리 정보가 상기 억세스 포인트(220)에 도달하는데 소요되는 억세스 포인트로의 송신 시간(228)과 같은 지연시간이 발생한다. 결과적으로, 핸드오버 처리를 위한 시간만큼 지연 시간이 발생하게 되고, 상기 지연 시간의 발생은 상기 가입자 단말기(200)의 신속한 핸드오버 수행을 방해하게 된다. 또한, 상기 핸드오버를 수행하기 위해 억세스 포인트(220)에서 억세스 라우터(240)로 패킷을 송신하는 경우 상기 핸드오버 수행 과정중에 상기 패킷이 중복되어 송신되는 경우도 발생하고, 상기 패킷이 손실되는 경우도 발생한다. 이렇게, 패킷이 손실되는 경우가 발생하므로 상기 도 2와 같이 억세스 포인트 결정에 따라 DCA 방식 및 AMC 방식을 적용하는 경우에는 전송되는 패킷들에 일련 번호(serial number)를 포함시켜 송신해야만 하는데, 상기 일련 번호 송신은 결과적으로 데이터 전송 효율을 저하시키게 된다는 단점을 가진다.
상기 도 2에서는 OFDM 이동 통신 시스템에서 억세스 포인트 결정에 따라 AMC 방식 및 DCA 방식을 적용하는 과정을 설명하였으며, 다음으로 도 3을 참조하여 OFDM 이동 통신 시스템에서 억세스 라우터 결정에 따라 AMC 방식 및 DCA 방식을 적용하는 과정을 설명하기로 한다.
상기 도 3은 통상적인 OFDM 이동 통신 시스템에서 억세스 라우터 결정에 따른 AMC 방식 및 DCA 방식을 적용할 경우의 시간 관계를 도시한 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 먼저 가입자 단말기(300)는 미리 설정되어 있는 CQI 송신 주기(304)로 가입자 단말기(300) 자신이 속해있는 억세스 포인트(320)로 CQI를 송신한다(302단계). 여기서, 상기 CQI는 일 예로 SNR 등이 될 수 있다. 상기 억세스 포인트(320)는 상기 가입자 단말기(300)에서 송신한 CQI를 수신하여 그대로 억세스 라우터(340)로 송신한다(322단계). 그러면 상기 억세스 라우터(340)는 억세스 라우터 처리 시간(344) 및 스케줄링 시간(346) 동안 상기 억세스 포인트(320)에서 전송한 상기 가입자 단말기(300)의 CQI를 참조하여 상기 가입자 단말기(300)에 대해 AMC 방식 및 DCA 방식을 적용한다. 즉, 상기 억세스 라우터(340)는 상기 가입자 단말기(400)의 CQI를 참조하여 상기 가입자 단말기(300)에 적용할 MCS 레벨 및 서브 채널을 할당한다.
상기 도 3에서 설명한 바와 같이 억세스 라우터(340)의 결정에 따라 AMC 방식 및 DCA 방식을 적용할 경우에는 네트워크 단에서의 백홀 지연 시간, 즉 억세스 포인트(320)에서 억세스 라우터(340)로의 CQI 송신 시간(342)과, 상기 억세스 라우터(340)에서 할당한 MCS 레벨 및 서브 채널에 대한 정보를 상기 억세스 포인트(320)로 송신하는데 소요되는 시간(306) 등과 같은 백홀 지연 시간이 발생하게 된다. 이렇게, 네트워트단에서의 백홀 지연 시간은 가입자 단말기(300) CQI를 실시간으로 반영하지 못하여, 즉 가입자 단말기(300)의 채널 상태를 정확하게 반영하지 못하게 되어서 상기 억세스 라우터(340)의 MCS 레벨 및 서브 채널 할당의 신뢰성을 저하시키게 된다는 문제점을 가진다.
따라서, 본 발명의 목적은 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 채널 상태에 따라 다수의 이동국에 적응적으로 자원을 할당하여 최적의 효율을 얻기 위한 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 최신의 채널 품질 정보(CQI:Channel Quality Information, 이하 'CQI'라 칭하기로 한다)를 고려하여 자원을 동적으로 할당하기 위한 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 프레임 셀의 가중치를 고려하여 최적의 프레임 셀 및 서브 채널을 할당하는 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 서비스 품질의 우선 순위를 고려하여 최적의 프레임 셀 및 서브 채널을 할당하는 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 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 동적으로 프레임 셀/서브 자원을 할당하는 방법에 있어서, 억세스 포인트는 다수의 가입자 단말기들로부터 프레임 셀 단위로 피드백되는 채널 품질 정보들을 수신하여 상기 다수의 가입자 단말기들 각각에 적용할 변조 및 코딩 방식을 결정하고, 상기 다수의 가입자 단말기들중 현재 사용하고 있는 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들이 검출되면 억세스 라우터로 상기 검출한 가입자 단말기들에 대해 프레임 셀/서브 채널 변경을 요구하는 과정과, 상기 억세스 라우터는 상기 억세스 포인트내의 모든 프레임 셀들 각각에 대해서 가중치들을 생성하고, 상기 프레임 셀/서브 채널 변경을 요구받은 가입자 단말기들에 대해서 상기 프레임 셀들 각각의 가중치들을 고려하여 미리 설정된 개수의 프레임 셀/서브 채널들을 선택하여 프레임 셀/서브 채널 집합을 할당하고, 상기 할당한 프레임 셀/서브 채널 집합에 대한 정보를 상기 억세스 포인트로 송신하는 과정과, 상기 억세스 포인트는 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들 각각으로부터 가장 최근에 수신한 채널 품질 정보들을 참조하여 상기 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들 각각에 대해 상기 억세스 라우터로부터 수신한 상기 프레임 셀/서브 채널 집합 정보 내의 프레임 셀/서브 채널들 중 특정 프레임 셀/서브 채널을 선택하여 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 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 억세스 라우터에서 동적으로 자원을 할당하는 방법에 있어서, 억세스 포인트로부터 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들에 대해 프레임 셀/서브 채널 변경 요구를 수신하는 과정과, 상기 억세스 포인트내의 모든 프레임 셀들 각각에 대해서 가중치들을 생성하고, 상기 프레임 셀/서브 채널 변경을 요구받은 가입자 단말기들에 대해서 상기 프레임 셀들 각각의 가중치들을 고려하여 미리 설정된 개수의 프레임 셀/서브 채널들을 선택하여 프레임 셀/서브 채널 집합을 할당하고, 상기 할당한 프레임 셀/서브 채널 집합에 대한 정보를 상기 억세스 포인트로 송신하는 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 억세스 포인트에서 동적으로 프레임 셀/서브 자원을 할당하는 방법에 있어서, 다수의 가입자 단말기들로부터 프레임 셀 단위로 피드백되는 채널 품질 정보들을 수신하여 상기 다수의 가입자 단말기들 각각에 적용할 변조 및 코딩 방식을 결정하고, 상기 다수의 가입자 단말기들중 현재 사용하고 있는 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들이 검출되면 억세스 라우터로 상기 검출한 가입자 단말기들에 대해 프레임 셀/서브 채널 변경을 요구하는 과정과, 상기 프레임 셀/서브 채널 변경 요구에 상응한 프레임 셀/서브 채널 변경에 대한 정보를 억세스 라우터로부터 수신하는 과정과, 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들 각각으로부터 가장 최근에 수신한 채널 품질 정보들을 참조하여 상기 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들 각각에 대해 상기 억세스 라우터로부터 수신한 상기 프레임 셀/서브 채널 집합 정보 내의 프레임 셀/서브 채널들 중 특정 프레임 셀/서브 채널을 선택하여 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 억세스 포인트에서 동적으로 프레임 셀/서브 자원을 할당하는 시스템에 있어서, 프레임 셀 단위로 피드백하는 채널 품질 정보를 억세스 포인트로 송신하는 다수의 가입자 단말기들과, 다수의 가입자 단말기들로부터 프레임 셀 단위로 피드백되는 채널 품질 정보들을 수신하여 상기 다수의 가입자 단말기들 각각에 적용할 변조 및 코딩 방식을 결정하고, 상기 다수의 가입자 단말기들중 현재 사용하고 있는 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들이 검출되면 억세스 라우터로 상기 검출한 가입자 단말기들에 대해 프레임 셀/서브 채널 변경을 요구하며, 상기 변경을 요구함에 따라 상기 억세스 라우터로부터 소정 제어에 따라 생성된, 미리 설정된 설정 개수의 프레임 셀/서브 채널들을 포함하는 프레임 셀/서브 채널 집합에 대한 정보를 수신하면 상기 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들 각각으로부터 가장 최근에 수신한 채널 품질 정보들을 참조하여 상기 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들 각각에 대해 상기 프레임 셀/서브 채널 집합 정보 내의 프레임 셀/서브 채널들중 특정 프레임 셀/서브 채널을 선택하여 할당하는 억세스 포인트와, 상기 억세스 포인트내의 모든 프레임 셀들 각각에 대해서 가중치들을 생성하고, 상기 억세스 포인트로부터 상기 프레임 셀/서브 채널 변경을 요구받은 가입자 단말기들에 대해서 상기 프레임 셀들 각각의 가중치들을 고려하여 미리 설정된 개수의 프레임 셀/서브 채널들을 선택하여 프레임 셀/서브 채널 집합을 할당하고, 상기 할당한 프레임 셀/서브 채널 집합에 대한 정보를 상기 억세스 포인트로 송신하는 억세스 라우터로 구성됨을 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.
도 4는 주파수 도약-직교 주파수 코드 분할 다중 접속(FH-OFCDMA: Frequency Hopping-Orthogonal Frequency Code Division Multiple Access) 방식을 사용하는 통신 시스템의 시간-주파수 자원 할당을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 4를 설명하기에 앞서, 일반적으로 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식은 서브 캐리어(sub-carrier)들간의 스펙트럼이 상호 직교성을 유지하면서 서로 중첩되어 있어 스펙트럼 효율이 좋다. 또한, 상기 OFDM 방식은 변조가 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'라 칭하기로 한다)에 의해 구현되고, 복조가 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 칭하기로 한다)에 의해 구현된다. 이와 같은 OFDM 방식에 근거한 다중 접속 방식으로는 전체 서브 캐리어들 중 일부 서브 캐리어들을 특정 가입자 단말기(AT: Access Terminal)에게 할당하여 사용하게 하는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭하기로 한다) 방식이 있다. 상기 OFDMA 방식은 대역 확산(spreading)을 위한 확산 시퀀스(spreading sequence)가 필요로 되지 않으며, 무선 전송로의 페이딩 특성에 따라 특정 가입자 단말기에게 할당되는 서브 캐리어들의 집합을 동적으로 변경할 수 있다. 이렇게, 특정 가입자 단말기에게 할당되는 서브 캐리어들의 집합을 동적으로 변경하는 것을 동적 자원 할당(dynamic resource allocation) 방식이라 하며, 일예로 주파수 도약(FH: Frequency Hopping, 이하 'FH'라 칭하기로 한다) 방식 등이 있다.
이와는 달리, 확산 시퀀스를 필요로 하는 다중 접속 방식은 시간 영역에서의 확산 방식(spreading in time domain)과 주파수 영역에서의 확산 방식(spreading in frequency domain)에 의해서 분류된다. 상기 시간 영역에서의 확산 방식은 시간 영역에서 단말기, 즉 사용자 신호를 대역 확산한 후, 상기 대역 확산된 신호를 서브 캐리어에 매핑(mapping)하는 방식이다. 상기 주파수 영역에서의 확산 방식은 사용자 신호를 시간 영역에서 역 다중화(de-multiplexing)하여 서브 캐리어에 매핑하고, 주파수 영역에서 직교 시퀀스(orthogonal sequence)를 사용하여 사용자 신호를 구분하는 방식이다. 상기 FH-OFCDMA 방식은 상기 OFDM 방식을 기반으로 하는 다중 접속 방법의 특성 외에도, 상기 CDMA 방식의 특성 및 FH 방식을 통해 주파수 선택성 페이딩에 강인한 특성을 동시에 갖게 된다.
상기 도 4를 참조하면, 도시하고 있는 단위 사각형은 미리 설정한 설정 개수의 서브 캐리어(sub-carrier)들로 구성되며, OFDM 심볼 구간(OFDM symbol interval)과 동일한 지속시간을 갖는 시간-주파수 셀(TFC: Time-Frequency Cell, 이하 'TFC'라 칭하기로 한다)로 정의한다. 상기 TFC에 대응하여서는 복수의 서브 캐리어들이 할당된다. 상기 FH-OFCDMA 방식을 사용하는 통신 시스템(이하 'FH-OFCDMA 통신 시스템'이라 칭하기로 한다)에서는 상기 TFC에 할당된 각 서브 캐리어들에 대응하는 데이터들은 CDMA 방식에 의해 처리된 후 상기 각 서브 캐리어들을 사용한 OFDM 방식에 의한 처리가 이루어진다. 상기 CDMA 방식에 의한 처리는 서브 캐리어별로 미리 설정되어 있는 고유의 채널화 코드(channelization code)에 의해 데이터를 확산(spreading)한 후 이를 미리 설정되어 있는 스크램블링 코드(scrambling code)에 의해 스크램블링하는 동작을 포함한다. 상기 도 4의 프레임 셀(FC: Frame Cell)은 상기 TFC의 소정 배수(일 예, 32배)에 해당하는 대역폭(ΔfFC)과 소정 배수(일 예로, 16배)에 해당하는 지속 시간(frame duration)을 갖는 시간-주파수 영역으로 정의된다. 상기 FH-OFCDMA 통신 시스템에서 상기 프레임 셀을 사용하고 있는 것은 적응적 변조 및 코딩(AMC: Adaptive Modulation and Coding, 이하 'AMC'라 칭하기로 한다) 방식을 적용할 경우 무선 전송에 대한 측정 결과, 즉 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information, 이하 'CQI'라 칭하기로 한다)가 빈번하게 보고되는 것을 방지하기 위함이다.
상기 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, 상기 도 4에서는 설명의 편의상 16개의 TFC들이 하나의 서브 채널을 구성한다고 가정하기로 한다. 상기 서로 다른 두 개의 서브 채널들 각각은 서로 다른 가입자 단말기에 할당되거나 혹은 하나의 가입자 단말기에 할당될 수도 있다. 한편, 상기 각 서브 채널들은 시간의 변화에 따라 일정한 주파수 간격만큼 도약된다. 이는 시간의 경과에 의해 변화하는 페이딩(fading) 특성에 따라 각 가입자 단말기별로 할당되는 서브 채널이 동적으로 변경되는 것을 보이고 있다. 그리고, 상기 도 4에서는 상기 주파수 도약 패턴(frequency hopping pattern)을 하나의 고정된 패턴으로 제시하고 있으나, 상기 주파수 도약 패턴은 가변적으로 설정될 수 있음은 물론이다.
만약, 상기 AMC 방식을 사용할 경우, 상기 가입자 단말기는 미리 설정된 설정 주기로 무선 전송로의 상태를 측정하여 억세스 포인트(AP: Access Point)로 보고하는 절차를 수행하게 된다. 이에 대응하여 상기 억세스 포인트는 상기 가입자 단말기로부터 보고되는 무선 전송로 상태 정보에 의해 변조 및 코딩 방식을 조정하고, 상기 조정된 변조 방식 및 부호화 방식을 상기 가입자 단말기로 통보한다. 그 후 상기 가입자 단말기는 상기 억세스 포인트에 의해 조정된 변조 방식과 코딩 방식에 의해 신호를 송신한다. 상기 FH-OFCDMA 통신 시스템에서는 상기 무선 전송로 상태 정보의 보고가 프레임 셀 단위로 이루어지도록 함으로써, AMC 방식을 적용함으로 인해 발생하는 시그널링 부하(signalling load)를 줄일 수 있도록 한다. 한편, 상기 프레임 셀은 상기 AMC 방식을 적용함으로써 감수해야 하는 오버 헤드 정보(overhead information)의 양에 따라 적응적으로 조절될 수 있음은 물론이다. 일 예로, 상기 오버헤드 정보가 많을 경우에는 상기 프레임 셀을 넓게 조절하고, 상기 오버헤드정보가 적을 경우에는 상기 프레임 셀을 좁게 조절한다.
상기 도 4에서는 FH-OFCDMA 통신 시스템에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 5를 참조하여 본 발명에서 제안하는 AMC 방식 및 동적 채널 할당(DCA: Dynamic Channel Allocation, 이하 'DCA'라 칭하기로 한다) 방식을 적용하는 과정을 설명하기로 한다.
상기 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 FH-OFCDMA 통신 시스템에서 AMC 방식 및 DCA 방식을 적용할 경우의 시간 관계를 도시한 도면이다.
상기 도 5를 참조하면, 먼저 가입자 단말기(500)는 미리 설정되어 있는 CQI 송신 주기(504)로 가입자 단말기(500) 자신이 속해있는 억세스 포인트(520)로 CQI를 송신한다(502단계). 여기서, 상기 CQI는 일 예로 신호 대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio, 이하 'SNR'이라 칭하기로 한다) 등이 될 수 있으며, 상기 가입자 단말기(500)는 프레임 셀 단위로 상기 CQI를 송신한다. 상기 가입자 단말기(500)이 프레임 셀 단위로 CQI를 전송하는 이유는 상기 도 4에서 설명한 바와 같이 CQI 송신으로 인한 시그널링 로드와 간섭을 최소화하기 위함이다. 상기 억세스 포인트(520)는 억세스 포인트 복조 시간(522) 동안 상기 가입자 단말기(500)에서 송신한 프레임 셀 단위의 CQI들을 참조하여 AMC 방식을 적용하고, 상기 AMC 방식 적용 결과를 저장한다. 즉, 상기 억세스 포인트(520)는 상기 가입자 단말기(500)에서 송신한 프레임 셀 단위의 CQI들을 참조하여 프레임 셀들 각각에 대해서 변조 및 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme, 이하 'MCS'라 칭하기로 한다) 레벨(level)을 결정하고, 상기 결정된 프레임 셀들 각각에 대한 MCS 레벨들을 저장한다.
상기 억세스 포인트(520)는 상기 프레임 셀들 각각에 대해 결정된 MCS 레벨들을 저장한 후 억세스 라우터(AR: Access Router)(540)로 상기 프레임 셀들 각각의 CQI들을 송신한다(524단계). 여기서, 상기 억세스 포인트(520)에서 상기 억세스 라우터(540)로 상기 프레임 셀들 각각의 CQI들이 도달하는데 소요되는 시간이 억세스 라우터로의 송신 시간(542)이다. 상기 억세스 라우터(540)는 억세스 라우터 처리 시간(544) 및 스케줄링(scheduling) 시간(546) 동안 상기 억세스 포인트(520)에서 송신한 상기 프레임 셀들 각각의 CQI들을 참조하여 상기 가입자 단말기(500)에 DCA 방식을 적용한다. 즉, 상기 억세스 라우터(540)는 상기 가입자 단말기(500)의 프레임 셀들 각각의 CQI들을 참조하여 채널 상태가 가장 좋은 프레임 셀부터 채널 상태가 좋은 순서에 따라 순차적으로 정렬(ordering)한다. 본 발명에서는 채널 상태를 양호 상태(이하 'Good'이라 칭하기로 한다)와, 일반 상태(이하 'Normal'이라 칭하기로 한다)와, 열악 상태(이하 'Bad'라고 칭하기로 한다)의 3가지 상태들로만 구분하기로 하며, 따라서 상기 프레임 셀에 대한 채널 상태 역시 상기 3가지 상태들중 어느 한 상태가 되는 것이다.
따라서, 상기 억세스 라우터(540)는 상기 가입자 단말기(500)의 프레임 셀들 각각의 CQI들을 참조하여 상기 채널 상태에 따라 상기 Good의 프레임 셀부터 순차적으로 Bad의 프레임 셀까지 정렬한다. 그리고 나서 상기 억세스 라우터(540)는 상기 가입자 단말기(500)의 채널 상태에 최적인 프레임 셀 및 서브 채널을 미리 설정한 설정 개수만큼 선택한다. 여기서, 상기 선택된 설정 개수만큼의 프레임 셀들 및 서브 채널들을 '프레임 셀/서브 채널 집합'이라고 칭하기로 한다. 또한, 1개의 프레임 셀내의 서브 채널들은 모두 동일한 CQI를 가진다고 가정하기로 하며, 서브 채널을 할당하기 위해서는 상기 할당하고자 하는 서브 채널이 존재하는 프레임 셀을 같이 할당해주어야만 하기 때문에 '프레임 셀 및 서브 채널을 할당한다'라고 표기함에 유의하여야만 한다. 상기 억세스 라우터(540)는 상기 가입자 단말기(500)에 대해 할당한 프레임 셀/서브 채널 집합에 대한 정보를 상기 억세스 포인트(520)로 송신한다(526단계). 한편, 상기 FH-OFCDMA 통신 시스템은 다수의 가입자 단말기들을 고려해야만하므로 상기 억세스 라우터(540)는 상기 가입자 단말기(500)에 대해서 상기에서 설명한 바와 같이 채널 상태에 따라 프레임 셀/서브 채널 집합을 할당할 뿐만 아니라, 상기 가입자 단말기(500)와 동일한 억세스 포인트(520)에서 서비스를 받고 있는 다른 가입자 단말기들과의 관계 역시 고려하여 프레임 셀/서브 채널 집합을 할당해야만 하는 것이다. 상기 억세스 라우터(540)가 가입자 단말기들에 대해서 프레임 셀/서브 채널 집합을 할당하는 동작은 하기에서 구체적으로 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
한편, 상기 억세스 라우터(540)가 다른 가입자 단말기들의 프레임 셀/서브 채널 집합 할당까지 고려하여 할당한 상기 가입자 단말기(500)의 프레임 셀/서브 채널 집합에 대한 정보는 상기 억세스 포인트(520)로 전달되고, 상기 억세스 포인트(520)는 상기 억세스 라우터(540)로부터 전달받은 프레임 셀/서브 채널 집합내의 프레임 셀들에 대해서 상기 가입자 단말기(500)로부터 가장 최근에 수신한 해당 프레임 셀들의 CQI들과 비교한다. 상기 억세스 포인트(520)는 상기 비교 결과 프레임 셀/서브 채널 집합내의 프레임 셀들중 상기 가장 최근에 수신한 CQI들중 가장 좋은 CQI를 가지는 프레임 셀 및 서브 채널을 상기 가입자 단말기(500)의 서브 채널로 할당한다(510단계). 그리고 나서, 상기 억세스 포인트(520)는 상기 가입자 단말기(500)로부터 수신되는 프레임 셀 단위의 CQI들과 상기 할당한 프레임 셀 및 서브 채널 정보를 상기 억세스 라우터(540)로 송신한다(528단계).
상기 도 5에서는 FH-OFCDMA 통신 시스템에서 AMC 방식 및 DCA 방식을 적용할 경우의 시간 관계를 설명하였으며, 다음으로 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 FH-OFCDMA 통신 시스템의 동적 채널 할당 과정을 설명하기로 한다.
도 6은 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 FH-OFCDMA 통신 시스템에서 동적 채널 할당 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 억세스 포인트(620)는 미리 설정한 설정 위치의 파일럿 서브 캐리어(pilot sub-carrier)들을 통해서만 파일럿 신호를 송신한다. 즉 가입자 단말기(600)는 상기 억세스 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 억세스 포인트와 가입자 단말기간에 상기 파일럿 신호를 구성하는 시퀀스, 즉 파일럿 시퀀스가 규약되어 있다.
이렇게, 가입자 단말기(600)는 억세스 포인트(620)의 파일럿 신호를 수신하여 동기를 일치시키고, CQI를 생성(602)한다. 또한, 상기 가입자 단말기(600)는 서비스 우선 순위가 각기 다를수 있으나 상기 서비스 우선 순위를 고려하는 경우의 상세한 설명은 후술될 도면을 참조하고 여기서는 생략한다. 상기 CQI는 전송 주기가 경과한 후 일정 개수의 프레임 셀 단위로 상기 억세스 포인트(620)로 전송(612)된다. 상기 억세스 포인트(620)는 상기 가입자 단말기(600)가 전송한 프레임 셀의 CQI를 저장(632)한 후에 상기 억세스 라우터(640)로 각 가입자 단말기(600)의 프레임 셀의 CQI들을 전송(632)한다. 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 억세스 라우터(640)는 순차적인 각 프레임 셀별로 가중치를 고려하여 품질이 좋은 Good, Normal인 프레임 셀들과 해당되는 서브 채널을 선택하여(642) 상기 선택된 정보를 억세스 포인트(620)로 전송한다(634). 상기 억세스 포인트(620)는 수신한 상기 프레임 셀 및 서브 채널 정보와 자신이 저장한 최신 CQI와 비교하여 각 가입자 단말기별로 할당할 최적의 프레임 셀을 선택하여 해당되는 서브 채널을 결정한다. 상기 억세스 포인트(620)는 결정된 상기 프레임 셀의 서브 채널들을 각 가입자 단말기(600)에 할당하고, 상기 가입자 단말기(600)는 할당받은 프레임 셀의 서브 채널로 억세스 포인트와(620) 통신을 수행한다(604). 상기 억세스 포인트(620)는 상기 가입자 단말기(600)에 프레임 셀 및 서브 채널을 할당한 후에 억세스 라우터(640)로 상기 억세스 포인트(620)가 가입자 단말기(600)에 할당한 프레임 셀 및 서브 채널 정보를 억세스 라우터(640)로 전송한다. 여기서, 상기 억세스 포인트(620)는 가입자 단말기(600)의 채널을 변경할 때나 가입자 단말기(600)가 스스로 판단에 의해 채널을 변경하고자 할 경우에는 최근에 저장한 CQI(616)를 억세스 라우터(640)로 전송한다(644).
도 7 내지 도 9는 상기 도 6의 흐름도를 각각 가입자 단말기와 억세스 포인트와 억세스 라우터로 나누어 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가입자 단말기의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 7을 참조하면, 먼저 710단계에서 가입자 단말기는 억세스 포인트에서 송신하는 파일럿 신호를 수신하여 동기를 일치시킨다. 다음으로 712단계에서 상기 가입자 단말기는 CQI를 생성하고 714단계로 진행한다. 714단계에 상기 가입자 단말기는 설정된 CQI 전송 주기가 경과하면 716단계로 진행하여 억세스 포인트로 상기 CQI를 송신한다. 상기 CQI는 본 발명에서 프레임 셀 단위로 전송될 수가 있다. 상기 CQI는 전송 주기가 경과되지 않으면 전송 주기에 도달할 때까지 억세스 포인트로의 CQI 전송은 이루어지지 않는다. 상기 가입자 단말기가 송신한 CQI는 가입자 단말기 자신의 채널 환경이 열악하다고 판단되어 채널 환경 변경을 요구하거나, 억세스 포인트가 상기 가입자 단말기에서 송신한 CQI를 분석하여 가입자 단말기의 채널 환경을 변경하려고 하는 기준이 된다.
상기의 두 가지 경우 중 하나를 만족하여, 채널 환경을 변경하려는 상기 가입자 단말기는 718단계에서 억세스 포인트에 대한 순방향 링크 모니터링을 계속 하고 있다가 720단계에서 상기 억세스 포인트로부터 프레임 셀의 서브 채널 할당 정보를 수신하면 722 단계에서 상기 프레임 셀의 서브 채널로 억세스 포인트와 통신이 이루어 진다. 720단계에서 가입자 단말기가 억세스 포인트로부터 서브 채널 할당을 받는다는 정보를 수신하지 못하면 억세스 포인트에 대한 순방향 모니터링을 계속하게 된다. 상기 프레임 셀의 서브 채널 정보를 참조하여 억세스 라우터에서는 각 프레임 셀별로 가중치를 고려하여 품질이 좋은 일부의 프레임 셀들 및 그에 해당되는 서브 채널들을 선택하여 억세스 포인트로 송신한다. 그리하여, 상기 다수의 프레임 셀 및 서브 채널들을 수신한 억세스 포인트는 자신이 저장한 최신 CQI와 비교하여 최적의 프레임 셀의 서브 채널을 연산하여 가입자 단말기에 할당한 것이다.
이상은 가입자 단말기에서 수행하는 동적 채널 처리 과정의 일부이며, 다음에 설명할 도 8은 상기 억세스 포인트에서 수행하는 동적 채널 처리 과정의 일부이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 억세스 포인트의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
802단계에서 억세스 포인트는 상기 가입자 단말기에서 송신한 CQI를 수신한다. 다음으로 804단계에서 상기 억세스 포인트는 상기 수신한 CQI를 저장하고 806단계에서 수신받은 CQI의 품질로 가입자 단말기에 새롭게 채널을 할당할 것인지를 파악하여 억세스 라우터로의 전송을 결정한다. 808단계는 상기 가입자 단말기의 채널 상태를 변경하기 위해 상기 억세스 포인트가 상기 억세스 라우터로 CQI를 전송하는 단계이다. 이후, 상기 억세스 포인트는 상기 CQI를 수신한 상기 억세스 라우터가 각 프레임 셀별로 가중치를 고려하여 품질이 좋은 프레임 셀들의 서브 채널들을 순차적으로 일부 선택하여 선택된 프레임 셀 및 서브 채널들 정보를 수신할 때까지 대기한다. 810단계에서 상기 프레임 셀 및 서브 채널들 정보를 수신한 억세스 포인트는 812단계로 넘어가 가입자 단말기가 송신한 최신의 CQI와 상기 억세스 라우터로부터 수신한 채널 정보를 비교한다. 상기 비교한 결과로 814단계에서 각각의 가입자 단말기에 할당할 최적의 프레임 셀 및 서브 채널들을 결정하여 816단계에서 각 가입자 단말기에 결정된 프레임 셀의 서브 채널을 할당한다. 할당후에 818단계에서 억세스 포인트는 상기 각 가입자 단말기에 할당된 프레임 셀 및 서브 채널들 정보를 상기 억세스 라우터로 전송한다.
예컨대, 상기 억세스 라우터는 품질이 좋은 순으로 정렬된 프레임 셀들 중에 가중치를 고려하여 Good 품질의 4번 프레임 셀과 Normal 품질의 2번 프레임 셀을 선택하여 상기 프레임 셀 및 서브 채널들 정보들 상기 억세스 포인트로 전송했다고 가정하자. 상기 억세스 포인트는 상기 억세스 라우터에서 송신한 4, 2번의 프레임 셀과 최근에 가입자 단말기에서 송신한 CQI를 비교한다. 상기 CQI는 Normal인 1번 프레임 셀과 Good인 2번의 프레임 셀을 상기 억세스 포인트에 요구하고 있다면 상기 억세스 라우터에서 송신한 2번 프레임 셀과 상기 가입자 단말기가 요구하는 2번 프레임 셀이 서로 가입자 단말기에 할당할 최적의 프레임 셀이다. 따라서, 상기 억세스 포인트는 2번 프레임 셀에 해당되는 서브 채널들 중에 가입자 단말기에 할당되지 않은 서브 채널을 선택하여 상기 가입자 단말기에 할당하여 준다. 단, 상기 예에서는 가입자 단말기가 요청하는 서비스 품질 우선 순위는 고려하지 않았다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 억세스 라우터의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 억세스 라우터는 902단계에서 가입자 단말기가 주기적으로 송신한 CQI를 억세스 포인트를 거쳐 수신한다. 904단계에서 억세스 라우터는 시스템내의 모든 가입자 단말기의 서비스 우선 순위를 고려하여 가입자 단말기들을 정렬하고 906단계로 진행한다. 다음으로 906단계는 억세스 라우터가 상기 전체 가입자 단말기에서 수신한 CQI의 각각의 프레임 셀을 고려하여 채널 할당을 요구하는 가입자 단말기 중 각 프레임 셀별로 최상의 프레임 셀 정보를 송신한 가입자 단말기의 수와 각 가입자 단말기가 할당되어 있던 프레임 셀별로 채널 재할당을 요구하지 않은 가입자 단말기의 수를 합산하여 가중치를 결정한다. 상기 합산된 가중치로 억세스 라우터는 908단계에서 각 가입자 단말기에 할당이 가능한 다수 프레임 셀의 서브 채널들을 선택한다. 예컨대 상기 계산된 가중치가 첫번째 프레임 셀은 4의 가중치 값, 두번째 프레임 셀은 2의 가중치 값, 세번째 프레임 셀은 3의 가중치 값등으로 계산되었다면, 억세스 라우터는 상기 가중치의 값을 고려하여 서비스 우선 순위가 낮은 가입자 단말기도 할당이 가능하게 되도록 낮은 가중치 값을 가지는 프레임 셀 및 서브 채널들을 선택하게 된다.
즉, 상기 억세스 라우터는 가중치를 고려하여 서비스 우선 순위가 높은 가입자 단말기에게 가중치 값이 작은 두번째 프레임 셀의 서브 채널을 우선적으로 선택할 수 있으며, 상기 선택한 서브 채널이 서비스 우선 순위가 낮은 가입자 단말기가 할당받아 사용하고 있다면 강제적으로 우선 순위가 높은 가입자 단말기에 할당하여 준다. 상기의 경우는 가입자 단말기의 서비스 우선 순위를 고려한 일례이다. 이렇게, 상기 억세스 라우터는 가입자 단말기에 할당할 프레임 셀 및 서브 채널들 정보를 결정하고 910단계에서 상기 결정된 정보들을 억세스 포인트에 전송하고 912단계로 진행한다. 912단계는 상기 전송한 프레임 셀 및 서브 채널들 정보들을 억세스 포인트가 각 가입자 단말기에게 할당하고 상기 할당된 정보를 억세스 라우터가 수신하는 단계이다. 다음으로 914단계에서는 상기 할당 정보를 수신한 상기 억세스 라우터는 다음번 할당 과정을 위해 자신의 프레임 셀 및 서브 채널들 정보를 업데이트한다.
이하, 실시예는 가입자 단말기의 서비스 우선 순위와 가중치를 고려하여 선택한 프레임 셀의 서브 채널을 가입자 단말기에 어떤 과정을 거쳐 할당하는가를 상세하게 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 각 프레임 셀별로 가입자 단말기가 할당되어 있는 현황을 도시한 도면이다.
먼저, 하나의 프레임 셀은 세개의 서브 채널이 존재한다고 가정한다. 그리고, 하나의 프레임 셀에 속한 상기 세개의 서브 채널들의 품질은 동일하다고 가정한다. 각 가입자 단말기는 UGS, rt, nrt, BE로 구별되는 서비스 우선 순위와, 상기 서비스 우선 순위를 다르게 가지는 각 7개의 가입자 단말기가 있다. 프레임 셀 1은(1002) 첫번째 서브 채널에 UGS 등급의 가입자 단말기 1과 세번째 서브 채널에 nrt 등급의 가입자 단말기 2가 할당되어 있다. 프레임 셀 2는(1004) 첫번째 서브 채널에 BE 등급의 가입자 단말기 4가 할당되어 있다. 프레임 셀 3은(1006) 첫번째 서브 채널에는 UGS 등급의 가입자 단말기 7, 두번째 서브 채널에는 BE 등급의 가입자 단말기 3, 세번째 서브 채널에는 rt 등급의 가입자 단말기 6가 할당되어 있다. 프레임 셀 4는(1008) 첫번째 서브 채널에 rt 등급의 가입자 단말기 5가 할당되어 있다. 상기 각 가입자 단말기 중에 가입자 단말기 1, 3, 5가 채널 상태가 열악하여 채널 재할당이 필요하다고 가정한다. 억세스 라우터는 억세스 포인트로부터 상기 1, 3, 5의 가입자 단말기의 채널 재할당 요청을 수신하면 도 9의 904단계를 수행하여 상기 7개의 모든 가입자 단말기를 서비스 우선 순위별로 정렬한다. 다음 단계는 도 9의 906 과정인 상기 네개의 프레임 셀별로 각각 가중치를 계산한다.
상기 가중치를 계산하는 방법과 억세스 라우터에서 프레임 셀의 서브 채널들을 선택하는 과정을 도 11을 참조로 설명한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 억세스 라우터에서 동적으로 채널을 선택하는 과정을 도시한 도면이다.
도 11의 1112와 1122를 참조하면 가입자 단말기 5와 가입자 단말기 3이 프레임 셀 1의 채널 품질이 Good이라고 억세스 포인트를 거쳐 상기 억세스 라우터로 정보를 송신하였다. 상기 억세스 라우터는 프레임 셀 1에서 Good을 요청한 가입자 단말기의 수와 도 10의 1002의 프레임 셀 1에서 채널 재할당을 요청하지 않은 가입자 단말기의 수를 합하여 계산한다. 즉, 상기 재할당을 요청하지 않은 가입자 단말기 수는 1개이고 프레임 셀 1이 Good이라고 정보를 송신한 가입자 단말기의 수는 2개이다. 따라서, 가중치는 3이 된다. 상기 가중치를 계산하는 방법으로 프레임 셀 2의 가중치는 2가 되고, 프레임 셀 3은 3, 프레임 셀 4는 0이 된다.
상기 가중치를 계산한 억세스 라우터는 가입자 단말기에 할당 가능한 프레임 셀 및 서브 채널들을 가중치를 고려해서 결정한 다음 억세스 포인트로 송신한다. 상기 가입자 단말기에 할당할 프레임 셀 및 서브 채널들을 결정할 때 고려해야 되는 것은 가입자 단말기의 서비스 우선 순위와 각 프레임 셀별 가중치 값이다. 도 11에 도시된 바와 같이 채널 재할당을 요청한 가입자 단말기 중 서비스 우선 순위가 상위인 가입자 단말기 1부터 가입자 단말기 5, 가입자 단말기 3이 순서대로 정렬된다. 한편, 상기 억세스 라우터는 각 프레임 셀에서 하나의 서브 채널씩을 선택하여 억세스 포인트로 송신할 총 2개의 프레임 셀의 서브 채널 집합을 결정한다고 가정하자. 상기 송신할 프레임 셀의 서브 채널들 정보는 시스템 특성에 따라 가변적으로 결정될 수 있다. 또한, 결정될 서브 채널은 Good 이나 Normal만을 대상으로 하며 Bad 프레임 셀은 제외된다.
도 10의 프레임 셀 1을(1002) 보면, 상기 가입자 단말기 1은 최상위 서비스 우선 순위인 UGS 등급이면서 도 11의 프레임 셀 1의(1102) 첫번째 서브 채널이 Bad이다. 따라서, 상기 억세스 라우터는 가입자 단말기 1이 송신한 프레임 셀의 채널 정보에 따라 품질이 Good인 프레임 셀 3의(1106) 두번째 서브 채널을 우선적으로 선택한다. 상기 두번째 서브 채널을 선택하는 이유는 도 10의 프레임 셀 3의(1006) 서브 채널 3개에는 모두 가입자 단말기가 할당되어 있다. 그렇기 때문에 상기 억세스 라우터는 상기 세개의 가입자 단말기 중 서비스 우선 순위가 가장 낮은 가입자 단말기 3의 서브 채널을 강제로 선택해야 된다. 상기 가입자 단말기 3은 가입자 단말기 1의 서비스 우선 순위에 밀려 할당되어 있던 서브 채널을 가입자 단말기 1에 넘겨주고 다시 서브 채널을 할당받기까지 대기한다. 다음으로 선택할 두번째 서브 채널을 위해 억세스 라우터는 프레임 셀 2(1104)와 프레임 셀 4(1108)를 비교한다. 상기 프레임 셀 2와 4는 품질이 모두 Normal이므로 가중치를 고려하여 선택해야 된다. 상기 프레임 셀 2의 가중치는 2이고 프레임 셀 4의 가중치는 0이다. 따라서, 프레임 셀 4의(1108) 서브 채널 중 채널간 간섭을 고려하여 세번째 서브 채널을 선택하게 된다.
상기 가입자 단말기 5는 두번째 서비스 우선 순위인 rt 등급이면서 프레임 셀 4의(1118) 첫번째 서브 채널이 Bad로 할당되어 있다. 따라서, 상기 억세스 라우터는 가입자 단말기 5가 송신한 프레임 셀의 채널 정보에 따라 품질이 Good인 프레임 셀 1과(1112) 프레임 셀 2(1114) 중에서 가중치가 작은 프레임 셀 2의(1114) 세번째 서브 채널을 우선적으로 선택하고, 다음으로 프레임 셀 1의(1112) 두번째 서브 채널을 선택한다.
상기 가입자 단말기 3은 네가지 등급 중에 가장 낮은 서비스 우선 순위인 BE이면서 프레임 셀 3의(1126) 두번째 서브 채널이 Bad로 할당되어 있다. 따라서, 상기 억세스 라우터는 가입자 단말기 3이 송신한 프레임 셀의 채널 정보에 따라 품질이 Good인 프레임 셀 1의(1122) 첫번째 서브 채널을 우선적으로 선택한다. 다음으로 결정할 두번째 서브 채널은 Bad 프레임 셀인 2(1124)와 3(1126)을 제외한 프레임 셀 4의(1128) 두번째 서브 채널을 선택하게 된다. 이렇게 결정된 상기 프레임 셀 및 서브 채널들 정보는 억세스 포인트로 전송된다. 상기 각 프레임 셀별 가중치 값이 도 12에 도시되어 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 각 프레임 셀별로 가중치를 도시한 도면이다.
상술한 바와 같이 프레임 셀 1은 재할당을 요청하지 않은 가입자 단말기 수가 1이고 상기 프레임 셀 1의 채널 정보가 Good이라고 보고한 가입자 단말기 수가 2이므로 가중치는 3이 된다. 같은 방법으로 프레임 셀 2는 가중치가 2가 되고, 프레임 셀 3은 가중치가 3이 되고, 프레임 셀 4는 가중치가 0이다.
이하 설명할 도면들은 억세스 포인트가 억세스 라우터로부터 프레임 셀 및 서브 채널들 정보를 수신하여 가입자 단말기에 할당하는 과정을 도시하였다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 억세스 포인트가 서브 채널을 결정하는 과정을 도시한 도면이다.
상기 억세스 포인트는 상기 억세스 라우터로부터 프레임 셀 및 서브 채널들 정보를 수신한다. 그리하여, 상기 억세스 포인트는 상기 수신한 정보와 가입자 단말기로부터 수신한 최신의 CQI와 비교하여 각 가입자 단말기에 할당할 최적의 프레임 셀의 서브 채널을 선택하여 가입자 단말기에 할당한다.
가입자 단말기 1은 최상위 서비스 우선 순위인 UGS 등급이고 가장 먼저 프레임 셀의 서브 채널을 할당받는다. 상기 가입자 단말기 1이 억세스 포인트로 송신한 최신의 CQI를 살펴보면 프레임 셀 3(1306)의 채널 품질이 Good이고 프레임 셀 4(1308)는 Normal이다. 프레임 셀 1과 2는 Bad 프레임 셀이다. 한편, 상기 억세스 포인트가 상기 억세스 라우터로부터 수신한 프레임 셀 및 서브 채널들 정보를 살펴보면, 프레임 셀 3이 Good, 프레임 셀 4가 Normal이다. 따라서, 상기 억세스 포인트는 가입자 단말기 1에 할당할 최적의 프레임 셀의 브 채널로 프레임 셀 3의(1306) 두번째 서브 채널을 선택하여 상기 가입자 단말기 1에 할당한다.
가입자 단말기 5는 서비스 우선 순위 등급상 두번째로 서브 채널을 할당받는다. 상기 가입자 단말기 5가 억세스 포인트로 송신한 최신의 CQI를 살펴보면 프레임 셀 2의(1314) 채널 품질이 Good이고 프레임 셀 3이(1316) Normal이며 프레임 셀 1과 4는 Bad이다. 한편, 상기 억세스 포인트가 상기 억세스 라우터로부터 수신한 프레임 셀 및 서브 채널들 정보를 살펴보면, 프레임 셀 1과 2가 모두 Good이지만 프레임 셀당 가중치를 고려하였을때 프레임 셀 2가 프레임 셀 1보다 우선 순위가 먼저이다. 따라서, 상기 억세스 포인트는 가입자 단말기 5에 할당할 최적의 프레임 셀의 서브 채널로 프레임 셀 2의(1314) 세번째 서브 채널을 선택하여 상기 가입자 단말기 5에 할당한다.
가입자 단말기 3은 서비스 우선 순위가 가장 낮은 BE로 마지막으로 서브 채널을 할당받는다. 상기 가입자 단말기 3이 억세스 포인트로 송신한 최신의 CQI를 살펴보면 프레임 셀 3의(1326) 채널 품질이 Good이고 프레임 셀 4(1228)가 Normal이며, 프레임 셀 1과 2는 모두 Bad이다. 한편, 상기 억세스 포인트가 상기 억세스 라우터로부터 수신한 프레임 셀 및 서브 채널들 정보를 살펴보면, 프레임 셀 1이 Good, 프레임 셀 4가 Normal이다. 따라서, 상기 억세스 포인트는 가입자 단말기 3에 할당할 최적의 프레임 셀의 서브 채널로 프레임 셀 4(1328)의 두번째 서브 채널을 선택하여 상기 가입자 단말기 3에 할당한다. 이렇게, 각 프레임 셀별로 가입자 단말기 할당을 도시한 그림이 도 14이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 각 프레임 셀별로 재할당된 가입자 단말기의 현황을 도시한 도면이다.
상기 채널 할당 결과를 살펴보면, 프레임 셀 1(1402)은 세번째 서브 채널에 가입자 단말기 2가 그대로 할당되어 있다. 프레임 셀 2(1404)는 첫번째 서브 채널에 가입자 단말기 4, 세번째 서브 채널에 가입자 단말기 5가 새롭게 할당되어 있다. 프레임 셀 3(1406)은 첫번째 서브 채널에 가입자 단말기 7, 두번째 서브 채널에 가입자 단말기 1이 새롭게 할당되었고, 세번째 서브 채널에 가입자 단말기 6이 그대로 할당되어 있다. 프레임 셀 4(1408)는 두번째 서브 채널에 가입자 단말기 3이 새롭게 할당되어 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 가입자 단말기의 서비스 우선 순위와 각 프레임 셀별 가중치를 고려하여 가입자 단말기에 동적으로 채널을 할당하는 구체적인 일례를 설명하였으나, 상기 가중치를 고려하여 가입자 단말기에 동적으로 채널을 할당하는 방법은 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 억세스 포인트는 억세스 라우터에서 각 프레임 셀별로 가중치를 고려하여 송신한 다수의 프레임 셀 정보와 가입자 단말기의 최신 채널 품질 정보를 비교하여 가입자 단말기에게 효과적인 자원 할당을 할 수 있는 이점을 가진다. 또한, 가중치를 적용하여 가입자 단말기에 따라 서비스 품질 우선 순위가 다를 경우에 각 가입자 단말기별로 효과적인 자원 할당을 할 수 있는 이점을 가진다.
도 1은 일반적인 OFDMA 이동 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 2는 통상적인 OFDM 이동 통신 시스템에서 억세스 포인트 결정에 따라 AMC 방식 및 DCA 방식을 적용할 경우의 시간 관계를 도시한 도면
도 3은 통상적인 OFDM 이동 통신 시스템에서 억세스 라우터 결정에 따른 AMC 방식 및 DCA 방식을 적용할 경우의 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 통신 시스템에서 동적 자원 할당시 시간 관계를 도시한 도면
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 FH-OFCDMA 통신 시스템에서 동적 자원 할당 과정을 도시한 신호 흐름도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가입자 단말기의 동작 과정을 도시한 흐름도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 억세스 포인트의 동작 과정을 도시한 흐름도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 억세스 라우터의 동작 과정을 도시한 흐름도
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 각 프레임 셀별로 가입자 단말기이 할당되어 있는 현황을 도시한 도면
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 억세스 라우터에서 동적으로 채널을 선택하는 과정을 도시한 도면
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 각 프레임 셀별로 가중치를 도시한 그래프
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 억세스 포인트에서 동적으로 채널을 결정하는 과정을 도시한 도면
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 각 프레임 셀별로 채널이 재할당된 가입자 단말기의 현황을 도시한 도면.

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 프레임 셀/서브 자원을 할당하는 방법에 있어서,
    억세스 포인트는 다수의 가입자 단말기들로부터 프레임 셀 단위로 피드백되는 채널 품질 정보들을 수신하여 상기 다수의 가입자 단말기들 각각에 적용할 변조 및 코딩 방식을 결정하고, 상기 다수의 가입자 단말기들중 현재 사용하고 있는 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들이 검출되면 억세스 라우터로 상기 검출한 가입자 단말기들에 대해 프레임 셀/서브 채널 변경을 요구하는 과정과,
    상기 억세스 라우터는 상기 억세스 포인트내의 모든 프레임 셀들 각각에 대해서 가중치들을 생성하고, 상기 프레임 셀/서브 채널 변경을 요구받은 가입자 단말기들에 대해서 상기 프레임 셀들 각각의 가중치들을 고려하여 미리 설정된 개수의 프레임 셀/서브 채널들을 선택하여 프레임 셀/서브 채널 집합을 할당하고, 상기 할당한 프레임 셀/서브 채널 집합에 대한 정보를 상기 억세스 포인트로 송신하는 과정과,
    상기 억세스 포인트는 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들 각각으로부터 가장 최근에 수신한 채널 품질 정보들을 참조하여 상기 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들 각각에 대해 상기 억세스 라우터로부터 수신한 상기 프레임 셀/서브 채널 집합 정보 내의 프레임 셀/서브 채널들 중 특정 프레임 셀/서브 채널을 선택하여 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 억세스 라우터가 프레임 셀들 각각의 가중치를 고려하여 미리 설정된 개수의 프레임 셀/서브 채널 집합을 할당하는 과정은;
    상기 채녈 변경을 요구한 가입자 단말기들에서 수신한 채널 품질 정보의 프레임 셀들에 대해서 각각의 프레임 셀별로 최상의 채널 품질을 전송하면서 채널 변경을 요구하는 가입자 단말기들의 수와 상기 각각의 프레임 셀별로 채널 변경을 요구하지 않은 가입자 단말기들의 수를 합산하여 결정되는 가중치를 고려하여 미리 설정된 개수의 상기 프레임 셀/서브 채널 집합 할당을 결정함을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 억세스 라우터는 다수의 가입자 단말기들의 서비스 품질 우선 순위에 따라서 상기 각각의 프레임 셀별로 계산된 가중치를 적용하여 미리 설정된 개수의 프레임 셀들을 할당하는 과정을 더 포함함을 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 억세스 라우터에서 동적으로 자원을 할당하는 방법에 있어서,
    억세스 포인트로부터 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들에 대해 프레임 셀/서브 채널 변경 요구를 수신하는 과정과,
    상기 억세스 포인트내의 모든 프레임 셀들 각각에 대해서 가중치들을 생성하고, 상기 프레임 셀/서브 채널 변경을 요구받은 가입자 단말기들에 대해서 상기 프레임 셀들 각각의 가중치들을 고려하여 미리 설정된 개수의 프레임 셀/서브 채널들을 선택하여 프레임 셀/서브 채널 집합을 할당하고, 상기 할당한 프레임 셀/서브 채널 집합에 대한 정보를 상기 억세스 포인트로 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 억세스 라우터가 프레임 셀들 각각의 가중치를 고려하여 미리 설정된 개수의 프레임 셀/서브 채널 집합을 할당하는 과정은;
    상기 채녈 변경을 요구한 가입자 단말기들에서 수신한 채널 품질 정보의 프레임 셀들에 대해서 각각의 프레임 셀별로 최상의 채널 품질을 전송하면서 채널 변경을 요구하는 가입자 단말기들의 수와 상기 각각의 프레임 셀별로 채널 변경을 요구하지 않은 가입자 단말기들의 수를 합산하여 결정되는 가중치를 고려하여 미리 설정된 개수의 상기 프레임 셀/서브 채널 집합 할당을 결정함을 특징으로 하는 상기 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 억세스 라우터는 다수의 가입자 단말기들의 서비스 품질 우선 순위에 따라서 상기 각각의 프레임 셀별로 계산된 가중치를 적용하여 미리 설정된 개수의 프레임 셀들을 할당하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  7. 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 억세스 포인트에서 동적으로 프레임 셀/서브 자원을 할당하는 방법에 있어서,
    다수의 가입자 단말기들로부터 프레임 셀 단위로 피드백되는 채널 품질 정보들을 수신하여 상기 다수의 가입자 단말기들 각각에 적용할 변조 및 코딩 방식을 결정하고, 상기 다수의 가입자 단말기들중 현재 사용하고 있는 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들이 검출되면 억세스 라우터로 상기 검출한 가입자 단말기들에 대해 프레임 셀/서브 채널 변경을 요구하는 과정과,
    상기 프레임 셀/서브 채널 변경 요구에 상응한 프레임 셀/서브 채널 변경에 대한 정보를 억세스 라우터로부터 수신하는 과정과,
    프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들 각각으로부터 가장 최근에 수신한 채널 품질 정보들을 참조하여 상기 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들 각각에 대해 상기 억세스 라우터로부터 수신한 상기 프레임 셀/서브 채널 집합 정보 내의 프레임 셀/서브 채널들 중 특정 프레임 셀/서브 채널을 선택하여 할당하는 과정을 포함함을 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 억세스 포인트에서 동적으로 프레임 셀/서브 자원을 할당하는 시스템에 있어서,
    프레임 셀 단위로 피드백하는 채널 품질 정보를 억세스 포인트로 송신하는 다수의 가입자 단말기들과,
    다수의 가입자 단말기들로부터 프레임 셀 단위로 피드백되는 채널 품질 정보들을 수신하여 상기 다수의 가입자 단말기들 각각에 적용할 변조 및 코딩 방식을 결정하고, 상기 다수의 가입자 단말기들중 현재 사용하고 있는 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들이 검출되면 억세스 라우터로 상기 검출한 가입자 단말기들에 대해 프레임 셀/서브 채널 변경을 요구하며, 상기 변경을 요구함에 따라 상기 억세스 라우터로부터 소정 제어에 따라 생성된, 미리 설정된 설정 개수의 프레임 셀/서브 채널들을 포함하는 프레임 셀/서브 채널 집합에 대한 정보를 수신하면 상기 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들 각각으로부터 가장 최근에 수신한 채널 품질 정보들을 참조하여 상기 프레임 셀/서브 채널을 변경해야하는 가입자 단말기들 각각에 대해 상기 프레임 셀/서브 채널 집합 정보 내의 프레임 셀/서브 채널들중 특정 프레임 셀/서브 채널을 선택하여 할당하는 억세스 포인트와,
    상기 억세스 포인트내의 모든 프레임 셀들 각각에 대해서 가중치들을 생성하고, 상기 억세스 포인트로부터 상기 프레임 셀/서브 채널 변경을 요구받은 가입자 단말기들에 대해서 상기 프레임 셀들 각각의 가중치들을 고려하여 미리 설정된 개수의 프레임 셀/서브 채널들을 선택하여 프레임 셀/서브 채널 집합을 할당하고, 상기 할당한 프레임 셀/서브 채널 집합에 대한 정보를 상기 억세스 포인트로 송신하는 억세스 라우터로 구성됨을 특징으로 하는 상기 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 억세스 라우터는 상기 채녈 변경을 요구한 가입자 단말기들에서 수신한 채널 품질 정보의 프레임 셀들에 대해서 각각의 프레임 셀별로 최상의 채널 품질을 전송하면서 채널 변경을 요구하는 가입자 단말기들의 수와 상기 각각의 프레임 셀별로 채널 변경을 요구하지 않은 가입자 단말기들의 수를 합산하여 결정되는 가중치를 고려하여 미리 설정된 개수의 상기 프레임 셀/서브 채널 집합 할당을 결정함을 특징으로 상기 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 억세스 라우터는 다수의 가입자 단말기들의 서비스 품질 우선 순위에 따라서 상기 각각의 프레임 셀별로 계산된 가중치를 적용하여 미리 설정된 개수의 프레임 셀/서브 채널들을 할당함을 특징으로 하는 상기 시스템.
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