KR20050063652A - Ｏｆｄｍａ 시스템의 계층적 셀 구성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 OFDMA 방식을 사용하는 이동통신 시스템에 있어서, 다수개의 반송파에 대한 OFDMA 시스템의 계층적 셀 구성 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 OFDMA 시스템의 계층적 셀 구성 방법은, a) 직교성을 갖는 L개의 반송파를 M개의 부채널로 분할하는 단계; b) M개씩의 부채널을 각각 구비하는 N개의 그룹으로 분할하는 단계; c) N개의 그룹을 임의의 정수 개로 묶어서 K개의 클래스로 구성하는 단계; 및 d) K개 클래스에 대응하는 복수의 계층 셀을 구성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 다수개 반송파에 대해 독립적인 클래스 개념을 도입하여 독립된 무선 영역을 요구하는 시스템에 쉽게 적용하고, 단일 주파수에서 섹터 및 셀을 용이하게 설계할 수 있으며, 또한, 다수개 그룹으로 구성된 독립된 클래스를 섹터에 할당함으로써, 섹터 사이의 간섭을 없애고, 각 섹터가 독립적인 무선 영역으로 동작될 수 있다.

Description

ＯＦＤＭＡ 시스템의 계층적 셀 구성 방법 {A METHOD FOR CONSTITUTING A LAYERED CELL IN OFDMA SYSTEM}

본 발명은 OFDMA 시스템의 계층적 셀 구성 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, OFDMA 방식을 사용하는 이동통신 시스템에 있어서, 다수개의 반송파에 대한 OFDMA 시스템의 계층적 셀 구성 방법에 관한 것이다.

최근, IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)까지 발전된 이동통신 시스템은 CDMA(Code Division Multiple Access) 기술을 기본으로 하고 있고, 기존의 2세대 이동통신 시스템보다는 광대역을 요구하고 있다. 또한, 패킷 기술이 도입됨에 따라, 이러한 이동통신 시스템은 패킷 방식으로 설계되는 추세이며, 예를 들어, 비동기식 초고속 다운링크 패킷 액세스(High-Speed Downlink Packet Access: HSDPA) 및 CDMA2000 1xEV-DV(1x Evolution Data and Voice) 등의 시스템이 개발되고 있다.

그런데 이들 시스템은 사용자가 요구하는 광대역 데이터를 전송하기에는 CDMA의 확산 기술 때문에 제한이 따르며, 이를 극복하기 위한 기술로서 최근 OFDMA 기술이 대안으로 부각되고 있다.

상기 OFDMA 기술은 직교성(orthogonality)을 갖는 다수개의 주파수를 운용하는 방법으로서, 이러한 상기 OFDMA 시스템에서 변조 및 복조 기술이 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 및 FFT(Fast Fourier Transform) 기술로 구현되어 광대역 데이터 전송에 사용되고 있다.

예를 들어, IEEE 802.11 계열의 WLAN(Wide Local Area Network) 및 IEEE 802.16 계열의 WMAN(Wide Metropolitan Area Network)은 고속 패킷 데이터 전송을 위해 OFDMA 방식을 채택하고 있고, 또한 패킷 방식으로 구성된다. 이때, 상기 WLAN 계열은 작은 셀을 대상으로 하며, 대역 경합 방식을 사용하여 무선 구간을 용이하게 설계하고 있다. 상기 WMAN 계열은 셀 반경을 넓게 하여 많은 사용자들을 무선 구간에서 수용하고, 광대역에 적합한 OFDM 방식을 사용함으로써, 최대 사용자 대역을 50Mbps까지 가능하게 한다.

한편, 종래 기술로서, 대한민국 특허출원번호 제1999-62375호(1999년 12월 27일 출원)에는 "직교주파수 분할 다중 방식의 무선 랜에 적합한 매체접근 제어 프레임 구성 장치 및 방법"이 개시되어 있다. 이 발명은 직교주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM) 변조 방식으로 IP(Internet Protocol) 패킷 또는 비동기 전송모드(ATM) 셀을 전송하는 무선 랜 시스템에서, 이동 단말과 기지국 간의 정보 전달을 효율적으로 처리하기 위한 매체 접근 제어(Medium Access Control: MAC) 프레임 구성 장치 및 방법을 제공하고 있다.

구체적으로, 대한민국 특허출원번호 제1999-62375호의 발명에 따르면, OFDM 변조 방식으로 IP 패킷 또는 ATM 셀을 전송하는 무선 랜 시스템의 MAC 프레임을 구성하는 방법에 있어서, 신속한 경쟁 신호 처리가 가능하도록 상향 경쟁 전송 구간을 상향 전송 구간의 시작 부분에 형성시켜서, 하드웨어 구현시에 상향 경쟁 구간의 결과를 처리할 수 있는 여유 시간을 확보하는 것을 개시하고 있다.

한편, 종래 기술로서, VTC, 2000. IEEE VTS-Fall VTC 2000. 52nd지 제6권, 3040 페이지(2000년 9월 24일 간행)에는 ""Transmission delay control for single frequency OFDM multi-base-station in a cell using position information"이라는 명칭의 논문이 게재되어 있다.

이 선행 논문은 기존의 셀에 서브 셀(sub-cell) 개념을 도입하고, GPS를 이용한 위치정보를 사용하며, 이 정보를 기반으로 하는 전송 지연 제어 시스템을 제안하고 있는데, 이러한 제어 시스템은 전파 손실과 그림자 효과에서 이득이 있고, 특히 고속 데이터 전송에 유리하다.

한편, 종래 기술로서, 국제특허출원번호 PCT/US02/19273호(2002년 6월 18일 출원)에는 "METHOD OF TONE ALLOCATION FOR TONE HOPPING SEQUENCES"라는 명칭의 발명이 개시되어 있다. 이 발명은 OFDM 시스템에서 통신을 목적으로 하는 반송파의 배치에 대한 방법과 장치에 관한 것으로서, 반송파 호핑(hopping)시 순서에 따라 반송파를 할당하여, 이를 셀로 구성하고, 비슷한 방법으로 통신 채널을 구성함으로써, 반송파 호핑 순서를 동기화하지 못하는 단말기는 통화하지 못하고, 인증된 단말기만 통화할 수 있는 것을 개시하고 있다.

그러나 종래의 기술에서는 다수개의 셀 배치 및 자원 관리에 대한 무선자원을 효율적으로 사용하지 못하고 있다는 문제점이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 OFDM 기술을 이용한 셀 설계에서 반송파를 분할하여 섹터 및 셀을 계층별로 구현할 수 있는 OFDMA 시스템의 계층적 셀 구성 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 클래스 개념으로 분할된 반송파 등을 이용하여 셀을 배치하고, 자원 관리에 의하여 효율적으로 무선자원을 사용할 수 있는 OFDMA 시스템의 계층적 셀 구성 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 OFDMA 시스템의 계층적 셀 구성 방법은,

a) 직교성을 갖는 L개의 반송파를 M개의 부채널로 분할하는 단계;

b) 상기 M개씩의 부채널을 각각 구비하는 N개의 그룹으로 분할하는 단계;

c) 상기 N개의 그룹을 임의의 정수 개로 묶어서 K개의 클래스로 구성하는 단계; 및

d) 상기 K개 클래스에 대응하는 복수의 계층 셀을 구성하는 단계

를 포함하여 이루어지는 특징이 있다.

여기서, 상기 c) 단계에서, 상기 K개 클래스가 각각 동일한 그룹 개수를 갖거나, 또는 각각 동일하지 않은 임의의 그룹 개수를 가질 수 있다.

여기서, 상기 c) 단계에서, 상기 K개 클래스가 각각 동일한 그룹 개수를 갖는 경우, 상기 K개 클래스 각각에 순차적으로 상기 그룹을 하나씩 할당하여 k번째 클래스에 nK+k 그룹을 할당하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 c) 단계에서, 상기 K개 클래스가 각각 동일한 그룹 개수를 갖는 경우, 상기 N개의 그룹 각각을 랜덤하게 클래스 각각에 할당하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 d) 단계의 복수의 계층 셀은 무선 영역별로 구분되는 섹터들로 구성되는 섹터 계층, 및 전체 셀 영역에 해당하는 단일 셀로 구성되는 셀 계층을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 d) 단계는,

d-1) 상기 무선 영역별로 구분되는 섹터별로 용량을 할당하여 상기 클래스 용량으로 사상시키는 단계;

d-2) 상기 클래스 개수를 상기 섹터 개수와 동일하게 생성하는 단계; 및

d-3) 상기 섹터별로 각각 하나의 클래스를 할당하여 섹터를 구성하는 단계

를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 d) 단계는,

d-1) 상기 클래스 개수를 상기 섹터 개수에 하나를 더한 개수로 상기 클래스를 분할하는 단계;

d-2) 상기 섹터 영역에 하나씩의 클래스를 할당하는 단계; 및

d-3) 상기 셀 영역을 포함하는 셀에는 나머지 하나의 클래스를 할당하는 단계

를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 d) 단계는,

d-1) 상기 N개의 그룹을 2개의 클래스로 구성하는 단계;

d-2) 하나의 클래스를 섹터 계층에 할당해서 상기 섹터와 동일한 클래스에 대한 무선자원을 할당하는 단계; 및

d-3) 나머지 하나의 클래스는 셀 계층에 할당하는 단계

를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 d-2) 단계는 상기 섹터 경계에서 충돌이 발생할 경우, 채널 암호화 기법과 순방향 에러 보상 방식을 사용하여 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 d-3) 단계는 상기 셀 계층의 전체 영역에 동일한 무선자원을 할당하여 계층적 셀 구조를 구성하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 섹터 계층은 이동속도가 낮은 사용자에게 무선자원 사용을 허용하고, 상기 셀 계층은 이동속도가 높은 사용자에게 무선자원 사용을 허용하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 섹터 계층은 낮은 우선순위를 갖는 서비스에 대해 무선자원 사용을 허용하고, 상기 셀 계층은 높은 우선순위를 갖는 서비스에 대해 무선자원 사용을 허용하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 섹터 계층은 섹터 경계 부근에서 높은 전송률을 요구하는 사용자에게 상기 셀 계층의 자원을 할당하여 고속의 데이터 전송이 가능한 AMC(Adaptive Modulation Coding)를 선택할 수 있는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 OFDMA 시스템의 계층적 셀 구성 방법은,

a) 직교성을 갖는 L개의 반송파를 M개의 부채널로 분할하는 단계;

b) 상기 M개씩의 부채널을 각각 구비하는 N개의 그룹으로 분할하는 단계;

c) 상기 M개씩의 부채널을 임의의 정수 개로 묶어서 K개의 클래스로 구성하는 단계; 및

d) 상기 K개 클래스에 대응하는 복수의 계층 셀을 구성하는 단계

를 포함하여 이루어지는 특징이 있다.

본 발명에 따르면, OFDMA 기술을 이용한 셀 설계에서 반송파를 분할하여 섹터 및 셀을 계층별로 구현하여, 이를 자원관리 관점에서 활용할 수 있고, 또한, 다수개 반송파를 클래스 개념을 도입하여 독립되게 분할하고, 각 클래스를 섹터 및 셀에 할당하여 셀 배치를 수행하게 되며, 또한 서비스 종류, 사용자 속도, AMC 등을 기반으로 자원관리 방안을 제공하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 시스템의 계층적 셀 구성 방법을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예는, 다수개 반송파를 대상으로 부채널 및 그룹의 기본 개념에 대한 상위 개념으로 클래스(Class) 개념을 도입하고, 도입된 클래스를 셀 설계에 적용하여 셀을 계층적으로 구성하며, 이와 같이 구성된 계층 셀 내의 무선자원을 효율적으로 사용하는 방식을 제공하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부채널 및 그룹 개념의 반송파 배치도로서, (N×M)개로 구성된 반송파를 사용하는 OFDMA에서 반송파를 부채널과 그룹으로 할당하는 것을 예시하고 있다.

구체적으로, 도 1을 참조하면, IEEE 802.16에서 사용되는 OFDMA 방식에 따르면, 부채널 개수에 해당되는 M개를 묶어서 그룹이라 하고, 상기 그룹은 N개의 그룹으로 배치될 수 있는데, 즉, 상기 N개의 그룹은 각각 M개 반송파로 구성되고, 순차적으로 배치된다. 여기서, N과 M은 각각 임의의 정수이다.

또한, 부채널에 속하는 반송파들은 모든 그룹에 하나씩 배치되고, 각각 데이터를 할당하는 기본 개념으로 사용된다. 또한, 슬롯 단위로 M개 부채널을 사용자에게 부채널별로 할당하고, M명의 사용자들은 한 개의 부채널씩을 사용하거나 또는 사용자 한 명이 M개 부채널을 사용할 수도 있다. 또한, 한 사용자에게 할당된 부채널은 반송파들이 N개 그룹으로 분할되며, 결국 사용자 데이터 할당에 대한 영향이 N개 그룹에 분산된다.

한편, WMAN에서 단일 주파수를 사용하는 방식은 부채널을 섹터 개수로 분할하는 방식을 사용하고 있다. 이와 같이 섹터별로 할당된 부채널들은 중복되지 않게 배치되어 섹터를 구성한다. 상기 섹터 간에는 파일롯을 배치하고, 단말기는 일정 위치와 형태를 구성하는 파일롯 반송파들을 수신하여 섹터 내의 신호 세기로 이용한다. 이것은 IEEE 802.16에서 사용되는 방식으로서, 단일 주파수내 부채널 자원을 섹터로 분할하여, 한 섹터에서 사용되는 무선 용량이 전체 단일 무선용량에서 섹터에 할당된 부채널의 비율로 축소되는 단점이 있다. 이러한 섹터에 사용되는 반송파들이 전체 주파수에 걸쳐 분포되고, 이때, 상기 그룹에서 반송파의 배치는 규칙을 가지고 분산시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 그룹 분할을 위한 클래스 개념을 예시하는 도면으로서, 전술한 도 1의 그룹 및 부채널에 덧붙여서 클래스 개념을 나타낸다.

도 2를 참조하면, 모든 반송파들이 N개 그룹으로 나뉘는 환경에서 그룹들을 다시 K개 클래스로 구성되며, 각각의 클래스는 다수개 그룹으로 구성되는 경우를 나타내고 있다. 여기서, 상기 K개 클래스는 각각 동일한 그룹 개수를 갖거나, 또는 각각 동일하지 않은 임의의 그룹 개수를 가질 수 있다. 또한, 상기 클래스는 섹터로 대표되는 독립적인 무선영역에 할당되어, 섹터 및 셀 배치에 사용된다.

또한, 상기 클래스 개념을 WMAN에서 적용되는 섹터에 도입할 경우, N개 그룹을 M개 부채널로 변경하여 부채널들을 K개 클래스로 할당하게 되며, 예를 들어, 3섹터의 경우에 M개 부채널을 3개 클래스로 섹터에 할당된 용량의 비율로 분할하고, 각 클래스를 섹터에 할당하게 된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 시스템의 계층적 셀 구성 방법은, 먼저, 직교성을 갖는 L개의 반송파를 M개의 부채널로 분할하고, 이후 상기 M개의 부채널을 각각 구비하는 N개의 그룹으로 분할하게 된다.

다음으로, 상기 N개의 그룹 각각을 또는 상기 M개의 부채널을 K개로 묶어서 K개의 클래스로 구성하고, 상기 K개의 클래스에 따라 상기 L개의 반송파를 분할하며, 상기 K개 클래스에 대응하는 복수의 계층 셀을 구성하게 된다. 또한, 상기 K개 클래스에 대응하는 복수의 계층 셀을 구성할 경우, 상기 무선 영역별로 구분되는 섹터별로 용량을 할당하여 상기 클래스 용량으로 사상시키고, 이후, 상기 클래스 개수를 상기 섹터 개수와 동일하게 생성한 후에, 상기 섹터별로 각각 하나의 클래스를 할당하여 섹터를 구성할 수 있다.

여기서, 상기 복수의 계층 셀은 무선 영역별로 구분되는 섹터들로 구성되는 섹터 계층, 및 전체 셀 영역에 해당하는 단일 셀로 구성되는 셀 계층을 포함할 수 있는데, 도 4 내지 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 순차적 그룹 할당을 예시하는 도면으로서, N개 그룹(310, …, 315)을 K개 클래스로 할당하는 경우, 상기 그룹(310, …, 315)을 최대한 분산하기 위하여 순차적으로 분할하는 방식을 예시하고 있다.

도 3을 참조하면, N이 K의 정수배인 경우, K개 클래스에 순차적으로 각각의 클래스를 분산하여 할당한다. k번째 클래스에는 nK+k인 그룹을 할당하고, 이때, n은 0, 1, 2 … 등의 정수를 갖는다. 예를 들어, 제1 그룹(310), 제K+1 그룹(312) 및 제2K+1 그룹(314)은 제1 클래스가 되고, 제K 그룹(311), 제2K 그룹(313) 및 제N 그룹(315)은 제2 클래스가 된다. 즉, N이 K의 정수배인 경우, 순차적으로 K 그룹을 묶고, 그 중에서 임의의 그룹을 선택하여 클래스에 할당하여 클래스를 구성하게 된다. 이것은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 클래스를 구성하는 방법에서 상기 그룹을 임의로 할당하는 방식을 도입한 것이다.

또한, 상기 N개 그룹을 상기 클래스 개수인 K의 정수배로 구성하고, 상기 N개의 그룹 각각을 랜덤하게 클래스 각각에 할당할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 독립 클래스를 이용한 섹터 구성을 예시하는 도면으로서, 그룹을 분할하여 도 3에 도시된 클래스를 섹터에 적용하는 것을 나타내고 있다.

먼저, 상기 그룹을 분할한 클래스를 3개로 구성하고, 각 클래스(410, 420, 430)를 3 섹터로 구성된 셀에 적용한다. 여기서, 제1 클래스(410)는 K₁ 그룹으로 구성되고, 제2 클래스(420)는 K₂ 그룹으로 구성되며, 제3 클래스(430)는 K₃ 그룹으로 구성된다. 이때, 상기 반송파들은 독립된 클래스로 분할되어 서로 간섭이 없으나, 상기 클래스별로 할당되는 반송파들이 감소되므로, 사용자가 사용하는 데이터 량도 감소하게 된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 계층 셀 구조에서 독립 클래스의 섹터 계층과 하나의 셀 계층을 예시하는 도면으로서, 단일 주파수에서 계층 구조를 갖는 섹터 계층과 셀 계층으로 나뉘는 것을 예시하고 있다.

먼저, 섹터 계층(510, 520, 530)은 도 4와 같이 독립된 클래스로 구성된 섹터를 이용하여 셀을 구성한다. 다른 계층으로서, 셀 계층(540)은 셀 전체 영역에 걸쳐 단일 무선 영역으로 셀을 구성한다. 이와 같은 계층 구조는 2가지 계층으로 이루어지며, 여기서 상기 반송파들은 4가지 독립된 클래스로 구성되는데, 제1 클래스(510)에서 제2 클래스 (530)까지는 섹터 계층에 섹터별로 적용되고, 제4 클래스(540)는 셀 계층에 적용되는 것을 예시하고 있다.

이때, 섹터 계층과 셀 계층에 할당된 자원들은 사용되는 자원 관리 방법에 따라 다양하게 이용된다. 예를 들어, 상기 섹터 계층(510, 520, 530)은 영역이 작으므로 이동속도가 낮은 사용자가 섹터 계층에 할당된다. 이와는 달리, 상기 셀 계층(540)은 영역이 크므로 속도가 높은 사용자가 셀 계층에 할당되어, 핸드오버 발생 빈도를 감소시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 계층 셀 구조에서 단일 클래스의 섹터 계층과 하나의 셀 계층을 예시하는 도면으로서, 단일 주파수에서 계층 구조를 갖는 섹터 계층과 셀 계층으로 나뉘는 것을 예시하고 있다.

상기 섹터 계층은 동일한 클래스(610, 620, 630)로 구성된 섹터를 이용하여 셀을 구성한다. 다른 계층으로서, 셀 계층은 하나의 클래스(620)로 구성된 셀 전체 영역에 걸쳐 단일 무선 영역으로 셀을 구성한다. 이와 같은 계층 구조는 2가지 계층으로 이루어지며, 상기 반송파들이 2가지 독립된 클래스로 구성되고, 제1 클래스(610)는 섹터 계층에서 각 섹터에 동일하게 적용되고, 제2 클래스(620)는 셀 계층에 적용되는 것을 예시하고 있다.

즉, 상기 N개의 그룹을 2개의 클래스로 구성하는 경우, 하나의 클래스를 섹터 계층에 할당해서 상기 섹터와 동일한 클래스에 대한 무선자원을 할당하고, 나머지 하나의 클래스는 셀 계층에 할당할 수 있다.

여기서, 상기 하나의 클래스를 섹터 계층에 할당할 경우, 상기 섹터 경계에서 충돌이 발생하면, 채널 암호화 기법과 순방향 에러 보상 방식을 사용하여 데이터를 전송하게 된다. 또한, 나머지 하나의 클래스를 셀 계층에 할당할 경우, 상기 셀 계층의 전체 영역에 동일한 무선자원을 할당하여 계층적 셀 구조를 구성할 수 있다. 이때, 상기 섹터 계층과 셀 계층에 할당된 자원들은 사용되는 자원관리 방법에 따라 다양하게 이용되고 다음과 같은 방식을 적용할 수 있다.

첫째, 섹터 계층은 영역이 작으므로, 이동속도가 낮은 사용자가 섹터 계층에 할당되고, 이동속도가 높은 사용자는 셀 계층에 할당하여 핸드오버 발생 빈도를 감소시킬 수 있다.

둘째, 섹터 경계 영역에 높은 서비스를 요구하는 사용자에게 셀 계층 무선자원을 할당할 수 있다.

셋째, 서비스 우선순위가 낮은 경우, 섹터 계층을 사용하고, 우선순위가 높은 서비스는 셀 계층의 무선자원을 사용하도록 자원을 할당한다.

넷째, 섹터 계층은 섹터 경계 부근에서 높은 전송률을 요구하는 사용자에게 상기 셀 계층의 자원을 할당하여 고속의 데이터 전송이 가능한 AMC(Adaptive Modulation Coding)를 선택할 수 있게 한다.

결국, 셀의 크기에 따라 반경이 작은 셀은 제공할 수 있는 용량이 크고 고속의 전송을 요구하는 데이터의 전송과 낮은 이동성, 지연에 민감한 실시간 서비스를 지원한다. 반면, 반경이 큰 셀은 용량이 작은 데이터의 전송과, 높은 이동성, 그리고 지연에 민감하지 않은 서비스를 지원하고, 핸드오버로 인해 발생하는 오버헤드를 줄일 수 있다. 이러한 셀 특성을 이용하면 단말기의 이동성과 요구하는 서비스 품질을 고려하여 그에 맞는 서비스를 제공해줌으로써 사용자에게 양질의 서비스를 제공할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 부채널 분할을 위한 클래스 개념을 예시하는 도면으로서, 상기 반송파들에 대한 개념으로 그룹 및 부채널에 덧붙여서 클래스 개념을 나타낸다. 모든 반송파들이 M개 부채널로 나뉘는 환경에서 부채널들이 다시 K개 클래스로 구성된다.

도 7에서 상기 클래스는 다수개의 부반송파로 구성되는 경우를 나타낸다. 이때, 상기 클래스는 섹터로 대표되는 독립적인 무선영역에 할당되어 섹터 및 셀 배치에 사용된다.

본 발명의 실시예에서는, 다수개의 셀을 구성하는 목적으로 다수개의 반송파를 분할하는 기존 부채널 개념과 그룹 개념에 부가하여 클래스 개념을 도입함으로써, 다수개 반송파를 분할하여 셀로 구성하거나 섹터로 구성하여 동일한 주파수로 다수개의 셀을 구성하게 된다. 또한, OFDMA에서 다수개의 반송파를 분할하여, 섹터로 구성된 계층과 셀 영역으로 구성된 계층으로 구성된 복수의 계층 셀 구조를 구성하게 된다. 또한, 복수의 계층 셀 구조에서 계층별로 사용되는 무선자원을 서비스 종류, 사용자 이동성, 변조 옵션을 기준으로 사용하게 된다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 다수개 반송파를 독립적인 클래스 개념을 도입하여 독립된 무선 영역을 요구하는 시스템에 쉽게 적용할 수 있고, 단일 주파수에서 섹터 및 셀을 용이하게 설계할 수 있다.

둘째, N개 그룹을 K개의 클래스로 분할하는 방식에서, 임의의 정수 개를 갖는 그룹을 묶고 이를 K개 클래스로 할당함으로써, 클래스에 할당된 그룹들을 분산시킬 수 있다.

셋째, 다수개 그룹으로 구성된 독립된 클래스를 섹터에 할당함으로써, 섹터 사이의 간섭을 없애고, 각 섹터가 독립적인 무선 영역으로 동작될 수 있다.

넷째, 섹터 계층 및 셀 계층으로 구성되는 계층 구조는 셀 설계에서 다양성을 부여하고, 사용자의 특성에 따른 자원 사용이 가능하다.

다섯째, 계층 구조에서 속도가 높은 사용자를 셀 계층에서 무선자원을 사용하여 섹터 구간 핸드오버를 감소시킴으로써, 핸드오버 발생 빈도 및 제어 메시지를 감소시킬 수 있다.

여섯째, 섹터 계층에서 섹터 경계 부근에서 높은 전송률을 요구하는 사용자를 셀 계층 자원을 할당함으로써, 섹터 계층에서 보다 높은 고속의 데이터 전송이 가능한 AMC(Adaptive Modulation Coding)를 선택할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부채널 및 그룹 개념의 반송파 배치도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 그룹 분할을 위한 클래스 개념을 예시하는 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 순차적 그룹 할당을 예시하는 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 독립 클래스를 이용한 섹터 구성을 예시하는 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 계층 셀 구조에서 독립 클래스의 섹터 계층과 하나의 셀 계층을 예시하는 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 계층 셀 구조에서 단일 클래스의 섹터 계층과 하나의 셀 계층을 예시하는 도면이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 부채널 분할을 위한 클래스 개념을 예시하는 도면이다.

Claims (14)

1. OFDMA 방식을 사용하는 이동통신 시스템의 셀 구성 방법에 있어서,

   a) 직교성(Orthogonality)을 갖는 L개의 반송파(Carrier)를 M개의 부채널(sub-channel)로 분할하는 단계;

   b) 상기 M개씩의 부채널을 각각 구비하는 N개의 그룹(Group)으로 분할하는 단계;

   c) 상기 N개의 그룹을 임의의 정수 개씩 묶어서 K개의 클래스로 구성하는 단계; 및

   d) 상기 K개 클래스에 대응하는 복수의 계층 셀을 구성하는 단계

   를 포함하는 계층적 셀 구성 방법.
2. OFDMA 방식을 사용하는 이동통신 시스템의 셀 구성 방법에 있어서,

   a) 직교성을 갖는 L개의 반송파를 M개의 부채널로 분할하는 단계;

   b) 상기 M개의 부채널을 각각 구비하는 N개의 그룹으로 분할하는 단계;

   c) 상기 M개의 부채널을 임의의 정수 개로 묶어서 K개의 클래스로 구성하는 단계; 및

   d) 상기 K개 클래스에 대응하는 복수의 계층 셀을 구성하는 단계

   를 포함하는 계층적 셀 구성 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 c) 단계에서, 상기 K개 클래스가 각각 동일한 그룹 개수를 갖거나, 또는 각각 동일하지 않은 임의의 그룹 개수를 갖는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구성 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 c) 단계에서, 상기 K개 클래스가 각각 동일한 그룹 개수를 갖는 경우, 상기 K개 클래스 각각에 순차적으로 상기 그룹을 하나씩 할당하여 k번째 클래스에는 nK+k 그룹을 할당하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구성 방법.
5. 제3항에 있어서,

   상기 c) 단계는, 상기 K개 클래스가 각각 동일한 그룹 개수를 갖는 경우, 상기 N개의 그룹 각각을 랜덤하게 상기 클래스 각각에 할당하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구성 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 d) 단계의 복수의 계층 셀은 무선 영역별로 구분되는 섹터들로 구성되는 섹터 계층, 및 전체 셀 영역에 해당하는 단일 셀로 구성되는 셀 계층을 포함하는 계층적 셀 구성 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 d) 단계는,

   d-1) 상기 무선 영역별로 구분되는 섹터별로 용량을 할당하여 상기 클래스 용량으로 사상시키는 단계;

   d-2) 상기 클래스 개수를 상기 섹터 개수와 동일하게 생성하는 단계; 및

   d-3) 상기 섹터별로 각각 하나의 클래스를 할당하여 섹터를 구성하는 단계

   를 포함하는 계층적 셀 구성 방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 d) 단계는,

   d-1) 상기 클래스 개수를 상기 섹터 개수에 하나를 더한 개수로 상기 클래스를 분할하는 단계;

   d-2) 상기 섹터 영역에 하나씩의 클래스를 할당하는 단계; 및

   d-3) 상기 셀 영역을 포함하는 셀에는 나머지 하나의 클래스를 할당하는 단계

   를 포함하는 계층적 셀 구성 방법.
9. 제6항에 있어서, 상기 d) 단계는,

   d-1) 상기 N개의 그룹을 2개의 클래스로 구성하는 단계;

   d-2) 하나의 클래스를 섹터 계층에 할당해서 상기 섹터와 동일한 클래스에 대한 무선자원을 할당하는 단계; 및

   d-3) 나머지 하나의 클래스는 셀 계층에 할당하는 단계

   를 포함하는 계층적 셀 구성 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 d-2) 단계에서, 상기 섹터 경계에서 충돌이 발생할 경우, 채널 암호화 기법과 순방향 에러 보상 방식을 사용하여 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구성 방법.
11. 제9항에 있어서,

    상기 d-3) 단계에서, 상기 셀 계층의 전체 영역에 동일한 무선자원을 할당하여 계층적 셀 구조를 구성하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구성 방법.
12. 제6항에 있어서,

    상기 섹터 계층은 이동속도가 낮은 사용자에게 무선자원 사용을 허용하고, 상기 셀 계층은 이동속도가 높은 사용자에게 무선자원 사용을 허용하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구성 방법.
13. 제6항에 있어서,

    상기 섹터 계층은 낮은 우선순위를 갖는 서비스에 대해 무선자원 사용을 허용하고, 상기 셀 계층은 높은 우선순위를 갖는 서비스에 대해 무선자원 사용을 허용하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구성 방법.
14. 제6항에 있어서,

    상기 섹터 계층은 섹터 경계 부근에서 높은 전송률을 요구하는 사용자에게 상기 셀 계층의 자원을 할당하여 고속의 데이터 전송이 가능한 AMC(Adaptive Modulation Coding)를 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구성 방법.