KR20070038875A - 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의채널구성 및 자원할당 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 채널구성 및 자원할당 방법에 관한 것으로서, 기지국이 중계국으로 고정적(Fixed) 또는 동적(Dynamic) 자원을 할당하는 과정과, 상기 중계국이 상기 할당된 자원 내에서 하나 이상의 단말기에게 동적(Dynamic) 자원을 할당하는 과정을 포함하여, 기지국은 중계국에게 무선 통신 자원을 고정적 혹은 동적으로 할당할 수 있는 이점이 있다.
OFDM, 다중 홉, 릴레이, 채널구성, 자원할당
Description
도 1은 본 발명에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 구조를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 통신 채널 구성 방법을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 기지국에서 중계국으로 대역폭 및 부반송파를 할당하기 위한 방법의 절차를 도시한 흐름도,
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 통신 채널 구성 방법을 도시한 도면, 및
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 기지국에서 중계국으로 대역폭 및 부반송파를 할당하기 위한 방법의 절차를 도시한 흐름도.
본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히, 채널구성 및 자원할당 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation : 이하 '4G'라 칭함) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Quality of Service : 이하 'QoS'라 칭함)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(Local Area Network : 이하 'LAN'이라 칭함) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(Metropolitan Area Network : 이하 'MAN'이라 칭함) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(Broadband Wireless Access : BWA) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 QoS를 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16d 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템이다.
상기 IEEE 802.16d 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템은 물리 채널(physical channel)을 위해 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : 이하 'OFDM'이라 칭함)/직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access : 이하 'OFDMA'라 칭함) 방식 을 사용하고 있다. 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템은 현재 가입자 단말기(Subscriber Station : 이하 ‘SS'라 칭함)가 고정된 상태, 즉 SS의 이동성을 전혀 고려하지 않은 상태 및 단일 셀 구조만을 고려하고 있는 시스템이다. 이와는 달리, IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템에 SS의 이동성을 고려하는 시스템이며, 상기 이동성을 가지는 SS를 이동 단말기(Mobile Station : 이하 ‘MS'라 칭함)라고 칭하기로 한다.
일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템은 고정된 기지국과 MS 간에 직접 링크를 통해 시그널링 송수신이 이루어지므로 상기 기지국과 MS 간에 신뢰도가 높은 무선 통신 링크를 쉽게 구성할 수 있다. 그런데, 상기의 IEEE 802.16e 통신 시스템은 기지국의 위치가 고정되어 있으므로 무선망 구성에 있어서 유연성이 낮으며, 따라서 트래픽 분포나 통화 요구량 변화가 심한 무선 환경에서는 효율적인 통신 서비스를 제공하기 어렵다.
이와 같은 단점을 극복하기 위해 고정된 중계국(relay station) 혹은 이동성을 갖는 중계국 혹은 일반 MS들을 이용하여 다중 홉 릴레이 형태의 데이터 전달 방식을 상기 IEEE802.16e 통신 시스템과 같은 일반 셀룰라 무선 통신 시스템에 적용할 수 있다. 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템은 통신 환경 변화에 신속하게 대응하여 네트워크를 재구성할 수 있으며, 전체 무선망을 보다 효율적으로 운용할 수 있다. 예를 들어, 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템은 셀 서비스 영역을 확장시키고 시스템 용량을 증대시킬 수 있다. 즉, 기지국과 MS 간 채널 상태가 열악한 경우 상기 기지국과 MS 사이에 중계국을 설치 하여 상기 중계국을 통한 다중 홉 릴레이 경로를 구성함으로써 채널 상태가 보다 우수한 무선 채널을 상기 MS에게 제공할 수 있다. 또한 기지국으로부터 채널 상태가 열악한 셀 경계 지역에서 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용함으로써 보다 고속의 데이터 채널을 제공할 수 있고, 셀 서비스 영역을 확장시킬 수 있다.
한편, 일반적인 무선통신 시스템에서 제한된 셀 영역을 가지는 고정된 기지국들이 사용할 수 있는 무선 채널 자원들은 일반적으로 고정되어 있고, 상기 무선 채널 자원을 통신하는 단말기들이 나누어 가지게 된다. 하지만, 상기 일반적인 무선통신 시스템에서는 음영지역이나 셀 영역 확장을 위해서 따로 무선 통신 자원을 크게 하거나 작게 할 수 없다. 따라서, 상기 다중 홉(Multihop) 릴레이 방식을 이용하여 무선 통신 자원을 동적으로 할당할 수 있는 방법의 정의가 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 채널구성 및 자원할당 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 1 실시 예에 따르면, 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법은, 기지국이 중계국으로 고정적(Fixed) 또는 동적(Dynamic) 자원을 할당하는 과정과, 상기 중계국이 상기 할당된 자원 내에서 하나 이상의 단말기에게 동적(Dynamic) 자원을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 2 실시 예에 따르면, 다중 홉 릴레 이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법은, 기지국이 중계국으로 고정적(Fixed) 또는 동적(Dynamic) 자원을 할당하고, 하나 이상의 단말기들에게 동적(Dynamic) 자원을 할당하는 과정과, 상기 중계국이 상기 할당된 자원 내에서 상기 하나 이상의 단말기에게 동적(Dynamic) 자원을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 채널구성 및 자원할당 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 구조를 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템은 고정된 기지국(101)과 이동 단말기(104)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 단말기(104)가 상기 기지국(101)의 셀 영역 밖에 존재하거나 상기 기지국(101) 과 단말기(104) 사이의 건물들로 인해 상기 단말기(104)가 음영지역에 존재하는 경우, 상기 단말기(104)는 상기 기지국(104)과 무선으로 통신하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해, 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템은 상기 기지국(101)과 이동 단말기(104) 사이에 고정 중계국(102) 또는 이동 중계국(103)을 설치하여 상기 기지국(101)의 신호가 상기 단말기(104)까지 도달할 수 있도록 함으로써, 상기 기지국(101)의 셀 영역을 확장하고, 음영지역을 해소할 수 있다.
여기서, 상기 고정 중계국(102)은 상기 기지국(101)과 무선(111) 또는 유선(112)으로 통신이 가능하고, 상기 이동 중계국(103)은 상기 기지국(101) 또는 상기 고정 중계국(102)과 무선(113)으로 통신이 가능하며, 상기 고정 중계국(102) 또는 이동 중계국(103)은 상기 이동 단말기(104)와 무선으로 통신(114)이 가능하다. 여기서, 상기 고정 중계국(102)의 경우, 반드시 상기 이동 중계국(103)을 통해서 상기 이동 단말기(104)와 통신이 가능한 것은 아니며, 직접 상기 이동 단말기(104)와 무선으로 통신이 가능하다. 또한, 상기 이동 중계국(103)의 경우, 반드시 상기 고정 중계국(102)을 통해서 상기 기지국(101)과 통신이 가능한 것은 아니며, 직접 상기 기지국(101)과 무선으로 통신이 가능하다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 통신 채널 구성 방법을 도시한 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 기지국(201)은 사용자 단말기(203)와 직접 통신을 수 행할 수 없는 위치에 존재하는 경우, 중계국(202)을 통해서 상기 사용자 단말기(203)와 통신을 수행할 수 있다. 이때, 상기 중계국(202)은 고정된 중계국이거나, 다른 위치로 이동 가능한(Nomadic) 중계국이거나, 이동 중에 통신이 가능한 중계국 중 하나이다. 여기서, 상기 중계국(202)이 고정된 중계국인 경우, 상기 중계국(202)은 상기 기지국(201)과 유선 채널 또는 무선 채널로 연결될 수 있으며, 상기 중계국(202)이 고정된 중계국이 아닌 경우, 상기 중계국(202)은 상기 기지국(201)과 무선채널로 연결될 수 있다. 또한, 상기 중계국(202)과 상기 단말기(203)는 무선채널로 연결된다.
여기서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 전송 구간에 있어, 순방향(Downlink)의 경우, 상기 기지국(201)에서 중계국(202)으로 데이터를 전송하는 구간(211, 이하 'DL_1'이라 칭함)과 상기 중계국(202)에서 사용자 단말기(203)로 데이터를 전송하는 구간(212, 이하 'DL_2'라 칭함)으로 나누어지고, 역방향(Uplink)의 경우, 상기 단말기(203)에서 상기 중계국(202)로 데이터를 전송하는 구간(213, 이하 'UL_2'라 칭함)과 상기 중계국(202)에서 상기 기지국(201)으로 데이터를 전송하는 구간(214, 이하 'UL_1'이라 칭함)으로 나누어진다.
먼저, 상기 DL_1(211)의 경우, 기지국(201)은 중계국(202)으로의 대역폭 할당에 대한 스케줄링(Scheduling) 권한을 가지며, 단말기(203)는 상기 스케줄링 과정에 관여하지 않는다. 여기서, 상기 대역폭 할당은 고정적(Fixed) 또는 동적(Dynamic)으로 수행할 수 있고, 상기 할당된 대역폭에서의 데이터의 전송을 위한 채널 할당 역시 고정적(Dedicated) 또는 동적(Dynamic)으로 수행할 수 있다. 이때, 상기 할당된 채널은 상기 기지국(201)과 중계국(202) 사이의 제어(Control)채널 또는 트래픽(Traffic) 채널로 이용할 수 있다.
상기 DL_2(212)의 경우, 상기 기지국(201)에서 결정하여 정해주는 대역폭 내에서 중계국(202)은 다수의 단말기(203)들로의 대역폭 할당에 대한 스케줄링(Scheduling) 권한을 가진다. 여기서, 상기 단말기(203)로의 대역폭 할당 및 상기 할당된 대역폭에서의 데이터의 전송을 위한 채널 할당은 동적으로 수행할 수 있으며, 이때 상기 할당된 채널은 상기 중계국(202)과 단말기(203) 사이의 제어 채널 또는 트래픽 채널로 이용할 수 있다.
상기 UL_1(214)과 UL_2(213)의 경우, 대역폭 및 채널 할당 방법은 각각 상기 DL_1(211) 및 DL_2(212)와 동일하고, 이때 상기 할당된 채널 역시 상기 DL_1(211) 및 DL_2(212)와 동일하게 제어(Control)채널 또는 트래픽(Traffic) 채널로 이용할 수 있다. 여기서, 역방향의 스케줄링은 순방향 스케줄링과 동일하게 상기 기지국(201)이 중계국(202)으로 대역폭을 할당하고, 상기 할당된 대역폭 내에서 상기 중계국(202)이 다수의 단말기(203)들에게 다시 대역폭이 할당한다. 단, 상기 다수의 단말기(203)들에게 대역폭을 할당할 경우, 비경쟁(non-contention) 또는 경쟁(Contention)을 기본으로 스케줄링이 이루어진다.
여기서, 비경쟁을 기본으로 스케줄링의 경우, 상기 중계국(202)은 다수의 단말기(203)들이 다음 시점에 보낼 대역폭을 임의적으로 할당하게 된다. 하지만, 매 시점마다 상기 다수의 단말기(203)들이 역방향으로 보내고자 하는 대역폭의 양을 상기 중계국(202)에서 마음대로 결정하기 어려우므로, 대부분의 경우 상기 경쟁을 기본으로 스케줄링이 이루어진다. 즉, 상기 단말기(203)들은 데이터를 전송하고자 하는 시점보다 먼저 자신들이 할당받고자 하는 대역폭의 양을 중계국(202)으로 전송하고, 상기 중계국(202)으로부터 역방향 데이터 전송이 허가된 단말기(203)들만 다음 시점에 역방향으로 보낼 수 있는 대역폭 양을 상기 중계국(202)으로부터 할당받는다.
여기서, 하기 <표 1>은 상기 기술한 순방향 및 역방향에서의 통신 채널 구성 방법에 대한 내용을 정리한 표이다.
경로 | 방향 | 채널 할당 | 대역 할당 | 가용 채널 | 스케줄링 방법 |
DL_1 | 기지국에서 중계국 | 고정 채널 | 고정 대역 할당 | 제어 채널 또는 트래픽 채널 | 기지국이 중계국에게 대역폭 할당, 단말기는 관여 안함 |
동적 채널 | 동적 대역 할당 | ||||
DL_2 | 중계국에서 단말기 | 동적 채널 | 동적 대역 할당 | 기지국이 할당해 준 대역폭 내에서 중계국이 단말기들에게 대역폭 할당 | |
UL_1 | 중계국에서 기지국 | 고정 채널 | 고정 대역 할당 | 순방향의 경우와 동일하나, 비경쟁 또는 경쟁을 통해 대역폭 할당 | |
동적 채널 | 동적 대역 할당 | ||||
UL_2 | 단말기에서 중계국 | 동적 채널 | 동적 대역 할당 |
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 기지국에서 중계국으로 대역폭 및 부반송파를 할당하기 위한 방법의 절차를 도시한 흐름도이다.
상기 도 3을 참조하면, 기지국(201)은 301단계에서 중계국(202)으로 할당할 대역폭 양을 결정한다. 여기서, 상기 중계국(202)이 처음 기지국(201)에 접속할 시, 상기 중계국(202)은 상기 기지국(201)으로 대역폭 할당을 요청할 수 있고, 상기 기지국(201)은 상기 중계국(202)과의 협의 과정을 통해 가능한 대역폭 할당량을 결정할 수 있다. 또한, 서비스 수신 도중 할당받고자 하는 대역폭의 양을 변경하고자 할 시, 상기 중계국(202)은 상기 기지국(201)으로 대역폭 재할당을 요청할 수 있고, 상기 기지국(201)은 상기 중계국(202)과의 협의 과정을 통해 상기 중계국(202)에게 할당된 대역폭의 양을 변경할 수 있다.
여기서, 상기 중계국(202)에게 할당된 대역폭 양은 중계국이 역방향 및 순방향 데이터 및 제어정보를 전송할 때 사용되며, OFDM 시스템에서 상기 중계국(202)에게 할당된 대역은 부반송파로 구성된다. 상기 부반송파의 채널 상태는 시간에 따라 변화하게 되고, 이를 반영하기 위해 상기 기지국(201)은 303단계에서 상기 기지국(201)과 직접 통신하는 자기 셀 내의 단말기(203)들의 채널상태에 대한 정보를 주기적으로 보고받는다.
이후, 상기 기지국(201)은 302단계에서 상기 주기적으로 수신한 자기 셀 내의 단말기(203)들의 채널 상태에 대한 정보를 반영하여 상기 중계국(202)에 할당된 부반송파에 대해 변경이 필요한지 여부를 결정한다.
상기 중계국(202)에 할당된 부반송파의 변경이 불필요하다고 판단될 시, 상기 기지국(201)은 상기 초기에 중계국으로 할당한 대역폭 양과 부반송파를 그대로 유지(308)한다. 반면, 상기 중계국(202)에 할당된 부반송파의 변경이 필요하다고 판단될 시, 상기 기지국(201)은 304단계에서 상기 중계국(202)으로부터 수신된 중계국-기지국 간 채널 상태 정보가 존재하는지 여부를 검사한다. 상기 중계국-기지국 간 채널 상태 정보가 존재할 시, 상기 기지국(201)은 306단계에서 상기 채널 상태 정보를 반영하여 채널 상태가 좋은 부반송파를 상기 중계국(202)에게 할당한다. 반면, 상기 중계국-기지국 간 채널 상태 정보가 존재하지 않을 시, 상기 기지국(201)은 305단계에서 우선적으로 상기 단말기(203)들의 채널 정보를 반영하여 채널 상태가 좋은 부반송파를 상기 단말기(203)들에게 할당하고, 남은 부반송파를 상기 중계국(202)에게 할당한다.
이후, 상기 기지국(201)은 307단계에서 상기 부반송파의 할당에 따른 대역폭을 상기 중계국(202)에게 할당하고, 308단계에서 상기 중계국(202)으로 할당될 대역폭 양과 부반송파에 대한 스케줄링 제어 정보를 포함하는 제어 메시지를 상기 중계국(202)으로 전송한다. 일예로, IEEE 802.16 시스템의 경우, 상기 스케줄링 제어 정보는 DL-MAP 또는 UL-MAP을 통해서 상기 중계국(202) 또는 단말기(203)들에게 전송된다.
이후, 상기 기지국(201)은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 통신 채널 구성 방법을 도시한 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 사용자 단말기(403)는 기지국(401) 및 중계국(402)과 직접 통신을 수행할 수 있는 위치에 존재하는 경우, 상기 사용자 단말기(403)는 상기 기지국(401)과 직접 통신을 수행하거나 상기 중계국(402)을 통해서 상기 기지국(401)과 통신을 수행할 수 있다. 이때, 상기 중계국(402)은 고정된 중계국이거나, 다른 위치로 이동 가능한(Nomadic) 중계국이거나, 이동 중에 통신이 가능한 중계국 중 하나이다. 여기서, 상기 중계국(402)이 고정된 중계국인 경우, 상기 중계국(402)은 상기 기지국(401)과 유선 채널 또는 무선 채널로 연결될 수 있으며, 상기 중계국(402)이 고정된 중계국이 아닌 경우, 상기 중계국(402)은 상기 기지국(401)과 무선채널로 연결될 수 있다. 또한, 상기 중계국(402)과 상기 단말기(403), 상기 기지국(401)과 상기 단말기(403)는 무선채널로 연결된다.
여기서, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 전송 구간에 있어, 순방향(Downlink)의 경우, 상기 기지국(401)에서 중계국(402)으로 데이터를 전송하는 구간(411, 이하 'DL_1'이라 칭함)과 상기 중계국(402)에서 사용자 단말기(403)로 데이터를 전송하는 구간(412, 이하 'DL_2'라 칭함)와 상기 기지국(401)에서 상기 사용자 단말기(403)로 데이터를 전송하는 구간(413, 이하 'DL_3'이라 칭함)으로 나누어지고, 역방향(Uplink)의 경우, 상기 단말기(403)에서 상기 기지국(401)으로 데이터를 전송하는 구간(416, 이하 'UL_3'이라 칭함)과 상기 단말기(403)에서 상기 중계국(402)로 데이터를 전송하는 구간(415, 이하 'UL_2'라 칭함)과 상기 중계국(402)에서 상기 기지국(401)으로 데이터를 전송하는 구간(414, 이하 'UL_1'이라 칭함)으로 나누어진다.
여기서, 상기 DL_3(413)의 경우, 상기 기지국(401)은 상기 단말기(403)로의 대역폭 할당에 대한 스케줄링(Scheduling) 권한을 가진다. 여기서, 상기 대역폭 할당은 동적(Dynamic)으로 수행할 수 있고, 상기 할당된 대역폭에서의 데이터의 전송을 위한 채널 할당 역시 동적(Dynamic)으로 수행할 수 있다. 이때, 상기 할당된 채널은 상기 기지국(401)과 상기 단말기(403) 사이의 제어(Control)채널로 이용할 수 있다. 즉, 상기 단말기(403)는 트래픽 채널이 아닌 제어 채널에 한하여 상기 기지국(401)과의 통신이 가능하다. 예를 들어, 단말기는 중계국을 거치지 않고 기지국과 직접 통신을 수행하여 상기 기지국으로의 초기접속을 위한 네트웍 엔트리(Network Entry) 과정을 수행할 수 있다.
또한, 상기 UL_3(416)의 경우, 대역폭 및 채널 할당 방법은 상기 DL_3(413)와 동일하고, 이때 상기 할당된 채널 역시 상기 DL_3(413)와 동일하게 제어(Control) 채널로 이용할 수 있다.
여기서, 상기 나머지 전송 구간, 즉 DL_1(411), DL_2(412), UL_1(414), UL_2(415)에 대한 설명은 상기 도 2의 DL_1(211), DL_2(212), UL_1(214), UL_2(213)에 대한 설명과 동일하나, 상기 도 2와의 차이점은, 상기 DL_2(412)와 UL_2(415)의 경우 상기 할당된 채널이 상기 중계국(402)과 상기 단말기(403) 사이의 트래픽(Traffic) 채널로써 이용된다는 것이다. 즉, 상기 중계국(402)과 상기 단말기(403) 사이에는 제어 채널 통신은 없고, 데이터 전송을 위한 트래픽 채널만 존재하게 된다.
여기서, 하기 <표 2>는 상기 기술한 순방향 및 역방향에서의 통신 채널 구성 방법에 대한 내용을 정리한 표이다.
경로 | 방향 | 채널 할당 | 대역 할당 | 가용 채널 | 스케줄링 방법 |
DL_1 | 기지국에서 중계국 | 고정 채널 | 고정 대역 할당 | 제어 채널 또는 트래픽 채널 | 기지국이 중계국에게 대역폭 할당, 단말기는 관여 안함 |
동적 채널 | 동적 대역 할당 | ||||
DL_2 | 중계국에서 단말기 | 동적 채널 | 동적 대역 할당 | 트래픽 채널 | 기지국이 할당해 준 대역폭 내에서 중계국이 단말기들에게 대역폭 할당 |
DL_3 | 기지국에서 단말기 | 동적 채널 | 동적 대역 할당 | 제어 채널(예 : 네트웍 엔트리) | 기지국이 단말기에게 제어 채널을 위한 대역폭 할당 |
UL_1 | 중계국에서 기지국 | 고정 채널 | 고정 대역 할당 | 제어 채널 또는 트래픽 채널 | 순방향의 경우와 동일하나, 비경쟁 또는 경쟁을 통해서 대역폭 할당 |
동적 채널 | 동적 대역 할당 | ||||
UL_2 | 단말기에서 중계국 | 동적 채널 | 동적 대역 할당 | 트래픽 채널 | |
UL_3 | 단말기에서 기지국 | 동적 채널 | 동적 대역 할당 | 제어 채널 |
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 기지국에서 중계국으로 대역폭 및 부반송파를 할당하기 위한 방법의 절차를 도시한 흐름도이다.
상기 도 5를 참조하면, 기지국(401)은 501단계에서 셀 내의 중계국 및 단말기들에게 할당 가능한 총 대역폭 양(이하 'T_BW'라 칭함)을 결정한다. 여기서, 상기 T_BW는 물리 계층 및 MAC 계층에 따라 미리 정해지는 값이다.
이후, 상기 기지국(401)은 502단계에서 상기 기지국(401) 자신이 직접 관리하는 모든 단말기(403)들로부터 대역폭 요청 메시지를 수신하고, 503단계에서 상기 기지국(401) 자신이 직접 관리하는 중계국(402)으로부터 대역폭 요청 메시지가 수신되는지 여부를 검사한다. 여기서, 상기 단말기(403)로부터 수신되는 대역폭 요청 메시지에는 상기 단말기(403)가 요구하는 대역폭 할당량(이하 'BW_MSs'라 칭함)에 대한 정보가 포함되어 있고, 상기 중계국(402)으로부터 수신되는 대역폭 요청 메시지에는 상기 중계국(402)이 요구하는 대역폭 할당량(이하 'BW_RS'라 칭함)에 대한 정보가 포함되어 있다. 상기 중계국(402)으로부터 대역폭 요청 메시지가 수신될 시, 상기 기지국(401)은 504단계에서 상기 BW_RS 값과 BW_MSs 값의 합이 상기 T_BW 값보다 작거나 같은지 여부를 검사한다.
상기 BW_RS 값과 BW_MSs 값의 합이 상기 T_BW 값보다 클 시, 즉 상기 중계국(402)과 단말기(403)들이 요구하는 대역폭의 합이 상기 기지국(401)에서 지원 가능한 대역폭보다 클 시, 상기 기지국(401)은 505단계에서 상기 BW_RS 값과 BW_MSs 값의 합이 상기 T_BW 값보다 작거나 같을 수 있도록 상기 중계국(402) 및 단말기(403)들과 협상하는 과정을 수행하고, 상기 협상 과정이 성공적으로 수행되면 다시 상기 504단계로 돌아간다.
반면, 상기 BW_RS 값과 BW_MSs 값의 합이 상기 T_BW 값보다 작거나 같을 시, 상기 기지국(401)은 506단계에서 상기 기지국(401)에서 관리하는 단말기(403)들로부터 부반송파에 대한 채널 상황 보고 메시지나 현재 할당된 부반송파의 변경 요청 메시지를 수신하고, 507단계에서 상기 중계국(402)으로부터 부반송파에 대한 채널 상황 보고 메시지나 현재 할당된 부반송파의 변경 요청 메시지가 수신되는지 여부를 검사한다. 상기 메시지가 수신될 시, 상기 기지국(401)은 508단계에서 상기 메시지에 포함된 부반송파 정보를 이용하여 상기 중계국(402)과 단말기(403)들의 부반송파 사이에 중복되는 부반송파가 존재하는지 여부를 검사한다.
상기 중계국(402)과 단말기(403)들의 부반송파 사이에 중복되는 부반송파가 존재하지 않을 시, 상기 기지국(401)은 509단계에서 510단계에서 상기 중계국(402) 및 단말기(403)들로부터 수신된 부반송파에 대한 채널정보를 이용하여, 상기 중계국(402)에 대하여 좋은 채널 상태를 가지는 부반송파들을 선택하여 상기 중계국(402)에게 할당하고, 상기 단말기(403)들에 대하여 좋은 채널 상태를 가지는 부반송파들을 선택하여 상기 단말기(403)들에게 할당한다. 반면, 상기 중계국(402)과 단말기(403)들의 부반송파 사이에 중복되는 부반송파가 존재할 시, 상기 기지국(401)은 509단계에서 상기 중복되는 부반송파가 중계국(402) 혹은 단말기(403)들 중 하나에 속하도록 소정 우선순위에 따라 조정한 후, 상기 510단계로 진행한다.
이후, 상기 기지국(401)은 512단계에서 상기 부반송파의 할당에 따른 대역폭을 상기 중계국(402)에게 할당하고, 513단계로 진행하여 상기 중계국(402)으로 할당될 대역폭 양과 부반송파에 대한 스케줄링 제어 정보를 포함하는 제어 메시지를 상기 중계국(402)으로 전송한다. 일예로, IEEE 802.16 시스템의 경우, 상기 스케줄링 제어 정보는 DL-MAP 또는 UL-MAP을 통해서 상기 중계국(402) 또는 단말기(403)들에게 전송된다.
한편, 상기 503단계에서 상기 중계국(402)으로부터 대역폭 요청 메시지가 수신되지 않을 시, 상기 기지국(401)은 현재 상기 중계국(402)에게 할당된 대역폭을 유지하고, 상기 507단계에서 상기 중계국(402)으로부터 부반송파에 대한 채널 상황 보고 메시지나 현재 할당된 부반송파의 변경 요청 메시지가 수신되는지 여부를 검사한다. 상기 메시지가 수신되지 않을 시, 상기 기지국(401)은 511단계로 진행하여 현재 중계국(402)에게 할당된 대역폭 및 부반송파를 그대로 유지하여 상기 중계국(402)에게 할당한 후, 상기 513단계로 진행한다.
이후, 상기 기지국(401)은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구 체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 채널구성 및 자원할당을 제공함으로써, 기지국은 중계국에게 무선 통신 자원을 고정적 혹은 동적으로 할당할 수 있는 이점이 있다.
Claims (22)
- 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법에 있어서,기지국이 중계국으로 고정적(Fixed) 또는 동적(Dynamic) 자원을 할당하는 과정과,상기 중계국이 상기 할당된 자원 내에서 하나 이상의 단말기에게 동적(Dynamic) 자원을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 자원은 대역, 부반송파, 채널 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 채널은 제어(Control) 신호, 트래픽(Traffic) 신호 중 적어도 하나를 전송하는 채널임을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 자원은 순방향 자원, 역방향 자원 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 역방향 자원의 경우, 상기 중계국은 비경쟁(non-contention) 또는 경쟁(Contention)을 통해 하나 이상의 단말기에게 상기 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 기지국이 상기 중계국으로 고정적(Fixed) 또는 동적(Dynamic) 자원을 할당하는 과정은,상기 중계국으로 할당할 자원을 결정하는 과정과,자기 셀 내의 단말기들로부터 채널 상태 정보가 수신될 시, 상기 채널 상태 정보를 이용하여 상기 중계국에 할당된 자원에 대한 변경 필요 여부를 결정하는 과정과,상기 중계국에 할당된 자원에 대한 변경 필요가 판단될 시, 상기 중계국으로부터 수신된 중계국-기지국 간 채널 상태 정보를 이용하여 채널 상태가 좋은 자원 을 상기 중계국에게 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 중계국-기지국 간 채널 상태 정보가 존재하지 않을 시, 상기 단말기들의 채널 정보를 반영하여 채널 상태가 좋은 자원을 상기 단말기들에게 할당하고, 남은 자원을 상기 중계국에게 할당하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 중계국에 할당된 자원에 대한 변경 불필요가 판단될 시, 상기 중계국으로 할당한 자원을 유지하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 할당한 자원에 대한 스케줄링 제어 정보를 포함하는 제어 메시지를 상기 중계국으로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 중계국으로 할당할 자원을 결정하는 과정은,할당 가능한 총 자원의 양을 결정하는 과정과,상기 자기 셀 내의 단말기들과 중계국으로부터 수신되는 요구 자원 양의 합이 상기 할당 가능한 총 자원의 양보다 클 시, 상기 자기 셀 내의 단말기들 및 중계국과 자원 협상을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법에 있어서,기지국이 중계국으로 고정적(Fixed) 또는 동적(Dynamic) 자원을 할당하고, 하나 이상의 단말기들에게 동적(Dynamic) 자원을 할당하는 과정과,상기 중계국이 상기 할당된 자원 내에서 상기 하나 이상의 단말기에게 동적(Dynamic) 자원을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 자원은 대역, 부반송파, 채널 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 기지국이 상기 중계국으로 할당하는 채널은 제어(Control) 신호, 트래픽(Traffic) 신호 중 적어도 하나를 전송하는 채널임을 특징으로 하는 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 기지국이 상기 단말기들에게 할당하는 채널은 제어(Control) 신호를 전송하는 채널임을 특징으로 하는 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 중계국이 상기 단말기들에게 할당하는 채널은 트래픽(Traffic) 신호를 전송하는 채널임을 특징으로 하는 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 자원은 순방향 자원, 역방향 자원 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 역방향 자원의 경우, 상기 중계국은 비경쟁(non-contention) 또는 경쟁(Contention)을 통해 하나 이상의 단말기에게 상기 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 기지국이 상기 중계국으로 고정적(Fixed) 또는 동적(Dynamic) 자원을 할당하는 과정은,상기 중계국 및 단말기들에게 할당할 자원의 양을 결정하는 과정과,자기 셀 내의 단말기들 및 중계국으로부터 채널 상태 정보 혹은 변경 요청이 수신될 시, 상기 채널 상태 정보를 이용하여 상기 단말기들 및 중계국의 자원 사이에 중복되는 자원이 존재하는지 여부를 검사하는 과정과,상기 중복되는 자원이 존재하지 않을 시, 상기 중계국으로부터 수신된 채널 상태 정보를 이용하여 채널 상태가 좋은 자원을 상기 중계국에게 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 중복되는 자원이 존재할 시, 상기 중복되는 자원이 상기 중계국 혹은 단말기들 중 하나에 속하도록 소정 우선순위에 따라 조정한 후, 상기 중계국으로부터 수신된 채널 상태 정보를 이용하여 채널 상태가 좋은 자원을 상기 중계국에게 할당하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 할당한 자원에 대한 스케줄링 제어 정보를 포함하는 제어 메시지를 상기 중계국으로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 중계국 및 단말기들에게 할당할 자원의 양을 결정하는 과정은,할당 가능한 총 자원의 양을 결정하는 과정과,상기 자기 셀 내의 단말기들과 중계국으로부터 수신되는 요구 자원 양의 합이 상기 할당 가능한 총 자원의 양보다 클 시, 상기 자기 셀 내의 단말기들 및 중계국과 자원 협상을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 중계국으로부터 채널 상태 정보 혹은 변경 요청이 수신되지 않을 시, 상기 중계국으로 할당한 자원의 양을 유지하는 것을 특징으로 하는 방법.
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