KR20070043600A

KR20070043600A - 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널선택적 스케줄링 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20070043600A
Application number: KR1020060088979A
Authority: KR
Inventors: 권환준; 이주호; 김유철
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2007-04-25
Also published as: EP2161871A1; EP2161871B1; US20070091787A1; KR100798849B1; EP1777869A1; EP1777869B1; DE602006012108D1

Abstract

본 발명은 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링(scheduling) 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 데이터 전송에 대한 역방향 채널 선택적 스케줄링을 지원하기 위해 단말의 SNR 측정 파일럿 전송을 스케줄링하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 방법은 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템의 기지국에서 채널 선택적 스케줄링 방법에 있어서, 단말에게 소정의 파일럿 전송을 요구하는 과정과, 상기 단말로부터 특정 주파수 대역 또는 주파수 전 대역에 대한 파일럿을 수신받아 소정의 채널 선택적 스케줄링하는 과정과, 상기 단말에게 스케줄링 결과를 반영한 데이터 전송을 요청하는 과정과, 상기 단말로부터 상기 스케줄링 결과를 반영한 데이터를 수신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

SNR, OFDM, 스케쥴링

Description

직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CHANNEL SELECTION SCHEDULING IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM USING OFDMA}

도 1은 일반적인 OFDM 방식의 이동통신 시스템에서 송신기의 블록 구성도,

도 2는 일반적인 OFDM 방식의 이동통신 시스템에서 수신기의 블록 구성도,

도 3은 일반적인 OFDM 방식의 이동통신 시스템에서 시간축 상에서의 채널 선택적 스케쥴링의 일례를 나타낸 도,

도 4는 일반적인 OFDM 방식의 이동통신 시스템에서 주파수축 상에서의 채널 선택적 스케줄링의 일례를 나타낸 도,

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 송수신기의 블록 구성도,

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 송수신기의 블록 구성도,

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 방식의 이동통신 시스템에서 역방향 채널 선택적 스케줄링 시, 제어 흐름도,

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 OFDM 방식의 이동통신 시스템에서 역방향 채널 선택적 스케줄링 시, 제어 흐름도,

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 역방향 프레임 구조도,

도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 역방향 프레임 구조도.

본 발명은 이동통신 시스템에서 스케줄링 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 시스템에서 사용되고 있는 역방향 다중 접속 방식은 크게 두 가지, 비 직교(Non-orthogonal)다중접속 방식과 직교(orthogonal) 다중접속 방식으로 구분된다. 상기에서 비 직교 다중접속 방식이란, 다수의 단말로부터 전송되는 역방향 신호들이 서로 직교하지 않은 다중 접속 방식을 말하며, 상기 비 직교 다중접속 방식의 일례로 코드 분할 다중 접속 방식(Code Division Multiple Access : CDMA) 방식이 있다.

반면에, 직교다중접속 방식이란, 다수의 단말로부터의 역방향 전송들이 서로 직교하는 다중접속 방식을 말하며, 상기 직교다중접속 방식의 예로 주파수분할다중접속 방식(Frequency Division Multiple Access : FDMA), 시분할다중접속 방식(Time Division Multiple Access : TDMA) 등이 있다. 일반적인 패킷 데이터 이동 통신 시스템에서 직교다중접속 방식으로 상기 주파수분할다중접속 방식 및 시분할다중접속 방식의 혼합된 형태가 사용되고 있다. 즉, 여러 사용자들의 전송이 주파수 및 시간 상에서 구분되도록 하는 것이다. 통상의 주파수분할다중접속 방식의 대표적인 예로, 직교주파수다중접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access : OFDMA) 방식이 있다. 상기 OFDMA 방식은 다수의 단말들이 서로 다른 서브 캐리어(sub-carrier)를 통해 신호를 전송함으로써 단말들의 신호 구분이 가능하도록 하는 다중 접속 방식을 말한다. 상기 OFDMA 방식의 송수신기에 대해 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 송신기를 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 송신하고자 하는 소정의 정보 비트(information bits) 열은 채널 부호화기(101)로 입력된다. 상기 채널 부호화기(101)는 정보 비트 열을 미리 결정된 방식에 따라 채널 부호화 과정을 수행한 후, 이를 채널 인터리버(102)로 출력한다. 상기 채널 부호화기(101)는 블록 부호화기(block encoder), 길쌈 부호화기(Convolutional encoder), 터보 부호화기(Turbo encoder), 또는LDPC (Low Density Parity Check) 부호화기 등이 사용될 수 있다.

상기 채널 인터리버(102)는 상기 채널 부호화기(101)의 출력을 입력으로 받아 소정의 채널 인터리빙을 수행한 후, 변조기(103)로 출력한다. 한편, 상기 도 1 에서는 생략되었으나, 상기 채널 부호화기(101) 및 채널 인터리버(102) 사이에 반복기 및 천공기로 구성되는 레이트 매칭(Rate Matching) 블록이 존재할 수 있음은 자명한 사실이다. 상기 변조기(103)는 상기 채널 인터리버(102)의 출력을 입력으로 받아 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 8PSK(Phase Shift Keying), 16 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 등의 변조 과정을 수행한 후 변조 심볼들을 이득 조절기(104)로 출력한다. 상기 이득 조절기(104)는 각 채널에 소정의 규칙에 따라 정해진 이득을 곱한 후, 직/병렬 변환기(105)로 출력한다. 상기 직/병렬 변환 기(105)는 상기 이득 조절기(104)의 출력을 직렬로 입력받아 병렬로 변환시켜 서브 캐리어 매퍼(106)로 출력한다. 상기 서브 캐리어 매퍼(106)는 병렬로 입력된 정보 비트 열을 미리 정해진 규칙에 따라 서브 캐리어들에 매핑(mapping)한 후, 역 고속 퓨리에 변환기(Inverse Fast Fourier Transform : IFFT)(107)로 출력한다. 상기 역 고속 퓨리에 변환기(107)는 병렬로 입력되는 N 개의 심볼들을 수신하였다고 가정한다. 이와 같이 N 개의 심볼들을 수신하는 것으로 가정하는 이유는 상기 역고속 퓨리에 변환기(107)가 정보 비트 열들을 N 개의 단위로 역 고속 퓨리에 변환을 수행하기 때문이다.

따라서 상기 역 고속 퓨리에 변환기(107)는 병렬로 수신된 N 개의 심볼들을 수신하여 전송할 심볼들을 역 고속 퓨리에 변환함으로써 주파수 영역의 심볼들을 시간 영역의 심볼들로 변환한다. 이와 같이 시간 영역으로 변환된 심볼들은 병/직렬 변환기(108)로 입력된다. 상기 병/직렬 변환기(108)는 병렬로 입력되는 N 개의 병렬로 수신된 N 개의 시간 영역 심볼들을 직렬의 즉, 순차적인 N개의 정보 비트 열로 변환하여 출력한다. 이와 같이 상기 순차적으로 출력된 N개의 정보 비트 열을 이하에서 "OFDM 심볼"이라 칭한다.

상기 병/직렬 변환기(108)에서 출력된 OFDM 심볼은 CP(Cyclic Prefix) 추가기(109)로 입력된다. 상기 CP 추가기(109)는 입력된 OFDM 심볼 중 마지막 비트부터 역으로 소정 개수 만큼의 비트들을 복사하고, 이를 OFDM 심볼 중 마지막 비트로부터 역으로 소정 개수만큼의 비트들을 복사하고, 이를 OFDM 심볼의 최초 비트 앞에 삽입힌다. 이와 같이 순환 전치 심볼을 부가하는 이유는 다중경로 채널의 영향을 제거하기 위함이다. 그러면, CP가 부가된 OFDM 심볼들은 기저대역필터(110)로 출력된다. 상기 기저대역필터(110)는 상기 CP가 부가된 OFDM 심볼들을 최종 기저대역 신호로 생성한 후 무선 채널을 통해 수신기로 입력된다. 그러면 계속해서 수신기의 구성 및 동작에 대해서 도 2를 참조하여 살펴보기로 한다. 도 2는 일반적인 OFDM 방식의 이동통신 시스템에서 수신기의 블록 구성도이다.

무선 채널을 통해 수신된 기저대역 신호는 수신기의 기저대역 필터(201)를 통해 출력된다. 상기 기재대역 필터(201)는 상기 송신기의 기저대역 필터(110)의 정합 필터(Matched Filter)이다. 상기 기저대역 필터(201)의 출력은 CP 제거기(202)로 입력된다. 상기 CP 제거기(202)는 다중경로의 영향으로 오염된 순환 전치(Cyclic Prefix) 심볼들을 제거한다. 상기 CP 제거기(202)에서 CP들이 제거된 신호는 직렬의 신호이다. 따라서 순환 전치 심볼들이 제거된 신호는 고속 퓨리에 변환을 위해 직/병렬 변환기(203)로 입력된다. 상기 직/병렬 변환기(203)는 직렬로 입력된 심볼들을 N개의 단위로 병렬 변환하여 출력한다.

상기한 바와 같이 직렬로 입력된 심볼들을 N개의 단위로 병렬 변환하여 출력하는 것은 송신측에서 N개의 단위로 퓨리에 변환이 이루어졌기 때문이다. 따라서 고속 퓨리에 변환기(Fast Fourier Transform : FFT)(204)는 N개 단위의 병렬 데이터를 수신하고, 수신된 신호들을 퓨리에 변환한다. 즉, 고속 퓨리에 변환기(204)는 시간 영역의 심볼들을 주파수 영역의 심볼들로 변환한다. 상기 주파수 영역으로 변환된 심볼들은 서브 캐리어 디매퍼(205)로 입력된다. 상기 서브 캐리어 디매퍼(205)는 각 물리 채널에 매핑된 서브 캐리어들을 추출하여 출력한다. 상기 추출 된 서브 캐리어들은 채널 등화기(206)로 입력된다. 상기 채널 등화기(206)는 소정의 채널 등화 과정을 거치게 된다. 상기 채널 등화 과정에는 다양한 방법이 존재할 수 있으나, 본 발명의 요지를 벗어나므로 생략하기로 한다. 상기 채널 등화기(206)의 출력은 병/직렬 변환기(207)로 입력된다. 상기 병/직렬 변환기(207)는 병렬의 입력 심볼들을 다시 직렬의 심볼들로 변환하여 출력한다. 이와 같이 N 개의 단위로 직렬 변환된 심볼들은 복조기(208)로 입력되어 16QAM, 8PSK, QPSK에 해당하는 소정의 복조 과정을 거치게 된다. 상기 복조기(208)의 출력은 채널 디인터리버(209)로 입력된다. 상기 채널 인터리버(209)는 상기 복호기(208)의 출력으로 소정의 디인터리빙 과정을 거친다. 상기 인터리빙된 출력은 채널 복호기(210)로 입력된다. 상기 채널 복호기(210)는 상기 인터리빙된 출력으로 소정의 채널 복호화 과정을 거쳐 출력 정보 비트 열을 출력한다.

한편, 일반적인 역방향 이동통신 시스템에서는 채널 선택적(channel selective) 스케줄링(scheduling)을 통해 한정된 무선 자원을 통해 보다 높은 시스템 용량을 지원할 수 있다. 상기에서 역방향이란, 단말에서 기지국으로의 전송을 의미한다. 상기에서 채널 선택적 스케줄링이란, 시간축 혹은 주파수축에서 변화하는 채널에 대해 보다 우수한 채널 환경을 가지는 시간 구간 혹은 주파수 구간을 할당하여 데이터를 전송하도록 함으로써 시스템 용량 개선 효과를 얻는 기술을 의미한다.

도 3은 일반적인 OFDM 방식의 이동통신 시스템에서 시간 축 상에서의 채널 선택적 스케줄링의 일례를 나타낸 것이다.

도 3을 참조하면, 가로 축은 시간 축, 세로 축은 채널 응답의 세기를 나타내는 축이다. 상기 도 3에서 실선은 사용자 A의 시간에 따라 가변적인 채널 응답을 나타내고, 점선은 사용자 B의 시간에 따라 가변적인 채널 응답을 나타낸다. 상기 도 3 에서 시간 구간 1(301)에서는 사용자 A가 상대적으로 채널이 보다 우수하고, 시간 구간 2(302)에서는 사용자 B가 상대적으로 채널이 보다 우수하고, 시간 구간 3(303)에서는 사용자 A가 상대적으로 채널이 보다 우수함을 알 수 있다. 이러한 경우, 상기 시간 축 상에서의 채널 선택적 스케줄링이란, 상기 시간 구간 1(301) 동안은 사용자 A가 데이터를 전송하도록 하고, 시간 구간 2(302) 동안은 사용자 B가 데이터를 전송하도록 하고, 시간 구간 3(303) 동안은 사용자 A가 데이터를 전송하도록 함으로써 시스템 용량을 증가시키는 방식을 말한다.

도 4는 일반적인 OFDM 방식의 이동통신 시스템에서 주파수 축 상에서의 채널 선택적 스케줄링의 일례를 나타내는 것이다.

상기 도 4를 참조하면, 가로 축은 주파수 축, 세로 축은 채널 응답의 세기를 나타내는 축이다. 상기 도 4에서 실선은 사용자 A의 주파수에 따라 가변적인 채널 응답을 나타내고, 점선은 사용자 B의 주파수에 따라 가변적인 채널 응답을 나타낸다. 상기 도 4에서 주파수 밴드 1(401)에서는 사용자 A가 상대적으로 채널이 보다 우수하고, 주파수 밴드 2(402)에서는 사용자 B가 상대적으로 채널이 보다 우수하고, 주파수 밴드 3(403)에서는 사용자 A가 상대적으로 채널이 보다 우수함을 알 수 있다. 이러한 경우, 상기 주파수 축 상에서의 채널 선택적 스케줄링이란, 주파수 밴드 1(401)에서는 사용자 A가 데이터를 전송하도록 하고, 주파수 밴드 2(402)에서 는 사용자 B가 데이터를 전송하도록 하고, 주파수 밴드 3(403)에서는 사용자 A가 데이터를 전송하도록 함으로써 시스템 용량을 증가시키는 방식을 말한다.

상기 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 같이 채널 선택적 스케줄링은 시간 및 주파수 축 상에서 채널 응답이 가장 좋은 사용자를 선택하여 데이터를 전송하도록 함으로써 제한된 무선 자원을 통해 시스템의 용량을 최대화할 수 있는 기술이다. 그러나 기지국 스케줄러가 상술한 바와 같이 여러 단말들 중에서 해당 시간 구간 및 주파수 구간에서 채널 응답이 가장 좋은 단말을 선택해서 상기 단말에게 데이터 전송을 허용하는 동작을 가능하게 하기 위해서는 상기 기지국 스케줄러는 여러 단말들에 대한 역방향 채널 응답을 미리 알 수 있어야 한다. 그러기 위해서 통상적으로 역방향 파일럿(pilot) 신호 전송을 통한 방식을 사용한다. 예를 들면, 상기 역방향 파일럿(pilot) 신호 전송을 통한 방식은 시스템 내의 모든 단말은 데이터 전송과 무관하게 연속적으로 혹은 어떠한 주기를 가지고 파일럿(pilot) 신호를 역방향으로 전송하고, 기지국은 상기 여러 단말들로부터 수신되는 파일럿 신호의 품질을 측정하여 시간 축 및 주파수 축 상에서 상대적으로 채널이 우수한 단말을 선택하여 상기 선택된 단말에게 실제 데이터 전송을 허용하는 방식이다.

OFDMA 방식에서 상기와 같이 여러 단말들의 연속적인 혹은 특정 주기를 가진 파일럿 전송을 통해 채널 선택적 스케줄링을 지원하는 방식의 문제점은 이동통신 시스템이 직교다중접속 방식이라는 데 있다. 즉 OFDM 방식의 이동통신 시스템 내 모든 단말들이 채널 선택적 스케줄링을 지원하기 위해서 실제 데이터 전송과 무관하게 파일럿을 전송하기 때문에 직교한 자원을 낭비하게 된다. 상기 직교한 자원들 에는 시간 축 상에서의 OFDM 심볼, 주파수 축 상에서의 서브 캐리어들이 될 수 있다.

또한 시스템 내에 사용자 수가 많은 경우 상기 파일럿 전송들이 차지하는 직교한 자원들을 제외하고 나면, 실제 데이터 전송에 가용한 직교한 자원이 부족하다.

상술한 바와 같이 일반적인 OFDM 방식의 이동통신 시스템에서 역방향 채널 선택적 스케줄링을 통해 시스템 용량을 증가시킬 수 있다. 그러나 상기 채널 선택적 스케줄링을 지원하기 위해서는 많은 오버헤드가 필요할 수 있으므로, 효율적인 채널 선택적 스케줄링 지원 방안이 필요하다.

따라서 본 발명의 목적은 OFDM 방식의 이동통신 시스템에서 효율적인 채널 선택적 스케줄링을 지원하기 위한 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 OFDM 방식의 이동통신 시스템에서 역방향 SNR 측정용 파일럿 전송에 대한 스케줄링을 수행하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 채널 선택적 스케줄링에 필요한 역방향 오버헤드의 양을 시스템 상황에 적응적으로 조절하여 전체 역방향 시스템 용량을 증가시키는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 장 치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 방법은 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템의 기지국에서 채널 선택적 스케줄링 방법에 있어서, 단말에게 소정의 파일럿 전송을 요구하는 과정과, 상기 단말로부터 특정 주파수 대역 또는 주파수 전 대역에 대한 파일럿을 수신받아 소정의 채널 선택적 스케줄링하는 과정과, 상기 단말에게 스케줄링 결과를 반영한 데이터 전송을 요청하는 과정과, 상기 단말로부터 상기 스케줄링 결과를 반영한 데이터를 수신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 장치는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템의 기지국에서 채널 선택적 스케줄링 장치에 있어서, 단말에게 소정의 파일럿 전송을 요구하면, 상기 단말로부터 특정 주파수 대역 또는 주파수 전 대역에 대한 파일럿을 수신하는 수신부와, 상기 수신부에서 수신된 특정 주파수 대역 또는 주파수 전 대역에 대한 파일럿을 바탕으로 소정의 채널 선택적 스케줄링하여 출력하는 스케쥴러와, 상기 스케쥴링 결과에 따른 데이터 전송을 상기 단말에게 요청하는 스케쥴링 정보 송신부를 포함함을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 장치는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템의 단말에서 채널 선택적 스케줄링 장치에 있어서, 기지국으 로부터 파일럿 전송에 필요한 스케쥴링 정보를 수신하는 스케쥴링 정보 수신부와, 상기 스케쥴링 정보를 바탕으로 상기 기지국으로 파일럿을 전송하는 송신부를 포함함을 특징으로 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 두 가지 종류의 파일럿 즉, 채널 추정 파일럿(Channel estimate pilot)과 SNR 측정 파일럿(SNR(Signal-to-Noise-Ratio) measure pilot)을 두고, 역방향 데이터 전송에 대한 역방향 채널 선택적 스케줄링을 지원하기 위해 단말의 SNR 측정 파일럿 전송을 스케줄링하도록 한다. 상기 채널 추정 파일럿이란, 역방향 데이터 전송에 대한 동기 복조(coherent demodulation)를 위한 파일럿을 나타내며, SNR 측정 파일럿이란, 데이터 전송에 대한 복조와는 무관하게 순수 채널 선택적 스케줄링을 지원하기 위한 파일럿을 나타낸다.

상기와 같은 본 발명의 가장 큰 특징은 종래의 이동통신 시스템에서의 역방 향 스케줄링이라 함은 단말의 데이터 전송에 대한 스케줄링을 의미하나, 본 발명에서는 기지국이 단말의 역방향 데이터 전송에 대한 스케줄링 뿐 아니라, 역방향 파일럿 전송도 함께 스케줄링한다라는 점이다.

또한 본 발명에서는 상기와 같은 역방향 채널 선택적 스케줄링을 효율적으로 지원하기 위한 역방향 프레임 구조를 제안한다.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 역방향 채널 선택적 스케줄링을 지원하기 위한 기지국 송수신 장치는 도 5를 통해서 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 송수신기의 블록 구성도를 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 단말 상태 정보 수신부(501)는 단말이 역방향으로 전송한 단말의 상태 정보를 수신하여 후술할 스케쥴러(507)로 전송한다.

SNR 측정용 파일럿 수신부(502)는 SNR 측정을 위한 단말의 파일럿을 수신하여 SNR 측정부(505)로 전송한다.

상기 SNR 측정부(505)는 각 단말의 역방향 채널에 대한 SNR 값을 측정한다.

채널 추정용 파일럿 수신부(503)는 단말이 전송한 데이터 채널 복조에 필요한 파일럿을 수신하여 상기 단말의 역방향 채널을 추정한 후, 후술할 채널 등화기(506)로 전송한다.

데이터 채널 수신부(504)는 단말이 전송한 데이터를 수신한다. 상기 데이터 채널 수신부(504)의 출력은 상기 채널 등화기(506)로 입력된다.

상기 채널 등화기(506)는 채널 추정용 파일럿 수신부(503)로부터 채널 추정 값을 입력받아 상기 데이터 채널 수신부(504)의 출력에 대한 소정의 채널 등화 과 정을 수행한 후, 해당 출력을 데이터 채널 복조부(508)로 입력시킨다.

상기 데이터 채널 복조부(508)는 소정의 복조 과정을 통해 데이터를 복조한다.

한편 스케줄러(509)는 단말 상태 정보 수신부(501), SNR 측정부(505), 데이터 채널 복조부(508)의 출력을 입력으로 받아 소정의 스케줄링을 수행한다. 상기 스케줄러(507)는 본 발명에서 제안한 바와 같은 채널 선택적 스케줄링을 수행한다. 채널 스케줄링 과정에서 상기 단말로부터 데이터 전송이 어느 시점에서 어느 직교 자원을 통해 이루어지도록 할지를 결정한다. 상기 스케줄링된 결과는 스케줄링 정보 송신부(509)에 전달된다.

상기 스케줄링 정보 송신부(509)는 상기 스케줄러(507)의 스케줄링 결과를 단말에게 전송한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 역방향 채널 선택적 스케줄링을 지원하기 위한 단말 송수신 장치를 나타낸 것이다.

도 6을 참조하면, 데이터 버퍼(601)는 단말의 데이터 버퍼를 나타낸다. 상기 데이터 버퍼(601)의 량은 단말 상태 정보 송신부(603)를 통해 기지국으로 전송된다. 도 6에는 표시하지 않았지만, 상기 단말 상태 정보 송신부(603)는 소정의 다른 정보, 예를 들면, 단말의 송신 전력 상태 정보를 입력으로 받아 이를 함께 전송할 수도 있다.

스케줄링 정보 수신부(602)는 기지국의 스케줄링 정보 송신부(509)에서 송신한 정보를 수신한다. 상기 스케줄링 정보 수신부(602)가 수신하는 상기 스케줄링 정보는 데이터 전송, 데이터 복조에 필요한 채널 추정 파일럿 전송, SNR 측정에 필요한 파일럿 전송 등에 대한 스케줄링 정보를 포함한다. 상기 스케줄링 정보 수신부(602)가 수신한 정보들 중 데이터 전송에 대한 스케줄링 정보는 데이터 채널 송신부(604)로 입력되어 소정의 과정에 의해 데이터가 전송된다. 상기 소정의 과정은 상기 도 1에서 설명한 일반적인 OFDMA 시스템에서의 송신 과정과 동일하다. 상기 스케줄링 정보 수신부(602)가 수신한 정보들 중 데이터 복조에 필요한 채널 추정 파일럿 전송에 대한 스케줄링 정보는 채널 추정용 파일럿 송신부(605)로 입력되어 소정의 과정에 의해서 상기 채널 추정용 파일럿이 전송된다. 상기 소정의 과정은 상기 도 1에서 설명한 일반적인 OFDMA 시스템에서의 송신 과정과 동일하다. 상기 스케줄링 정보 수신부(602)가 수신한 정보들 중 SNR 측정에 필요한 파일럿 전송에 대한 스케줄링 정보는 SNR 측정용 파일럿 송신부(606)로 입력되어 소정의 과정에 의해 상기 SNR 측정용 파일럿이 전송된다. 상기 소정의 과정은 상기 도 1 에서 설명한 일반적인 OFDMA 시스템의 송신 과정과 동일하다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 역방향 채널 선택적 스케줄링 시, 제어 흐름도이다. 이하 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 역방향 채널 선택적 스케줄링 시, 제어 동작에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

단말의 데이터 버퍼(601)에 전송할 데이터가 있는 경우, 상기 단말 상태 정보 송신부(603)는 701 단계에서 상기 단말의 상태 정보를 기지국으로 전송한다. 상기 상태 정보는 단말의 데이터 버퍼량, 단말의 전력 정보 등을 포함한다. 상기 단 말의 상태 정보를 수신한 기지국은 703 단계에서 상기 단말에게 데이터 전송을 바로 허용하지 않는다. 대신, 채널 선택적 스케줄링을 지원하기 위해 기지국은 703 단계에서 상기 단말에게 SNR 측정(measure)을 위한 파일럿 전송을 요구한다.

이때, 기지국은 단말에게 특정 주파수 대역 혹은 주파수 전 대역에 대한 SNR 측정 파일럿 전송에 대한 grant 메시지를 전송한다.

하기 <표 1>은 상기 파일럿 전송에 대한 grant 메시지 포맷(format)에 대한 실시 예를 나타낸 것이다. 하기 <표 1>에 도시된 구체적인 비트 수는 단지 특정 상세 예일 뿐 그 구체적인 값은 시스템에 따라달라질 수 있음은 자명하다.

Field	Number of bits
Type	4 bits
MAC ID	8 bits
Channel id	6 bits
Period	3 bits

상기 <표 1>을 참조하면, Type 은 상기 메시지에 대한 type을 나타낸다. 즉, 상기 메시지가 파일럿 전송에 대한 grant message임을 식별하는 비트열이다. MAC ID는 단말 식별자를 나타낸다. Channel id는 상기 SNR 측정을 위한 파일럿 전송이 전송되는 대역을 나타낸다. 상기 필드의 값에 따라 상기 SNR 측정을 위한 파일럿은 역방향에서 전 대역에 걸쳐 전송될 수도 있고, 일부 대역에 걸쳐 전송될 수도 있다. Period는 상기 SNR 측정을 위한 파일럿이 전송되는 주기를 나타낸다. 상기 <표 1>에 나타난 상세에서 특정 필드가 추가되거나 생략될 수도 있음에 유의해야 한다.

상기와 같은 SNR 측정용 파일럿 전송에 대한 grant 메시지를 수신한 단말은 705 단계에서 상기 grant 메시지를에 해당하는 특정 주파수 대역 혹은 주파수 전 대역에 대한 SNR 측정용 파일럿을 전송한다. 상기 단말로부터 SNR 측정용 파일럿을 수신한 기지국은 707 단계에서 상기 SNR 측정용 파일럿을 이용하여 SNR을 측정하고, 측정된 SNR과 상기 단말의 상태 정보(데이터 버퍼량, 단말의 전력 정보)를 이용하여 소정의 채널 선택적 스케줄링을 수행한다. 상기 채널 선택적 스케줄링 과정에서는 상기 단말로부터의 데이터 전송이 어느 시점에서 어느 직교 자원을 통해 이루어지도록 할 지 등을 결정한다. 상기 스케줄링 결과에 따라 상기 기지국은 709 단계에서 상기 단말에게 데이터 전송에 대한 스케줄링 grant 메시지를 전송한다. 상기 데이터 전송에 대한 스케줄링 grant 메시지에는 상기 단말로부터의 데이터 전송 뿐 아니라, 동기 복조(coherent demodulation)에 필요한 파일럿 전송 즉, 채널 추정용 파일럿을 포함하는 것을 특징으로 하되, 상기 동기 복조에 필요한 채널 추정용 파일럿 전송에 대한 정보의 전송은 소정의 규칙에 의해 데이터 전송에 대한 스케줄링 grant 메시지에 미리 복조에 필요한 파일럿 전송이 매핑되어 있는 경우 생략될 수도 있음을 유의해야 한다. 상기 709 단계에서 송신된 스케줄링 grant 메시지를 수신한 단말은 711 단계에서 상기 스케줄링 grant 메시지에 따라 정해진 시점에서 정해진 주파수 대역을 통해 데이터를 전송하고 이와 함께 데이터 복조에 필요한 채널 추정용 파일럿을 전송한다. 상기 711 단계에서는 상기 705 단계에서 행했던 SNR 측정용 파일럿 전송이 함께 이루어 질 수도 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 역방향 채널 선택적 스케줄링 시 제어 흐름도이다. 이하 도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 역방향 채널 선택적 스케줄링 시 제어 과정에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

단말은 자신의 데이터 버퍼(601)에 전송할 데이터가 있는 경우, 801 단계에서 단말 상태 정보 송신부(603)는 상기 단말의 상태 정보를 기지국에게 전송한다. 상기 상태 정보는 단말의 버퍼량, 단말의 전력 정보 등을 포함한다. 단말의 상태 정보를 수신한 기지국은 803 단계에서 상기 단말에게 데이터 전송을 바로 허용한다. 이때, 상기 데이터 전송 허용은 채널 선택적 스케줄링을 적용하지 않은 것으로, 소정의 스케줄링 방법에 따라 데이터 전송을 허용하는 방식을 취한 것이다. 상기 데이터 전송에 대한 허용은 소정의 grant 메시지를 전송함으로써 이루어지는데, 상기 grant 메시지에는 상기 단말에 대한 데이터 전송, 채널 추정용 파일럿 전송, 그리고 이 후 시점에서의 채널 선택적 스케줄링을 지원하기 위한 SNR 측정용 파일럿 전송 정보 등을 포함한다. 상기 grant 메시지를 수신한 단말은 805 단계에서 상기 grant 메시지에 나타낸 바와 같이 데이터, 채널 추정용 파일럿, 그리고 이 후 시점에서의 채널 선택적 스케줄링을 지원하기 위한 SNR 측정용 파일럿을 전송한다. 상기 단말로부터 SNR 측정용 파일럿을 수신한 기지국은 807 단계에서 소정의 채널 선택적 스케줄링을 수행한다. 상기 채널 선택적 스케줄링 과정에서는 상기 단말로부터의 데이터 전송이 어느 시점에서 어느 직교 자원을 통해 이루어지도록 할지 등을 결정한다. 상기 스케줄링 결과에 따라 상기 기지국은 809 단계에서 상기 단말에게 데이터 전송에 대한 스케줄링 grant 메시지를 전송한다. 상기 데이터 전송에 대한 스케줄링 grant 메시지는 상기 단말로부터 데이터 전송 뿐 아니라, 데이터 복조에 필요한 채널 추정용 파일럿을 포함하는 것을 특징으로 하되, 상기 데이터 복조에 필요한 채널 추정용 파일럿 전송에 대한 정보의 전송은 소정의 규칙에 의해 데이터 전송을 위한 스케줄링 grant 메시지에 미리 복조에 필요한 파일럿 전송이 매핑되어 있는 경우 생략될 수도 있음의 유의해야 한다. 809 단계에서 송신된 스케줄링 grant 메시지를 수신한 단말은 811 단계에서 상기 스케줄링 grant 메시지에 따라 정해진 시점에서 정해진 주파수 대역을 통해 데이터를 전송하고 이와 함께 데이터 복조에 필요한 채널 추정용 파일럿을 전송한다. 상기 811 단계에서는 상기 805 단계에서 행했던 SNR 측정용 파일럿 전송이 함께 이루어 질 수도 있다.

도 9는 상기 역방향 채널 선택적 스케줄링을 효율적으로 지원하기 위한 역방향 프레임 구조의 제 1 실시 예를 나타낸 것이다.

상기 도 9를 참조하면, 참조 부호 901은 하나의 서브 프레임(sub-frame)(901)을 나타낸다. 상기 서브 프레임(901)은 패킷이 전송되는 최소 시간 단위를 나타낸다. 상기 하나의 서브 프레임(901)은 세 개의 SB(short block)과 여섯 개의 LB(long block)으로 구성된다. 상기에서 하나의 서브 프레임 내의 세 개의 SB은 각각 SB#1, SB#2, SB#3 으로 표시되어 있고, 여섯 개의 LB는 각각 LB#1, LB#2, LB#3, LB#4, LB#5, LB#6 으로 표시되어 있다. 상기에서 SB는 파일럿을 전송하는 데 사용되는 블록이고, LB는 데이터를 전송하는 데 사용되는 블록이다. 상기에서 SB 및 LB 각각에는 CP(cyclic prefix)가 붙는다. 하나의 서브 프레임 내에 존재하는 세 개의 SB 중에서 SB#1 및 SB#3은 채널 추정용 파일럿(902)을 전송하는데 사용되고, SB#2는 SNR 측정용 파일럿(903)을 전송하는데 사용된다. 상기 SB의 위치들은 반드시 도 9에 나타난 위치가 아니라 다른 위치에 존재할 수도 있다는 점을 유의해야 한다.

도 10은 역방향 채널 선택적 스케줄링을 효율적으로 지원하기 위한 역방향 프레임 구조의 제 2 실시 예를 나타낸 것이다.

상기 도 10을 참조하면, 모든 구성은 도 9의 예와 동일하며, 한 가지 차이점은 인접된 SB들이 SNR 측정용 파일럿(1003)을 전송하는데 사용된다는 점이다. 즉, 상기 도 10에 나타낸 바와 같이 인접된 SB#3 과 SB#1이 SNR 측정용 파일럿을 전송하는데 사용된다. 상기와 같이 인접한 SB들이 SNR 측정용 파일럿을 전송하는데 사용되는 이유는 상기 인접한 SB의 수신 신호 값의 차이에 대한 측정을 통해 잡음+간섭(Noise + interference) 레벨에 대한 추정을 용이하게 하기 위함이다. 결과적으로 최종적인 SNR 측정을 보다 용이하고 정확하게 하기 위함이다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 역방향 SNR 측정용 파일럿 전송에 대한 스케줄링을 수행함으로써 채널 선택적 스케줄링에 필요한 역방향 오버헤 드의 양을 시스템 상황에 적응적으로 조절할 수 있고, 이를 통해 전체 역방향 시스템 용량 개선 효과를 기대할 수 있다.

Claims

직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템의 기지국에서 채널 선택적 스케줄링 방법에 있어서,

단말에게 소정의 파일럿 전송을 요구하는 과정과,

상기 단말로부터 특정 주파수 대역 또는 주파수 전 대역에 대한 파일럿을 수신받아 소정의 채널 선택적 스케줄링하는 과정과,

상기 단말에게 스케줄링 결과를 반영한 데이터 전송을 요청하는 과정과,

상기 단말로부터 상기 스케줄링 결과를 반영한 데이터를 수신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 방법.
제1항에 있어서,

상기 파일럿 전송 요구시, SNR 측정을 위한 파일럿을 요청함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 방법.
제1항에 있어서,

상기 파일럿 전송 요구시, 데이터 전송, 채널 추정을 위한 파일럿 전송, SNR 측정을 위한 파일럿 전송을 요구함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 방법.
제1항에 있어서,

상기 단말에게 파일럿 전송을 요구시, grant 메시지를 통해서 요구함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 방법.
제4항에 있어서,

상기 grant 메시지는 상기 메시지에 대한 type을 나타내는 Type과, 단말 식별자를 나타내는 MAC ID와, 상기 SNR 측정을 위한 파일럿 전송이 전송되는 대역을 나타내는 Channel id와, 상기 SNR 측정을 위한 파일럿이 전송되는 주기를 나타내는 Period를 포함함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 방법.
제5항에 있어서,

상기 SNR 측정을 위한 파일럿은 상기 Channel id에 따라 역방향에서 주파수 전 대역에 걸쳐 전송될 수도 있고, 일부 주파수 대역에 걸쳐 전송될 수도 있음을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 방법.
제1항에 있어서,

상기 단말에게 파일럿 전송을 요구하기 이전에,

상기 단말로부터 단말의 상태 정보를 수신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 방법.
제1항에 있어서,

상기 단말로부터 스케줄링 결과를 반영한 데이터를 수신시,

정해진 시점 및 주파수 대역을 통해 데이터 및 데이터 복조에 필요한 채널 추정 파일럿을 수신함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 방법.
직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템의 기지국에서 채널 선택적 스케줄링 장치에 있어서,

단말에게 소정의 파일럿 전송을 요구하면, 상기 단말로부터 특정 주파수 대역 또는 주파수 전 대역에 대한 파일럿을 수신하는 수신부와,

상기 수신부에서 수신된 특정 주파수 대역 또는 주파수 전 대역에 대한 파일럿을 바탕으로 소정의 채널 선택적 스케줄링하여 출력하는 스케쥴러와,

상기 스케쥴링 결과에 따른 데이터 전송을 상기 단말에게 요청하는 스케쥴링 정보 송신부를 포함함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템의 기지국에서 채널 선택적 스케줄링 장치.
제9항에 있어서,

상기 파일럿 전송 요구시, SNR 측정을 위한 파일럿을 요청함을 특징으로 하는 주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 장치.
제9항에 있어서,

상기 파일럿 전송 요구시,

데이터 전송, 채널 추정을 위한 파일럿 전송, SNR 측정을 위한 파일럿 전송을 요구함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 장치.
제9항에 있어서,

상기 수신부는, 상기 단말에게 파일럿 전송을 요구시, grant 메시지를 통해서 요구함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 장치.
제12항에 있어서,

상기 grant 메시지는 상기 메시지에 대한 type을 나타내는 Type과, 단말 식별자를 나타내는 MAC ID와, 상기 SNR 측정을 위한 파일럿 전송이 전송되는 대역을 나타내는 Channel id와, 상기 SNR 측정을 위한 파일럿이 전송되는 주기를 나타내는 Period를 포함함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 장치.
제13항에 있어서,

상기 SNR 측정을 위한 파일럿은 상기 Channel id에 따라 역방향에서 전 대역에 걸쳐 전송될 수도 있고, 일부 대역에 걸쳐 전송될 수도 있음을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 장치.
제9항에 있어서,

상기 단말에게 파일럿 전송을 요구하기 이전에,

상기 단말로부터 단말의 상태 정보를 수신하는 단말 상태 정보 수신부를 더 포함함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 장치.
제19항에 있어서,

상기 단말로부터 스케줄링 결과를 반영한 데이터를 수신시,

정해진 시점 및 주파수 대역을 통해 데이터를 수신하는 데이터 채널 수신부를 더 포함함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 채널 선택적 스케줄링 장치.
직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템의 단말에서 채널 선택적 스케줄링 장치에 있어서,

기지국으로부터 파일럿 전송에 필요한 스케쥴링 정보를 수신하는 스케쥴링 정보 수신부와,

상기 스케쥴링 정보를 바탕으로 상기 기지국으로 파일럿을 전송하는 송신부를 포함함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템의 단말에서 채널 선택적 스케줄링 장치.
제17항에 있어서,

상기 스케쥴링 정보는, 데이터 전송, 데이터 복조에 필요한 채널 추정용 파일럿 전송, SNR 측정용 파일럿 전송 등에 대한 스케쥴링 정보를 포함함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템의 단말에서 채널 선택적 스케줄링 장치.
제17항에 있어서,

상기 송신부는,

상기 스케쥴링 정보를 바탕으로 데이터를 송신하는 데이터 채널 송신부와,

상기 스케쥴링 정보를 바탕으로 채널 추정용 파일럿을 송신하는 채널 추정용 파일럿 송신부와,

상기 스케쥴링 정보를 바탕으로 SNR 측정용 파일럿을 송신하는 SNR 측정용 파일럿 송신부를 더 포함함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동 통신 시스템의 단말에서 채널 선택적 스케줄링 장치.
제17항에 있어서,

데이터 버퍼량을 통해서 단말의 상태 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단말 상태 정보 송신부를 더 포함함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템의 단말에서 채널 선택적 스케줄링 장치.