KR20070080827A - 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 서비스영역 조절 장치 및 방법 - Google Patents

다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 서비스영역 조절 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 서비스 영역 크기를 조절하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 전력 잔량과 현재 서비스 영역을 형성하기 위한 기준 전력을 확인하여 비교하는 과정과, 상기 기준 전력이 상기 전력 잔량보다 큰 경우, 상기 기준 전력을 감소시키는 과정과, 상기 기준 전력의 감소를 나타내는 메시지를 하위 노드로 전송하는 과정과, 상기 감소된 기준 전력에 따라 서비스 영역 크기를 축소하는 과정을 포함하여, 전력 소모를 줄일 수 있고, 상기 서비스 영역 크기가 축소에 따라 상기 서비스 영역을 벗어나는 단말 또는 하위 중계국이 상기 서비스 영역 축소 메시지에 따라 핸드오프를 수행하여 서비스를 제공받을 수 있는 이점이 있다.
다중 홉 중계방식, 송신 전력, 부하량, 서비스 영역, 전력 제어

Description

다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 서비스 영역 조절 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SERVICE COVERAGE CONTROLING OF RELAY STATION IN MULTI-HOP RELAY WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시하는 도면,
도 2는 일반적인 다중 홉 중계 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국의 서비스 영역 크기를 조절하기 위한 구조를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 송신 전력에 따라 서비스 영역 크기를 조절하기 위한 절차를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 부하량에 따라 서비스 영역 크기를 조절하기 위한 절차를 도시하는 도면, 및
도 6은 본 발명에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중 계국의 블록구성을 도시하는 도면.
본 발명은 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선 통신시스템에 관한 것으로서, 특히 상기 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국의 서비스 영역 크기를 조절하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation) 통신 시스템은 고속으로 다양한 서비스 품질(Quality of Service : 이하 'QoS' 칭함)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 상기 4세대 통신시스템에서는 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 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 또한, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16a 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템이다.
상기 IEEE 802.16a 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 상기 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : 이하 'OFDM'이라 칭함)/직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access : 이하 'OFDMA'이라 칭함) 방식을 적용한 통신시스템이다. 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 현재 가입자 단말기(Subscriber Station : 이하 'SS'라 칭함)가 고정된 상태, 즉 상기 SS의 이동성을 전혀 고려하지 않은 상태 및 단일 셀 구조만을 고려하고 있는 시스템이다. 이와는 달리, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 상기 SS의 이동성을 고려하는 시스템이며, 상기 이동성을 가지는 SS를 이동 단말기(Mobile Station)라고 칭하기로 한다.
도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀(100)과 셀(150)을 가지며, 상기 셀(100)을 관장하는 기지국(Base Station)(110)과, 상기 셀(150)을 관장하는 기지국(140)과, 다수의 이동 단말기들(111, 113, 130, 151, 153)로 구성된다. 여기서, 상기 기지국들(110, 140)과 상기 이동 단말기들(111, 113, 130, 151, 153) 간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 상기 이동 단말기들(111, 113, 130, 151, 153) 중 상기 이동 단말기(130)는 상기 셀(100)과 상기 셀(150)의 경계 지역, 즉 핸드오버(hand-over) 영역에 존재한다. 즉, 상기 이동 단말기(130)가 상기 기지국(110)과 신호를 송수신하는 중에 상기 기지국(140)이 관장하는 셀(150) 쪽으로 이동하면, 상기 이동 단말기(130)의 서빙 기지국(serving BS)은 상기 기지국(110)에서 상기 기지국(140)으로 변경된다.
상기 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템은, 상기 도 1과 같이, 고정된 기지국과 이동 단말기 간에 직접 링크를 통해 시그널링 송수신이 이루어지므로 상기 기지국과 이동 단말기 간에 신뢰도가 높은 무선 통신 링크를 쉽게 구성할 수 있다. 하지만, 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 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템과 같은 일반 셀룰러 무선 통신 시스템에 고정된 중계국(relay station) 혹은 이동성을 갖는 중계국 혹은 일반 이동 단말기들을 이용하여 다중 홉 중계 형태의 데이터 전달 방식을 적용할 수 있다. 이로써, 상기 다중 홉 중계 방식을 사용하는 무선 통신 시스템은 통신 환경 변화에 신속하게 대응하여 네트워크를 재구성할 수 있으며, 전체 무선망을 보다 효율적으로 운용할 수 있게 된다. 상기 다중 홉 중계 방식을 사용하는 무선 통신 시스템은 셀 서비스 영역을 확장시키고 시스템 용량을 증대시킬 수 있다. 즉, 기지국과 이동 단말기 간 채널 상태가 열악한 경우, 상기 기지국과 이동 단말기 사이에 중계국을 설치하여 상기 중계국을 통한 다중 홉 중계 경로를 구성함으로써, 채널 상태가 보다 우수한 무선 채널을 상기 이동 단말기에게 제공할 수 있다. 또한, 기지국으로부터 채널 상태가 열악한 셀 경계 지역에서 상기 다중 홉 중계 방식을 사용함으로써, 보다 고속의 데이터 채널을 제공할 수 있고, 셀 서비스 영역을 확장시킬 수 있다.
도 2는 일반적인 다중 홉 중계 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 상기 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀(200)과 셀(240)을 가지며, 상기 셀(200, 240)을 관장하는 기지국(210, 250)과, 상기 셀(200, 240) 영역 안에 위치하는 다수의 이동 단말기들(211, 213, 251, 253, 255)과, 상기 기지국(210, 250)이 관리하지만 상기 셀(200, 240) 영역 밖의 영역(230, 270)에 존재하는 다수의 이동 단말기들(221, 223, 261, 263)과, 상기 기지국(210, 240)과 상기 영역(230, 270)에 존재하는 이동 단말기(221, 223, 261, 263)들 간에 다중 홉 중계 경로를 제공하는 중계국(220, 260)으로 구성된다.
여기서, 상기 기지국들(210, 250)과 상기 중계국들(220, 260) 및 상기 이동 단말기들(211, 213, 221, 223, 251, 253, 255, 261, 263) 간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 이때, 상기 셀(200) 영역에 포함되는 상기 이동 단말기들(211, 213)과 상기 중계국(220)은 상기 기지국(210)과 신호를 직접 송수신할 수 있지만, 상기 영역(230)에 존재하는 이동 단말기들(221, 223)은 상기 기지국(210)과 신호를 직접 송수신하지 못한다. 따라서, 상기 중계국(220)은 상기 영역(230)을 관장하며, 상기와 같이 신호를 직접 송수신하지 못하는 상기 기지국(210)과 상기 이동 단말기들(221, 223) 간의 송수신 신호를 중계한다. 즉, 상기 이동 단말기들(221, 223)은 상기 중계국(220)을 통해서 상기 기지국(210)과 신호를 송수신할 수 있다.
또한, 상기 셀(240) 영역에 포함되는 이동 단말기들(251, 253, 255)과 상기 중계국(260)은 상기 기지국(250)과 신호를 직접 송수신할 수 있지만, 상기 영역(270)에 존재하는 이동 단말기들(261, 263)은 상기 기지국(250)과 신호를 직접 송수신하지 못한다. 따라서, 상기 중계국(260)은 상기 영역(270)을 관장하며, 상기와 같이 신호를 직접 송수신하지 못하는 상기 기지국(250)과 상기 이동 단말기들(261, 263) 간의 신호를 중계한다. 즉, 상기 이동 단말기들(261, 263)은 상기 중계국(260)을 통해서 상기 기지국(250)과 신호를 송수신할 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 무선통신시스템의 기지국은 중계국을 이용하여 서비스 영역의 외곽에 위치하거나, 건물 등에 의해 차폐현상이 심한 음영지역에 위치하여 채널 상태가 열악한 단말에 더욱 우수한 무선채널을 제공할 수 있다.
상기 중계국은 일정한 서비스 영역을 구성하여 단말들로 중계 서비스를 제공한다. 만일, 상기 중계국이 서비스 가능한 용량이 포화상태인 경우, 추가적인 단말로 서비스를 제공할 수 없다. 따라서, 상기 중계국은 상기 단말의 접속 요청을 거절해야 한다. 이때, 상기 중계국은 추가적인 단말에 서비스를 제공할 수 없지만, 서비스 영역에 포함되는 단말의 지속적인 접속 요청을 모두 거절해야하므로 무선자원이 낭비되는 문제점이 있다.
만일, 상기 중계국이 상기 기지국과 같이 지속적인 전력을 공급받는 것이 아닌 한정된 전력을 포함하는 경우, 상기 중계국은 서비스 영역을 항상 최대로 유지할 수 없다. 즉, 상기 중계국은 한정된 전력을 이용하여 중계서비스를 지원하기 위 해 서비스를 제공하는 단말에 따라 유동적으로 전력 소모를 제어해야한다.
이때, 상기 중계국은 상기 단말로 서비스를 제공하기 위해 서비스 영역을 형성한다. 이후, 상기 중계국은 상기 서비스 영역을 지속적으로 유지한다.
만일, 상기 중계국이 전력 소모를 줄이기 위해 상기 서비스 영역 크기를 줄이기 위해서는 중계서비스를 중단하고, 상기 서비스 영역을 재설정한다. 이후, 상기 중계국은 중계서비스를 다시 시작하기 때문에 서비스 영역의 크기 변경을 위해 중계 서비스가 단절되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 상태에 따라 서비스 영역을 조절하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다
본 발명의 다른 목적은 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 전력 잔량에 따라 서비스 영역을 조절하기 위한 정치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 부하량에 따라 서비스 영역을 조절하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 서비스 영역의 축소 메시지를 전송하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 서비스 영역 크기를 조절하기 위한 방법은, 전력 잔량과 현재 서비스 영역을 형성하기 위한 기준 전력을 확인하여 비교하는 과정과, 상기 기준 전력이 상기 전력 잔량보다 큰 경우, 상기 기준 전력을 감소시키는 과정과, 상기 기준 전력의 감소를 나타내는 메시지를 하위 노드로 전송하는 과정과, 상기 감소된 기준 전력에 따라 서비스 영역 크기를 축소하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 견지에 따르면, 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 서비스 영역 크기를 조절하기 위한 방법은, 서비스를 제공하고 있는 부하량과 서비스 영역 크기에 따라 결정되는 기준 부하량을 확인하여 비교하는 과정과, 상기 부하량이 상기 기준 부하량보다 크거나 같은 경우, 상기 서비스 영역을 형성하기 위한 기준 전력을 감소시키는 과정과, 상기 기준 전력의 감소를 나타내는 메시지를 하위 노드로 전송하는 과정과, 상기 감소된 기준 전력에 따라 서비스 영역 크기를 축소하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 견지에 따르면, 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 서비스 영역 크기를 조절하기 위한 장치는, 전력 잔량을 측정하는 전력 측정기와, 상기 전력 잔량에 따라 서비스 영역을 형성하기 위한 기준 전력을 결정하는 전력 제어기와, 상기 전력 제어기에서 결정된 기준 전력에 따라 송신 전력을 증폭하는 전력 증폭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 견지에 따르면, 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 서비스 영역 크기를 조절하기 위한 장치는, 서비스를 제공하고 있는 부하량을 측정하는 부하량 측정기와, 상기 부하량에 따라 서비스 영역을 형성하기 위한 기준 전력을 결정하는 전력 제어기와, 상기 전력 제어기에서 결정된 기준 전력에 따라 송신 전력을 증폭하는 전력 증폭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 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 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 서비스 영역의 크기를 조절하기 위한 기술에 대해 설명한다. 여기서, 상기 중계국의 서비스 영역 크기가 축소되는 경우, 상기 중계국은 단말들로 상기 서비스 영역 축소 메시지를 전송한다. 이때, 상기 중계국은 상기 중계국의 서비스 영역에 포함되는 모든 단말들로 상기 서비스 영역 축소 메시지를 전송하거나, 상기 서비스 영역 크기 축소로 인해 서비스 영역에서 벗어나는 단말들에만 상기 서비스 영역 축소 메시지를 전송할 수 있다.
이하 설명은 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : 이하 OFDM이라 칭함) 방식 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access : 이하, OFDMA라 칭함) 방식을 사용하는 무선통신시스템을 예를 설명하지만, 다른 다중 접속 방식의 통신시스템에도 동일하게 적용할 수 있다.
또한, 상기 무선통신시스템에서 상기 중계국은 고정된 노드 혹은 이동 노드이거나, 기지국에 의해 설치된 특정 시스템일 수 있다. 즉, 상기 무선통신시스템에서 임의의 노드는 미리 정의된 기준에 따라 상기 기지국 또는 상위 중계국과 중계국 능력 협상 절차를 통해 중계국으로 동작할 수 있다.
상기 무선통신시스템의 중계국은 서비스를 제공하는 전력 잔량 또는 부하량에 따라 하기 도 3에 도시된 바와 같이 서비스 영역 크기를 조절할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국의 서비스 영역 크기를 조절하기 위한 구조를 도시하고 있다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이 기지국(300)의 서비스 영역(301) 밖에 위치하는 단말들(320, 330)은 중계국(310)을 통해 상기 기지국(300)과 통신을 수행한다. 여기서, 상기 중계국(310)은 상기 단말들(320, 330)이 상기 중계국(310)의 서비스 영역(311)에 포함되어야 상기 단말들(320, 330)로 중계 서비스를 지원한다.
만일, 상기 중계국(310)이 한정적인 전력을 포함하는 경우, 상기 중계국(310)은 서비스를 제공할수록 상기 전력이 저하된다. 따라서, 상기 중계국(310)은 전력 잔량에 따라 상기 중계국(310)의 서비스 영역 크기를 조절한다. 이때, 상 기 중계국(310)은 상기 서비스 영역 크기를 축소하는 경우, 서비스 영역 축소 메시지를 단말들로 전송한다. 예를 들어, 상기 중계국(310)은 상기 단말 1(320)과 단말 2(330)에 서비스를 제공하기 위해 서비스 영역(311)을 형성한다. 이후, 상기 중계국(310)의 전력이 부족하게 되는 경우, 상기 중계국(310)은 전력 잔량을 측정하여 상기 서비스 영역 크기를 축소(313)한다.
이때, 상기 중계국(310)은 상기 단말 2(330)로 서비스 영역 축소 메시지를 전송한다. 즉, 상기 중계국(310)은 상기 서비스 영역 크기 축소로 인해 상기 서비스 영역을 벗어나는 단말이 서비스가 중단되기 전 핸드오프(Hand-off)할 수 있도록 상기 서비스 영역 축소 메시지를 전송한다. 여기서, 상기 중계국(310)은 상기 서비스 영역 크기 축소로 인해 상기 서비스 영역(313)에서 벗어나는 단말 2(330)로 상기 서비스 영역 축소 메시지를 전송하는 것을 예를 들어 설명하였다. 하지만, 상기 중계국(310)은 상기 서비스 영역(311)에 포함되는 모든 단말들(320, 330)로 상기 서비스 영역 크기 축소 메시지를 전송할 수 있다.
또한, 상기 중계국(310)이 상기 단말 1(320)에게 서비스를 제공하여 서비스 용량이 포화 상태인 경우, 상기 중계국(310)은 상기 단말 2(330)의 접속 요청 거절한다. 하지만, 상기 단말 2(330)는 상기 중계국(310)의 서비스 영역(311)에 포함되므로 지속적으로 상기 중계국(310)으로 접속 요청을 시도한다. 이 경우, 상기 단말 2(330)의 지속적으로 접속 요청과 상기 중계국(310)의 접속 요청 거절 동작에 따른 무선 자원 낭비가 발생한다.
따라서, 상기 중계국(310)은 상기 서비스 용량이 포화 상태인 경우, 상기 단 말 2(330)의 접속 요청을 배제하기 위해 상기 서비스 영역 크기를 축소한다. 즉, 상기 단말 2(330)가 상기 중계국(310)의 서비스 영역에 포함되지 않으면 지속적인 접속 요청을 시도하지 못하므로 상기 중계국(310)은 서비스 영역 크기를 축소한다,
이하 설명은 상기 중계국에서 서비스 영역을 조절하기 위한 방법에 대해 설명한다. 여기서, 하기 도 4는 한정된 전력을 포함하는 상기 중계국에서 전력 잔량에 따라 서비스 영역의 크기를 조절하기 위한 방법에 대해 설명한다. 또한, 하기 도 5는 상기 중계국에서 부하량에 따라 서비스 영역의 크기를 조절하기 위한 방법에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 송신 전력에 따라 서비스 영역 크기를 조절하기 위한 절차를 도시하고 있다. 여기서, 상기 중계국은 한정된 전력 자원을 포함하는 것으로 가정한다.
상기 도 4를 참조하면, 먼저 상기 중계국은 401단계에서 상기 중계국이 셀을 형성할 수 있는 최대 전력과 상기 중계국의 셀 크기를 조절하기 위한 기준 전력 목록을 설정한다. 여기서, 상기 기준 전력은 상기 중계국이 가질 수 있는 전체 전력을 일정 개수로 분할한 것으로 각각의 기준 전력 간의 간격은 서로 같을 수도 있고 다를 수도 있다.
이후, 상기 중계국은 403단계로 진행하여 현재 전력 세기와 현재 셀을 형성하고 있는 기준 전력을 확인한다.
상기 현재 전력 세기와 기준 전력을 확인한 후, 상기 중계국은 405단계로 진행하여 상기 기준 전력과 상기 현재 전력을 비교한다.
만일, 상기 기준 전력이 상기 현재 전력보다 작거나 같을 경우(기준 전력 ≤ 현재 전력), 상기 중계국은 407단계로 진행하여 상기 최대 전력과 현재 전력 중 작은 값(min(최대 전력, 현재 전력))과 상기 기준 전력이 동일한지 확인한다.
상기 최대전력과 현재전력 중 작은 값과 상기 기준전력이 동일하면, 상기 중계국은 415단계로 진행하여 상기 기준 전력에 따라 상기 중계국의 셀을 재구성한다. 즉, 상기 기준 전력이 변경되지 않으므로 상기 중계국은 상기 셀 크기를 유지한다.
한편, 상기 최대전력과 현재전력 중 작은 값과 상기 기준전력이 동일하지 않은 경우(기준전력 ≠ min(최대 전력, 현재 전력)), 상기 중계국은 409단계로 진행하여 상기 기준 전력을 증가시킨다. 이때, 상기 중계국은 상기 401단계에서 설정한 기준 전력 목록에 따라 상기 현재 기준전력을 한 단계 증가시킨다.
이후, 상기 중계국은 411단계로 진행하여 상기 최대 전력과 현재 전력 중 작은 값과 상기 한 단계 증가시킨 기준 전력을 비교한다.
만일, 상기 최대전력과 현재전력 중 작은 값이 상기 기준 전력보다 크거나 같은 경우(기준전력 ≤ min(최대 전력, 현재 전력)), 상기 중계국은 상기 407단계로 되돌아가 상기 기준 전력과 상기 최대전력과 현재전력 중 작은 값이 동일한지 확인한다.
한편, 상기 최대전력과 현재전력 중 작은 값이 상기 기준 전력보다 작은 경 우(기준전력 > min(최대 전력, 현재 전력)), 상기 중계국은 413단계로 진행하여 상기 기준전력을 감소시킨다. 이때, 상기 중계국은 상기 401단계에서 설정된 기준 전력 목록에 따라 상기 409단계에서 증가된 기준전력을 한 단계 감소시킨다. 예를 들어, 상기 중계국은 상기 409단계에서 기준 전력을 5로 증가시킨 후, 상기 최대전력과 현재전력 중 작은 값과 상기 기준전력(=5)을 비교한다. 이때, 상기 최대전력과 현재전력 중 작은 값이 상기 기준 전력보다 작은 경우, 상기 중계국은 상기 기준 전력을 4로 감소시킨다.
이후, 상기 중계국은 상기 415단계로 진행하여 상기 기준 전력에 따라 상기 중계국의 셀을 재구성한다. 예를 들어, 상기 기준전력이 상기 403단계에서 확인된 기준 전력보다 증가한 경우, 상기 중계국은 셀을 확장한다.
만일, 상기 405단계에서 상기 기준 전력이 상기 현재전력보다 큰 경우(기준전력 > 현재 전력), 상기 중계국은 417단계로 진행하여 상기 401단계에서 설정된 기준 전력 목록에 따라 상기 현재 기준전력을 한 단계 감소시킨다.
상기 기준전력을 감소시킨 후, 상기 중계국은 419단계로 진행하여 상기 기준 전력과 현재전력을 비교한다. 즉, 상기 중계국은 상기 한 단계 감소시킨 기준 전력과 상기 현재전력을 비교한다.
만일, 상기 기준전력이 상기 현재전력보다 큰 경우(기준전력 > 현재전력), 상기 중계국은 상기 417단계로 되돌아가 상기 기준전력을 감소시킨다.
한편, 상기 기준전력이 상기 현재전력보다 작거나 같은 경우(기준전력 ≤ 현재전력), 상기 중계국은 421단계로 진행하여 서비스 영역에 포함되는 단말들로 서 비스 영역 축소 메시지를 전송한다. 즉, 상기 중계국은 상기 서비스 영역 크기 축소로 인해 상기 서비스 영역을 벗어나는 단말이 서비스가 중단되기 전 핸드오프(Hand-off)할 수 있도록 상기 서비스 영역 축소 메시지를 전송한다. 여기서, 상기 중계국은 상기 서비스 영역 축소 메시지를 상기 서비스 영역의 외곽에 위치하는 단말들에게만 전송할 수도 있다.
상기 서비스 영역 축소 메시지를 전송한 후, 상기 중계국은 상기 415단계로 진행하여 상기 기준 전력에 따라 셀을 재구성한다. 즉, 상기 중계국은 상기 감소된 기준 전력에 따라 서비스 영역 크기를 축소한다.
이후, 상기 중계국은 본 알고리즘을 종료한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 부하량에 따라 서비스 영역 크기를 조절하기 위한 절차를 도시하고 있다. 여기서, 상기 중계국은 서비스 영역의 크기를 조절하기 위해 상기 전체 전력을 분할하여 기준 전력 목록을 설정한다. 여기서, 상기 기준 전력들 간의 간격은 동일하거나 서로 다른 크기를 가질 수도 있다.
상기 도 5를 참조하면, 먼저 상기 중계국은 501단계에서 현재 부하량과 기준 레벨을 확인한다. 여기서, 상기 기준 레벨은 상기 전체 전력의 구간 중 현재 서비스 영역의 크기를 결정하고 있는 전력의 인덱스로 각 기준 레벨에 따른 최대 부하량 정보를 포함한다. 이때, 상기 기준 레벨은 초기값으로 최대전력에 대한 인덱스를 갖는다.
상기 현재 부하량과 기준 레벨을 확인한 후, 상기 중계국은 503단계로 진행하여 상기 기준 레벨에 대한 부하량과 현재 부하량을 비교한다.
만일, 상기 기준 레벨에 대한 부하량이 상기 현재 부하량보다 작거나 같은 경우(기준레벨 부하량 ≤ 현재 부하량), 상기 중계국은 505단계로 진행하여 서비스 영역에 포함되는 단말들로 서비스 영역 축소 메시지를 전송한다. 즉, 상기 중계국은 상기 서비스 영역 크기 축소로 인해 상기 서비스 영역을 벗어나는 단말이 서비스가 중단되기 전 핸드오프(Hand-off)할 수 있도록 상기 서비스 영역 축소 메시지를 전송한다. 여기서, 상기 중계국은 상기 서비스 영역 축소 메시지를 상기 서비스 영역에 포함되는 모든 단말들 또는 상기 서비스 영역의 외곽에 위치하는 단말들에게만 전송할 수도 있다.
이후, 상기 중계국은 507단계로 진행하여 상기 기준 레벨을 변경하여 송신 전력을 감소시킨다. 즉, 상기 중계국은 상기 기준 레벨을 송신 전력이 한 단계 낮은 기준 레벨로 변경한다.
상기 송신 전력을 감소시킨 후, 상기 중계국은 509단계로 진행하여 상기 감소된 송신 전력으로 셀을 재구성한다. 즉, 상기 중계국은 상기 감소된 송신 전력으로 서비스 영역의 크기를 축소한다.
이후, 상기 중계국은 본 알고리즘을 종료한다.
한편, 상기 503단계에서 상기 기준 레벨에 따른 부하량이 상기 현재 부하량보다 큰 경우, 상기 중계국은 511단계로 진행하여 현재 서비스 영역을 구성하는 전력 세기를 확인한다.
상기 현재 전력 세기를 확인한 후, 상기 중계국은 513단계로 진행하여 상기 현재 전력과 상기 중계국의 최대 전력을 비교한다.
만일, 상기 현재 전력이 상기 최대 전력보다 같은 경우(현재 전력 = 최대 전력), 상기 중계국은 상기 509단계로 진행하여 상기 전송 전력으로 셀을 구성한다. 즉, 상기 중계국은 현재 서비스 영역 크기를 유지한다.
한편, 상기 현재 전력이 상기 최대 전력보다 작은 경우(현재 전력 < 최대 전력), 상기 중계국은 515단계로 진행하여 상기 기준 레벨을 변경하여 송신 전력을 증가시킨다. 즉, 상기 중계국은 상기 기준 레벨을 송신 전력이 한 단계 높은 기준 레벨로 변경한다.
상기 송신 전력을 증가시킨 후, 상기 중계국은 상기 509단계로 진행하여 상기 증가된 송신 전력으로 셀을 재구성한다. 즉, 상기 중계국은 상기 증가된 송신 전력으로 서비스 영역의 크기를 확장한다.
이후, 상기 중계국은 본 알고리즘을 종료한다.
도 6은 본 발명에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국의 블록구성을 도시하고 있다. 이하 설명은 상기 중계국에서 전력 잔량에 따라 서비스 영역의 크기를 조절하는 것을 예를 들어 설명한다.
상기 도 6에 도시된 바와 같이 상기 중계국은 메시지 생성부(601), 부호화기(603), OFDM 변조기(605), 디지털/아날로그 변조기(607), RF처리기(609), 전력 증폭기(611) 및 전력 측정기(613), 전력 제어기(615)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 메시지 생성부(601)는 단말 또는 기지국으로 전송할 각종 정보들을 가지고 메시지를 생성하여 물리계층의 부호화기(603)로 출력한다. 이때, 상기 메시지 생성부(601)는 상기 전력 제어기(615)에서 송신 전력을 감소시켜 서비스 영역 크기를 축소하는 경우, 상기 서비스 영역에 포함되는 단말들로 전송할 서비스 영역 축소 메시지를 생성한다. 여기서, 상기 서비스 영역 축소 메시지는 상기 서비스 영역에 포함되는 모든 단말들 또는 상기 서비스 영역의 외곽에 위치하는 단말들에게만 전송할 수도 있다.
상기 부호화기(603)는 상기 메시지 생성부(601)로부터 제공받은 신호를 해당 변조수준(MCS(Modulation and Coding Scheme)레벨)에 따라 부호 및 변조하여 출력한다.
상기 OFDM변조기(605)는 상기 부호화기(603)로부터 제공받은 주파수 영역 신호를 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform)하여 샘플데이터(OFDM심볼)로 변환하여 출력한다.
상기 디지털/아날로그 변환기(607)는 상기 OFDM 변조기(605)로부터 제공받은 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다.
상기 RF처리기(609)는 상기 디지털/아날로그 변환기(607)로부터 제공받은 기저대역 신호를 고주파(RF(Radio Frequency)) 신호로 변환하여 출력한다.
상기 전력 증폭기(611)는 상기 전력 제어기(615)로부터 제공받은 기준 전력에 따라 상기 RF처리기(609)로부터 제공받은 고주파 신호의 전력을 증폭하여 안테나를 통해 출력한다.
상기 전력 제어기(615)는 상기 전력 측정기(613)로부터 제공받은 현재 신호를 전송하는 전력과 현재 서비스 영역 크기에 따른 기준 전력을 비교하여 서비스 영역을 형성하기 위한 기준 전력을 결정한다. 예를 들어, 상기 전력 제어기(615)는 상기 현재 전력이 현재 서비스 영역 크기에 따른 기준 전력보다 작은 경우, 상기 기준 전력을 낮춘다. 즉 , 상기 전력 제어기(615)는 상기 낮춘 기준 전력을 상기 전력 증폭기(611)로 제공하여 서비스 영역 크기를 축소한다. 이때, 상기 전력 제어기(615)는 서비스 영역 축소 메시지를 생성하도록 상기 메시지 생성부(601)를 제어한다.
상기 전력 측정기(613)는 현재 통신을 수행하기 위한 상기 중계국은 전력 잔량을 측정하여 상기 전력 제어기(615)로 제공한다.
상술한 실시 예는 상기 중계국에서 전력 잔량에 따라 서비스 영역 크기를 제어하기 위한 블록 구성을 예를 들어 설명하였다. 만일, 상기 중계국의 부하량에 따라 서비스 영역 크기를 제어하기 위해서는 상기 도 6에서 부하량 측정기(617)를 더 포함한다.
상기 중계국의 상기 부하량 측정기(617)는 현재 중계국의 부하량을 측정하여 상기 전력 제어기(615)로 제공한다.
상기 전력 제어기(615)는 상기 부하량 측정기(617)로부터 제공받은 현재 주하량과 현재 서비스 영역 크기에 따른 기준 전력에 따른 부하량을 비교하여 서비스 영역을 형성하기 위한 기준 전력을 결정한다. 예를 들어, 상기 전력 제어기(615)는 상기 현재 부하량이 상기 기준 전력에 따른 부하량보다 크거나 같은 경우, 상기 기 준 전력을 낮춘다. 즉 , 상기 전력 제어기(615)는 상기 낮춘 기준 전력을 상기 전력 증폭기(611)로 제공하여 서비스 영역 크기를 축소한다. 이때, 상기 전력 제어기(615)는 서비스 영역 축소 메시지를 생성하도록 상기 메시지 생성부(601)를 제어한다.
상기 무선통신시스템은 상기 중계국에 단말들이 접속되어 중계 서비스를 제공받는 것을 예를 들어 설명하였지만, 상기 중계국에 하위 중계국이 접속되어 중계 서비스를 제공하는 경우에도 동일하게 적용가능하다. 즉, 상기 중계국은 상기 서비스 영역 크기가 축소되는 경우, 상기 서비스 영역 크기 메시지를 서비스 영역에 포함되는 단말 또는 하위 중계국으로 전송한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 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, 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 전력 잔량 또는 부하량에 따라 서비스 영역 크기를 조절하고 상기 서비스 영역 크기가 축소되는 경우, 서비스 영역 축소 메시지를 전송함으로써, 전력 소모를 줄일 수 있고, 상기 서비스 영역 크기가 축소에 따라 상기 서비스 영역을 벗어나는 단말 또는 하위 중계국이 상기 서비스 영역 축소 메시지에 따라 핸드오프를 수행하여 서비스를 제공받을 수 있는 이점이 있다.

Claims (22)

  1. 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 서비스 영역 크기를 조절하기 위한 방법에 있어서,
    전력 잔량과 현재 서비스 영역을 형성하기 위한 기준 전력을 확인하여 비교하는 과정과,
    상기 기준 전력이 상기 전력 잔량보다 큰 경우, 상기 기준 전력을 감소시키는 과정과,
    상기 기준 전력의 감소를 나타내는 메시지를 하위 노드로 전송하는 과정과,
    상기 감소된 기준 전력에 따라 서비스 영역 크기를 축소하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 전력을 감소시키는 과정은,
    상기 전력 잔량이 기준 전력보다 큰 경우, 상기 기준 전력을 한 단계 감소시키는 과정과,
    상기 감소된 기준 전력과 상기 전력 잔량을 비교하는 과정과,
    상기 감소된 기준 전력이 상기 전력 잔량보다 큰 경우, 상기 기준 전력을 다시 한 단계 감소시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 감소된 기준 전력이 상기 전력 잔량보다 작거나 같은 경우, 상기 기준 전력의 감소를 나타내는 메시지를 하위 노드로 전송하는 과정으로 진행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하위 노드는, 상기 서비스 영역에 포함되는 단말과 하위 중계국을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 메시지를 하위 노드로 전송하는 과정은,
    상기 기준 전력의 감소를 나타내는 메시지를 생성하는 과정과,
    상기 서비스 영역에 포함되는 모든 하위 노드들로 상기 메시지를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 메시지를 하위 노드로 전송하는 과정은,
    상기 기준 전력의 감소를 나타내는 메시지를 생성하는 과정과,
    상기 서비스 영역의 재설정으로 상기 서비스 영역을 벗어나는 하위 노드를 확인하는 과정과,
    상기 확인된 하위 노드로 상기 메시지를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 전력이 상기 전력 잔량보다 작은 경우, 상기 기준 전력을 증가시키는 과정과,
    상기 증가된 기준 전력으로 서비스 영역 크기를 재설정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기준 전력을 증가시키는 과정은,
    상기 전력 잔량이 기준 전력보다 작은 경우, 상기 기준 전력을 한 단계 증가시키는 과정과,
    상기 증가된 기준 전력과 상기 전력 잔량을 비교하는 과정과,
    상기 증가된 기준 전력이 상기 전력 잔량보다 작은 경우, 상기 기준 전력을 다시 한 단계 증가시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 증가된 기준 전력이 상기 전력 잔량보다 큰 경우, 상기 증가된 기준 전력을 한 단계 감소시키는 과정과,
    상기 기준 전력으로 서비스 영역 크기를 재설정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 증가된 기준 전력과 상기 전력 잔량이 동일한 경우, 상기 기준 전력으로 서비스 영역 크기를 재설정하는 과정으로 진행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 전력과 상기 전력 잔량이 동일한 경우, 상기 서비스 영역의 크기를 유지하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 서비스 영역 크기를 조절하기 위한 방법에 있어서,
    서비스를 제공하고 있는 부하량과 서비스 영역 크기에 따라 결정되는 기준 부하량을 확인하여 비교하는 과정과,
    상기 부하량이 상기 기준 부하량보다 크거나 같은 경우, 상기 서비스 영역을 형성하기 위한 기준 전력을 감소시키는 과정과,
    상기 기준 전력의 감소를 나타내는 메시지를 하위 노드로 전송하는 과정과,
    상기 감소된 기준 전력에 따라 서비스 영역 크기를 축소하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 하위 노드는, 상기 서비스 영역에 포함되는 단말과 하위 중계국을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 메시지를 하위 노드로 전송하는 과정은,
    상기 기준 전력의 감소를 나타내는 메시지를 생성하는 과정과,
    상기 서비스 영역에 포함되는 모든 하위 노드들로 상기 메시지를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 메시지를 하위 노드로 전송하는 과정은,
    상기 기준 전력의 감소를 나타내는 메시지를 생성하는 과정과,
    상기 서비스 영역의 재설정으로 상기 서비스 영역을 벗어나는 하위 노드를 확인하는 과정과,
    상기 확인된 하위 노드로 상기 메시지를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 부하량이 상기 기준 부하량보다 작은 경우, 서비스를 제공하고 있는 전력을 확인하는 과정과,
    상기 전력이 최대 전력보다 작은 경우, 상기 기준 전력을 증가시키는 과정과,
    상기 증가된 기준 전력으로 서비스 영역 크기를 재설정하는 과정을 더 포함 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 서비스 영역 크기를 조절하기 위한 장치에 있어서,
    전력 잔량을 측정하는 전력 측정기와,
    상기 전력 잔량에 따라 서비스 영역을 형성하기 위한 기준 전력을 결정하는 전력 제어기와,
    상기 전력 제어기에서 결정된 기준 전력에 따라 송신 전력을 증폭하는 전력 증폭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 전력 제어기는,
    상기 전력 잔량과 현재 서비스 영역을 형성하기 위한 기준 전력을 비교하여 상기 기준 전력이 상기 전력 잔량보다 큰 경우, 상기 기준 전력을 감소시키고,
    상기 기준 전력이 상기 전력 잔량보다 작은 경우, 상기 기준 전력을 증가시키고,
    상기 기준 전력과 상기 전력 잔량이 동일한 경우, 상기 기준 전력을 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 전력 제어기에서 기준 전력을 감소시키는 경우, 서비스 영역 축소 메시지를 생성하는 메시지 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 서비스 영역 크기를 조절하기 위한 장치에 있어서,
    서비스를 제공하고 있는 부하량을 측정하는 부하량 측정기와,
    상기 부하량에 따라 서비스 영역을 형성하기 위한 기준 전력을 결정하는 전력 제어기와,
    상기 전력 제어기에서 결정된 기준 전력에 따라 송신 전력을 증폭하는 전력 증폭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 전력 제어기는,
    상기 부하량과 현재 서비스 영역에 따라 결정되는 기준 부하량을 비교하여 상기 부하량이 상기 기준 부하량보다 큰 경우, 상기 기준 전력을 감소시키고,
    상기 부하량이 상기 기준 부하량보다 작거나 같은 경우, 상기 기준 전력을 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 전력 제어기에서 기준 전력을 감소시키는 경우, 서비스 영역 축소 메시지를 생성하는 메시지 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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