KR20070117140A - 통신 시스템에서 자원 할당 방법 및 시스템 - Google Patents

통신 시스템에서 자원 할당 방법 및 시스템 Download PDF

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KR20070117140A
KR20070117140A KR1020060050947A KR20060050947A KR20070117140A KR 20070117140 A KR20070117140 A KR 20070117140A KR 1020060050947 A KR1020060050947 A KR 1020060050947A KR 20060050947 A KR20060050947 A KR 20060050947A KR 20070117140 A KR20070117140 A KR 20070117140A
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김태영
장재혁
수펭 정
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Abstract

본 발명은 다중-홉 릴레이(Multi-hop relay) 방식을 사용하는 통신 시스템에서 중계국(RS: Relay Station)들 간의 간섭을 최소화하기 위한 자원 할당 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 기지국과, 상기 기지국으로부터 서비스를 제공받는 적어도 하나 이상의 이동 단말기들과, 상기 기지국과 상기 이동 단말기들 간을 중계하는 적어도 하나 이상의 중계국들을 포함하는 통신 시스템에서 자원 할당 방법에 있어서, 상기 이동 단말기들로 전송할 데이터가 생성되면, 상기 생성된 데이터의 정보와 상기 중계국들로부터 수신한 채널 상태 정보에 상응하여 상기 중계국들로 할당할 자원을 결정하는 과정과, 상기 결정된 자원을 상기 채널 상태 정보에 상응하여 분할한 후 해당 중계국들에 할당하는 과정을 포함한다.
자원 할당, 다중-홉 릴레이, 중계국, 채널 계수, 서브채널, 신호 간섭

Description

통신 시스템에서 자원 할당 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR ALLOCATING RESOURCE IN A COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 일반적인 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 자원 할당 과정을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 자원 할당의 일예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 자원 할당 과정을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 자원 할당의 일예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 BS의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 다중-홉 릴레이(Multi-hop relay) 방식을 사용하는 통신 시스템에서 중계국(RS: Relay Station, 이하 'RS'라 칭하기로 함)들 간의 간섭을 최소화하기 위한 자원 할당 방법 및 시스템에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템에서는 고속의 전송 속도를 가지면서도, 대용량의 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS' 칭하기로 함)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위해 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 차세대 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(WLAN: Wireless Local Area Network, 이하 'WLAN'이라 칭하기로 함) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(WMAN: Wireless Metropolitan Area Network, 이하 'WMAN'이라 칭하기로 함) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access, 이하 'BWA'라 칭하기로 함) 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) 802.16a/d 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템이다.
상기 BWA 통신 시스템인 IEEE 802.16a/d 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대 역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 함)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 함) 방식을 적용한 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16a/d 통신 시스템은 현재 가입자 단말기(SS: Subscriber Station, 이하 'SS'라 칭하기로 함)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 802.16a 통신 시스템에 SS의 이동성을 고려하는 시스템이며, 상기 이동성을 가지는 SS를 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 함)이라고 칭하기로 한다.
한편, 이러한 차세대 통신 시스템에는, 고속 통신을 가능하게 하고 많은 통화량을 수용하기 위해서 셀 반경이 매우 작은 셀들이 설치되어야 한다. 그러나, 통신 시스템에 매우 작은 셀들이 설치될 경우, 중앙 집중적 설계 방식인 현재의 무선 네트워크 설계 방식으로는 시스템의 구현이 불가능해질 수 있다. 즉, 통신 시스템은, 분산적으로 제어되도록 구축되고, 새로운 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 함)의 추가와 같은 환경 변화에 능동적으로 대처할 수 있는 무선 네트워크 설계 방식을 필요로 한다. 이에 따라, 상기 통신 시스템에 자율적-적응형 무선 네트워크(Self-Configurable Wireless Network)의 구성이 요구된다. 여기서, 상기 자율적-적응형 무선 네트워크는, 중앙 시스템의 제어없이 무선 네트워크를 자율적으로, 또한 분산적으로 구성하여 통신 서비스를 제공할 수 있는 무선 네트워크를 일컫는다.
또한, 전술한 바와 같은 통신 시스템에 상기 자율적-적응형 무선 네트워크를 구현하기 위해서는 에드 혹 네트워크에서 적용된 방식을 상기 통신 시스템에 적용해야 한다. 상기의 대표적인 사례가 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템으로서, 고정된 BS를 포함하는 통신 시스템에 상기 에드 혹 네트워크에서 적용된 다중-홉 릴레이 방식을 적용한 것이다. 상기 통신 시스템에서는 고정된 BS와 MS 간에 하나의 직접 링크(direct link)를 통해 통신이 이루어지므로, 상기 MS와 BS 간에는 신뢰도가 높은 무선 통신 링크를 쉽게 구성할 수 있다. 그러나, BS의 위치가 고정되어 있으므로 무선 망의 구성에 있어 유연성(flexibility)이 낮으며, 그 결과 트래픽 분포나 통화 요구량의 변화가 심한 무선 환경에서는 효율적인 통신 서비스를 제공하기 어렵다. 이와 같은 단점을 극복하기 위해 주변의 다수 MS 또는 고정된 중계국(RS: Relay Station, 이하 'RS'라 칭하기로 함)들을 이용하여 다중-홉의 형태로서 데이터를 전달하는 릴레이 방식을 통신 시스템에 적용한다. 이에 따라, 상기 통신 시스템은, 주변의 환경 변화에 대해 빠르게 네트워크를 재구성할 수 있으며, 전체 무선 망을 보다 효율적으로 운용할 수 있게 된다. 그러므로, 통신 시스템에 자율적-적응형 무선 네트워크의 구현은, 상기 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템과 같이 구현할 수 있다.
한편, 상기 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템은, 다중-홉 릴레이 방식을 통해 셀 서비스 영역을 넓히고 시스템의 용량을 증대시킬 수 있다. 즉, 상기 통신 시스템은, BS와 MS 간의 채널 상태가 열악할 경우, 상기 MS에게 RS를 통해 다중-홉 릴레이 경로를 구성함으로써, 채널 상태가 보다 우수한 무선 채널을 상기 MS에게 제공할 수 있다. 따라서, 건물 등에 의해 차폐 현상이 심한 음영 지역에서 다중-홉 릴레이 방식을 사용하면 보다 효율적으로 사용자, 즉 MS에게 통신 서비스를 제공할 수 있다. 또한 BS로부터 채널 상태가 열악한 셀 경계 지역에서 다중-홉 릴레이 방식을 사용하면 보다 고속의 데이터 채널을 제공할 수 있으며, 또한 셀 서비스 영역을 확장시킬 수 있다. 그러면 여기서, 도 1을 참조하여 일반적인 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템은, 소정의 서비스 영역인 셀1(101)을 관장하는 BS(111)와, 상기 BS(111)로부터 통신 서비스를 제공받기 위한 다수의 MS들로서 MS(121)와, 상기 셀1(101) 내에 존재하며 상기 BS(111)와 MS들 간의 다중-홉 릴레이 경로를 제공하는 RS들, 즉 RS1(113), RS2(115), RS3(117)을 포함한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 세개의 RS들(113,115,117)과 한 개의 MS(121)만이 존재하는 것으로 가정하였으나 다수개의 RS들과 MS들이 존재할 수 있다. 또한, 상기 BS(111)과 RS들(113,115,117) 및 MS(121)와의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어짐으로 가정하여 설명하기로 한다.
이때, 상기 BS(111)의 서비스 가능 영역이 셀1(101)일 경우, 상기 BS(111)과 상기 셀1(101) 내에 존재하는 RS들(113,115,117) 간에는 통신이 가능하지만, BS(111)의 서비스 영역, 즉 셀1(101) 외에 존재하는, 즉 셀2(103)에 존재하는 MS(121)와 상기 BS(111) 간에는 통신이 불가능하다. 그러나, 상기 셀2(103)에 존재하는 MS(121)는 자신과 통신이 가능한 RS와, 일예로 자신과 가장 인접한 거리에 위치하여 통신이 가능한 RS1(113)를 통해, 즉 상기 RS1(113)이 제공하는 다중-홉 릴레이 경로를 통해 상기 BS(111)와 통신이 가능하다.
보다 구체적으로 설명하면, 셀1(101) 내에 존재하는 모든 RS들(113,115,117)은 상기 셀1(101)을 관장하는 BS(111)와의 통신이 가능함으로, 상기 BS(111)는 셀2(103)에 존재하는 MS(121)로 전송할 데이터를 상기 RS들(113,115,117) 중에서 다중-홉 경로를 제공하는 RS1(113)로 전송하고, 상기 BS(111)로부터 데이터를 수신한 RS1(113)는 상기 데이터를 MS(121)로 전송한다. 또한, 상기 RS1(113)은 셀2(103)에 존재하는 MS(121)로부터 BS(111)로 전송할 데이터를 수신하면, 상기 수신한 데이터를 BS(111)로 전송한다. 이렇게 BS(111)는 RS1(113)이 제공하는 다중-홉 릴레이 경로를 통해 자신이 관장하는 셀1(103) 외에 존재하는 MS(121)와 통신이 가능하며, 그에 따라 전술한 바와 같이 상기 셀1(101) 내에 존재하는 RS들(113,115,117)이 제공하는 다중-홉 릴레이 경로를 통해 서비스 영역, 즉 BS(111)가 관장하는 셀 영역을 셀1(101)에서 셀2(103)으로 확장할 수 있다.
또한, BS(111)의 서비스 영역이 셀2(103)일 경우, 상기 BS(111)는 셀2(103) 내에 존재하는 모든 RS들(113,115,117)과 통신이 가능하고, MS(121)는 셀2(103)를 관장하는 BS(111) 및 상기 모든 RS들(113,115,117)과 통신이 가능하다. 이때, 상기 MS(121)는 상기 BS(111)와 RS들(113,115,117) 중에서 채널 환경이 가장 우수한 BS(111), 또는 RS와 통신을 한다. 즉, 상기 MS(121)는 BS(111)가 관장하는 셀2(103)의 가장자리 영역에 위치하므로 상기 BS(111), 및 RS2(115), RS3(117)과의 채널 환경보다는 자신과 가장 인접하여 채널 환경이 가장 우수한 RS1(113)과 통신을 수행한다. 그러므로, 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템은 사용자에게 보다 나은 QoS를 사용자에게 제공할 수 있다.
한편, 상기 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템은 한정된 자원, 예컨대 주파수(frequency) 자원과, 코드(code) 자원, 타임 슬럿(time slot) 자원 등을 상기 통신 시스템을 구성하는 다수의 RS들 및 MS들이 분할하여 사용한다. 그러므로, 상기 BS와 RS들 간의 간섭을 제거하기 위해 상기 통신 시스템은, 사용 가능한 자원을 상기 BS와 RS들, 또는 MS들 간의 데이터 송수신을 위한 자원과 RS들과 MS들 간의 데이터 송수신을 위한 자원으로 분할한 후 할당하여 사용한다. 이때, 상기 통신 시스템이 전술한 바와 같이 사용 가능한 자원을 분할하여 할당하는 방식은, RS들과 MS들 간의 데이터 송수신을 위해 사용하는 자원 영역이 각각 중복(overlap)되지 않도록 분할하여 할당하는 방식(이하, '제1할당 방식'이라 칭하기로 함)과, 상기 RS들과 MS들 간의 데이터 송수신을 위해 사용하는 자원 영역의 일부 영역만이 중복되도록 분할하여 할당하는 방식(이하, '제2할당 방식'이라 칭하기로 함)과, 상기 RS들과 MS들 간의 데이터 송수신을 위해 사용하는 자원 영역의 모든 영역이 중복되도록 분할하여 할당하는 방식(이하 '제3할당 방식'이라 칭하기로 함)으로 나눌 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1할당 방식은, 임의의 셀 내에 존재하는 각 RS 들, 예컨대 RS1(113)과 셀 내에 존재하는 다수의 MS들 간의 데이터 송수신을 위한 자원 영역과, RS2(115)와 다수의 MS들 간의 데이터 송수신을 위한 자원 영역, 및 RS3(117)과 다수의 MS들 간의 데이터 송수신을 위한 자원 영역이 서로 중복되지 않게 할당하는 방식이다. 또한, 제2할당 방식은, 임의의 셀 내에 존재하는 각 RS들, 예컨대 RS1(113)과 셀 내에 존재하는 다수의 MS들 간의 데이터 송수신을 위한 자원 영역과, RS2(115)와 다수의 MS들 간의 데이터 송수신을 위한 자원 영역, 및 RS3(117)과 다수의 MS들 간의 데이터 송수신을 위한 자원 영역의 일부 영역만이 서로 중복되도록 할당하는 방식이다. 아울러, 제3할당 방식은, 임의의 셀 내에 존재하는 각 RS들, 예컨대 RS1(113)과 셀 내에 존재하는 다수의 MS들 간의 데이터 송수신을 위한 자원 영역과, RS2(115)와 다수의 MS들 간의 데이터 송수신을 위한 자원 영역, 및 RS3(117)과 다수의 MS들 간의 데이터 송수신을 위한 자원 영역의 모든 영역이 서로 중복되도록 할당하는 방식이다.
이때, 앞서 가정한 바와 같이 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 BS와 모든 RS들 및 MS들 간의 신호 송수신이 OFDM/OFDMA 방식으로 이루어지며, 상기 BS가 관리하는 모든 RS들에서 사용하는 서브채널(subchannel)의 서브캐리어(subcarrier) 물리적 구조가 동일할 경우, 전술한 제1할당 방식에서는 RS들 간의 신호 간섭이 발생하지 않으나, 상기 제2할당 방식에서는 중복되는 일부 자원 영역에서 상기 RS들 간의 신호 간섭이 존재하며, 상기 제3할당 방식에서는 중복되는 모든 자원 영역에서 상기 RS들 간의 신호 간섭이 존재하는 문제점이 있다.
예를 들어, 하나의 셀 내에 BS가 관리하는 N개의 RS들이 존재하고, 임의의 한 MS가 상기 N개의 RS들 중에서 임의의 한 RS와 통신을 수행할 경우, 특히 상기 임의의 한 MS가 상기 임의의 한 RS와 하향링크(downlink) 통신을 수행할 경우, 상기 임의의 한 MS는, 상기 임의의 한 RS를 제외한 나머지 N-1개의 RS들로부터 신호를 수신할 수 있다. 이렇게 MS 자신과 통신을 수행하는 임의의 한 RS를 제외한 나머지 RS들로부터 수신되는 신호는 상기 MS에게 간섭 신호로 작용하며, 그에 따라 상기 간섭 신호는 상기 임의의 한 RS와 MS 간의 데이터 전송 효율을 저하시키는 문제점이 있다. 이러한 데이터 전송 효율의 저하는 N개의 RS들과 통신을 수행하는 모든 MS들 간의 데이터 전송시에 발생할 수 있으므로 통신 시스템의 성능이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 자원 할당 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 자원 할당 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 중계국들 간의 간섭을 최소화하는 자원 할당 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 기지국과, 상기 기지국으로부터 서비스를 제공받는 적어도 하나 이상의 이동 단말기들과, 상기 기지국과 상기 이동 단말기들 간을 중계하는 적어도 하나 이상의 중계국들을 포함하는 통신 시스 템에서 자원 할당 방법에 있어서, 상기 이동 단말기들로 전송할 데이터가 생성되면, 상기 생성된 데이터의 정보와 상기 중계국들로부터 수신한 채널 상태 정보에 상응하여 상기 중계국들로 할당할 자원을 결정하는 과정과, 상기 결정된 자원을 상기 채널 상태 정보에 상응하여 분할한 후 해당 중계국들에 할당하는 과정을 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은, 기지국과, 상기 기지국으로부터 서비스를 제공받는 적어도 하나 이상의 이동 단말기들과, 상기 기지국과 상기 이동 단말기들 간을 중계하는 적어도 하나 이상의 중계국들을 포함하는 통신 시스템에서 자원 할당 시스템에 있어서, 상기 이동 단말기들로 전송할 데이터가 생성되면, 상기 생성된 데이터의 정보와 상기 중계국들로부터 수신한 채널 상태 정보에 상응하여 상기 중계국들로 할당할 자원을 결정하고, 상기 결정된 자원을 상기 채널 상태 정보에 상응하여 분할한 후 해당 중계국들에 할당하는 스케쥴러를 포함한다.
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.
본 발명은, 통신 시스템, 예컨대 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access, 이하 'BWA'라 칭하기로 함) 통신 시스템으로 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템에서 자원 할당 방법 및 시스템을 제안한다. 여기서, 후술할 본 발명의 실시예에서는, 설명의 편의상 상기 통신 시스템을 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 함)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 함) 방식을 적용한 통신 시스템을 일예로 하여 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 자원 할당 방법 및 시스템은 다른 통신 시스템들에도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명은 다중-홉 릴레이(Multi-hop relay) 방식을 사용하는 통신 시스템에서 자원 할당 방법 및 시스템을 제안한다. 후술할 본 발명의 실시예에서는 소정의 한 셀을 관장하는 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 함)과 상기 BS로부터 통신 서비스를 제공받는 다수의 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 함)들과, 상기 BS와 다수의 MS들 간을 중계하는, 즉 다중-홉 릴레이 경로를 제공하는 다수의 중계국(RS: Relay Station, 이하 'RS'라 칭하기로 함)을 포함하는 통신 시스템에서 상기 다수의 RS들 간의 간섭을 최소화하기 위한 자원 할당 방법 및 시스템을 제안한다. 여기서, 후술할 본 발명의 실시예에서는 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 상기 BS와 다수의 RS들 및 다수의 MS간의 신호 송수신이 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어짐으로 가정하여 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 자원 할당 방법 및 시스템은 다른 방식을 사용하여 신호의 송수신이 이루어지는 통신 시스템들에도 적용 가능하다.
아울러, 후술할 본 발명의 실시예에서는, 앞서 설명한 바와 같이 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 BS와, 상기 BS가 관장하는 셀 내에 존재하는 다수의 RS들 및 다수의 MS들 간의 신호 송수신이 OFDM/OFDMA 방식으로 이루어지며, 상기 BS가 관리하는 다수의 RS들에서 사용하는 서브채널(subchannel)의 서브캐리어(subcarrier) 물리적 구조가 동일할 경우, 상기 다수의 RS들과 다수의 MS들 간의 신호 송수신시 발생하는 신호 간섭을 최소화하는 자원 할당 방법 및 시스템을 제안한다. 여기서, 후술할 본 발명의 실시예에서는, 상기 다수의 RS들 중에서 임의의 한 RS와 상기 다수의 MS들 중에서 임의의 한 MS가 하향링크(downlink) 통신을 수행할 경우, 상기 임의의 한 RS를 제외한 나머지 RS들로부터 수신되는 신호의 간섭을 최소화하는 자원 할당 방법 및 시스템을 일예로 하여 설명하기로 한다.
이러한 신호의 간섭을 최소화하기 위해서 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 하나의 송신기와 수신기, 예컨대 RS와 MS간에 전송 가능한 최대 채널 용량은 샤론(Shannon)의 식을 이용하여 하기 수학식 1과 같이 정의된다.
Figure 112006039963291-PAT00001
상기 수학식 1에서, C는 채널 용량을 의미하고, BW는 상기 송신기와 수신기 간의 데이터 전송을 위해 사용되는 주파수 대역폭(bandwidth)을 의미하며, SINR은 수신기인 MS에서의 신호대 간섭 잡음비(SINR: Signal to Interference and Noise Ratio, 이하 'SINR'이라 칭하기로 함)를 의미한다.
이때, 상기 수학식 1에서 BW가 고정된 값이라고 가정하면 상기 수학식 1을 데이터 전송 효율을 나타내는 식으로 변형 가능하며, 데이터 전송 효율은 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006039963291-PAT00002
상기 수학식 2에서
Figure 112006039963291-PAT00003
, 즉 η는 데이터 전송 효율을 의미하고, 상기 수학식 2과 같이 정의된 데이터 전송 효율을 증가시키기 위해서는 앞서 가정한 바와 같이 고정된 주파수 대역폭을 가지는 경우 각각의 수신기에서의 SINR을 크게 하면 된다. 여기서, 소정의 한 셀 내에서의 RS와 MS 간에 다운링크에서 데이터 전송을 할 경우의 상기 MS에서의 데이터 전송 효율은 하기 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006039963291-PAT00004
상기 수학식 3에서, ηDownlink는 하향링크에서 임의의 한 MS의 데이터 전송 효율을 의미하고, φdesiredsignal는 하향링크에서 상기 임의의 한 MS가 임의의 한 RS로부터 수신하기를 원하는 신호의 에너지를 의미하고, Ietc는 통신 시스템에서 제어할 수 없는 자연 현상에 의한 확률적인 잡음 에너지를 의미하며, IotherRS는 상기 임의의 한 MS가 상기 임의의 한 RS를 제외한 다른 RS들로부터 수신되는 신호, 즉 상기 다른 RS들에 의한 간섭 신호의 에너지를 의미한다. 이러한 수학식 3에 의해 상기 임의의 한 RS와 통신하는 모든 MS들의 데이터 전송 효율은 하기 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006039963291-PAT00005
상기 수학식 4에서, ΛDownlink는 앞서 설명한 바와 같기 임의의 한 RS와 하향링크에서 통신하는 모든 MS들의 데이터 전송 효율의 합을 의미하고, R은 소정의 한 BS가 관장하는 한 셀 내에 존재하는 RS들의 총 개수를 의미하고, r은 상기 셀 내에 존재하는 RS들의 인덱스를 의미하고, Kr은 인덱스가 r인 RS가 관리하는 MS들의 총 개수, 즉 상기 인덱스가 r인 RS와 통신하는 MS들의 총 개수를 의미하고, kr은 상기 Kr의 인덱스를 의미한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 인덱스가 r인 RS를 'r번째 RS'라 칭하기로 하고, 인덱스가 kr인 MS를 'kr번째 MS'라 칭하기로 한다.
또한, 상기 수학식 4에서 Nr은 r번째 RS에서 사용 가능한 서브채널의 총 개 수를 의미하고, n은 상기 Nr의 인덱스를 의미한다. 그리고,
Figure 112006039963291-PAT00006
은, r번째 RS의 kr번째 MS에게 할당된 서브채널의 인덱스를 의미하며, r번째 RS의 kr번째 MS에게 서브채널이 할당되면 1의 값을 갖고 r번째 RS의 kr번째 MS에게 서브채널이 할당되지 않으면 0의 값을 갖는다. 아울러,
Figure 112006039963291-PAT00007
은 r번째 RS의 kr번째 MS에게 할당된 인덱스가 n인 서브채널의 에너지 감쇠량으로 채널 계수를 의미하고, pr, n은 r번째 RS의 인덱스가 n인 서브채널의 전력을 의미한다. 그리고, r'은 r번째 RS의 kr번째 MS에게 간섭 신호로 작용하는 인접 RS들의 인덱스를 의미하고, kr'은 인덱스가 r'인 RS와 통신하는 MS들의 인덱스를 의미하며, n'은 인덱스가 r'인 RS의 인덱스가 kr'인 MS에게 할당된 서브채널의 인덱스를 의미한다.
이때, 전술한 바와 같이 하향링크에서 임의의 한 MS가 인접한 RS들로부터 수신하는 간섭 신호의 에너지는 하기 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006039963291-PAT00008
상기 수학식 5에서
Figure 112006039963291-PAT00009
은 하향링크에서 간섭을 발생시키는 RS와 MS 간 의 채널 계수로서 상기
Figure 112006039963291-PAT00010
은 확률값임으로, 상기 수학식 5에서 통신 시스템이 제어 가능한 변수는
Figure 112006039963291-PAT00011
과
Figure 112006039963291-PAT00012
이며, 그에 따라 후술할 본 발명의 실시예에서는 상기
Figure 112006039963291-PAT00013
과
Figure 112006039963291-PAT00014
를 제어함으로써 소정의 한 셀 내에 존재하는 RS들 간의 간섭을 최소화하는 자원할당 방법 및 시스템을 제안한다. 여기서, 상기
Figure 112006039963291-PAT00015
은, 하향링크에서 간섭을 발생시키는 RS와 MS 간의 할당된 서브채널의 인덱스를 의미하며, 상기
Figure 112006039963291-PAT00016
의 경우와 같이 1 또는 0의 값을 갖는다. 그리고,
Figure 112006039963291-PAT00017
은 하향링크에서 간섭을 발생시키는 RS와 MS 간 서브채널의 전력을 의미한다.
또한, 앞서 가정한 바와 같이 상기 OFDM/OFDMA 방식으로 소정의 한 셀 내에 존재하는 다수의 RS들과 다수의 MS들 간에 신호의 송수신이 이루어지는 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 상기 다수의 RS들이 하향링크에서 사용하는 서브채널의 서브캐리어 물리적 구조가 동일할 경우, 상기 서브채널의 구조는 다이버시티(diversity) 서브채널의 경우에는 모든 RS들의 다이버시티 서브채널의 물리적 서브캐리어의 구성이 동일하고, 적응적 변조 및 코딩(AMC: Adaptive Modulation and Coding, 이하 'AMC'라 칭하기로 함) 서브채널의 경우에는 모든 RS들의 AMC 서브채널을 구성하는 물리적 서브캐리어 및 OFDM 심벌의 구성이 동일해야 한다.
한편, 상기 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템은 한정된 자원, 예컨대 주파수(frequency) 자원과, 코드(code) 자원, 타임 슬럿(time slot) 자원 등 을 상기 통신 시스템을 구성하는 다수의 RS들 및 MS들이 분할하여 사용한다. 그러므로, 상기 BS와 RS들 간의 간섭을 제거하기 위해 상기 통신 시스템은, 사용 가능한 자원을 상기 BS와 RS들, 또는 MS들 간의 데이터 송수신을 위한 자원과 RS들과 MS들 간의 데이터 송수신을 위한 자원으로 분할한 후 할당하여 사용한다. 이때, 상기 통신 시스템이 전술한 바와 같이 사용 가능한 자원을 분할하여 할당하는 방식은, RS들과 MS들 간의 데이터 송수신을 위해 사용하는 자원 영역이 각각 중복(overlap)되지 않도록 분할하여 할당하는 방식(이하, '제1할당 방식'이라 칭하기로 함)과, 상기 RS들과 MS들 간의 데이터 송수신을 위해 사용하는 자원 영역의 일부 영역만이 중복되도록 분할하여 할당하는 방식(이하, '제2할당 방식'이라 칭하기로 함)과, 상기 RS들과 MS들 간의 데이터 송수신을 위해 사용하는 자원 영역의 모든 영역이 중복되도록 분할하여 할당하는 방식(이하 '제3할당 방식'이라 칭하기로 함)으로 나눌 수 있다.
여기서, 제1할당 방식과 제2할당 방식은 주파수 재사용율이 1보다 작은 경우이고, 제3할당 방식은 주파수 재사용율이 1인 경우이다. 또한, 상기 제1할당 방식은 RS들과 MS들 간의 데이터 송수신을 위해 사용하는 자원이 중복되지않으므로, 인접한 RS들 간의 간섭을 주는 서브채널이 존재하지않으며, 그에 따라 상기 제1할당 방식은 본 발명과 직접적인 연관이 없으므로 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다. 또한, 상기 제2할당 방식과 제3할당 방식은 RS들과 MS들 간의 데이터 송수신을 위해 사용하는 자원이 중복되었으므로, 인접한 RS들 간의 간섭을 주는 서브 채널이 존재하며, 그에 따라 후술할 본 발명의 실시예에서는 상기 인접한 RS들 간의 간섭을 최소화하기 위한 자원 할당 방법 및 시스템을 제안한다. 그러면 여기서, 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 상기 제2할당 방식일 경우 간섭을 최소화하는 자원 할당 과정을 설명하기로 한다. 또한, 하기의 도 4와 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 상기 제3할당 방식일 경우 간섭을 최소화하는 자원 할당 과정을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 자원 할당 과정을 도시한 도면이다. 여기서, 도 2 및 하기의 도 3은 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 상기 제2할당 방식일 경우 간섭을 최소화하는 자원 할당 과정을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 201단계에서 BS의 스케쥴러는, 미리 설정된 스케쥴링 단위 시간 동안 상기 BS가 관장하는 소정의 한 셀 내에 존재하는 모든 RS들에게 할당될 자원의 양(
Figure 112006039963291-PAT00018
)을 결정한다. 이때, 상기 스케쥴러는, 하향링크에서 BS와 각 RS들 간의 채널 계수(GBS-RS)와, 각 RS들과 상기 각 RS들에서의 각 MS들 간의 채널 계수(GRS-MS), 및 상기 BS가 각 MS들로 전송하기 위한 데이터의 QoS 조건 등의 데이터를 참고하여 상기 모든 RS들에게 할당될 자원의 양을 결정한다.
그런 다음, 203단계에서 상기 스케쥴러는 상기 각 RS들에서 사용 가능한 서 브채널의 전력( pr, n)이 고정된 값인지 판단한다. 상기 203단계에서의 판단 결과, 상기 각 RS들에서 사용 가능한 서브채널의 전력( pr, n)이 고정된 값일 경우, 상기 201단계에서 결정한 모든 RS들에게 할당될 자원의 양(
Figure 112006039963291-PAT00019
)은 고정된 값이 되고, 앞서 설명한 수학식 5에서 소정의 한 셀 내에 존재하는 RS들 간의 간섭을 최소화하기 위해 제어할 변수들 중 간섭을 발생시키는 RS와 MS 간 서브채널의 전력인
Figure 112006039963291-PAT00020
도 고정된 값이 된다. 그에 따라, 상기 스케쥴러는 각 RS들에서 어떠한 서브캐리어를 통해 데이터를 전송할지, 즉 전술한 수학식 4에서 RS들에게 할당될 서브채널의 인덱스
Figure 112006039963291-PAT00021
에서 n만 결정하면 된다.
즉, 205단계에서 상기 스케쥴러는 인접한 RS들 간의 간섭 신호를 최소화하기 위해 모든 RS들에 각각의 RS 자신과 인접한 RS들과는 중복되지않은 서브채널을 할당한다. 즉, 스케쥴러는 인접한 RS들 간에는 서브채널이 중복되지않도록 서로 다른 서브채널을 할당한 후 207단계로 진행한다. 상기 207단계에서 스케쥴러는 상기 205단계에서 서브채널을 할당한 후, 인접한 RS들 간에 할당할 서로 다른 서브채널이 부족할 경우, 즉 인접한 RS들 간에 중복되는 서브채널이 존재할 경우 상기 중복되는 서브채널의 개수가 최소가 되도록 할당될 서브채널의 인덱스
Figure 112006039963291-PAT00022
를 결정하여 할당한다. 이때, 상기 205단계와 207단계에서 스케쥴러는, 상기 201단계에서 설명한 바와 같이 하향링크에서 BS와 각 RS들 간의 채널 계수(GBS-RS)와, 각 RS와 상기 각 RS에서의 각 MS들 간의 채널 계수(GRS-MS) 등의 데이터를 참고하여 각 RS들의 MS들에게 채널 상태가 우수한 서브채널이 할당되도록 한다.
한편, 상기 203단계에서의 판단 결과, 상기 각 RS들에서 사용 가능한 서브채널의 전력( pr, n)이 고정된 값이 아닐 경우, 상기 스케쥴러는 209단계로 진행한다. 상기 209단계에서 스케쥴러는, 상기 201단계에서 설명한 바와 같이 하향링크에서 BS와 각 RS들 간의 채널 계수(GBS-RS)와, 각 RS와 상기 각 RS에서의 각 MS들 간의 채널 계수(GRS-MS) 등의 데이터를 참고하여 각 RS들에서 채널 상태가 열악한 MS에게 다른 채널 상태가 우수한 MS보다 더 큰 전력( pr, n)을 갖는 서브채널로 데이터가 송신될 수 있도록, 즉 상기 큰 전력( pr, n)을 갖는 서브채널로 RS가 BS와 MS 간의 다중-홉 경로를 제공할 수 있도록 서브채널을 할당한다.
즉, 209단계에서 상기 스케쥴러는, 모든 RS들의 MS들 중에서 전력이 큰 서브채널을 사용하는 MS들부터 인접한 RS들과는 중복되지않은 서브채널을 할당한다. 즉, 상기 스케쥴러는 전력이 큰 서브채널의 사용 우선 순위에 상응하여 인접한 RS들 간에는 서브채널이 중복되지않도록 서로 다른 서브채널을 할당한 후 211단계로 진행한다. 여기서, 전력이 큰 서브채널을 사용하는 MS라 함은, 상기 MS 자신과 BS간의 다중-홉 릴레이 경로를 제공하는 RS와의 물리적 위치에서 다른 MS들과 비교하여 원거리에 위치한 MS이거나, 또는 상기 다른 MS들과 비교하여 채널 상태가 열악한 MS이다.
상기 211단계에서 스케쥴러는 상기 209단계에서 서브채널을 할당한 후, 인접한 RS들 간에 할당할 서로 다른 서브채널이 부족할 경우, 즉 인접한 RS들 간에 중복되는 서브채널이 존재할 경우 상기 중복되는 서브채널의 개수가 최소가 되도록 서브채널의 인덱스
Figure 112006039963291-PAT00023
를 결정한다. 그런 다음, 상기 스케쥴러는, 상기 인덱스
Figure 112006039963291-PAT00024
가 결정된 서브채널들 중에서 인접한 RS들에게 할당된 서브채널, 즉 인접한 서브채널과 중복되는 회수가 많은 서브채널 일수록 작은 전력( pr, n)을 갖는 서브채널을 사용하는 MS에게 할당한다. 여기서, 전력이 작은 서브채널을 사용하는 MS라 함은, 상기 MS 자신과 BS간의 다중-홉 릴레이 경로를 제공하는 RS와의 물리적 위치에서 다른 MS들과 비교하여 근거리에 위치한 MS이거나, 또는 상기 다른 RS들과 비교하여 채널 상태가 우수한 MS이다. 이때, 상기 211단계에서 스케쥴러는, 상기 209단계에서 설명한 바와 같이 하향링크에서 BS와 각 RS들 간의 채널 계수(GBS-RS)와, 각 RS와 상기 각 RS에서의 각 MS들 간의 채널 계수(GRS-MS) 등의 데이터를 참고하여 채널 상태가 우수한 서브채널이 할당되도록 한다. 이렇게 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 전술한 바와 같이 인접한 RS들에 서로 다른 대역의 자원, 즉 서브채널을 할당하거나, 또는 중복되는 대역이 최소가 되도록 자원, 즉 서브채널을 할당함으로써 상기 인접한 RS들 간의 간섭을 최소화한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스 템에서 자원 할당의 일예를 도시한 도면이다. 여기서, 도 3은 상기 도 2에서 설명한 자원 할당 과정에 의해 소정의 한 셀 내에 존재하는 다수의 RS들에게 자원 할당의 일예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템은, 소정의 서비스 영역인 셀(310)을 관장하는 BS(301)와, 도시하지는 않았으나 상기 BS(301)로부터 통신 서비스를 제공받는 다수의 MS들과, 상기 셀(310) 내에 존재하며 상기 BS(301)와 MS들 간의 다중-홉 릴레이 경로를 제공하는 RS들, 즉 RS1(303), RS2(305), RS3(307), RS4(309), RS5(311), RS6(313)을 포함한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 상기 셀(310)에 존재하는 모든 RS들은 전술한 바와 같이 총 6개, 즉 RS1(303), RS2(305), RS3(307), RS4(309), RS5(311), RS6(313)이고, 상기 셀(310)에 존재하는 모든 RS들이 사용 가능한 서브채널의 총 개수는 6개이고, 각 RS들(303,305,307,309,311,313)이 사용 가능한 서브채널의 총 개수는 4개라고 가정한다. 그에 따라, 상기 각 RS들(303,305,307,309,311,313)에서의 주파수 재사용율은 2/3가 된다.
이때, 320단계에서 상기 BS(301)의 스케쥴러는, 전술한 상기 201에서와 같이 미리 설정된 스케쥴링 단위 시간 동안 상기 셀(310) 내에 존재하는 모든 RS, 즉 RS1(303), RS2(305), RS3(307), RS4(309), RS5(311), RS6(313)에게 할당된 자원의 양, 즉 상기 각 RS들(303,305,307,309,311,313)에게 할당될 서브채널의 개수가, RS1(303)은 3개, RS2(305)는 4개, RS3(307)은 3개, RS4(309)은 3개, RS5(311)는 4개, 및 RS6(313)은 3개임을 결정한다. 이때, 상기 스케쥴러는, 전술한 바와 같이 하향링크에서 BS(301)와 각 RS들(303,305,307,309,311,313) 간의 채널 계수(GBS-RS)와, 각 RS들(303,305,307,309,311,313)과 상기 각 RS들(303,305,307,309,311,313)에서의 각 MS들 간의 채널 계수(GRS-MS), 및 상기 BS(301)가 각 MS들로 전송하기 위한 데이터의 QoS 조건 등의 데이터를 참고하여 상기 모든 RS들에게 할당될 자원의 양, 즉 서브채널의 개수를 결정한다.
그런 다음, 330단계에서 상기 BS(301)의 스케쥴러는, 전술한 상기 205단계에서와 같이 모든 RS들에게 각 RS 자신과 인접한 RS들과 중복되지않은 서브채널을 우선적으로 할당한다. 즉, 상기 RS1(303)에는 RS1(303)과 인접한 RS2(305), RS6(313)와 중복되지않은 서브채널1, 서브채널2를 할당하고, 상기 RS2(305)에는 RS2(305)와 인접한 RS3(307), RS1(303)과 중복되지않은 서브채널5, 서브채널6을 할당한다. 또한, 상기 RS3(307)에는 RS3(307)과 인접한 RS4(309), RS2(305)와 중복되지않은 서브채널1, 서브채널2를 할당하고, 상기 RS4(309)에는 RS4(309)와 인접한 RS5(311), RS3(307)과 중복되지않은 서브채널5, 서브채널6을 할당한다. 그리고, 상기 RS5(311)에는 RS5(311)와 인접한 RS6(313), RS4(309)와 중복되지않은 서브채널1, 서브채널2를 할당하고, 상기 RS6(313)에는 RS6(313)과 인접한 RS1(303), RS5(311)와 중복되지않은 서브채널5, 서브채널6을 할당한다.
다음으로, 340단계에서 상기 BS(301)의 스케쥴러는, 전술한 207단계에서와 같이 인접한 RS들 간에 할당할 서로 다른 서브채널이 부족하면, 즉 각 RS 자신과 인접한 RS들과 중복되는 서브채널이 존재하면, 상기 중복되는 서브채널의 개수가 최소가 되도록 할당한다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 RS1(303)에는 인접한 RS2(305), RS6(313)와 중복되는 서브채널의 개수가 최소가 되도록 서브채널3을 할당하고, 상기 RS2(305)에는 인접한 RS3(307), RS1(303)와 중복되는 서브채널의 개수가 최소가 되도록 서브채널3, 서브채널4를 할당한다. 또한, 상기 RS3(307)에는 인접한 RS4(309), RS2(305)와 중복되는 서브채널의 개수가 최소가 되도록 서브채널3을 할당하고, 상기 RS4(309)에는 인접한 RS5(311), RS3(307)과 중복되는 서브채널의 개수가 최소가 되도록 서브채널3을 할당한다. 그리고, 상기 RS5(311)에는 인접한 RS6(313), RS4(309)와 중복되는 서브채널의 개수가 최소가 되도록 서브채널3, 서브채널5를 할당하고, 상기 RS6(313)에는 인접한 RS1(303), RS5(311)와 중복되는 서브채널의 개수가 최소가 되도록 서브채널3을 할당한다. 이때, 상기 330단계와 340단계에서 스케쥴러는, 앞서 설명한 바와 같이 하향링크에서 BS(301)와 각 RS들(303,305,307,309,311,313) 간의 채널 계수(GBS-RS)와, 각 RS들(303,305,307,309,311,313)과 상기 각 RS들(303,305,307,309,311,313)에서의 각 MS들 간의 채널 계수(GRS-MS) 등의 데이터를 참고하여 채널 상태가 우수한 서브채널이 할당되도록 한다.
또한, 전술한 203단계에서 판단 결과, 각 RS들(303,305,307,309,311,313)에서 사용 가능한 서브채널의 전력( pr, n)이 고정된 값이 아닐 경우, 상기 BS(301)의 스케쥴러는, 전술한 상기 209단계와 같이 상기 330단계에서 전력이 큰 서브채널을 사용하는 MS들부터 각 RS 자신과 인접한 RS들과 중복되지않은 서브채널을 우선적으 로 할당한다. 여기서, 전력이 큰 서브채널을 사용하는 MS라 함은, 상기 MS 자신과 BS(301)간의 다중-홉 릴레이 경로를 제공하는 RS와의 물리적 위치에서 다른 MS들과 비교하여 원거리에 위치한 MS이거나, 또는 상기 다른 MS들과 비교하여 채널 상태가 열악한 MS이다.
그리고, 상기 340단계에서 스케쥴러는, 전술한 상기 211단계에서와 같이 인접한 RS들 간에 할당할 서로 다른 서브채널이 부족하면, 즉 각 RS 자신과 인접한 RS들과 중복되는 서브채널이 존재하면, 상기 중복되는 서브채널의 개수가 최소가 되도록 할당한다. 그리고, 상기 중복되는 서브채널들 중에서 중복되는 회수가 많은 서브채널, 즉 서브채널3을 작은 전력( pr, n)을 갖는 서브채널을 사용하는 MS에게 할당한다. 여기서, 전력이 작은 서브채널을 사용하는 MS라 함은, 상기 MS 자신과 BS(301)간의 다중-홉 릴레이 경로를 제공하는 RS와의 물리적 위치에서 다른 MS들과 비교하여 근거리에 위치한 MS이거나, 또는 상기 다른 RS들과 비교하여 채널 상태가 우수한 MS이다. 이때, 각 RS들(303,305,307,309,311,313)에서 사용 가능한 서브채널의 전력( pr, n)이 고정된 값이 아닐 경우의 상기 330단계와 340단계에서 스케쥴러는, 앞서 설명한 바와 같이 하향링크에서 BS(301)와 각 RS들(303,305,307,309,311,313) 간의 채널 계수(GBS-RS)와, 각 RS들(303,305,307,309,311,313)과 상기 각 RS들(303,305,307,309,311,313)에서의 각 MS들 간의 채널 계수(GRS-MS) 등의 데이터를 참고하여 채널 상태가 우수한 서브채널이 할당되도록 한다. 이렇게 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용 하는 통신 시스템에서 전술한 바와 같이 인접한 RS들에 서로 다른 대역의 자원, 즉 서브채널을 할당하거나, 또는 중복되는 대역이 최소가 되도록 자원, 즉 서브채널을 할당함으로써 상기 인접한 RS들 간의 간섭을 최소화한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 자원 할당 과정을 도시한 도면이다. 여기서, 도 4 및 하기의 도 5는 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 상기 제3할당 방식일 경우 간섭을 최소화하는 자원 할당 과정을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 401단계에서 BS의 스케쥴러는, 미리 설정된 스케쥴링 단위 시간 동안 상기 BS가 관장하는 소정의 한 셀 내에 존재하는 모든 RS들에게 할당될 자원의 양(
Figure 112006039963291-PAT00025
)을 결정한다. 이때, 상기 스케쥴러는, 하향링크에서 BS와 각 RS들 간의 채널 계수(GBS-RS)와, 각 RS들과 상기 각 RS들에서의 각 MS들 간의 채널 계수(GRS-MS), 및 상기 BS가 각 MS들로 전송하기 위한 데이터의 QoS 조건 등의 데이터를 참고하여 상기 모든 RS들에게 할당될 자원의 양을 결정한다.
그런 다음, 403단계에서 상기 스케쥴러는 상기 각 RS들에서 사용 가능한 서브채널의 전력( pr, n)이 고정된 값인지 판단한다. 상기 403단계에서의 판단 결과, 상기 각 RS들에서 사용 가능한 서브채널의 전력( pr, n)이 고정된 값일 경우, 상기 401단계에서 결정한 모든 RS들에게 할당될 자원의 양(
Figure 112006039963291-PAT00026
)은 고정된 값이 되고, 앞서 설명한 수학식 5에서 소정의 한 셀 내에 존재하는 RS들 간의 간섭을 최소화하기 위해 제어할 변수들 중 간섭을 발생시키는 RS와 MS 간 서브채널의 전력인
Figure 112006039963291-PAT00027
도 고정된 값이 된다. 그에 따라, 상기 스케쥴러는 각 RS들에서 어떠한 서브캐리어를 통해 데이터를 전송할지, 즉 전술한 수학식 4에서 RS들에게 할당될 서브채널의 인덱스
Figure 112006039963291-PAT00028
에서 n만 결정하면 된다.
즉, 405단계에서 상기 스케쥴러는 인접한 RS들 간의 간섭 신호를 최소화하기 위해 모든 RS들 중에서 소정의 한 RS를 기준으로 하여 인접한 RS들과는 중복되지않은 서브채널을 할당한다. 즉, 스케쥴러는 상기 소정의 한 RS를 기준으로 하여 인접한 RS들 간에는 서브채널이 중복되지않도록 서로 다른 서브채널을 할당한 후 407단계로 진행한다. 상기 407단계에서 스케쥴러는 상기 405단계에서 서브채널을 할당한 후, 인접한 RS들 간에 할당할 서로 다른 서브채널이 부족할 경우, 즉 인접한 RS들 간에 중복되는 서브채널이 존재할 경우 상기 중복되는 서브채널의 개수가 최소가 되도록 할당될 서브채널의 인덱스
Figure 112006039963291-PAT00029
를 결정하여 할당한다. 이때, 상기 405단계와 407단계에서 스케쥴러는, 상기 401단계에서 설명한 바와 같이 하향링크에서 BS와 각 RS들 간의 채널 계수(GBS-RS)와, 각 RS와 상기 각 RS에서의 각 MS들 간의 채널 계수(GRS-MS) 등의 데이터를 참고하여 각 RS들의 MS들에게 채널 상태가 우수한 서 브채널이 할당되도록 한다.
한편, 상기 403단계에서의 판단 결과, 상기 각 RS들에서 사용 가능한 서브채널의 전력( pr, n)이 고정된 값이 아닐 경우, 상기 스케쥴러는 409단계로 진행한다. 상기 409단계에서 스케쥴러는, 상기 401단계에서 설명한 바와 같이 하향링크에서 BS와 각 RS들 간의 채널 계수(GBS-RS)와, 각 RS와 상기 각 RS에서의 각 MS들 간의 채널 계수(GRS-MS) 등의 데이터를 참고하여 각 RS들에서 채널 상태가 열악한 MS에게 다른 채널 상태가 우수한 MS보다 더 큰 전력( pr, n)을 갖는 서브채널로 데이터가 송신될 수 있도록, 즉 상기 큰 전력( pr, n)을 갖는 서브채널로 RS가 BS와 MS 간의 다중-홉 경로를 제공할 수 있도록 서브채널을 할당한다.
즉, 409단계에서 상기 스케쥴러는, 모든 RS들의 MS들 중에서 전력이 큰 서브채널을 사용하는 MS들부터 소정의 한 RS를 기준으로 하여 인접한 RS들과는 중복되지않은 서브채널을 할당한다. 즉, 상기 스케쥴러는 전력이 큰 서브채널의 사용 우선 순위에 상응하여 인접한 RS들 간에는 서브채널이 중복되지않도록 서로 다른 서브채널을 할당한 후 411단계로 진행한다. 여기서, 전력이 큰 서브채널을 사용하는 MS라 함은, 상기 MS 자신과 BS간의 다중-홉 릴레이 경로를 제공하는 RS와의 물리적 위치에서 다른 MS들과 비교하여 원거리에 위치한 MS이거나, 또는 상기 다른 MS들과 비교하여 채널 상태가 열악한 MS이다.
상기 411단계에서 스케쥴러는 상기 409단계에서 서브채널을 할당한 후, 인접 한 RS들 간에 할당할 서로 다른 서브채널이 부족할 경우, 즉 인접한 RS들 간에 중복되는 서브채널이 존재할 경우 상기 중복되는 서브채널의 개수가 최소가 되도록 서브채널의 인덱스
Figure 112006039963291-PAT00030
를 결정한다. 그런 다음, 상기 스케쥴러는, 상기 인덱스
Figure 112006039963291-PAT00031
가 결정된 서브채널들 중에서 인접한 RS들에게 할당된 서브채널, 즉 인접한 서브채널과 중복되는 회수가 많은 서브채널 일수록 작은 전력( pr, n)을 갖는 서브채널을 사용하는 MS에게 할당한다. 여기서, 전력이 작은 서브채널을 사용하는 MS라 함은, 상기 MS 자신과 BS간의 다중-홉 릴레이 경로를 제공하는 RS와의 물리적 위치에서 다른 MS들과 비교하여 근거리에 위치한 MS이거나, 또는 상기 다른 RS들과 비교하여 채널 상태가 우수한 MS이다. 이때, 상기 411단계에서 스케쥴러는, 상기 409단계에서 설명한 바와 같이 하향링크에서 BS와 각 RS들 간의 채널 계수(GBS-RS)와, 각 RS와 상기 각 RS에서의 각 MS들 간의 채널 계수(GRS-MS) 등의 데이터를 참고하여 채널 상태가 우수한 서브채널이 할당되도록 한다. 이렇게 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 전술한 바와 같이 인접한 RS들에 서로 다른 대역의 자원, 즉 서브채널을 할당하거나, 또는 중복되는 대역이 최소가 되도록 자원, 즉 서브채널을 할당함으로써 상기 인접한 RS들 간의 간섭을 최소화한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 자원 할당의 일예를 도시한 도면이다. 여기서, 도 5는 상기 도 4에서 설명 한 자원 할당 과정에 의해 소정의 한 셀 내에 존재하는 다수의 RS들에게 자원 할당의 일예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템은, 소정의 서비스 영역인 셀(510)을 관장하는 BS(501)와, 도시하지는 않았으나 상기 BS(501)로부터 통신 서비스를 제공받는 다수의 MS들과, 상기 셀(510) 내에 존재하며 상기 BS(501)와 MS들 간의 다중-홉 릴레이 경로를 제공하는 RS들, 즉 RS1(503), RS2(505), RS3(507), RS4(509), RS5(511), RS6(513)을 포함한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 상기 셀(510)에 존재하는 모든 RS들은 전술한 바와 같이 총 6개, 즉 RS1(503), RS2(505), RS3(507), RS4(509), RS5(511), RS6(513)이고, 상기 셀(510)에 존재하는 모든 RS들이 사용 가능한 서브채널의 총 개수는 6개이고, 각 RS들(503,505,507,509,511,513)이 사용 가능한 서브채널의 총 개수는 6개라고 가정한다. 그에 따라, 상기 각 RS들(503,505,507,509,511,513)에서의 주파수 재사용율은 1이 된다.
이때, 520단계에서 상기 BS(501)의 스케쥴러는, 전술한 상기 401에서와 같이 미리 설정된 스케쥴링 단위 시간 동안 상기 셀(510) 내에 존재하는 모든 RS, 즉 RS1(503), RS2(505), RS3(507), RS4(509), RS5(511), RS6(513)에게 할당된 자원의 양, 즉 상기 각 RS들(503,505,507,509,511,513)에게 할당될 서브채널의 개수가, RS1(503)은 4개, RS2(505)는 3개, RS3(507)은 3개, RS4(509)은 6개, RS5(511)는 3개, 및 RS6(513)은 4개임을 결정한다. 이때, 상기 스케쥴러는, 전술한 바와 같이 하향링크에서 BS(501)와 각 RS들(503,505,507,509,511,513) 간의 채널 계수(GBS-RS)와, 각 RS들(503,505,507,509,511,513)과 상기 각 RS들(503,505,507,509,511,513)에서의 각 MS들 간의 채널 계수(GRS-MS), 및 상기 BS(501)가 각 MS들로 전송하기 위한 데이터의 QoS 조건 등의 데이터를 참고하여 상기 모든 RS들에게 할당될 자원의 양, 즉 서브채널의 개수를 결정한다.
그런 다음, 530단계에서 상기 BS(501)의 스케쥴러는, 전술한 상기 405단계에서와 같이 서브채널의 채널 상태에 상응하여 가장 작은 개수의 서브채널이 할당되는 RS2(505)에게 서브채널1, 서브채널2를 할당한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 앞서 설명한 바와 같이 상기 405단계에서 인접한 RS들 간의 간섭 신호를 최소화하기 위해 모든 RS들 중에서 소정의 한 RS를 기준으로 하여 인접한 RS들과는 중복되지않은 서브채널을 할당할 경우, 소정의 기준 RS를 상기 가장 작은 개수의 서브채널이 할당되는 RS2(505)로을 가정하여 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 실시예에서는, 가장 작은 개수의 서브채널이 할당되는 RS가 기준 RS가 되고, 상기 기준 RS부터 서브채널을 할당한 후, 상기 기준 RS를 기준으로 하여 인접한 RS들과 중복되지않은 서브채널을 우선적으로 할당하도록 하지만, 본 발명은 각 RS마다 주파수 재사용율이 1이므로 소정의 한 RS를 기준으로 하여 우선적으로 인접한 RS들과 중복되지않도록 서브채널을 할당한다.
그러면, 540단계에서 상기 BS(501)의 스케쥴러는, 전술한 상기 405단계에서와 같이 상기 RS2(505)를 기준으로 하여 인접한 RS들과 중복되지않은 서브채널을 우선적으로 할당한다. 즉, 상기 기준 RS인 RS2(505)와 인접한 RS1(503)에는 RS1(503)과 인접한 RS2(505), RS6(513)와 중복되지않은 서브채널3, 서브채널4, 서브채널5, 서브채널6을 할당한다. 또한, 상기 RS3(507)에는 RS3(507)과 인접한 RS4(509), RS2(505)와 중복되지않은 서브채널4, 서브채널5, 서브채널6을 할당하고, 상기 RS6(513)에는 RS6(513)과 인접한 RS1(503), RS5(511)와 중복되지않은 서브채널1, 서브채널2를 할당한다. 그리고, 상기 RS4(509)에는 RS4(509)와 인접한 RS5(511), RS3(507)과 중복되지않은 서브채널1, 서브채널2, 서브채널3을 할당하고, 상기 RS5(511)에는 RS5(511)와 인접한 RS6(513), RS4(509)와 중복되지않은 서브채널4, 서브채널5, 서브채널6을 할당한다.
다음으로, 550단계에서 상기 BS(501)의 스케쥴러는, 전술한 407단계에서와 같이 인접한 RS들 간에 할당할 서로 다른 서브채널이 부족하면, 즉 각 RS 자신과 인접한 RS들과 중복되는 서브채널이 존재하면, 상기 중복되는 서브채널의 개수가 최소가 되도록 할당한다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 RS4(509)에는 인접한 RS5(511), RS3(507)과 중복되는 서브채널의 개수가 최소가 되도록 서브채널4, 서브채널5, 서브채널6을 할당하고, 상기 RS6(513)에는 인접한 RS1(503), RS5(511)와 중복되는 서브채널의 개수가 최소가 되도록 서브채널3, 서브채널4를 할당한다. 이때, 상기 540단계와 550단계에서 스케쥴러는, 앞서 설명한 바와 같이 하향링크에서 BS(501)와 각 RS들(503,505,507,509,511,513) 간의 채널 계수(GBS-RS)와, 각 RS들(503,505,507,509,511,513)과 상기 각 RS들(503,505,507,509,511,513)에서의 각 MS들 간의 채널 계수(GRS-MS) 등의 데이터를 참고하여 채널 상태가 우수한 서브채널이 할당되도록 한다.
또한, 전술한 403단계에서 판단 결과, 각 RS들(503,505,507,509,511,513)에서 사용 가능한 서브채널의 전력( pr, n)이 고정된 값이 아닐 경우, 상기 BS(501)의 스케쥴러는, 전술한 상기 409단계와 같이 상기 540단계에서 전력이 큰 서브채널을 사용하는 MS들부터 RS2(505)를 기준으로 하여 각 RS 자신과 인접한 RS들과 중복되지않은 서브채널을 우선적으로 할당한다. 여기서, 전력이 큰 서브채널을 사용하는 MS라 함은, 상기 MS 자신과 BS(501)간의 다중-홉 릴레이 경로를 제공하는 RS와의 물리적 위치에서 다른 MS들과 비교하여 원거리에 위치한 MS이거나, 또는 상기 다른 MS들과 비교하여 채널 상태가 열악한 MS이다.
그리고, 상기 550단계에서 스케쥴러는, 전술한 상기 411단계에서와 같이 인접한 RS들 간에 할당할 서로 다른 서브채널이 부족하면, 즉 각 RS 자신과 인접한 RS들과 중복되는 서브채널이 존재하면, 상기 중복되는 서브채널의 개수가 최소가 되도록 할당한다. 그리고, 상기 중복되는 서브채널들 중에서 중복되는 회수가 많은 서브채널, 즉 서브채널3을 작은 전력( pr, n)을 갖는 서브채널을 사용하는 MS에게 할당한다. 여기서, 전력이 작은 서브채널을 사용하는 MS라 함은, 상기 MS 자신과 BS(301)간의 다중-홉 릴레이 경로를 제공하는 RS와의 물리적 위치에서 다른 MS들과 비교하여 근거리에 위치한 MS이거나, 또는 상기 다른 RS들과 비교하여 채널 상태가 우수한 MS이다. 이때, 각 RS들(503,505,507,509,511,513)에서 사용 가능한 서브채 널의 전력( pr, n)이 고정된 값이 아닐 경우의 상기 540단계와 550단계에서 스케쥴러는, 앞서 설명한 바와 같이 하향링크에서 BS(501)와 각 RS들(503,505,507,509,511,513) 간의 채널 계수(GBS-RS)와, 각 RS들(503,505,507,509,511,513)과 상기 각 RS들(503,505,507,509,511,513)에서의 각 MS들 간의 채널 계수(GRS-MS) 등의 데이터를 참고하여 채널 상태가 우수한 서브채널이 할당되도록 한다. 이렇게 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 전술한 바와 같이 인접한 RS들에 서로 다른 대역의 자원, 즉 서브채널을 할당하거나, 또는 중복되는 대역이 최소가 되도록 자원, 즉 서브채널을 할당함으로써 상기 인접한 RS들 간의 간섭을 최소화한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 6은, 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 전술한 제2할당 방식, 또는 제3할당 방식으로 자원을 분할하여 할당할 경우, 소정의 한 셀을 관장하는 BS와 상기 소정의 한 셀 내에 존재하는 다수의 RS들 중에서 임의의 한 RS와, 상기 임의의 한 RS가 제공하는 다중-홉 릴레이 경로를 통해 상기 BS로부터 통신 서비스를 제공받는 다수의 MS들을 포함하는 통신 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 통신 시스템은, 앞서 설명한 바와 같이 소정의 한 셀을 관장하는 BS(610)와, 상기 BS(610)로부터 통신 서비스를 제공받는 다수의 MS들(630)과, 상기 BS(610)와 다수의 MS들(630) 간의 다중-홉 릴레이 경로를 제공하 는 RS(620)를 포함한다. 이때, 상기 RS(620)가 제공하는 다중-홉 릴레이 경로를 통해 자신이 관장하는 셀 내에 존재하는 다수의 MS들(630)로 전송할 데이터가 생성되면, 상기 생성된 데이터는 데이터 큐(612)에 존재하고, 상기 BS(610)의 스케쥴러(614)는 셀 내에 존재하는 다수의 RS들 간의 간섭을 최소화하도록 앞서 설명한 바와 같이 각 RS들로 자원을 할당한 후, 자원 할당 정보를 RS(620)로 전송한다. 그리고, 상기 BS(610)의 송신부(616)는 상기 MS들(630)로 전송할 데이터를 RS(620)로 전송한다.
상기 RS(620)는 상기 BS(610)로부터 각 MS들(630)로 전송할 데이터를 수신하여 데이터 큐(622)에 저장하고, 상기 BS(610)의 스케쥴러(614)로부터 수신한 자원 할당 정보에 상응하여 다중-홉 릴레이 경로를 제공하는 MS들(630)의 개수만큼 구비된 스케쥴러(624)와 송신부(626)는 각 MS들(630)로 상기 데이터 큐(622)에 저장된 데이터를 전송한다. 여기서, 상기 BS(610)의 스케쥴러(614)가 하향링크에서 BS(610)와 RS(620) 간의 채널 계수(GBS-RS)와, RS(620)와 상기 RS(620)에서의 각 MS들(630) 간의 채널 계수(GRS-MS), 및 상기 BS(610)가 각 MS들(630)로 전송하기 위한 데이터의 QoS 조건 등의 데이터를 참고 자원을 할당하는 과정에 관해서는 앞에서 구체적으로 설명하였으므로 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략한다. 또한, 상기 RS(620)의 스케쥴러(624)는 상기 BS(610)의 스케쥴러(614)가 전송한 자원 할당 정보에 상응하여 자신이 사용 가능한 자원을 각 MS들(630)에게 할당하고, 상기 RS(620)의 송신부(626)는 상기 BS(610)의 스케쥴러(614)가 전송한 자원 할당 정보 에 상응하여 상기 BS(610)로부터 수신한 데이터를 각 MS들(630)로 전송한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 BS의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 BS는, 자신이 관장하는 셀 내에 존재하는 다수의 RS들이 제공하는 다중-홉 릴레이 경로를 통해 다수의 MS들로 전송할 데이터가 생성되어 데이터 큐(701)에 존재하면, 상기 데이터 큐(701)에 존재하는 데이터를 상기 다중-홉 릴레이 경로를 통해 다수의 MS들 전송하는 송신부(710)와, 상기 다중-홉 릴레이 경로를 통해 상기 다수의 MS들이 전송하는 데이터를 수신하는 수신부(750)를 포함한다.
상기 송신부(710)의 매체 접속 제어(MAC: Medium Access Control, 이하 'MAC'라 칭하기로 함) 스케쥴러/제어기(712)는, 상기 데이터 큐(701)에 다양한 QoS를 가지는 다수의 MS들로 전송할 데이터가 존재하면, 상기 수신부(750)가 수신한 상기 다수의 RS들 및 다수의 MS들의 채널 상태 정보와 상기 데이터 큐(701)에 존재하는 데이터의 QoS 조건 등의 데이터를 고려하여 상기 다수의 RS들과 다수의 MS들에게 자원을 할당한다. 여기서, 상기 BS의 스케쥴러가 자원을 할당하는 과정에 관해서는 앞에서 구체적으로 설명하였으므로 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략한다.
그리고, 상기 MAC 스케쥴러/제어기(712)는 각 MS들로 전송할 데이터와 상기 데이터 제어 메시지(714)를 물리적(PHYsical) 계층 프로토콜 데이터 유닛(PDU: Protocol Data Unit, 이하 'PDU'라 칭하기로 함)으로 전달한다. 또한, MAC 스케쥴 러/제어기(712)는 자원 할당 정보를 포함한 제어 정보를 물리적 계층 제어기(732)로 전달한다. 상기 PDU(716)로 전달된 데이터는 부호화기(718)로 전달되어 부호화된 후, 변조기(720)로 전달되어 변조된다. 상기 변조된 데이터는 직렬/병렬 변환기(722)를 통해 병렬 데이터로 변환되고, 상기 변환된 병렬 데이터는 비트 로더(bit loader)(724)에서 상기 MAC 스케쥴러/제어기(712)가 할당한 자원, 예컨대 서브채널 또는 서브캐리어에서 자신을 전송할 서브채널 또는 서브캐리어가 할당되고, 전송시의 전력( pr, n)이 결정된다.
상기 비트 로더(724)의 출력 데이터는 역고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'로 칭하기로 함)기(726)를 통해 IFFT되어 OFDM 심벌 발생기(728)로 전달된다. 상기 IFFT된 데이터를 수신한 상기 OFDM 심벌 발생기(728)는 데이터 심벌을 출력하고, 상기 데이터 심벌은 전력 증폭기(730)에서 송신 전력이 증폭된 후 안테나를 통해 다중-홉 릴레이 경로를 제공하는 다수의 RS들을 거쳐 다수의 MS들로 송신된다. 이때, 상기 물리적 계층 제어기(732)는 상기 MAC 스케쥴러/제어기(712)로부터 수신한 상기 제어 정보에 상응하여 상기 부호기(718), 변조기(720), 비트 로더(724), 전력 증폭기(730)를 제어한다.
한편, 상기 다중-홉 릴레이 경로를 제공하는 다수의 RS들을 통해 다수의 MS들로부터 데이터를 수신하면, 상기 수신된 데이터는 상기 수신부(750)의 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier, 이하 'LNA'라 칭하기로 함)(752)를 통해 증폭된 후 순환 접두어(CP: Cyclic Prefix, 이하 'CP'라 칭하기로 함) 제거기(754)로 전달 된다. 상기 CP 제거기(754)는 상기 수신된 데이터에 포함된 CP를 제거하고, 상기 CP가 제거된 데이터는 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'로 칭하기로 함)기(756)를 통해 FFT되어 병렬/직렬 변환기(758)로 전달된다. 그리고, 상기 병렬/직렬 변환기(758)에서 병렬로 변환된 데이터는 복조기(760)로 전달되어 복조된 후, 상기 복조된 병렬 데이터는 복호기(762)로 전달된다. 상기 복호기(762)에서 복호된 데이터는 수신부(750)의 물리적 계층 PDU(764)를 거쳐 각 MS들이 송신한 데이터와 상기 데이터 제어 메시지(766)를 수신한다. 여기서, 상기 제어 메시지에는 앞서 설명한 바와 같이 상기 다수의 RS들 및 다수의 MS들의 채널 상태 정보가 포함된다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 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 같은 본 발명은, 다중-홉 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템에서 중계국들 간의 간섭이 최소화되도록 서로 인접한 RS들에 서로 다른 대역의 자원을 할당함으로써, 데이터 전송 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은, 상기 중계국이 제공하는 다중-홉 릴레이 경로를 통해 신호를 송수신할 경우 간섭 신호의 발생을 최소화함으로써 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (34)

  1. 기지국과, 상기 기지국으로부터 서비스를 제공받는 적어도 하나 이상의 이동 단말기들과, 상기 기지국과 상기 이동 단말기들 간을 중계하는 적어도 하나 이상의 중계국들을 포함하는 통신 시스템에서 자원 할당 방법에 있어서,
    상기 이동 단말기들로 전송할 데이터가 생성되면, 상기 생성된 데이터의 정보와 상기 중계국들로부터 수신한 채널 상태 정보에 상응하여 상기 중계국들로 할당할 자원을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 자원을 상기 채널 상태 정보에 상응하여 분할한 후 해당 중계국들에 할당하는 과정을 포함하는 자원 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 해당 중계국들에 할당하는 과정은, 상기 중계국들 중에서 서로 인접한 중계국들 간에는 서로 다른 대역의 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 해당 중계국들에 할당하는 과정은, 상기 중계국들 중에서 서로 인접한 중계국들 간에는 중복되는 대역이 최소가 되도록 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 해당 중계국들에 할당하는 과정은, 상기 결정된 자원에서 각 대역의 전력이 상이하면, 상기 전력이 상이한 각 대역의 사용 우선 순위에 상응하여 상기 중계국들 중에서 서로 인접한 중계국들 간에는 서로 다른 대역의 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 해당 중계국들에 할당하는 과정은, 상기 결정된 자원에서 각 대역의 전력이 상이하면, 상기 전력이 상이한 각 대역의 사용 우선 순위에 상응하여 상기 중계국들 중에서 서로 인접한 중계국들 간에는 중복되는 대역이 최소가 되도록 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  6. 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 대역의 사용 우선 순위에 상응하여 자원을 할당하는 과정은, 상기 채널 상태 정보에 상응하여 상기 이동 단말기들 중에서 다른 이동 단말기들과 비교하여 채널 상태가 우수한 이동 단말기부터 서로 다른 대역의 자원이 할당되도록 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 서로 인접한 중계국들 간에는 중복되는 대역이 최소가 되도록 자원을 할당하는 과정은, 상기 중계국들 간에 중복되는 회수가 가장 많은 대역이 상기 이동 단말기들 중에서 다른 이동 단말기들과 비교하여 채널 상태가 가장 열악한 이동 단말기에 할당되도록 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 해당 중계국들에 할당하는 과정은, 상기 중계국들 중에서 소정의 한 중계국을 기준으로 하여 서로 인접한 중계국들 간에는 서로 다른 대역의 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 해당 중계국들에 할당하는 과정은, 상기 중계국들 중에서 소정의 한 중 계국을 기준으로 하여 서로 인접한 중계국들 간에는 중복되는 대역이 최소가 되도록 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 해당 중계국들에 할당하는 과정은, 상기 결정된 자원에서 각 대역의 전력이 상이하면, 상기 전력이 상이한 각 대역의 사용 우선 순위에 상응하여 상기 중계국들 중에서 소정의 한 중계국을 기준으로 하여 서로 인접한 중계국들 간에는 서로 다른 대역의 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 해당 중계국들에 할당하는 과정은, 상기 결정된 자원에서 각 대역의 전력이 상이하면, 상기 전력이 상이한 각 대역의 사용 우선 순위에 상응하여 상기 중계국들 중에서 소정의 한 중계국을 기준으로 하여 서로 인접한 중계국들 간에는 중복되는 대역이 최소가 되도록 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정의 한 중계국은, 상기 중계국들 중에서 상기 생성된 데이터의 정보에 상응하여 가장 작은 대역의 자원이 할당되는 중계국인 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  13. 제10항 또는 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 대역의 사용 우선 순위에 상응하여 자원을 할당하는 과정은, 상기 채널 상태 정보에 상응하여 상기 이동 단말기들 중에서 다른 이동 단말기들과 비교하여 채널 상태가 우수한 이동 단말기부터 서로 다른 대역의 자원이 할당되도록 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 서로 인접한 중계국들 간에는 중복되는 대역이 최소가 되도록 자원을 할당하는 과정은, 상기 중계국들 간에 중복되는 회수가 가장 많은 대역이 상기 이동 단말기들 중에서 다른 이동 단말기들과 비교하여 채널 상태가 가장 열악한 이동 단말기에 할당되도록 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보는, 상기 기지국과 상기 중계국들 간의 채널 상태 정보와 상기 중계국들과 상기 이동 단말기들 간의 채널 상태 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 중계국들로 할당할 자원을 결정하는 과정은, 상기 통신 시스템에서 사용 가능한 자원에서 상기 중계국들로의 데이터 전송을 위해 필요한 대역폭을 결정하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 통신 시스템에서 사용 가능한 자원은, 각 대역의 물리적 구조가 동일한 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  18. 기지국과, 상기 기지국으로부터 서비스를 제공받는 적어도 하나 이상의 이동 단말기들과, 상기 기지국과 상기 이동 단말기들 간을 중계하는 적어도 하나 이상의 중계국들을 포함하는 통신 시스템에서 자원 할당 시스템에 있어서,
    상기 이동 단말기들로 전송할 데이터가 생성되면, 상기 생성된 데이터의 정 보와 상기 중계국들로부터 수신한 채널 상태 정보에 상응하여 상기 중계국들로 할당할 자원을 결정하고, 상기 결정된 자원을 상기 채널 상태 정보에 상응하여 분할한 후 해당 중계국들에 할당하는 스케쥴러를 포함함을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 스케쥴러는, 상기 중계국들 중에서 서로 인접한 중계국들 간에는 서로 다른 대역의 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 스케쥴러는, 상기 중계국들 중에서 서로 인접한 중계국들 간에는 중복되는 대역이 최소가 되도록 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 스케쥴러는, 상기 결정된 자원에서 각 대역의 전력이 상이하면, 상기 전력이 상이한 각 대역의 사용 우선 순위에 상응하여 상기 중계국들 중에서 서로 인접한 중계국들 간에는 서로 다른 대역의 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 스케쥴러는, 상기 결정된 자원에서 각 대역의 전력이 상이하면, 상기 전력이 상이한 각 대역의 사용 우선 순위에 상응하여 상기 중계국들 중에서 서로 인접한 중계국들 간에는 중복되는 대역이 최소가 되도록 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  23. 제21항 또는 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스케쥴러는, 상기 채널 상태 정보에 상응하여 상기 이동 단말기들 중에서 다른 이동 단말기들과 비교하여 채널 상태가 우수한 이동 단말기부터 서로 다른 대역의 자원이 할당되도록 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 스케쥴러는, 상기 중계국들 간에 중복되는 회수가 가장 많은 대역이 상기 이동 단말기들 중에서 다른 이동 단말기들과 비교하여 채널 상태가 가장 열악한 이동 단말기에 할당되도록 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  25. 제18항에 있어서,
    상기 스케쥴러는, 상기 중계국들 중에서 소정의 한 중계국을 기준으로 하여 서로 인접한 중계국들 간에는 서로 다른 대역의 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  26. 제18항에 있어서,
    상기 스케쥴러는, 상기 중계국들 중에서 소정의 한 중계국을 기준으로 하여 서로 인접한 중계국들 간에는 중복되는 대역이 최소가 되도록 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  27. 제18항에 있어서,
    상기 스케쥴러는, 상기 결정된 자원에서 각 대역의 전력이 상이하면, 상기 전력이 상이한 각 대역의 사용 우선 순위에 상응하여 상기 중계국들 중에서 소정의 한 중계국을 기준으로 하여 서로 인접한 중계국들 간에는 서로 다른 대역의 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  28. 제18항에 있어서,
    상기 스케쥴러는, 상기 결정된 자원에서 각 대역의 전력이 상이하면, 상기 전력이 상이한 각 대역의 사용 우선 순위에 상응하여 상기 중계국들 중에서 소정의 한 중계국을 기준으로 하여 서로 인접한 중계국들 간에는 중복되는 대역이 최소가 되도록 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  29. 제25항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정의 한 중계국은, 상기 중계국들 중에서 상기 생성된 데이터의 정보에 상응하여 가장 작은 대역의 자원이 할당되는 중계국인 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  30. 제27항 또는 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스케쥴러는, 상기 채널 상태 정보에 상응하여 상기 이동 단말기들 중에서 다른 이동 단말기들과 비교하여 채널 상태가 우수한 이동 단말기부터 서로 다른 대역의 자원이 할당되도록 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 스케쥴러는, 상기 중계국들 간에 중복되는 회수가 가장 많은 대역이 상기 이동 단말기들 중에서 다른 이동 단말기들과 비교하여 채널 상태가 가장 열악한 이동 단말기에 할당되도록 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  32. 제18항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보는, 상기 기지국과 상기 중계국들 간의 채널 상태 정보와 상기 중계국들과 상기 이동 단말기들 간의 채널 상태 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  33. 제18항에 있어서,
    상기 스케쥴러는, 상기 통신 시스템에서 사용 가능한 자원에서 상기 중계국들로의 데이터 전송을 위해 필요한 대역폭을 결정하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 통신 시스템에서 사용 가능한 자원은, 각 대역의 물리적 구조가 동일한 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
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