KR20080081666A - 통신시스템에서 채널 할당 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 통신 시스템에서 채널을 할당하는 방법에 있어서, 단말로부터 서비스 요청을 수신하면, 현재 셀을 구성하는 섹터들에서 이용 가능한 채널들이 존재하지 않을 경우, 상기 셀을 구성하는 섹터에 할당된 채널들 중 임계값을 넘는 채널 품질 정보(CQI)값을 갖는 채널들을 후보 채널들로 선택하는 과정과, 상기 후보 채널들이 상기 셀 주변에 지배적인 간섭을 미치는 N개의 간섭 섹터들에 할당되었을 경우, 해당 간섭 섹터에 할당된 후보 채널들의 CQI 값들 중 상기 임계값보다 큰 CQI를 가지는 후보 채널들이 존재하는지를 상기 N개의 간섭 섹터 모두에 대해서 각각 조사하는 과정을 포함하여, 서빙 셀과 주변 셀들에서 간섭을 줄이기 위한 적응적 채널(시간, 주파수, 시간과 주파수 모두)할당 방식을 고려하고, 해당 기지국의 인접 셀들의 지배적 간섭 섹터들에 동시에 같은 자유 채널들을 할당하는 가능성을 줄이기 위해서, 주기적으로 상기 채널 정보를 분할함으로써, 공간적인 효율성이 증가된다.

CQI, 서빙 셀, 복수의 지배적 간섭 셀, 채널 할당

Description

통신시스템에서 채널 할당 방법{An Channel Assignment Method In Communication}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 셀 구성도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기지국의 동작 흐름도.

본 발명은 통신시스템에서 인접 셀 간의 간섭을 줄이는 방법에 관한 것으로 특히, 중앙 집중식 동적 채널 할당 방법을 통해서 인접 셀 간의 간섭을 줄이는 방법에 관한 것이다.

음성, 데이터, 오디오, 비디오, 실시간 비디오 등을 제공하는 다양한 무선 통신 서비스들은 빠르게 진화하고 있다. 차세데 무선 통신 시스템들은 유비쿼터스(ubiquitous) 방식으로 하나의 디바이스(device)를 통해서 다양한 서비스들이 제공될 것이다.

이러한 무선 통신 서비스를 위해서 사용되는 기본 리소스(resource)인 무선 주파수 스펙트럼은 한정되어 있기 때문에, 상기 무선 주파수 스펙트럼을 효율적으 로 운용하는 방안이 요구된다.

따라서, 통신시스템에서 효율적으로 무선 주파수 스펙트럼을 사용하고, 공간적 효율성을 개선하기 위한 방법들이 제안되어 왔다. 이러한 방안들 중 하나로 셀 개념(cell concept)과 주파수 재사용(frequency reuse)이 사용된다.

기본적으로 상기 셀 개념은, 셀 내에 이용하고자 하는 서비스들을 위한 서비스 영역들을 분할하고, 섹터(sector)로 상기 분할된 서비스 영역들을 그룹핑한다. 즉, 하나의 섹터에서 한번에 한 개의 특정 주파수 채널을 사용되고, 상기 사용된 특정 주파수 채널들이 다른 섹터들에 인지됨으로써, 이용 가능한 주파수 스펙트럼이 다른 섹터들에서 재사용된다. 이때, 상기 다른 섹터들에서 동일 주파수 채널로부터 간섭이 발생하는 문제점이 있다.

해당 셀에서 이러한 간섭을 피하거나 줄이는 채널들을 할당하기 위한 채널 고정 채널 할당(Fixed Channel Assignment, 이하 'FCA'라 칭한다) 방식과, 동적 채널 할당 방식(Dynamic Channel Assignment, 이하 'DCA'라 칭한다)이 있다.

상기 FCA 방식은 미리 결정되어 있는 할당 방식에 따라서 채널들을 할당하는 것으로, 부하가 큰 상황에서 공간적인 효율성을 공급할 수 있는 장점이 있다.

상기 DCA 방식은 기본적으로 다른 셀들로부터의 간섭과 트래픽(traffic) 상태를 고려하여 실시간으로 채널을 할당한다. 이때, 기지국들과 셀 내의 섹터들 사이에 시스템 정보와 통신이 요청되므로, 계산적으로 상당히 복잡하고 실제 구현 시 과도한 지연들(latencies)들이 발생하는 문제점이 있었다.

상기 DCA 방식에는 분산형(decentralized) DCA방식과 중앙 집중 형(centralized) DCA 방식이 있다. 상기 분산형 DCA 방식은 각 셀 또는 섹터 별로 분배된 방식에 따라 각각 동적으로 채널들이 분할되므로, 실제적인 시스템에서의 구현 가능성이 높지만 상기 중앙 집중형 DCA 방식에 비해 성능이 높지 않다.

상기 중앙 집중형 DCA 방식은 중앙 제어 유닛(central control unit)에 의해서 채널들이 할당된다. 이때, 채널 할당 방식에 영향을 주는 독립적인 요인들(factors)로는 트래픽 상태(traffic condition)와 간섭 채널들의 채널 재사용(channel reusability) 및 적응성(adaptability) 등이 있다. 상기 중앙 집중형 DCA 방식들은 채널 할당을 결정하는 중앙 제어기를 구비하고, 상기 중앙 제어기는 광범위한 트래픽과, 분포 상태 및 간섭 정보를 요청한다. 따라서, 상기 집중형 DCA 방식은 무선 통신 시스템에서 실제로 구현화할 때, 최적 또는 최적에 가까운 성능을 가져올지라도, 기지국들 사이에 많은 양의 통신과 계산을 요청함으로써, 실제 시스템에서 구현되기 어려우며 큰 지연이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 목적은, 주변 셀들과 서빙 셀 간 채널들의 간섭을 줄이기 위해서, 적응적 채널 할당 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 중앙 집중형 DCA 방식을 이용하여 기지국이 주변의 간섭 섹터들에서 할당된 채널들과 현재 사용자들을 위해서 할당된 채널관련 정보를 확보하고, 주변 간섭 섹터들에서 할당된 채널 정보들을 고려하여 주변 섹터들 에서 간섭을 줄이기 위한 채널을 할당하는 방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 실시 예는, 통신 시스템에서 채널을 할당하는 방법에 있어서, 단말로부터 서비스 요청을 수신하면, 현재 셀을 구성하는 섹터들에서 이용 가능한 채널들이 존재하지 않을 경우, 상기 셀을 구성하는 섹터에 할당된 채널들 중 임계값을 넘는 채널 품질 정보(CQI)값을 갖는 채널들을 후보 채널들로 선택하는 과정과, 상기 후보 채널들이 상기 셀 주변에 지배적인 간섭을 미치는 N개의 간섭 섹터들에 할당되었을 경우, 해당 간섭 섹터에 할당된 후보 채널들의 CQI 값들 중 상기 임계값보다 큰 CQI를 가지는 후보 채널들이 존재하는지를 상기 N개의 간섭 섹터 모두에 대해서 각각 조사하는 과정을 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 도면상에 표시된 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호로 나타내었으며, 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.

이하, 본 발명에서는 시스템 정보를 분할하기 위해서 기지국들 사이에 무선 형태의 백본망(Backhaul network)이 존재하는 경우를 예로 들어 설명하지만 다른 형태의 백본망에서도 확대 적용 가능하다. 백본망 내의 모든 기지국들은 동일한 클럭(same clock)에서 깨어난다 가정하자. 이때, 특정 셀은 자신에 할당된 채널 정보와 지배적인(dominant) 간섭 채널들이 할당된 주변 셀들의 채널 품질 정보(Channel Quality Information, 이하, 'CQI'라 칭한다)를 분할한다. 상기 CQI에는 주파수 또는 시간이 될 수 있고, 주파수와 시간이 모두 포함될 수 있다. 또한, 상기 CQI는 다른 시스템의 상태들과 트래픽 상태에 따라 상기 기지국들 사이에서 주기적으로 업데이트 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 셀의 구조를 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 각 셀이 육각형 구조의 3개의 섹터들로 분할된 경우를 일예로 들어 설명하였지만, 다른 구조의 다른 개수를 가진 섹터들을 가진 셀의 경우에도 확대 적용 가능함은 물론이다.

단말이 사용하고자 하는 서비스를 제공하는 서빙(serving) 셀(셀 3(100))은 3개의 섹터 A3(104), B3(106), C3(108)으로 분할되고, 기지국 3(102)을 통해 상기 단말로부터 요청되는 서비스를 위한 채널을 할당한다. 상기 셀 3(100) 주변에는 간섭 셀인 셀 1(110)과, 셀 2(130) 및 셀 4(120)가 존재한다. 상기 셀 2(130)는 섹터 A2(132), B2(134), C3(136)으로 분할되고, 상기 셀 1(110)은 섹터 A1(112), B1(114), C1(116)으로 분할되고, 상기 셀 4(120)는 섹터 A4(122), B4(124), C4(126)로 분할된다.

상기 셀 3(100)내의 섹터 A3(104)에 위치한 단말이 특정 서비스를 요청한다 가정하자. 이때, 상기 기지국 3(102)은 자신의 셀 3(300)을 구성하는 섹터들인 A3(104), B3(106), C3(108)과 지배적인 간섭이 발생하는 섹터들인 B1(118), C1(116), B2(134) 및 C4(126)각각의 CQI 정보와 할당된 채널들을 알고 있다.

상기 기지국 3(102)은 자신의 섹터들인 A3(104), B3(106), C3(108)에서 이용 가능한 채널들이 있는지 조사한다.

만약, 상기 셀 3(100)에서 이용 가능한 채널들이 존재하지 않을 경우, 상기 기지국 3(102)은 상기 셀 3(100)내의 채널들 중 임계값을 넘는 CQI 값들을 가지는 채널들을 조사하여 있을 경우, 해당 채널들을 후보 채널들로 선택한다. 상기 기지국 3(102)은 상기 선택된 후보 채널들이 지배적인 간섭이 발생하는 섹터들인 B1(118), C1(116), B2(134) 및 C4(126)에 할당되어 있는지 확인한다.

상기 확인 결과 상기 선택된 후보 채널들이 지배적인 간섭 섹터 B1(118), C1(116), B2(134)에 할당되지 않은 경우, 상기 기지국 3(102)은 상기 단말로 상기 후보 채널들 각각의 CQI값을 요청한다. 이후, 상기 기지국 3(102)은 상기 후보 채널들의 CQI 값들 중 가장 큰 CQI를 가지는 채널을 상기 서비스를 위한 베스트 채널로 선택한다.

상기 확인 결과 상기 선택된 후보 채널들이 지배적인 간섭 섹터 B1(118), C1(116), B2(134)에 할당되어 있는 경우, 상기 후보 채널들은 상기 지배적인 간섭 섹터 B1(118), C1(116), B2(134) 중 하나에 할당되어 있다.

이 경우, 상기 기지국 3(102)은 상기 후보 채널들 중에서, 상기 지배적인 간 섭 섹터 B1(118)에 할당된 채널들의 CQI값들과 상기 임계값을 비교하여, 상기 임계값보다 큰 CQI값들을 가지는 후보 채널들을 선택한다. 마찬가지로, 상기 기지국은 지배적인 간섭 섹터 C1(116), B2(134)에 할당된 채널들의 CQI값들과 상기 임계값을 비교하여, 상기 임계값보다 큰 CQI값들을 가지는 후보 채널들을 선택한다.

이후, 상기 기지국 3(102)은 상기 선택된 후보 채널들 중 가장 높은 CQI값을 가지는 채널을 상기 단말이 요청한 서비스를 위한 베스트 채널로 결정한다. 이때, 상기 기지국은 상기 후보 채널들이 적어도 2개 이상의 지배적인 간섭 섹터에 할당된 경우, 상기 후보 채널들을 획득하기 위한 임계값과 비교되기 위한 최소 CQI값을 고려한다.

상기 할당되는 채널 정보와 그에 상응하는 CQI값들은 각 셀들 사이에서 주기적으로 분할되어, 기지국들은 주변 셀들의 로딩 상태들을 인식한다. 즉, 2개의 기지국들이 채널 정보를 나눌 때, 부하가 큰 기지국은 부하가 적은 기지국으로 상기 채널정보를 송신한다. 상기 분할된 채널 정보에 포함되는 주파수는 각 셀들의 섹터당 트래픽 상태와 분포에 기초하여 결정된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기지국의 동작 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 200단계에서 기지국은 단말로부터 서비스 요청을 수신하면, 202단계에서 현재 셀 내의 섹터들에서 이용 가능한 채널들이 존재하는지 검사한다. 상기 검사결과 이용 가능한 채널이 있을 경우 204단계로 진행하고, 없을 경우 206단계로 진행한다. 204단계에서 상기 기지국은 상기 이용 가능한 채널들을 후보 채널들로 선택한 후, 210단계로 진행한다.

206단계에서, 상기 기지국은 현재 셀 내의 채널들의 CQI값과 임계값을 비교한다. 상기 비교결과 상기 임계값을 넘는 CQI를 가지는 채널이 없을 경우 222단계로 진행하고, 상기 임계값을 넘는 CQI를 가지는 채널이 있을 경우 208단계로 진행한다.

208단계에서 상기 기지국은 상기 임계값을 넘는 CQI를 가지는 채널들을 후보 채널들로 선택하고, 210단계로 진행한다.

210단계에서 상기 기지국은 상기 후보 채널들 중 현재 셀 주변의 지배적인 간섭을 미치는 간섭 셀의 섹터들에 할당된 채널이 존재하는지를 검사한다. 상기 검사 결과 상기 후보 채널들이 상기 지배적 간섭 섹터들에 할당되지 않은 경우, 212단계로 진행하고, 상기 지배적 간섭 섹터들에 할당된 후보 채널들이 있을 경우, 216단계로 진행한다.

212단계에서 상기 기지국은 상기 단말로 상기 후보 채널들의 CQI 정보를 요청하고 214단계로 진행한다. 214단계에서 상기 기지국은 상기 후보 채널들의 CQI값들을 조사하여 최대 CQI 값을 갖는 후보 채널을 상기 단말이 요청한 서비스를 제공하기 위한 베스트 채널로 선택한다.

216단계에서 상기 기지국은 n번째 지배적 간섭 채널 내의 할당된 후보 채널들의 CQI 값과 상기 임계값을 비교하여, 상기 임계값보다 큰 CQI값을 가지는 채널들이 후보 채널들이 있을 경우 214단계로 진행하고, 없을 경우 218단계로 진행한다. 여기서, 현재 셀 주변의 지배적 간섭 채널들의 수의 총 개수는 N이라 가정한다. 상기 n은 지배적 간섭 채널의 지시자이다(1

n

N).

218단계에서 상기 기지국은 상기 n의 값을 1개 증가시키고, 220단계에서 상기 증가된 n의 값이 N값에 도달하였는지 판단한다. 상기 판단결과 N값에 도달하지 않았을 경우 상기 216단계로 복귀하고, 상기 N 값에 도달하였을 경우 222단계로 진행한다. 즉, 상기 기지국은 상기 n의 값이 N이 될 때까지 216 내지 220단계를 반복한다.

222단계에서 상기 기지국은 상기 단말이 요청한 서비스 요청을 위해 할당할 채널이 없다고 판단하고, 동작을 종료한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명은, 서빙 셀과 주변 셀들에서 간섭을 줄이기 위한 적응적 채널(시간, 주파수, 시간과 주파수 모두)할당 방식을 고려하고, 해당 기지국의 인접 셀들의 지배적 간섭 섹터들에 동시에 같은 자유 채널들을 할당하는 가능성을 줄이기 위해서, 주기적으로 상기 채널 정보를 분할함으로써, 공간적인 효율성이 증가되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 통신 시스템에서 채널을 할당하는 방법에 있어서,

   단말로부터 서비스 요청을 수신하면, 현재 셀을 구성하는 섹터들에서 이용 가능한 채널들이 존재하지 않을 경우, 상기 셀을 구성하는 섹터에 할당된 채널들 중 임계값을 넘는 채널 품질 정보(Channel Quality Information, 이하, 'CQI'라 칭한다)값을 갖는 채널들을 후보 채널들로 선택하는 과정과,

   상기 후보 채널들이 상기 셀 주변에 지배적인 간섭을 미치는 N개의 간섭 섹터들에 할당되었을 경우, 해당 간섭 섹터에 할당된 후보 채널들의 CQI 값들 중 상기 임계값보다 큰 CQI를 가지는 후보 채널들이 존재하는지를 상기 N개의 간섭 섹터 모두에 대해서 각각 조사하는 과정을 포함하는 상기 채널 할당 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 조사하는 과정은,

   상기 임계값보다 큰 CQI를 갖는 해당 간섭 섹터에 할당된 후보 채널들이 존재할 경우, 상기 단말로 상기 해당 간섭 섹터에 할당된 후보 채널들의 CQI 정보를 요청하는 과정과,

   상기 요청을 통해 수신된 해당 후보 채널들의 CQI 값들 중 최대 CQI값을 가지는 후보 채널을 상기 서비스 요청을 위한 채널로 할당하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 채널 할당 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 선택하는 과정은,

   현재 셀을 구성하는 섹터들에서 이용 가능한 채널들이 존재할 경우, 상기 이용 가능한 채널들을 후보 채널들로 선택하는 과정을 더 포함하는 상기 채널 할당 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 CQI는,

   다른 셀들의 트래픽 상태에 따라 상기 기지국들 사이에서 주기적으로 업데이트되는 값인 것을 특징으로 하는 상기 채널 할당 방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 CQI는,

   주파수 혹은 시간임을 특징으로 하는 상기 채널 할당 방법.

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