KR20080082104A - 통신 시스템에서 자원 할당 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 인지(CR: Cognitive Radio) 통신 시스템에서 주파수 대역을 선택하여 자원을 할당하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖는 제1시스템과, 상기 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖지 않는 제2시스템을 포함하는 통신 시스템에서 자원 할당 방법에 있어서, 상기 제2시스템의 이동 단말기가 상기 제1주파수 대역에서 사용 가능한 주파수 대역을 검색하여 검색 정보를 기지국으로 송신하는 과정과, 상기 검색 정보에 상응하여 자신이 사용 가능한 제2주파수 대역과 상기 제1주파수 대역에서의 부분 주파수 대역을 할당받는 과정을 포함한다.
무선 인지(Cognitive Radio) 통신 시스템, 자원 할당, 주파수 대역, 부분 주파수 대역, Quiet Period

Description

통신 시스템에서 자원 할당 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR ALLOCATING RESOURCE IN A COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템에서 부 시스템 BS의 동작 과정을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템에서 부 시스템 MS의 동작 과정을 도시한 도면.
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 무선 인지(CR: Cognitive Radio, 이하 'CR'이라 칭하기로 함) 통신 시스템에서 주파수 대역을 선택하여 자원을 할당하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템에서는 고속의 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS' 칭하기로 함)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 차세대 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(LAN: Local Area Network, 이하 'LAN'이라 칭하기로 함) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(MAN: Metropolitan Area Network, 이하 'MAN'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 있다.
상기 BWA 통신 시스템은 한정된 자원, 즉 주파수(frequency) 자원과, 코드(code) 자원, 타임 슬럿(time slot) 자원 등을 상기 통신 시스템을 구성하는 다수의 셀들이 분할하여 사용하므로 상기 한정된 자원을 효율적으로 사용해야 한다. 특히, 무선 통신 시스템의 급격한 발전과 다양한 서비스의 등장으로 무선 자원 수요는 날로 증가하고 있다. 그러나, 현재 상업적으로 사용 가능한 거의 모든 주파수 대역이 할당됨으로 인하여 새로운 무선 플랫폼을 위한 주파수 자원이 매우 부족한 상황이 발생하고 있다. 현재의 주파수 이용 현황을 보게 되면 수 GHz 대역, 특히 낮은 주파수 대역은 사용할 수 있는 여지가 거의 없다. 이러한 주파수 부족 문제를 해결하기 위하여 CR 방식을 기반으로 한 CR 통신 시스템이 제안되었다. 상기 CR 통신 시스템은 주파수가 할당되어 있지만 실제로 사용되지 않고 있는 주파수 대역을 감지하고, 이를 효율적으로 공유하여 사용할 수 있도록 하는 것이다. 이러한 CR 통신 시스템은 현재 연구되고 있는 차세대 통신 시스템에 접목되어 사용될 수 있는 통신 시스템이다. 이러한 CR 통신 시스템의 대표적인 통신 시스템이 IEEE 802.22 WRAN(Wireless Regional Area Networks) 시스템이며, 상기 IEEE 802.22 WRAN 시스템은 TV 주파수 대역에 CR 기술을 도입하여, 사용하지 않는 TV 대역을 데이터 송수신을 위해 사용하고자 하는 것이다.
그러나, CR 통신 시스템에서, 부 시스템(Secondary System)이 주파수 자원을 확보하여 사용하고 있는 경우에도, 주 시스템(Primary System)이 상기 CR 통신 시스템이 사용하고 있는 주파수 대역을 사용하고자 한다면, 상기 부 시스템은 주파수 대역을 즉시 비워 주어야 한다. 여기서, 상기 주 시스템은 합법적인 주파수 대역의 사용에 대한 권리를 가지는 통신 시스템을 의미한다.
또한, 상기 부 시스템은, 앞서 설명한 바와 같이 주 시스템이 사용하지 않는 주파수 대역을 선택하여 사용하기 위해서 부 시스템 자신이 사용하기 위해 선택한 주파수 대역에서 수신 신호의 세기를 측정한다. 즉, 부 시스템은, 주 시스템에 주파수가 할당되어 있지만 실제로 사용되지 않고 있는 주파수 대역을 감지하기 위해 상기 주파수 대역에서 수신 신호의 세기를 측정한다. 그런 다음, 상기 부 시스템은, 상기 측정한 수신 신호의 세기를 통해 상기 소정의 주파수 대역에서 상기 주 시스템이 사용하지 않음을 감지하고, 상기 감지한 주파수 대역을 선택하여 사용한다. 이때, 상기 부 시스템이 수신하는 신호는 주 시스템의 송수신 신호뿐만 아니라 간섭 신호, 예를 들어 다른 부 시스템의 송수신 신호가 포함될 수 있으며, 상기 수신한 신호의 세기가 일정 수준 이상이면 다른 신호가 존재하는 것, 즉 상기 부 시스템이 사용하기 위해 신호의 세기를 측정한 소정의 주파수 대역을 다른 시스템이 사용하는 것으로 판단한다.
그러나, 전술한 바와 같이 부 시스템이 주 시스템에게 할당되어 있지만 실제로 사용하지 않는 주파수 대역을 감지하기 위해 수신 신호의 세기를 측정할 경우, 상기 수신 신호가 주 시스템의 신호인지 또는 간섭 신호인지의 판단이 불가능하며, 상기 주파수 대역에서 주 시스템의 신호를 검출하기 위해 상기 주 시스템 신호의 주기적 특성을 이용한 신호의 상관관계(correlation) 연산을 수행할 경우 시스템의 복잡도가 증가하는 문제점이 있다. 또한, 상기 주파수 대역에서의 신호, 예컨대 주 시스템의 신호 또는 간섭 신호 등을 검출하기 위해 주기정상상태(Cyclostationary) 특성을 이용할 경우 레이턴시(latency)를 가지므로 주파수 대역 감지를 위해 소요되는 시간이 증가하여, 또한 전술한 바와 같이 시스템의 복잡도가 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 자원 할당 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선 인지 통신 시스템에서 자원 할당 시간을 최소화하는 자원 할당 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선 인지 통신 시스템에서 데이터 송수신 효율을 향상시키는 자원 할당 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖는 제1시스템과, 상기 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖지 않는 제2시스템을 포함하는 통신 시스템에서 자원 할당 방법에 있어서, 상기 제2시스템의 이동 단말기가 상기 제1주파수 대역에서 사용 가능한 주파수 대역을 검색하여 검색 정보를 기지국으로 송신하는 과정과, 상기 검색 정보에 상응하여 자신이 사용 가능한 제2주파수 대역과 상기 제1주파수 대역에서의 부분 주파수 대역을 할당받는 과정을 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은, 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖는 제1시스템과, 상기 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖지 않는 제2시스템을 포함하는 통신 시스템에서 자원 할당 방법에 있어서, 상기 제2시스템의 기지국이 상기 제1주파수 대역에서 사용 가능한 주파수 대역의 검색 정보를 이동 단말기로부터 수신하는 과정과, 상기 검색 정보에 상응하여 상기 제1주파수 대역을 다수의 부분 주파수 대역들로 분할하고, 상기 분할한 다수의 부분 주파수 대역들 중 임의의 부분 주파수 대역과 사용 가능한 제2주파수 대역을 상기 이동 단말기에게 할당하는 과정을 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은, 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖는 제1시스템과, 상기 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖지 않는 제2시스템을 포함하는 통신 시스템에서 자원 할당 시스템에 있어서, 상기 제1주파수 대역에서 사용 가능한 주파수 대역을 검색하여 검색 정보를 기지국으로 송신하고, 상기 검색 정보에 상응하여 자신이 사용 가능한 제2주파수 대역과 상기 제1주파수 대역에서의 부분 주파수 대역을 할당받는 이동 단말기와, 상기 제1주파수 대역에서 사용 가능한 주파수 대역의 검색 정보를 상기 이동 단말기로부터 수신하고, 상기 검색 정보에 상응하여 상기 제1주파수 대역을 다수의 부분 주파수 대역들로 분할하고, 상기 분할한 다수의 부분 주파수 대역들 중 임의의 부분 주파수 대역과 사용 가능한 제2주파수 대역을 상기 이동 단말기에게 할당하는 기지국을 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 시스템에서 자원 할당 방법 및 시스템을 제안한다. 여기서, 후술할 본 발명의 실시예에서는, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.22 통신 시스템과 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access, 이하 'BWA'라 칭하기로 함) 통신 시스템인 IEEE 802.16 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 무선 인지(CR: Cognitive Radio, 이하 'CR'이라 칭하기로 함) 통신 시스템을 일예로 하여 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 자원 할당 방법 및 시스템은 다른 통 신 시스템들에도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명은, 소정의 자원, 예컨대 주파수 대역의 사용에 권리를 가지는 제1시스템, 즉 주 시스템(Primary System)이 상기 소정의 주파수 대역을 사용하지 않을 경우, 상기 소정의 주파수 대역의 사용에 권리를 갖지 않는 제2시스템, 즉 부 시스템(Secondary System)이 상기 소정의 주파수 대역을 사용할 수 있도록 하는 통신 시스템에서 스펙트럼을 감지(sensing)를 통해 상기 제1시스템인 주 시스템이 사용하지 않는 주파수 대역을 상기 제2시스템인 부 시스템이 검색(scanning)하여 자원을 할당하는 방법 및 시스템을 제안한다. 후술할 본 발명의 실시예에서는, 상기 부 시스템의 수신기, 예컨대 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 함)가 상기 주 시스템이 사용하지 않는 주파수 대역을 검색하고, 상기 검색한 주파수 대역을 사용하기 위해 상기 수신기에게 통신 서비스를 제공하는 송신기, 예컨대 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 함)이 상기 검색한 주파수 대역의 자원을 상기 수신기에게 할당하는 방법 및 시스템을 제안한다.
후술할 본 발명의 실시예에서는, 전술한 소정의 주파수 대역의 사용에 대한 권리, 즉 사용 권한을 가지는 주 시스템이 상기 소정의 주파수 대역을 사용하지 않을 경우, 상기 소정의 주파수 대역의 사용에 대한 권리를 갖지 않는 부 시스템이 상기 소정의 주파수 대역을 사용할 수 있도록 한 통신 시스템을 CR 통신 시스템이라고 칭한다. 또한, 후술한 본 발명의 실시예에서는, 설명의 편의를 위해, 상기 CR 통신 시스템에서 제1시스템인 주 시스템이 사용에 대한 권리를 갖는 주파수 대역을 제1주파수 대역이라고 하고, 상기 제1주파수 대역에서 상기 주 시스템이 실제로 사 용하지 않는 주파수 대역을 제2주파수 대역이라고 한다. 즉, 본 발명은 상기 부 시스템이 상기 제2주파수 대역을 검색하고, 상기 검색한 제2주파수 대역의 자원을 할당하는 방법 및 시스템을 제안한다.
여기서, 앞서 설명한 바와 같이 상기 제1주파수 대역에 대한 사용에 대한 권리는 제1시스템인 주 시스템만이 가지며, 상기 제2시스템인 부 시스템이 제2주파수 대역을 검색한 후 상기 제2주파수 대역의 자원을 할당하여 사용함은 제1시스템이 제2주파수 대역을 사용하지 않을 경우에만 가능하며, 후술할 본 발명의 실시예에서는, 상기 주 시스템이 사용하지 않는 제2주파수 대역을 부 시스템이 검색하여 자원을 할당하는 방법 및 시스템을 제안한다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템은, 주 시스템이 사용하지 않는 주파수 대역, 예컨대 제1주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 사용 가능한 주파수 대역, 예컨대 제2주파수 대역을 검색하고, 상기 검색한 제2주파수 대역을 부 시스템에 할당하며, 상기 제1주파수 대역을 다수의 부분(fractional) 주파수 대역들로 분할한 후, 상기 제2주파수 대역을 할당받은 부 시스템의 MS들이 각 상기 부분 주파수 대역들에서 스펙트럼을 감지하도록 할당한다. 여기서, 상기 분할한 다수의 부분 주파수 대역들은 상기 부 시스템의 MS들에 상응하여, 예컨대 상기 부 시스템의 MS들의 개수와 동일한 개수의 부분 주파수 대역들로 분할, 일예로 상기 부 시스템의 MS들이 N개가 존재할 경우 N개의 부분 주파수 대역들로 분할되고, 상기 부 시스템의 각 MS들이 하나의 부분 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하면 모든 부분 주파수 대역들, 즉 상기 제1주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 상기 주 시스템이 사 용하지 않는 제1주파수 대역에서 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다.
즉, 본 발명은, 주 시스템이 사용하지 않는 주파수 대역을 부 시스템에게 할당할 경우, 상기 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 감지하여 검색하고, 상기 검색한 사용 가능한 주파수 대역을 상기 부 시스템에게 할당하며, 이때 상기 주 시스템이 사용하지 않는 주파수 대역을 다수의 부분 주파수 대역들로 분할하고, 상기 부 시스템의 MS들이 상기 다수의 부분 주파수 대역들 중 하나의 부분 주파수 대역에 스펙트럼을 감지하도록 할당한다. 이렇게 부 시스템의 각 MS들에게 할당되면 상기 각 MS들은 부분 주파수 대역의 스펙트럼 감지하고, 상기 스펙트럼 감지에 상응하는 검색 정보를 부 시스템의 BS로 보고(reporting)한다. 상기 부 시스템의 BS는 부 시스템의 MS들로부터 모든 부분 주파수 대역들의 검색 정보를 수신함으로써 상기 부 시스템의 BS는 상기 주 시스템이 사용하지 않는 주파수 대역의 스펙트럼 감지 정보를 수신하여 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 할당한다. 본 발명은 주 시스템이 사용하지 않는 주파수 대역을 분할하여 부 시스템의 MS들이 스펙트럼을 감지함으로써 스펙트럼 감지에 소요되는 시간이 감소, 즉 부 시스템에 사용 가능한 주파수 대역의 할당시 소요되는 시간을 감소시키며, 그에 따라 데이터 송수신에 사용되는 자원을 확장함으로써 데이터 전송 효율 및 자원 사용 효율을 향상시킨다. 그러면 여기서, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, CR 통신 시스템은, 주 시스템 셀인 셀1(110)과 부 시스템 셀인 셀2(150)를 포함하며, 상기 셀1(110)에서 소정 자원, 즉 주파수 대역의 사용에 대한 권리, 즉 사용 권한을 가지는 주 시스템과, 셀2(150)에서 상기 주 시스템이 상기 주파수 대역을 사용하지 않을 경우, 상기 주파수 대역의 사용에 대한 권리를 갖지 않으나 상기 주파수 대역을 사용 가능한 부 시스템을 포함한다. 그리고, 상기 주 시스템은 주 BS(Primary BS)인 BS1(112)과 상기 BS1(112)로부터 통신 서비스를 제공받는 주 MS(Primary MS)인 MS1(114)을 포함하며, 상기 부 시스템은 부 BS(Secondary BS)인 BS2(152)와 상기 BS2(152)로부터 통신 서비스를 제공받는 부 MS인 MS2(154)를 포함한다.
상기 주 시스템의 BS1(112)은 전술한 바와 같이 소정 주파수 대역을 통해 통신 서비스를 MS1(114)로 제공하는 중에 상기 MS1(114)로부터 MS 자신의 현재 위치 정보와 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information, 이하 'CSI'라 칭하기로 함)를 피드백 받는다. 이때, 상기 부 시스템의 MS2(154)는, 자신의 통신 환경, 일예로 잡음 및 간섭 상황에 따른 간섭 정보를 측정하여 현재 자신이 존재하는 위치에서 점유되지 않은 주파수 대역, 즉 상기 주 시스템이 사용 권리를 갖는 상기 주파수 대역에서 주 시스템의 BS1(112)과 MS1(114)이 사용하지 않는 주파수 대역을 선택한다. 즉, 상기 부 시스템의 MS2(154)는 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역, 예컨대 제1주파수 대역에서 수신되는 신호의 스펙트럼을 감지하여 자신이 사용 가능한 주파수 대역, 예컨대 제2주파수 대역을 검색한다.
여기서, 설명의 편의상 부 시스템에 하나의 MS가 존재하여 MS2(154)가 제1주 파수 대역에서 수신되는 신호의 스펙트럼을 감지하여 제2주파수 대역을 검색하는 경우로 설명하지만, 상기 부 시스템에 다수의 MS들이 존재하고, 상기 MS들은 상기 제1주파수 대역에서 각각 스펙트럼을 감지하여 자신이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다. 또한, 상기 MS2(154)만이 스펙트럼을 감지하여 사용 가능한 주파수 대역을 검색하는 경우로 설명하지만, MS2(154) 뿐만 아니라 BS2(152) 또한 스펙트럼을 감지하여 사용 가능한 주파수 대역, 즉 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다.
그런 다음, 상기 MS2(154)는 검색 정보, 즉 사용 가능한 주파수 대역인 제2주파수 대역에 대한 정보를 BS2(152)로 전송한다. 상기 사용 가능한 주파수 대역의 검색 정보를 수신한 BS2(152)는 상기 제2주파수 대역을 MS2(154)에 할당한다. 또한, 상기 BS2(152)는 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역, 즉 제1주파수 대역을 다수의 부분 주파수 대역들로 분할하고, 상기 분할한 부분 주파수 대역들 중 임의의 부분 주파수 대역을 상기 MS2(154)에게 검색 주파수 대역으로 할당한다.
여기서, 상기 다수의 부분 주파수 대역들은 전술한 바와 같이 상기 부 시스템에 존재하는 MS들, 다시 말해 상기 검색 정보를 부 시스템의 BS(152)로 송신한 부 시스템의 MS들에 상응하여, 예컨대 상기 부 시스템의 MS들의 개수와 동일한 개수의 부분 주파수 대역들로 분할, 일예로 상기 부 시스템의 MS들이 N개가 존재할 경우 N개의 부분 주파수 대역들로 분할되고, 상기 부 시스템에 존재하는 MS들에게 각각 하나의 부분 주파수 대역을 검색 주파수 대역으로 할당한다.
또한, 상기 부 시스템의 BS, 즉 BS2(152)는 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역, 즉 제1주파수 대역을 상기 부 시스템에 존재하는 MS들과는 상관없이 다수의 부분 주파수 대역들로 분할하고, 상기 분할한 다수의 부분 주파수 대역들 중 임의의 부분 주파수 대역들을 상기 부 시스템에 존재하는 MS들에게 검색 주파수 대역으로 할당한다. 즉, 상기 부 시스템의 BS는 모든 부분 주파수 대역들이 상기 부 시스템에 존재하는 MS들에 의해 스펙트럼 감지되도록 할당한다.
이렇게 사용 가능한 주파수 대역, 예컨대 제2주파수 대역과 검색 주파수 대역을 할당받은 부 시스템의 MS2(154)는 상기 검색 주파수 대역에서 수신되는 신호의 스펙트럼을 감지하여 자신이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다.
즉, 상기 부 시스템의 MS2(154)가, 초기인 이전 프레임에서는 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역, 예컨대 제1주파수 대역에서 수신되는 신호의 스펙트럼을 감지하여 자신이 사용 가능한 주파수 대역을 검색하였으나, 현재 프레임에서는 상기 제1주파수 대역이 분할된 다수의 부분 주파수 대역들 중 검색 주파수 대역으로 할당된 하나의 부분 주파수 대역에서 수신되는 신호의 스펙트럼을 감지하여 자신이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다. 이때, 상기 현재 프레임에서의 스펙트럼 감지를 위해 소요되는 시간은 상기 이전 프레임에서의 스펙트럼 감지를 위해 소요되는 시간보다 작으며, 그에 따라 상기 현재 프레임에서 데이터 송수신을 위해 할당된 데이터 송수신 영역은 상기 이전 프레임에서 데이터 송수신을 위해 할당된 데이터 송수신 영역보다 크다.
이렇게 검색 주파수 대역으로 하나의 부분 주파수 대역에서 수신되는 신호의 스펙트럼을 감지하여 자신이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한 후, 상기 검색 정보를 BS2(152)로 송신한다. 이때, 상기 BS2(152)는 부 시스템에 존재하는 모든 MS들로부터 검색 정보를 수신, 즉 모든 MS들이 자신에게 검색 주파수 대역으로 할당된 하나의 부분 주파수 대역에서 수신되는 신호의 스펙트럼을 감지하여 자신이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한 후 검색 정보를 상기 BS2(152)로 송신함으로써 상기 BS2(152)는 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역, 예컨대 제1주파수 대역에서 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역의 검색 정보를 수신한다. 그러면, 상기 BS2(152)는 상기 수신한 검색 정보에 상응하여 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 할당하고, 각 MS들에게 하나의 부분 주파수 대역을 검색 주파수 대역으로 할당한다. 그러면 여기서, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템의 프레임을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, CR 통신 시스템은, 제1프레임(210)에서 부 시스템의 MS가 스펙트럼을 감지하여 주 시스템이 사용하지 않는 주파수 대역, 즉 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색하는 구간(Quiet Period sensing time, 이하 'QP'라 칭하기로 함)(212)과, 상기 사용 가능한 주파수 대역의 검색 정보를 부 시스템의 BS로 송신하는 보고 구간(214)과, 상기 MS로부터 수신한 검색 정보에 상응하여 MS에게 사용 가능한 주파수 대역과 상기 주 시스템이 사용하지 않는 주파수 대역, 즉 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 다수의 부분 주파수 대역들로 분할하고 상 기 분할한 다수의 부분 주파수 대역들 중에서 하나의 부분 주파수 대역을 검색 주파수 대역으로 할당한 후, 상기 사용 가능한 주파수 대역과 검색 주파수 대역의 할당 정보를 MS로 송신하는 할당 구간(216), 및 상기 할당된 사용 가능한 주파수 대역을 통해 BS와 MS 간의 데이터를 송수신하는 송수신 구간(218)을 포함한다. 여기서, 상기 다수의 부분 주파수 대역들은 상기 부 시스템에 존재하는 MS들, 다시 말해 부 시스템의 BS로 검색 정보를 송신한 부 시스템의 MS들에 상응하여, 예컨대 부 시스템에 N개의 MS들이 존재할 경우 N개의 부분 주파수 대역들로 분할된다.
또한, 제2프레임(220)에서 부 시스템의 MS가 상기 할당된 검색 주파수 대역으로 하나의 부분 주파수 대역에서 수신되는 신호의 스펙트럼을 감지하여 상기 검색 주파수 대역인 하나의 부분 주파수 대역에서 사용 가능한 주파수 대역을 검색하는 부분 QP(fractional QP)(222)와, 상기 할당된 검색 주파수 대역에서의 사용 가능한 주파수 대역의 검색 정보를 부 시스템의 BS로 보고하는 보고 구간(224), 및 상기 부 시스템에 존재하는 MS들로부터 각 부분 주파수 대역에서의 검색 정보를 수신하고, 상기 수신한 검색 정보에 상응하여 MS에게 사용 가능한 주파수 대역과 상기 분할한 다수의 부분 주파수 대역들 중에서 하나의 부분 주파수 대역을 검색 주파수 대역으로 할당한 후, 상기 사용 가능한 주파수 대역과 검색 주파수 대역의 할당 정보를 MS로 송신하는 할당 구간(226), 및 상기 할당된 사용 가능한 주파수 대역을 통해 BS와 MS 간의 데이터를 송수신하는 송수신 구간(228)을 포함한다.
여기서, 상기 부 시스템의 MS가 초기인 제1프레임(210)에서는 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역, 예컨대 제1주파수 대역에서 수신되는 신호의 스펙트럼을 감지하여 자신이 사용 가능한 주파수 대역을 검색하였으나, 제2프레임(220)에서는 상기 제1주파수 대역이 분할된 다수의 부분 주파수 대역들 중 검색 주파수 대역으로 할당된 하나의 부분 주파수 대역에서 수신되는 신호의 스펙트럼을 감지하여 자신이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다. 이때, 상기 제2프레임(220)에서의 스펙트럼 감지를 위해 소요되는 시간, 즉 부분 QP(222)는 상기 제1프레임(210)에서의 스펙트럼 감지를 위해 소요되는 시간, 즉 QP(212)보다 작으며, 그에 따라 상기 제2프레임(220)에서 데이터 송수신을 위해 할당된 데이터 송수신 구간(226)은 상기 제1프레임(210)에서 데이터 송수신을 위해 할당된 데이터 송수신 구간(216)보다 확장된다. 이렇게 제2프레임(220)에서 데이터 송수신 구간(226)이 확장됨에 따라 데이터 전송 효율 및 자원 이용 효율을 향상시키며, 사용 가능한 주파수 대역에서의 스펙트럼 감지에 소요되는 시간을 감소시킴으로써 자원 할당 시간을 최소화한다. 그러면 여기서, 도 3을 참조하여 CR 통신 시스템에서 부 시스템의 BS 동작을 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템에서 부 시스템 BS의 동작 과정을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 301단계에서 상기 BS는 전술한 바와 같이 부 시스템이 사용 가능한, 다시 말해 부 시스템의 MS가 사용 가능한 주파수 대역에 대한 정보가 포함된 검색 정보를 상기 MS로부터 수신한다. 그런 다음, 303단계에서 상기 BS는 검색 정보에 상응하여 MS에게 사용 가능한 주파수 대역과 상기 주 시스템이 사용하지 않는 주파수 대역, 즉 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 다수의 부분 주 파수 대역들로 분할하고 상기 분할한 다수의 부분 주파수 대역들 중에서 하나의 부분 주파수 대역을 검색 주파수 대역으로 할당한 후, 상기 사용 가능한 주파수 대역과 검색 주파수 대역의 할당 정보를 MS로 송신한다.
다음으로, 305단계에서 상기 BS는 부 시스템의 모든 MS들로부터 MS들 자신에게 할당된 하나의 부분 주파수 대역에서의 스펙트럼 감지에 상응하는 검색 정보, 즉 각 MS들에게 할당한 검색 주파수 대역의 검색 정보를 수신한다. 이렇게 305단계에서 BS는 각 MS들로부터 모든 부분 주파수 대역들의 검색 정보, 즉 상기 주 시스템이 사용하지 않는 주파수 대역, 즉 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역에 대한 검색 정보를 수신한 후, 303단계로 진행하여 MS에게 사용 가능한 주파수 대역 및 검색 주파수 대역을 할당한다. 이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템에서 부 시스템의 MS 동작을 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템에서 부 시스템 MS의 동작 과정을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 401단계에서 상기 MS는 전술한 바와 같이 스펙트럼을 감지하여 주 시스템이 사용하지 않는 주파수 대역, 즉 자신이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한 후, 403단계에서 상기 사용 가능한 주파수 대역을 나타내는 검색 정보를 BS로 송신한다. 여기서, 상기 401단계에서 MS는 주 시스템이 사용하지 않는 전체 주파수 대역에서 수신되는 신호의 스펙트럼을 감지하여 자신이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다.
그런 다음, 405단계에서 상기 MS는 BS로 송신한 검색 정보에 상응하여 상기 BS로부터 자신이 사용 가능한 주파수 대역을 할당받고, 또한 자신이 사용 가능한 주파수 대역을 검색하기 위해 스펙트럼을 감지할 하나의 부분 주파수 대역을 검색 주파수 대역으로 할당받는다. 여기서, 상기 검색 주파수 대역으로 할당받은 하나의 부분 주파수 대역은, 전술한 바와 같이 BS가 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 부 시스템의 MS에 상응하여 분할된 다수의 부분 주파수 대역들 중 임의의 부분 주파수 대역이다.
다음으로, 407단계에서 상기 MS는 할당받은 검색 주파수 대역, 즉 하나의 부분 주파수 대역에서 수신되는 신호의 스펙트럼을 감지하여 자신이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한 후, 상기 403단계로 진행하여 상기 사용 가능한 주파수 대역을 나타내는 검색 정보를 BS로 송신한다. 이때, MS는, 상기 401단계에서는 주 시스템이 사용하지 않는 전체 주파수 대역에서 수신되는 신호의 스펙트럼을 감지하여 자신이 사용 가능한 주파수 대역을 검색하였으나, 407단계에서는 상기 주 시스템이 사용하지 않는 전체 주파수 대역이 분할된 다수의 부분 주파수 대역들 중 임의의 하나의 부분 주파수 대역에서 수신되는 신호의 스펙트럼을 감지하여 자신이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다. 즉, 상기 MS가 401단계에서 스펙트럼을 감지하는 주파수 대역보다 407단계에서 스펙트럼을 감지하는 주파수 대역이 협대역이므로 스펙트럼 감지시 소요되는 시간이 감소된다.
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 후술 하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 무선 인지 통신 시스템에서 부 시스템에게 사용 가능한 주파수 대역과 스펙트럼을 감지할 부분 주파수 대역을 할당함으로써 스펙트럼 감지시 소요되는 시간을 감소시켜 자원 할당 시간을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명은 데이터 송수신에 사용되는 자원을 확장함으로써 데이터 전송 효율 및 자원 사용 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (22)

  1. 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖는 제1시스템과, 상기 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖지 않는 제2시스템을 포함하는 통신 시스템에서 자원 할당 방법에 있어서,
    상기 제2시스템의 이동 단말기가 상기 제1주파수 대역에서 사용 가능한 주파수 대역을 검색하여 검색 정보를 기지국으로 송신하는 과정과,
    상기 검색 정보에 상응하여 자신이 사용 가능한 제2주파수 대역과 상기 제1주파수 대역에서의 부분 주파수 대역을 할당받는 과정을 포함하는 자원 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부분 주파수 대역은, 상기 제1주파수 대역이 다수의 부분 주파수 대역들로 분할되고, 상기 분할된 다수의 부분 주파수 대역들 중 임의의 부분 주파수 대역인 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다수의 부분 주파수 대역들은, 상기 제2시스템에 존재하는 모든 이동 단말들의 개수와 동일한 개수로 분할되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동 단말기가 상기 부분 주파수 대역에서의 스펙트럼을 감지하여 사용 가능한 주파수 대역을 검색한 후, 상기 부분 주파수 대역에서의 검색 정보를 상기 기지국으로 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이동 단말기가 상기 부분 주파수 대역에서의 검색 정보에 상응하여 자신이 사용 가능한 주파수 대역과 상기 제1주파수 대역에서 검색하는 부분 주파수 대역을 할당받는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1주파수 대역에서 사용 가능한 주파수 대역을 검색하는 과정은, 상기 제1주파수 대역에서의 스펙트럼을 감지하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  7. 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖는 제1시스템과, 상기 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖지 않는 제2시스템을 포함하는 통신 시스템에서 자원 할당 방법에 있어서,
    상기 제2시스템의 기지국이 상기 제1주파수 대역에서 사용 가능한 주파수 대역의 검색 정보를 이동 단말기로부터 수신하는 과정과,
    상기 검색 정보에 상응하여 상기 제1주파수 대역을 다수의 부분 주파수 대역들로 분할하고, 상기 분할한 다수의 부분 주파수 대역들 중 임의의 부분 주파수 대역과 사용 가능한 제2주파수 대역을 상기 이동 단말기에게 할당하는 과정을 포함하는 자원 할당 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1주파수 대역을 상기 다수의 부분 주파수 대역들로 분할하는 과정은, 상기 제2시스템에 존재하는 모든 이동 단말들의 개수와 동일한 개수로 분할하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1주파수 대역을 상기 다수의 부분 주파수 대역들로 분할하는 과정은, 상기 검색 정보를 송신한 상기 제2시스템의 모든 이동 단말들의 개수와 동일한 개수로 분할하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 부분 주파수 대역에서의 스펙트럼을 감지에 상응하여 상기 부분 주파수 대역에서의 사용 가능한 주파수 대역의 검색 정보를 상기 이동 단말기로부터 보고받는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 부분 주파수 대역에서의 사용 가능한 주파수 대역의 검색 정보를 상기 이동 단말기로부터 보고받는 과정은, 상기 제2시스템에 존재하는 모든 이동 단말들로부터 보고받아 상기 제1주파수 대역에서 사용 가능한 주파수 대역의 검색 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 부분 주파수 대역에서의 검색 정보에 상응하여 사용 가능한 주파수 대역과 상기 분할한 다수의 부분 주파수 대역들 중 임의의 부분 주파수 대역을 상기 이동 단말기에게 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  13. 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖는 제1시스템과, 상기 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖지 않는 제2시스템을 포함하는 통신 시스템에서 자원 할당 시스템에 있어서,
    상기 제1주파수 대역에서 사용 가능한 주파수 대역을 검색하여 검색 정보를 기지국으로 송신하고, 상기 검색 정보에 상응하여 자신이 사용 가능한 제2주파수 대역과 상기 제1주파수 대역에서의 부분 주파수 대역을 할당받는 이동 단말기와,
    상기 제1주파수 대역에서 사용 가능한 주파수 대역의 검색 정보를 상기 이동 단말기로부터 수신하고, 상기 검색 정보에 상응하여 상기 제1주파수 대역을 다수의 부분 주파수 대역들로 분할하고, 상기 분할한 다수의 부분 주파수 대역들 중 임의의 부분 주파수 대역과 사용 가능한 제2주파수 대역을 상기 이동 단말기에게 할당하는 기지국을 포함하는 자원 할당 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 기지국과 상기 이동 단말기는 상기 제2시스템에 포함되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 이동 단말기는, 상기 부분 주파수 대역에서의 스펙트럼을 감지하여 사 용 가능한 주파수 대역을 검색한 후, 상기 부분 주파수 대역에서의 검색 정보를 상기 기지국으로 더 송신하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 이동 단말기는, 상기 부분 주파수 대역에서의 검색 정보에 상응하여 자신이 사용 가능한 주파수 대역과 상기 제1주파수 대역에서 검색하는 부분 주파수 대역을 할당받는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 이동 단말기는, 상기 제1주파수 대역에서의 스펙트럼을 감지하여 상기 제1주파수 대역에서 사용 가능한 주파수 대역을 검색하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 기지국은, 상기 제2시스템에 존재하는 모든 이동 단말들의 개수와 동일한 개수로 상기 제1주파수 대역을 상기 다수의 부분 주파수 대역들로 분할하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 기지국은, 상기 검색 정보를 송신한 상기 제2시스템의 모든 이동 단말들의 개수와 동일한 개수로 상기 제1주파수 대역을 상기 다수의 부분 주파수 대역들로 분할하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 기지국은, 상기 부분 주파수 대역에서의 스펙트럼을 감지에 상응하여 상기 부분 주파수 대역에서의 사용 가능한 주파수 대역의 검색 정보를 상기 이동 단말기로부터 보고받는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스테.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 기지국은, 상기 제2시스템에 존재하는 모든 이동 단말들로부터 상기 부분 주파수 대역에서의 사용 가능한 주파수 대역의 검색 정보를 보고받아 상기 제1주파수 대역에서 사용 가능한 주파수 대역의 검색 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 기지국은, 상기 부분 주파수 대역에서의 검색 정보에 상응하여 사용 가능한 주파수 대역과 상기 분할한 다수의 부분 주파수 대역들 중 임의의 부분 주파수 대역을 상기 이동 단말기에게 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
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