KR20080084750A - 통신 시스템에서 자원 할당 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수 주파수 대역들에 대한 사용 권한을 갖는 제1시스템과, 상기 복수 주파수 대역들에 대한 사용 권한을 갖지 않는 제2시스템을 포함하는 통신 시스템에서의 자원 할당 방법에 있어서, 상기 복수 주파수 대역들 중 상기 제2시스템에 속한 기지국, 중계국 및 이동국이 사용 가능한 주파수 대역들을 나타내는 제1 내지 제3검색 정보들을 획득하고, 상기 획득한 검색 정보들을 바탕으로 통신을 위해 할당되기 위한 주파수 대역을 선택한다.
Figure P1020080024045
무선 인지(Cognitive Radio), 다중-홉 릴레이, 중계국(Relay Station), 자원 할당, 주파수 대역, Quiet Period

Description

통신 시스템에서 자원 할당 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ALLOCATING RESOURCE IN A COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 무선 인지(CR: Cognitive Radio, 이하 'CR'이라 칭하기로 함) 통신 시스템에서 주파수 대역을 선택하여 자원을 할당하는 통신 시스템 및 이를 지원하기 위한 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템에서는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS' 칭하기로 함)에 의한 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다.
상기 차세대 통신 시스템은 한정된 자원, 일례로 주파수(frequency) 자원, 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 부족 한 상황이 발생되고 있다.
따라서 이러한 주파수 부족 문제를 해결하기 위하여 CR 방식을 기반으로 한 CR 통신 시스템이 제안되었다. 상기 CR 통신 시스템은 할당되어 있지만 실제로는 사용되지 않는 주파수 대역을 감지하고, 이를 효율적으로 공유하여 사용할 수 있도록 한다. 이러한 CR 통신 시스템의 대표적인 예가 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 사용한다.
그러나 CR 통신 시스템에서 부 시스템(Secondary System)이 주파수 자원을 확보하여 사용하고 있는 경우에도, 주 시스템(Primary System)이 상기 부 시스템이 확보하여 사용하고 있는 주파수 대역을 사용하고자 한다면, 상기 부 시스템은 상기 주파수 대역을 즉시 비워 주어야 한다. 여기서, 상기 주 시스템은 주파수 대역의 사용에 대한 합법적인 권리를 가지는 통신 시스템을 의미한다.
한편, 상기 부 시스템은 상기 주 시스템에 할당되어 있지만 실제로 사용되지 않고 있는 주파수 대역을 감지하기 위해 상기 주파수 대역에서의 수신 신호의 세기를 측정한다. 그런 다음, 상기 부 시스템은 상기 측정한 수신 신호의 세기를 통해 상기 주파수 대역을 상기 주 시스템이 사용하지 않음을 감지하고, 상기 주파수 대역을 사용한다.상기 수신 신호의 세기가 일정 수준 이상이면 상기 부 시스템이 사용하기 위해 상기 주파수 대역을 다른 시스템이 사용하는 것으로 판단한다.
그러나, 상기 부 시스템이 수신하는 신호에는 주 시스템의 송수신 신호뿐만 아니라 간섭 신호, 예를 들어 다른 부 시스템의 송수신 신호가 포함될 수 있다. 부 시스템은 상기 수신 신호가 주 시스템의 신호인지 또는 간섭 신호인지의 판단 어렵다. 상기 주파수 대역에서 주 시스템의 신호를 검출하기 위해 상기 주 시스템의 신호의 주기적 특성을 이용한 상관관계(correlation) 연산을 수행할 경우 시스템의 복잡도가 증가하는 윈인이 된다. 또한, 상기 주파수 대역에서의 주 시스템 신호 또는 간섭 신호 등을 검출하기 위해 주기정상상태(Cyclostationary) 특성을 이용할 경우 레이턴시(latency)를 가지므로 상기 주파수 대역의 감지를 위해 소요되는 시간이 증가하는 원인이 된다.
아울러, 상기 CR 통신 시스템에서 부 시스템이 중계국(RS: Relay Station, 이하 'RS'라 칭하기로 함)을 통한 다중-홉 릴레이(Multi-Hop Relay) 방식을 이용할 경우, 주파수 대역 자원을 할당하는 방안이 존재하지 않으므로 CR 통신 시스템에 다중-홉 릴레이 방식을 적용할 수 없다.
따라서 본 발명은 무선 인지 통신 시스템에서 데이터 송수신 효율을 향상시키는 자원 할당 시스템 및 이를 지원하는 방법을 제안한다.
본 발명은 다중-홉 릴레이 방식을 적용한 무선 인지 통신 시스템에서 자원 할당 시스템 및 이를 지원하는 방법을 제안한다.
이를 위해 본 발명에서 제안하는 시스템은; 복수 주파수 대역들에 대한 사용 권한을 갖는 제1시스템과, 상기 복수 주파수 대역들에 대한 사용 권한을 갖지 않는 제2시스템을 포함하는 통신 시스템에서의 자원 할당 시스템에 있어서, 상기 복수 주파수 대역들 중 상기 제2시스템에 속한 기지국, 중계국 및 이동국이 사용 가능한 주파수 대역들을 나타내는 제1 내지 제3검색 정보들을 획득하고, 상기 획득한 검색 정보들을 바탕으로 통신을 위해 할당되기 위한 주파수 대역을 선택하는 통신국을 포함한다.
본 발명에서 제안하는 방법은; 복수 주파수 대역들에 대한 사용 권한을 갖는 제1시스템과, 상기 복수 주파수 대역들에 대한 사용 권한을 갖지 않는 제2시스템을 포함하는 통신 시스템에서의 자원 할당 방법에 있어서, 상기 복수 주파수 대역들 중 상기 제2시스템에 속한 기지국, 중계국 및 이동국이 사용 가능한 주파수 대역들을 나타내는 제1 내지 제3검색 정보들을 획득하는 과정과, 상기 획득한 검색 정보들을 바탕으로 통신을 위해 할당되기 위한 주파수 대역을 선택하는 과정을 포함한다.
본 발명은 무선 인지 통신 시스템에서 부 시스템의 기지국과 중계국 및 이동 단말이 사용 가능한 주파수 대역을 각각 검색한 후, 검색 정보를 모두 공유함으로써, 상기 부 시스템이 사용 가능한 최적의 주파수 대역을 할당할 수 있다. 또한 본 발명은 다중-홉 릴레이 방식을 적용한 무선 인지 통신 시스템에서 최적의 주파수 대역을 이용하여 데이터를 송수신함으로써 데이터 송수신 효율을 향상시킬 수 있다.
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 발명의 실시예에서는 소정의 주파수 대역을 사용할 수 있는 권리를 가지는 주 시스템(Primary System)이 상기 주파수 대역을 사용하지 않을 경우, 부 시스템(Secondary System)이 상기 주파수 대역을 사용할 수 있도록 지원하는 통신 시스템 및 방법에 대해 구체적으로 살펴볼 것이다. 하기에서 본 발명의 실시 예를 구체적으로 설명함에 있어, 상기 주 시스템이 사용하지 않는 주파수 대역을 부 시스템이 사용할 수 있도록 지원하는 통신 시스템을 무선 인지(CR: Cognitive Radio, 이하 'CR'이라 칭하기로 함) 통신 시스템이라 칭하기로 한다.
또한 본 발명의 실시예에서는 다중-홉 릴레이(Multi-Hop Relay) 방식을 적용한 CR 통신 시스템의 자원 할당 시스템 및 방법에 대해 구체적으로 살펴볼 것이다.
본 발명에서는 설명의 편의상 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.22 표준을 사용하는 통신 시스템을 일례로 하여 CR 통 신 시스템의 자원 할당 시스템 및 방법에 대해서 설명할 것이다. 하지만, 본 발명에서 제안하는 CR 통신 시스템의 자원 할당 시스템 및 방법은 모든 다른 통신 시스템들에도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템의 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 설명하기에 앞서 CR 통신 시스템은 주 시스템과 부 시스템을 포함하고, 셀(110)은 상기 주 시스템에 의해 운용되고, 셀(150)은 상기 부 시스템에 의해 운용된다고 가정하기로 한다.
도 1을 참조하면, 셀(110)은 주 기지국(BS: Base Station)(Primary BS)인 BS1(112)과 상기 BS1(112)로부터 통신 서비스를 제공받는 주 이동국(MS: Mobile Station)(Primary MS)인 MS1(114)을 포함하며, 셀(150)은 부 BS(Secondary BS)인 BS2(152)와 상기 BS2(152)로부터 통신 서비스를 제공받는 부 MS(Secondary MS)인 MS2(154)와 상기 BS2(152)와 MS2(154) 간의 멀티-홉을 제공하는 중계국(RS: Relay Station)(156)를 포함한다.
상기 BS1(112)은 소정 주파수 대역을 통해 MS1(114)로 통신 서비스를 제공하는 중에 상기 MS1(114)으로부터 상기 MS1(114)의 현재 위치 정보와 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information, 이하 'CSI'라 칭하기로 함)를 피드백 받는다.
이때, 상기 BS2(152)는 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 상기 주 시스템이 사용하지 않는 주파수 대역을 검색한다. 그리고 상기 검색한 주파수 대역을 나타내는 검색 정보를 생성한다. 상기 MS2(154)는 자신의 통신 환경, 일례로 잡음 및 간섭 상황에 따른 간섭 정보를 측정하여 현재 자신이 존재하는 위치에서 점유되지 않은 주파수 대역, 즉 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 상기 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 주 시스템의 BS1(112)과 MS1(114)이 사용하지 않는 주파수 대역을 검색한다. 그리고 상기 검색한 주파수 대역을 나타내는 검색 정보를 생성한다. 아울러, 상기 RS(156)는 상기 BS2(152)와 같이 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 상기 주 시스템이 사용하지 않는 주파수 대역을 검색한다. 그리고 상기 검색한 주파수 대역을 나타내는 검색 정보를 생성한다.
이렇게 상기 BS2(152), MS2(154), 및 RS(156) 각각은 상기 주 시스템이 사용하지 않는 주파수 대역을 검색하고, 상기 검색한 주파수 대역을 나타내는 검색 정보를 생성한다. 그런 다음, 상기 생성한 검색 정보를 메시지에 포함시켜 각각 송신한다. 또한 자신을 제외한 부 시스템의 다른 요소들이 검색한 주파수 대역을 나타내는 검색 정보를 수신한다.
즉, 상기 BS2(152)는 자신이 생성한 검색 정보를 방송 메시지, 예컨대 MAP-메시지에 포함시켜 MS2(154)와 RS(156)로 방송하며, 상기 MS2(154)는 자신이 생성한 검색 정보를 피드백 정보에 포함시킨 후, 상기 피드백 정보가 포함된 제어 메시지를 RS(156)와 BS2(152)로 송신한다. 또한, 상기 RS(156)는 자신이 생성한 검색 정보를 MAP-메시지에 포함시켜 MS2(154)로 방송하며, 상기 생성한 검색 정보를 피드백 정보에 포함시킨 후, 상기 피드백 정보가 포함된 제어 메시지를 BS2(152)로 송신한다.
그에 따라, 상기 BS2(152)가 송신하는 검색 정보는 주 시스템이 사용 권한 을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 검색한 부 시스템의 사용 가능한 주파수 대역 정보를 나타낸다. 상기 RS(156)와 MS2(154)로부터 부 시스템의 사용 가능한 주파수 대역에 대한 검색 정보를 수신한다. 또한, 상기 MS2(154)는 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 검색한 부 시스템의 사용 가능한 주파수 대역 정보를 나타내는 검색 정보를 BS2(152)와 RS(156)로 송신하고, 상기 BS2(152)와 RS(156)로부터 부 시스템의 사용 가능한 주파수 대역에 대한 검색 정보를 수신한다. 아울러, 상기 RS(156)는 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 검색한 부 시스템의 사용 가능한 주파수 대역 정보를 나타내는 검색 정보를 BS2(152)와 MS2(154)로 송신하고, 상기BS2(152)와 MS2(154)로부터 부 시스템의 사용 가능한 주파수 대역에 대한 검색 정보를 수신한다.
따라서 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 검색한 부 시스템의 사용 가능한 주파수 대역 정보와 자신을 제외한 상기 부 시스템의 다른 요소들로부터 수신한 BS2(152), MS2(154), RS(156)는 자신이 검색한 부 시스템의 사용 가능한 주파수 대역과 상기 부 시스템의 다른 요소들이 검색한 부 시스템의 사용 가능한 주파수 대역을 비교하고, 상기 비교 결과 부 시스템에서 사용 가능한 최적의 주파수 대역, 즉 BS2(152), MS2(154), 및 RS(156)가 사용 가능한 최적의 주파수 대역을 선택한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템에서 사용되는 부 시스템의 프레임 구조를 도시한 도면이다. 여기서, 도 2는 설명의 편의를 위해 본 발명의 실 시예에 따른 CR 통신 시스템에서 부 시스템의 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 프레임(200)은, 하향링크(downlink, 이하 'DL'이라 칭하기로 함) 프레임(210)과 상향링크(uplink, 이하 'UL'이라 칭하기로 함) 프레임(250)을 포함한다. 상기 DL 프레임(210)은, 부 시스템의 BS가 자신이 관장하는 셀 내에 존재하는 부 시스템의 RS와 MS로 신호를 송신하는 영역(207)과, 상기 부 시스템의 RS가 자신을 통해 상기 부 시스템의 BS와 릴레이 경로가 형성된 부 시스템의 MS로 신호를 송신하는 영역(217)을 포함한다. 또한, 상기 UL 프레임(250)은, 부 시스템의 MS가 자신에게 서비스를 제공하는 부 시스템의 BS와 자신과 릴레이 경로가 형성된 주 시스템의 RS로 신호를 송신하는 영역(253)과, 상기 부 시스템의 RS가 부 시스템의 BS로 신호를 송신하는 영역(259)을 포함한다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 DL 프레임(210)은 부 시스템의 송수신기간의 동기 획득을 위한, 즉 부 시스템의 BS와 MS간 또는 부 시스템의 BS와 RS간의 동기 획득을 위한 동기 신호를 송신하는 프리앰블(preamble) 영역(201)과, DL-MAP 정보와 UL-MAP 정보를 각각 송신하는 DL-MAP 영역(203)과 UL-MAP 영역(205)과, 부 시스템의 BS가 자신이 관장하는 셀 내에 존재하는 부 시스템의 RS와 MS에게 데이터를 송신하는 제1데이터 전송 영역(이하 'T1'이라 칭하기로 함)(207)과, 상기 부 시스템의 BS 송신 영역과 RS 송신 영역간의 구분을 위한 보호(guard) 구간 영역(209)을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템에서 부 시스템의 BS는 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지(sensing)한다. 그런 다음 상기 스펙트럼을 감지하여 검색한 부 시스템의 사용 가능한 주파수 대역에 대한 정보를 나타내는 검색 정보를 DL-MAP 정보에 포함시켜 DL-MAP 영역(203)을 통해 부 시스템의 RS와 MS로 송신한다. 그리고 UL에서는 부 시스템의 사용 가능한 주파수 대역에 대한 정보를 나타내는 검색 정보를 UL-MAP 정보에 포함시켜 UL-MAP 영역(205)을 통해 부 시스템의 RS와 MS로 송신한다.
또한, 상기 DL 프레임(210)은 부 시스템의 RS가 MS로 신호를 송신하는 영역으로 상기 프리앰블 영역(201)과 같이 송수신기간의 동기 획득을 위한, 다시 말해 부 시스템의 RS와 MS간의 동기 획득을 위한 동기 신호를 송신하는 프리앰블 영역(211)과, 상기 DL-MAP 정보와 UL-MAP 정보를 각각 송신하는 DL-MAP 영역(213)과 UL-MAP 영역(215)과, 부 시스템의 RS가 자신과 릴레이 경로가 형성된 부 시스템의 MS에게 데이터를 송신하는 제2데이터 전송 영역(이하 'T2'라 칭하기로 함)(217)과, 상기 DL 프레임(210)과 UL 프레임(250) 간의 구분을 위한 보호 구간으로서 전송 천이 구간(TTG: Transmit Transition Gap, 이하 'TTG'라 칭하기로 함) 영역(219)을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템에서 부 시스템의 RS는 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지한다. 그런 다음 상기 스펙트럼을 감지하여 검색한 부 시스템의 사용 가능한 주파수 대역에 대한 정보를 나타내는 검색 정보를 DL-MAP 정보에 포함시켜 DL-MAP 영역(213)을 통해 부 시스템의 BS와 MS로 송신한다. 그리고 UL에서는 부 시스템의 사용 가능한 주파수 대역에 대한 정보를 나타내는 검색 정보를 UL-MAP 정보에 포함시켜 UL-MAP 영역(215)을 통 해 부 시스템의 BS와 MS로 송신한다.
UL 프레임(250)은 상기 부 시스템의 MS가 피드백 정보로서 각종 제어 정보를 송신하는 제어 영역(251)과, 부 시스템의 MS가 자신에게 서비스를 제공하는 부 시스템의 BS와 RS에게 데이터를 송신하는 제3데이터 전송 영역(이하 'T3'이라 칭하기로 함)(253)과, 상기 부 시스템의 MS 송신 영역과 RS 송신 영역간의 구분을 위한 보호 구간 영역(255)을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템에서 부 시스템의 MS는 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지한다. 그런 다음 상기 스펙트럼을 감지하여 검색한 부 시스템의 사용 가능한 주파수 대역 정보를 나타내는 검색 정보를 제어 정보에 포함시켜 제어 영역(251)을 통해 부 시스템의 BS와 RS로 송신한다.
아울러, 상기 UL 프레임(250)은 부 시스템의 RS가 피드백 정보로서 각종 제어 정보를 송신하는 제어 영역(257)과, 부 시스템의 RS가 자신과 릴레이 경로가 형성된 부 시스템의 BS에게 데이터를 송신하는 제4데이터 전송 영역(이하 'T4'이라 칭하기로 함)(259)과, 상기 부 시스템의 현재 프레임의 UL 프레임(250)과 다음 프레임의 DL 프레임 간의 보호 구간으로서 수신 천이 구간(RTG: Receive Transition Gap, 이하 'RTG'라 칭하기로 함) 영역(261)을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템에서 부 시스템의 RS는 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지한다. 그런 다음 상기 스펙트럼 영역을 감지하여 검색한 부 시스템의 사용 가능한 주파수 대역 정보를 나타내는 검 색 정보를 제어 영역(257)을 통해 부 시스템의 BS로 송신한다.
이때, 상기 부 시스템의 BS, RS 및 MS는 상기 프레임의 자신과 무관한 신호 송수신 영역에 의한 구간 동안 상기 부 시스템의 사용 가능한 주파수 대역을 나타내는 검색 정보를 생성한다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 부 시스템의 BS는 상기 프레임에서 자신과 무관한 신호 송수신 영역들에 의한 구간들, 즉 DL 프레임(210)에서 BS의 제1휴지구간(이하 'BS QP(Quiet Period)1'이라 칭하기로 함)(237)과, UL 프레임(250)에서 BS의 제2휴지구간(이하 'BS QP2'라 칭하기로 함)(275)과, BS의 제3휴지구간(이하 'BS QP3'라 칭하기로 함)(279) 동안 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서의 스펙트럼을 감지하여 상기 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다. 그런 다음 상기 부 시스템의 BS는 상기 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 나타내는 검색 정보를 생성한다.
여기서, 상기 BS QP1(237)은 DL 프레임(210)의 보호 영역(209), 프리앰블 영역(211), DL-MAP 영역(213), UL-MAP 영역(215), T2(217) 및 TTG 영역(219)을 포함하고, 상기 BS QP2(275)는 UL 프레임(250)의 보호 영역(255)을 포함하며, 상기 BS QP3(279)은 UL 프레임(250)의 RTG 영역(261)을 포함한다.
또한, 상기 부 시스템의 RS는 상기 프레임에서 자신과 무관한 신호 송수신 영역들에 의한 구간들, 즉 DL 프레임(210)에서 RS의 제1휴지 구간(이하 'RS QP1'이라 칭하기로 함)(231)과 RS의 제2휴지 구간(이하 'RS QP2'라 칭하기로 함)(233)과, UL 프레임(250)에서 RS의 제3휴지 구간(이하 'RS QP3'이라 칭하기로 함)(271)과 RS의 제4휴지 구간(이하 'RS QP4'라 칭하기로 함)(273) 동안 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 상기 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다. 그런 다음 상기 부 시스템의 RS는 상기 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 나타내는 검색 정보를 생성한다.
여기서, 상기 RS QP1(231)은 DL 프레임(210)의 보호 영역(209)을 포함하고, 상기 RS QP2(233)는 DL프레임(210)의 TTG 영역(219)을 포함하고, 상기 RS QP3(271)은 UL 프레임(250)의 보호 영역(255)을 포함하며, 상기 RS QP4(273)는 UL 프레임(250)의 RTG 영역(261)을 포함한다.
또한, 상기 부 시스템의 MS는 상기 프레임에서 자신과 무관한 신호 송수신 영역들에 의한 구간들, 즉 DL 프레임(210)에서 MS의 제1휴지 구간(이하 'MS QP1'이라 칭하기로 함)(235)과 MS의 제2휴지 구간(이하 'MS QP2'라 칭하기로 함)(239)과, UL 프레임(250)에서 MS의 제3휴지 구간(이하 'MS QP3'이라 칭하기로 함)(277) 동안 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 상기 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다. 그런 다음 상기 부 시스템의 MS는 상기 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 나타내는 검색 정보를 생성한다.
여기서, 상기 MS QP1(235)은 DL 프레임(210)의 보호 영역(209)을 포함하고, 상기 MS QP2(239)는 DL프레임(210)의 TTG 영역(219)을 포함하고, 상기 MS QP3(277)은 UL 프레임(250)의 보호 영역(255), 제어 영역(257), T4(259) 및 RTG 영역(261)을 포함한다.
이렇게 부 시스템의 BS, RS 및 MS는 프레임(200)에서 자신에게 해당되는 주파수 대역 동안 스펙트럼을 감지하여 상기 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다. 그런 다음 상기 RS 및 MS 각각은 자신이 검색한 검색 정보를 생성하여 프레임(200)의 해당 영역을 통해 BS로 송신한다. 여기서, 상기 검색 정보는 BS, RS 및 MS 각각이 검색한 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 나타낸다.
상기 RS 및 MS로부터 검색 정보들을 수신한 상기 BS는, 상기 수신한 검색 정보 및 자신이 직접 생성한 검색 정보를 바탕으로 각 주파수 대역에서의 자원 점유도를 비교한다. 그리고 상기 비교 결과에 따라 자원 점유도가 낮은 주파수 대역부터 우선적으로 상기 MS에게 할당한다.
즉, BS는 전체 주파수 대역 중 어느 국(station)에 의해서도 사용되지 않는 제1 주파수 대역의 자원 점유도를 최저레벨(lowest level)로 결정한다. 상기 BS는 주 시스템이 과거에 사용했던 제2주파수 대역의 자원 점유도를 상기 최저레벨보다 상위에 해당되는 저레벨(low level)로 결정한다. 그리고 주 시스템이 현재 사용하고 있는 제3주파수 대역을 상기 저레벨보다 상위에 해당되는 최고레벨(highest level)로 결정한다.
따라서 상기 BS는 상기 제1주파수 대역, 제2주파수 대역, 제3주파수 대역을 순서대로 MS에게 할당할 수 있으며, 이를 위해 상기 할당된 주파수 대역을 나타내는 정보를 포함하는 DS(Downlink Stream)-MAP을 RS를 통해 혹은 직접 MS로 송신한다. 한편, 상기 비교 결과 자원 점유도가 동일한 주파수 대역들이 발생하면, 상기 BS는 자신과 가장 가까운 국인 RS를 선택하고, 상기 선택한 RS의 검색 정보에 상응하여 상기 주파수 대역을 중 하나를 선택한다.
예를 들어, 도 2에 도시된 참조번호 232, 234는 RS가 RS QP1(231), RS QP2(233)에서 생성한 검색 정보이고, 참조번호 236, 240은 MS QP1(235), MS QP2(239)에서 생성한 검색 정보이다. 도시된 주파수 대역(290)은 자원 점유도가 최저레벨에 해당된다. 따라서 BS는 상기 주파수 대역(290)의 정보가 포함된 DS-MAP 메시지를 RS를 통해 MS로 송신함으로써 상기 최저레벨 자원 점유도를 가지는 주파수 대역들 중 하나인 주파수 대역(290)을 MS에게 할당한다.
앞서 설명한 도 2에서는 BS가 자신이 생성한 검색 정보와 RS 및 MS로부터 수신한 검색 정보를 바탕으로 자원 점유도가 가장 낮은 주파수 대역부터 우선적으로 MS에게 할당하는 방법을 일례로 설명하였다. 그러나 이와 달리 MS가 자신이 생성한 검색 정보와 BS 및 RS로부터 수신한 검색 정보를 바탕으로 자원 점유도가 가장 낮은 주파수 대역을 선택하고, 상기 BS로 상기 선택한 주파수 대역의 할당을 요청할 수도 있다.
상기 BS가 주파수 대역의 할당을 위해 상기 MS로 송신하는 DS-MAP 메시지 포맷은 하기 표1과 같이 나타낼 수 있다.
Syntax Size Notes
RS DS-MAP_Message_Format() {
Management Message Type =1 8 bits
Synchronization Field 16 bits
RS ID 48 bits
Begin PHY Specific Section {
for (i=1; i≤n; i++) {
RS DS-MAP_IE() Variable
}
RS + BS sensing information n bits
Entity selection request n bits
표 1에서, 상기 RS+BS sensing information 필드는 RS와 BS의 검색 정보를 포함하고, Entity selection request 필드는 BS가 선택한 주파수 대역 정보를 지시한다. 여기서 상기 RS+BS sensing information 필드는 BS가 필요로 하는 경우에만 제공될 수 있다.
한편, 상기 MS가 주파수 대역의 할당 요청을 위해 송신하는 BLK(Bulk Measurement Report) 메시지 포맷은 하기 표2와 같이 나타낼 수 있다.
Syntax Size Notes
BLM-REP_Message_Format() {
Management Message Type = 41 8 bits
Transaction ID 16 bits
Number of Single Measurement Reports 8 bits The number of single measurement reports contained in this message.
sensing information Variable
Entity selection response n bits
표 2에서, 상기 sensing information 필드는 RS,BS 및 MS의 검색 정보를 포함하고, Entity selection request 필드는 MS가 선택한 주파수 대역 정보를 지시한다. 여기서 상기 sensing information 필드는 MS가 필요로 하는 경우에만 제공될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템에서 부 시스템의 동작을 도시한 도면이다. 도 3에서는 본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템에서 부 시스템의 BS, RS 및 MS 간의 신호 송수신 흐름을 보이고있다.
도 3을 참조하면, 상기 부 시스템의 BS(301)은 프레임(200)의 DL-MAP 영역(203)을 통해 MAP-메시지를 부 시스템의 RS(303)와 MS(305)로 송신한다(311단계, 313단계). 상기 MAP-메시지는 방송 메시지 형태로 상기 부 시스템의 RS(303)와 MS(305)로 송신된다. 그런 다음 상기 부 시스템의 BS(301)는 프레임(200)의 T1(207)을 통해 부 시스템의 RS(303)와 MS(305)로 데이터를 송신한다(315단계, 317단계).
이렇게 부 시스템의 BS(301)로부터 데이터를 수신한 부 시스템의 RS(303)와 MS(305)는 프레임(200)에서 DL 프레임(210)의 보호 영역(209) 동안 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다. 즉 부 시스템의 RS(303)는 RS QP1(231) 동안 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 상기 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색하고 상기 검색 정보를 생성한다.(319단계) 상기 부 시스템의 MS(305)는 MS QP1(235) 동안 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 상기 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색하고 상기 검색 정보를 생성한다.(321단계)
그런 다음 상기 부 시스템의 RS(303)는 프레임(200)의 DL-MAP 영역(213)을 통해 MAP-메시지를 부 시스템의 MS(305)로 송신한(323단계) 후, 상기 프레임(200)의 T2(217)를 통해 데이터를 송신한다(325). 다음으로 상기 부 시스템의 RS(303)와 MS(305)는 프레임(200)에서 DL 프레임(210)의 TTG 영역(219) 동안 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다. 즉 부 시스템의 RS(303)는 RS QP2(233) 동안 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 상기 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색하고 상기 검색 정보를 업데이트하고,(327단계) 상기 부 시스템의 MS(305)는 MS QP2(239) 동안 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 상기 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색하고 상기 검색 정보를 업데이트한다.(329단계)
그리고 상기 부 시스템의 BS(301)는 프레임(200)에서 DL 프레임(210)의 보호 영역(209), 프리앰블 영역(211), DL-MAP 영역(213), UL-MAP 영역(215), T2(217) 및 TTG 영역(219) 동안 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다. 즉 부 시스템의 BS(301)는 BS QP1(237) 동안 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 상기 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다(331단계). 그런 다음 상기 부 시스템의 MS(305)는 프레임(200)의 제어 영역(251)과 T3(253)을 통해 제어 정보와 데이터를 상기 부 시스템의 BS(301)와 RS(303)로 송신한다(333단계, 335단계).
그리고 나서 상기 부 시스템의 BS(301)와 RS(303)는 프레임(200)에서 UL 프레임(250)의 보호 영역(255) 동안 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다. 즉 부 시스템의 BS(301)는 BS QP2(275) 동안 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 상기 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색하고 상기 검색 정보를 업데이트한다.(337단계) 그리고 상기 부 시스템의 RS(303)는 RS QP3(271) 동안 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 상기 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색하고 상기 검색 정보를 업데이트한다.(339단계)
그런 다음 상기 부 시스템의 RS(303)는 프레임(200)의 제어 영역(257)과 T4(259)를 통해 제어 정보와 데이터를 송신한다.(341단계) 그러면 상기 부 시스템의 BS(301)와 RS(303)는 프레임(200)에서 UL 프레임(250)의 RTG 영역(261) 동안 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다. 즉 부 시스템의 BS(301)는 BS QP3(279) 동안 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 상기 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색하고 상기 검색 정보를 업데이트한다.(343단계) 그리고 상기 부 시스템의 RS(303)는 RS QP4(273) 동안 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 상기 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색하고 상기 검색 정보를 업데이트한다(345단계).
또한, 상기 부 시스템의 MS(305)는 프레임(200)에서 UL 프레임(250)의 보호 영역(255), 제어 영역(257), T4(259) 및 RTG 영역(261) 동안 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색한다. 즉 MS QP3(277) 동안 상기 주 시스템이 사용 권한을 갖는 주파수 대역에서 스펙트럼을 감지하여 상기 부 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 검색하고 상기 검색 정보를 업데이트한다(347단계).
한편, 상기 BS(301)는 상기 RS(303)가 상기 319단계,327단계,339단계,345단계를 통해 생성한 검색 정보 및 상기 MS(305)가 상기 321단계,329단계,347단계를 통해 생성한 검색 정보를 수신한다.(349단계,351단계) 따라서 상기 BS는 상기 수신한 RS 검색 정보 및 MS 검색 정보와 상기 331단계,337단계343단계를 통해 생성한 BS 자신의 검색 정보를 바탕으로 각 주파수 대역에서의 자원 점유도를 비교한다. 그런 다음 상기 BS(301)는 자원 점유도가 가장 낮은 주파수 대역을 선택한다.(353단계) 상기 BS(301)는 상기 선택한 주파수 대역 정보를 포함한 DS-MAP 메시지를 상기 MS(305)로 송신한다.(355단계)
지금까지 BS가 자신이 생성한 검색 정보와 RS 및 MS로부터 수신한 검색 정보를 바탕으로 자원 점유도가 가장 낮은 주파수 대역을 선택하고, 상기 선택한 주파수 대역을 MS에게 할당하는 방법에 대해서 설명하였다. 그러나 변형된 실시예에서는 MS가 자신이 생성한 검색 정보와 BS 및 RS로부터 수신한 검색 정보를 바탕으로 자원 점유도가 가장 낮은 주파수 대역을 선택하고, 상기 선택한 주파수 대역 할당을 요청하여 해당 주파수 대역을 할당 받을 수도 있다. 이러한 경우에는 도시한 349단계 내지 355단계가 삭제되고 다음과 같은 과정이 추가되어야만 한다. 즉 상기 MS(305)가 상기 RS 검색 정보 및 BS 검색 정보를 수신하고, 상기 수신한 RS 검색 정보 및 BS 검색 정보와 자신이 직접 생성한 검색 정보를 바탕으로 각 주파수 대역에서의 자원 점유도를 비교하고, 자원 점유도가 가장 낮은 주파수 대역을 선택하고, 상기 선택한 주파수 대역 정보를 포함한 BLM-REP 메시지를 상기 BS(301)로 송신한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템의 구조를 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템에서 사용되는 부시스템의 프레임 구조를 도시한 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CR 통신 시스템에서 부 시스템의 동작을 도시한 도면

Claims (24)

  1. 복수 주파수 대역들에 대한 사용 권한을 갖는 제1시스템과, 상기 복수 주파수 대역들에 대한 사용 권한을 갖지 않는 제2시스템을 포함하는 통신 시스템에서의 자원 할당 방법에 있어서,
    상기 복수 주파수 대역들 중 상기 제2시스템에 속한 기지국, 중계국 및 이동국이 사용 가능한 주파수 대역들을 나타내는 제1 내지 제3검색 정보들을 획득하는 과정과,
    상기 획득한 검색 정보들을 바탕으로 통신을 위해 할당되기 위한 주파수 대역을 선택하는 과정을 포함하는 자원 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 선택한 주파수 대역을 지시하는 자원 할당 메시지를 상기 이동국으로 송신하는 과정을 더 포함하는 자원 할당 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동국이 상기 선택한 주파수 대역을 요청하는 자원 할당 요청 메시지를 상기 기지국으로 송신하는 과정을 더 포함하는 자원 할당 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 선택하는 과정은;
    상기 검색 정보들을 바탕으로 상기 복수 주파수 대역들 각각의 자원 점유도를 비교하는 과정과,
    상기 자원 점유도가 상대적으로 낮은 하나의 주파수 대역을 선택하는 과정을 포함하는 자원 할당 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 선택하는 과정은;
    상기 제1시스템에서 사용되지 않는 주파수 대역, 상기 제1시스템에서 이전에 사용하던 주파수 대역, 상기 제1시스템에서 현재 사용하고 있는 주파수 대역 순으로 상기 할당되기 위한 주파수 대역을 선택하는 과정을 포함하는 자원 할당 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 선택하는 과정은;
    상기 비교 결과 동일 자원 점유도를 가지는 주파수 대역들이 존재하는 경우, 상기 제2검색 정보에 상응하여 상기 주파수 대역을 선택하는 과정을 포함하는 자원 할당 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1검색 정보는 상기 기지국이 상기 기지국과 무관한 신호 송수신 영역 동안 상기 복수의 주파수 대역들의 스펙트럼을 감지함으로써 생성됨을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기지국과 무관한 신호 송수신 영역은, 프레임 내의 보호 영역들 및 상기 이동 단말기와 상기 중계국 간의 신호 송수신 영역 중 적어도 하나를 포함하는 자원 할당 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2검색 정보는 상기 중계국이 상기 중계국과 무관한 신호 송수신 영역 동안 상기 복수의 주파수 대역들의 스펙트럼을 감지함으로써 생성됨을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 중계국과 무관한 신호 송수신 영역은, 프레임 내의 보호 영역들 중 적어도 하나를 포함하는 자원 할당 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제3 검색 정보는 상기 이동국이 상기 이동국과 무관한 신호 송수신 영역 동안 상기 복수의 주파수 대역들의 스펙트럼을 감지함으로써 생성됨을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이동국과 무관한 신호 송수신 영역은, 프레임 내의 보호 영역들 중 적어도 하나를 포함하는 자원 할당 방법.
  13. 복수 주파수 대역들에 대한 사용 권한을 갖는 제1시스템과, 상기 복수 주파수 대역들에 대한 사용 권한을 갖지 않는 제2시스템을 포함하는 통신 시스템에서의 자원 할당 시스템에 있어서,
    상기 복수 주파수 대역들 중 상기 제2시스템에 속한 기지국, 중계국 및 이동국이 사용 가능한 주파수 대역들을 나타내는 제1 내지 제3검색 정보들을 획득하고, 상기 획득한 검색 정보들을 바탕으로 통신을 위해 할당되기 위한 주파수 대역을 선택하는 통신국(station)을 포함하는 자원 할당 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 통신국은 상기 기지국이며,
    상기 기지국은 상기 선택한 주파수 대역을 지시하는 자원 할당 메시지를 상기 이동국으로 송신함을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 통신국은 상기 이동국이며,
    상기 이동국은 상기 선택한 주파수 대역을 요청하는 자원 할당 요청 메시지를 상기 기지국으로 송신함을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 통신국은 상기 검색 정보들을 바탕으로 상기 복수 주파수 대역들 각각의 자원 점유도를 비교하고, 상기 자원 점유도가 상대적으로 낮은 하나의 주파수 대역을 선택함을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 통신국은 상기 제1시스템에서 사용되지 않는 주파수 대역, 상기 제1시스템에서 이전에 사용하던 주파수 대역, 상기 제1시스템에서 현재 사용하고 있는 주파수 대역 순으로 상기 할당되기 위한 주파수 대역을 선택함을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 통신국은 상기 비교 결과 동일 자원 점유도를 가지는 주파수 대역들이 존재하는 경우, 상기 제2검색 정보에 상응하여 상기 주파수 대역을 선택함을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 제1검색 정보는 상기 기지국이 상기 기지국과 무관한 신호 송수신 영역 동안 상기 복수의 주파수 대역들의 스펙트럼을 감지함으로써 생성됨을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 기지국과 무관한 신호 송수신 영역은, 프레임 내의 보호 영역들 및 상기 이동 단말기와 상기 중계국 간의 신호 송수신 영역 중 적어도 하나함을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 제2검색 정보는 상기 중계국이 상기 중계국과 무관한 신호 송수신 영역 동안 상기 복수의 주파수 대역들의 스펙트럼을 감지함으로써 생성됨을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 중계국과 무관한 신호 송수신 영역은, 프레임 내의 보호 영역들 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  23. 제13항에 있어서,
    상기 제3 검색 정보는 상기 이동국이 상기 이동국과 무관한 신호 송수신 영역 동안 상기 복수의 주파수 대역들의 스펙트럼을 감지함으로써 생성됨을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 이동국과 무관한 신호 송수신 영역은, 프레임 내의 보호 영역들 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 자원 할당 시스템.
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