KR20090037749A - 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법 - Google Patents

통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법 Download PDF

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KR20090037749A
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Abstract

본 발명은 통신 시스템에서 기지국은 단말기들과 중계국들로부터 하향링크 프레임 내 각 단말기들의 데이터를 수신을 위해 구분된 제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역 중에서 선택된 하나의 선택 영역 정보를 수신하고, 각 단말기들의 선택 영역 정보를 사용하여 하향링크 프레임 내에 상기 영역들의 할당 비율을 결정하고, 상기 결정된 할당 비율에 따라 프레임 내 각 영역을 할당하고, 상기 할당된 영역을 통해 데이터를 송신한다. 또한, 단말기는 기지국으로부터 수신한 프레임 내 포함된 제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역 각각에 포함된 신호를 수신하여 신호 품질을 측정하고, 상기 측정된 신호 품질을 사용하여 상기 영역들의 데이터 전송률을 추정하고, 상기 데이터 전송률을 사용하여 상기 제 2 영역을 기준으로 상기 제 1 영역과 상기 제 3 영역 각각에 대해 정규화 이득을 계산하고, 상기 정규화 이득이 미리 설정된 기준값을 초과하면, 상기 제 1 영역과 상기 제 3 영역 중 해당 영역을 데이터를 수신할 영역으로 선택하고, 상기 정규화 이득이 미리 설정된 기준값을 초과하지 않는 경우 상기 제 2 영역을 데이터를 수신할 영역으로 선택하고, 상기 선택된 영역 정보를 상기 단말기와 연관된 중계국과 기지국 중 하나로 송신한다.
Figure P1020070103251
릴레이 통신 시스템, 기지국, 중계국, 프레임

Description

통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING DATA IN A COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 릴레이(relay) 방식을 사용한 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재 통신 시스템에서는 고정된 기지국(BS: Base Station)과 단말기(MS: Mobile Station) 간에 직접 링크를 통해 시그널링 송수신이 이루어지므로, 기지국과 단말기 간에 신뢰도가 높은 무선 통신 링크를 쉽게 구성할 수 있다.
하지만, 상기 통신 시스템은 기지국의 위치가 고정되어 있으므로 무선 네트워크 구성에 있어서 유연성이 낮으며, 따라서 트래픽 분포나 통화 요구량 변화가 심한 무선 환경에서는 효율적인 통신 서비스를 제공하기 어려웠다.
이와 같은 단점을 극복하기 위해서 고정된 중계국(RS: Relay Station), 이동성을 갖는 중계기 또는 일반 단말기들을 이용하여 릴레이 형태의 신호 송수신 방식을 상기 통신 시스템에 적용할 수 있다.
따라서 상기 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템은 통신 환경의 변화에 신속하게 대응하여 네트워크를 재구성 할 수 있으며, 전체 무선 네트워크를 효율적으 로 운용하는 것이 가능하다. 상기 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템은 셀 서비스 영역을 확장시키고 시스템 용량을 증대시킬 수 있다. 일예로, 기지국과 단말기가 채널 상태가 열악한 경우 상기 기지국과 단말기 사이에 중계국을 설치하여 상기 중계국을 통한 릴레이 경로를 구성함으로써 채널 상태가 보다 우수한 무선 채널을 상기 단말기에게 제공할 수 있다. 또한 기지국으로부터 채널 상태가 열악한 셀 경계지역에서 상기 릴레이 방식을 사용함으로서 보다 고속의 데이터 채널을 제공할 수 있고, 셀 서비스 영역을 확장시킬 수 있다.
하지만, 상기한 릴레이 통신 방식을 사용하는 통신 시스템에서는 기지국과 중계국이 무선 자원을 동시에 재사용하는 공간 다중화 기법을 사용한다. 이와 같은 공간 다중화 방식을 사용하는 릴레이 통신 시스템은 각 단말기별로 각 단말기의 간섭 환경 등을 고려하여 데이터 송수신 서비스를 제공하지 못하였다. 만약, 기지국 또는 중계국의 셀 경계 지역에 위치한 단말기들은 낮은 신호 대 간섭 잡음비(SINR: Signal to Interference and Noise Ratio) 값을 가지나 기지국 또는 중계국이 상기 단말기들을 고려하지 않고 무선 자원을 동시에 재사용하면 데이터 송수신 서비스를 제공받지 못한다는 문제점이 있었다.
또한, 상기 공간 다중화 기법을 고려하지 않고, 각 기지국과 각 중계국에 각각 무선 자원을 상호 독립적으로 할당하여 사용하는 경우에는 각 단말기들 간에 간섭이 감소함으로서 데이터 송수신 서비스를 제공받지 못할 확률이 감소한다. 그러나 각 기지국과 각 중계국이 자원을 분할하여 사용함으로서 전체 시스템 자원을 효율적으로 사용하지 못하여 자원의 낭비가 발생한다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 릴레이 통신 시스템에서 각 단말기의 간섭을 고려한 데이터 송수신 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 릴레이 통신 시스템에서 자원의 낭비가 발생하지 않는 데이터 송수신 장치 및 방법을 제공한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 통신 시스템에서 기지국의 데이터 송신 방법에 있어서, 단말기들과 중계국들로부터 하향링크 프레임 내 각 단말기들의 데이터를 수신을 위해 구분된 제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역 중에서 선택된 하나의 선택 영역 정보를 수신하는 과정과, 각 단말기들의 선택 영역 정보를 사용하여 하향링크 프레임 내에 상기 영역들의 할당 비율을 결정하는 과정과, 상기 결정된 할당 비율에 따라 프레임 내 각 영역을 할당하고, 상기 할당된 영역을 통해 데이터를 송신하는 과정을 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은 통신 시스템에서 단말기의 데이터 수신 방법에 있어서, 기지국으로부터 수신한 프레임 내 포함된 제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역 각각에 포함된 신호를 수신하여 신호 품질을 측정하는 과정과, 상기 측정된 신호 품질을 사용하여 상기 영역들의 데이터 전송률을 추정하 는 과정과, 상기 데이터 전송률을 사용하여 상기 제 2 영역을 기준으로 상기 제 1 영역과 상기 제 3 영역 각각에 대해 정규화 이득을 계산하는 과정과, 상기 정규화 이득이 미리 설정된 기준값을 초과하면, 상기 제 1 영역과 상기 제 3 영역 중 해당 영역을 데이터를 수신할 영역으로 선택하는 과정과, 상기 정규화 이득이 미리 설정된 기준값을 초과하지 않는 경우 상기 제 2 영역을 데이터를 수신할 영역으로 선택하는 과정과, 상기 선택된 영역 정보를 상기 단말기와 연관된 중계국과 기지국 중 하나로 송신한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 릴레이 통신 시스템에서 데이터 송신 장치에 있어서, 단말기들과 중계국들로부터 하향링크 프레임 내 각 단말기들의 데이터를 수신을 위해 구분된 제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역 중에서 선택된 하나의 선택 영역 정보를 수신하고, 각 단말기들의 선택 영역 정보를 사용하여 하향링크 프레임 내에 상기 영역들의 할당 비율을 결정하고, 상기 결정된 할당 비율에 따라 프레임 내 각 영역을 할당하고, 상기 할당된 영역을 통해 데이터를 송신하는 기지국을 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 장치은 통신 시스템에서 데이터 수신 장치에 있어서, 기지국으로부터 수신한 프레임 내 포함된 제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역 각각에 포함된 신호를 수신하여 신호 품질을 측정하고, 상기 측정된 신호 품질을 사용하여 상기 영역들의 데이터 전송률을 추정하고, 상기 데이터 전송률을 사용하여 상기 제 2 영역을 기준으로 상기 제 1 영역과 상기 제 3 영역 각각에 대해 정규화 이득을 계산하고, 상기 정규화 이득이 미리 설정된 기준값을 초과하면, 상기 제 1 영역과 상기 제 3 영역 중 해당 영역을 데이터를 수신할 영역으로 선택하고, 상기 정규화 이득이 미리 설정된 기준값을 초과하지 않는 경우 상기 제 2 영역을 데이터를 수신할 영역으로 선택하고, 상기 선택된 영역 정보를 상기 단말기와 연관된 중계국과 기지국 중 하나로 송신한다.
본 발명은, 릴레이 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법을 제안한다. 본 발명은 릴레이 통신 시스템에서 각 단말기 간에 간섭없이 데이터를 송수신하는 것이 가능하다는 이점을 갖는다. 또한, 본 발명은 릴레이 통신 시스템에서 자원의 낭비가 발생하지 않는 데이터 송수신 장치 및 방법을 제공하는 것이 가능하다는 이점을 갖는다. 더욱이, 본 발명은 단말기에서 상기 단말기가 사용할 자원 영역을 선택하여 기지국으로 송신하고, 상기 선택된 자원 영역 정보를 사용하여 자원을 할당함으로서 주파수 자원의 낭비 없이 자원을 송수신하는 것이 가능하다는 이점을 갖는다.
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 릴레이 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법을 제공한다. 특히, 본 발명에서는 릴레이 통신 시스템에서 하향링크 구간에서 각 단말기(MS: Mobile Station) 간에 간섭을 고려하여 데이터 송수신이 가능한 프레임 구조를 제안한다. 본 발명에서는 제안된 상기 프레임을 사용하여 기지국(BS: Base Station), 중계국(RS: Relay Station)은 각 단말기들에게 데이터를 송신한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 통신 시스템은 제 1 기지국(110), 제 2 기지국(170), 제 1 중계국(130), 제 2 중계국(150), 제 1 단말기(111), 제 2 단말기(113), 제 3 단말기(115), 제 4 단말기(117), 제 5 단말기(119), 제 6 단말기(121), 제 7 단말기(123)를 포함한다.
상기 제 1 기지국(110)의 셀 내에 상기 제 1 중계국(130)과 상기 제 2 중계국(150)을 포함한다고 가정한다. 다음으로 각 단말기들(111, 113, 115, 117, 119, 121, 123)이 상기 제 1 기지국(110), 상기 제 2 기지국(170), 상기 제 1 중계국(130), 상기 제 2 중계국(150)으로부터 데이터 수신에 따른 간섭 정도를 나타내는 간섭 테이블(interference table)을 하기에 표 1에 나타내었다.
Figure 112007073430334-PAT00001
상기 표 1을 참조하면, 각 단말기들(111, 113, 115, 117, 119, 121, 123)이 상기 제 1 기지국(110), 상기 제 2 기지국(170), 상기 제 1 중계국(130), 상기 제 2 중계국(150)으로부터 데이터 수신에 따른 간섭 정도를 3가지 경우로 나누어 나타내었다. 상기 'R'은 해당 단말기에 수신된 수신 신호가 성공적으로 수신되는 경우를 나타낸 것이고, 상기 'I'는 해당 단말기에 수신된 수신 신호가 미리 설정된 간섭 임계치를 초과하여 간섭이 발생하는 경우를 나타낸 것이고, 상기 'OUT'은 해당 단말기에 수신된 수신 신호가 신호 수신 최소 임계치를 초과하지 못하여 정상적으로 수신되지 못하는 경우를 나타낸 것이다.
예를 들어, 상기 제 1 기지국(110), 상기 제 1 중계국(130), 상기 제 2 기지국(170)이 데이터를 동시에 송수신하는 경우 상기 제 2 단말기(113), 상기 제 3 단말기(115), 상기 제 4 단말기(117)들은 상호 간에 간섭, 즉 셀 내(intra-cell) 간섭이 발생한다. 또한, 상기 제 1 기지국(110), 상기 제 2 기지국(170)이 데이터를 동시에 송수신하는 경우 상기 제 4 단말기(117), 상기 제 6 단말기(121)들은 상호 간에 간섭, 즉 셀 간(inter-cell) 간섭이 발생한다.
이를 위해 본 발명에서는 각 기지국들과 중계국은 데이터 송수신에 사용되는 프레임의 영역을 각 간섭에 따라 구분하고, 구분된 영역에 데이터를 할당하여 각 단말기들과 데이터 송수신을 한다. 그러면 다음으로 하기에 도 2a와 도 2b를 참조하여 본 발명에서 제안하는 프레임 구조를 설명하기로 한다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 통신 시스템에서 기지국 프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 통신 시스템에서 중계국 프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 2a와 도 2b를 참조하면, 상기 통신 시스템에서 하향링크 데이터 송신에 따른 기지국 프레임(BS frame)(200)과 중계국 프레임(RS frame)(250)이 도시되어 있다.
상기 기지국 프레임(200)과 상기 중계국 프레임(250)은 제어 영역(contorl region)(201, 251), 릴레이 영역(relay region)(203, 253), 비 공간 다중화 영역(Non SM zone: Non Spatial Multiplexing zone, 이하 '제 1 영역'이라 칭하기로 한다)(205, 255), 공간 다중화 영역(SM zone: Spatial Multiplexing zone, 이하 '제 2 영역'이라 칭하기로 한다)(207, 257), 부분 자원 재사용 영역(FRR: Fractional Resource Reuse, 이하 '제 3 영역'이라 칭하기로 한다)(209, 259)를 포함한다.
상기 제어 영역(201, 251)은 프리앰블(Preamble), 프레임 제어 헤더(FCH: Frame Control Header), 맵(MAP)을 포함한다. 상기 제어 영역을 통해 프레임의 제어 정보들이 전달되며, 특히 상기 맵은 데이터 수신을 위한 자원 할당 정보를 포함한다.
상기 릴레이 영역(203, 253)은 기지국 프레임(200)에서는 기지국이 중계국으로 데이터를 송신하는 구간이며, 중계국 프레임(250)에서는 상기 기지국에서 송신하는 데이터를 수신하는 구간이다. 상기 릴레이 영역(203, 253)은 릴레이 통신 시스템에서 기지국이 중계국과 데이터 송신을 위해 사용하는 영역이다.
상기 제 1 영역(205, 255)은 하나의 셀 내에서 기지국 또는 중계국이 상호 간에 자원을 배타적, 즉 중첩되지 않도록 사용하는 영역이다. 상기 제 1 영역(205, 255)에 할당된 자원은 기지국과 중계국들 간에 상호 직교하는 자원을 사용한다. 따라서, 상기 제 1 영역(205, 255)을 통해 송신되는 데이터들 간에는 셀 내(intra-cell) 간섭이 존재하지 않는다. 또한, 각 기지국과 중계국은 상기 제 1 영역(205, 255)에서 자신이 사용하는 영역을 제외한 영역은 비어있는 영역(void state)으로 데이터를 송신하지 않는다.
상기 제 2 영역(207, 257)은 공간 다중화를 수행하는 영역으로 기지국과 중계국이 공통적으로 사용하는 영역이다. 상기 제 2 영역(207, 257)을 통해서 송신되는 단말기들은 상대적으로 간섭이 적은 단말기 그룹에 할당된다.
상기 제 3 영역(209, 259)은 일예로, 하나의 그룹이 3개의 셀을 포함하며, 각 셀들간에 자원을 배타적, 즉 중첩되지 않도록 사용하는 영역이다. 상기 제 3 영역(209, 259)에 할당된 자원은 기지국과 중계국들 간에 상호 직교하는 자원을 사용한다. 따라서, 상기 제 3 영역(209, 259)을 통해 송신되는 데이터들 간에는 셀 간(inter-cell) 간섭이 존재하지 않는다. 상기한 바와 같이 3개의 셀을 그룹핑하는 경우에는 각 그룹들 간에 인접한 셀의 데이터가 중복되지 않도록 패턴 인덱스를 할당한다. 만약, 패턴 인덱스가 1인 셀에서는 기지국과 중계국은 할당된 영역을 통해서 데이터를 송신하며, 할당되지 않은 나머지 영역은 비어있는 영역으로 데이터를 송신하지 않는다.
일예로, 도 1을 참조하면 상기 제 1 단말기, 상기 제 5 단말기, 상기 제 7 단말기는 셀 내 간섭과 셀 간 간섭을 모두 영향을 받지 않으므로 기지국 또는 중계국은 상기 제 1 단말기, 상기 제 5 단말기, 상기 제 7 단말기에게 상기 제 2 영역(207, 257)을 할당한다.
또한, 상기 기지국 또는 중계국은 상기 제 2 단말기, 상기 제 3 단말기, 상기 제 4 단말기에게 셀 내 간섭이 제거된 상기 제 1 영역(205, 255)을 할당한다. 즉, 제 1 기지국, 제 1 중계국, 제 2 중계국 간에 상호 직교하는 자원을 할당한다. 따라서, 상기 제 1 기지국이 상기 제 2 단말기에게 데이터를 송신하는 영역을 상기 제 1 중계국과 상기 제 2 중계국이 중첩하여 사용되지 않도록 한다.
또한, 상기 기지국 또는 중계국은 상기 제 4 단말기, 상기 제 6 단말기에게 셀 간 간섭이 제거된 상기 제 3 영역(209, 259)을 할당한다.
그러면 다음으로 본 발명에 따른 단말기 동작 절차를 하기의 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 통신 시스템에서 단말기 동작을 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 311단계에서 상기 단말기는 상기 단말기가 동작하는지 확인한다.
상기 확인결과 상기 단말기가 동작하지 않는 경우에는 종료한다.
상기 확인결과 상기 단말기가 동작하는 경우에는 313단계로 진행한다.
상기 313단계에서 상기 단말기는 프레임내 각 영역에 포함된 파일롯(pilot)으로부터 일예로 신호 대 간섭 잡음비(SINR: Signal to Interference and Noise Ratio)를 측정하고 315단계로 진행한다. 상기 단말기는 상기 영역 즉, 제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역에 포함된 파일롯을 사용하여 신호 품질, 일예로 신호 대 간섭 잡음비를 측정하며, 상기 파일롯 대신에 미리 설정된 특정 시퀀스를 사용할 수 있다.
상기 315단계에서 상기 단말기는 상기 측정된 신호 대 간섭 잡음비로부터 각 영역(제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역)에서 예상되는 빈(bin)별 데이터 전송률을 추정하고 317단계로 진행한다.
상기 317단계에서 상기 단말기는 상기 추정된 전송률을 사용하여 각 영역간 스위칭(switching)에 따라 얻게되는 비용으로 정규화된 이득을 계산하고 319단계로 진행한다. 상기 스위칭은 상기 제 2 영역(SM zone)에서 상기 제 1 영역(Non-SM zone)으로의 스위칭 또는 상기 제 2 영역(SM zone)에서 상기 제 3 영역(FRR zone)으로의 스위칭을 의미한다.
상기 정규화된 이득을 계산하는 과정은 하기의 수학식 1에 나타낸 바와 같다.
Figure 112007073430334-PAT00002
상기
Figure 112007073430334-PAT00003
는 각
Figure 112007073430334-PAT00004
에서 추정된 전송률이고, 상기
Figure 112007073430334-PAT00005
는 각
Figure 112007073430334-PAT00006
에서 추정된 비용이고, 상기
Figure 112007073430334-PAT00007
는
Figure 112007073430334-PAT00008
에서
Figure 112007073430334-PAT00009
로 스위칭에 따른 정규화 이득이고, 상기
Figure 112007073430334-PAT00010
은 제 1 영역(Non-SM zone)이고, 상기
Figure 112007073430334-PAT00011
는 제 2 영역(SM zone)이고, 상기
Figure 112007073430334-PAT00012
은 제 3 영역(FRR zone)이다.
상기 정규화 이득의 값이 1을 초과하면, 해당 단말기는 공간 다중화를 수행하는 제 2 영역보다 다른 영역으로 데이터를 전송하면 더 큰 이득을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. 상기 영역 스위칭의 임계치 역할을 수행하는 각 영역의 비용은 일예로 전송 기회 기반으로 획득할 수 있다. 만약, i 번째 셀의 중계국의 개수가
Figure 112007073430334-PAT00013
인 경우에는 제 2 영역에서는 기지국을 포함하여
Figure 112007073430334-PAT00014
+1 번의 동시 전송이 발생한다. 하지만, 상기 제 1 영역에서는
Figure 112007073430334-PAT00015
+1개의 기지국과 중계국들 중 한개의 기지국 또는 중계국이 데이터를 송신하므로 상기 제 2 영역과 비교하여
Figure 112007073430334-PAT00016
+1배 비용이 비싼 자원으로 분류할 수 있다. 또한, 상기 제 3 영역의 주파수 재사용율(reuse factor)을
Figure 112007073430334-PAT00017
이라고 가정하면, 상기 제 3 영역 전체에서 각 셀은 1/
Figure 112007073430334-PAT00018
자원을 사용하므로 상기 제 2 영역 대비
Figure 112007073430334-PAT00019
배 비싼 자원으로 구분된다.
즉, 상기 제 1 영역의 비용은 상기 제 2 영역 대비 셀 내 포함된 전체 기지국과 중계기 개수의 배수이고, 상기 제 3 영역의 비용은 상기 제 2 영역 대비 주파수 재사용률의 배수이다. 상기 제 3 영역은 하나의 그룹에 포함된 셀들 간에는 중복되지 않는 즉, 배타적인 자원을 사용하지만, 하나의 셀 내에서는 상기 제 2 영역에서와 같이 기지국과 중계국이 자원을 공통으로 사용한다.
상기 319단계에서 상기 단말기는 상기 정규화 이득이 가장 큰 스위칭 대상 영역을 선택하고 321단계로 진행한다. 여기서 상기 정규화 이득은 상기 단말기가 상기 제 2 영역에서 상기 제 1 영역으로 스위칭하거나 상기 제 2 영역에서 상기 제 3 영역으로 스위칭하는 경우에 얻게되는 정규화 이득이다.
상기 321단계에서 상기 단말기는 상기 선택된 영역으로 스위칭하는 경우에 얻게되는 이득이 미리 설정된 기준값 일예로, '1'을 초과하는지 판단한다.
상기 판단결과 상기 단말기는 상기 선택된 영역으로의 스위칭 이득이 1을 초과하는 경우에는 323단계로 진행한다.
상기 판단결과 상기 단말기는 상기 선택된 영역으로의 스위칭 이득이 1 이하이면 325단계로 진행한다. 상기 스위칭 이득이 1 이하이면, 상기 단말기가 상기 비용을 초과할 만큼의 영역 스위칭 이득이 초과하지 못하는 경우이다.
상기 325단계에서 상기 단말기는 제 2 영역을 선택하고 327단계로 진행한다.
상기 323단계에서 상기 단말기는 해당 영역을 선택하고 327단계로 진행한다.
상기 327단계에서 상기 단말기는 상기 선택된 영역의 신호 대 간섭 잡음비가 시스템에서 필요로 하는 최소 변조 및 코딩 기법(Modulation and Coding Scheme, 이하 'MCS'라 칭하기로 한다) 레벨(level)(출력 레벨(outage level))을 만족하는지 확인한다.
상기 확인결과 상기 단말기는 상기 선택된 영역의 신호 대 간섭 잡음비가 최소 MCS 레벨을 만족하는 경우에는 331단계로 진행한다.
상기 확인결과 상기 단말기는 상기 선택된 영역의 신호 대 간섭 잡음비가 최소 MCS 레벨을 만족하지 못하는 경우에는 329단계로 진행한다.
상기 329단계에서 상기 단말기는 신호 대 간섭 잡음비가 가장 큰 영역을 선택하고 331단계로 진행한다.
상기 331단계에서 상기 단말기는 상기 단말기와 연관(association)된 기지국 또는 중계국으로 선택된 영역의 정보를 송신한다.
그러면 다음으로 본 발명에 따른 기지국 동작 절차를 하기의 도 4을 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 통신 시스템에서 기지국 동작을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 411단계에서 상기 기지국은 각 단말기들의 선택된 영역 정보를 수신하고 413단계로 진행한다. 상기 기지국은 각 단말기들로부터 또는 각 단말기들과 연관된 중계국들로부터 각 단말기들의 선택된 영역 정보를 수신한다.
상기 413단계에서 상기 기지국은 자원 할당을 하고 415단계로 진행한다. 상기 기지국은 상기 기지국과 연관된 중계국에 할당된 자원 할당 정보를 각 중계국으로 송신한다.
상기 415단계에서 상기 기지국은 할당된 자원을 통해 데이터를 송신한다.
또한, 상기 중계국은 상기 단말기들로부터 선택된 영역 정보를 수신하고, 상기 수신된 영역 정보를 상기 기지국으로 보고한다. 그리고 상기 중계국은 상기 기지국으로부터 자원 할당 정보를 수신하고, 할당된 자원으로 단말기에게 데이터를 송신한다.
상기 자원할당을 위한 각 영역의 크기 결정은 상기 기지국의 상위에 있는 무선 기지국 제어기(RNC: Radio Network Controller)에서 수행하거나 별도의 자원 영역 결정 장치에서 수행할 수 있다. 각 셀들이 각각의 영역에 대해 요구하는 비를 기준으로 중간 시간 스케일(medium time scale)에서 갱신된 자원 영역 비를 할당하거나, 또는 충분한 단말 분포의 통계치를 바탕으로 큰 시간 스케일(large time scale)에서 고정적인 자원의 영역 비를 할당한다. 전체적으로 셀 간의 공통된 자원 할당 비율을 결정하기 앞서 개별 셀에서는 각각의 영역에 대한 요구 비율을 계산하며, 각각의 영역에 대한 요구 비율 계산을 하기의 수학식 2에 나타내었다.
Figure 112007073430334-PAT00020
상기 수학식 2는 임의의 셀 j에서 제 1 영역 내지 제 3 영역의 요구 비율을 결정한다. 이때, 상기 j는 셀 인덱스이고,
Figure 112007073430334-PAT00021
는 j번째 셀에서의 중계국 인덱스이고, 상기
Figure 112007073430334-PAT00022
은 상기 제 1 영역이고, 상기
Figure 112007073430334-PAT00023
는 상기 제 2 영역이고, 상기
Figure 112007073430334-PAT00024
은 상기 제 3 영역이고, 상기 k(k가 1인 경우에는 기지국의 인덱스이고, k가 2 내지 셀 내 전체 중계국 개수 + 1은 각 중계국들의 인덱스임)는 셀내 포함된 기지국과 단말기의 인덱스를 나타내고, 상기
Figure 112007073430334-PAT00025
는 제 # 영역에 포함된 단말기 개수이고, 상기 price는 각 영역의 비용이고, 상기
Figure 112007073430334-PAT00026
,
Figure 112007073430334-PAT00027
,
Figure 112007073430334-PAT00028
는 제어 변수이며 가변적으로 설정 가능한 파라미터들이다.
임의의 셀 j에서 제 2 영역에 대한 요구 비율(
Figure 112007073430334-PAT00029
)은 셀 내의 기지국 및 각 중계국들에 연관된 제 2 영역을 사용하는 단말기 수의 평균을 상기 제 2 영역의 비용(price)로 나눈 값이다. 상기 제 2 영역에서는 공간 다중화 방식으로 동작하므로 기지국과 중계국이 동일한 자원을 재사용한다. 그러므로 각 기지국과 중계국들이 요구하는 자원의 양의 평균으로 할당한다.
임의의 셀 j에서 제 1 영역에 대한 요구 비율(
Figure 112007073430334-PAT00030
)은 셀 내 기지국 및 각 중계국들에 연관된 제 1 영역을 사용하는 단말기 수의 합을 상기 제 1 영역의 비용으로 나눈 값이다. 기지국과 중계국이 직교적으로 자원을 할당하여 사용하는 상기 제 1 영역은 각 기지국과 각 중계국들이 요구하는 자원의 합에 비례하는 양을 할당한다.
임의의 셀 j에서 제 3 영역에 대한 요구 비율(
Figure 112007073430334-PAT00031
)은 셀 내 기지국 및 각 중계국들에 연관된 제 3 영역을 사용하는 단말기 수의 평균을 상기 제 3 영역의 비용으로 나눈값이다.
공간 다중화 방식으로 동작하는 제 2 영역에서는 각각의 기지국과 중계국들이 동일한 자원을 재사용하므로 각 기지국과 각 중계국들이 요구하는 자원의 양의 평균으로 할당한다.
이때 각각의 영역에서 단말기의 평균 또는 합에 대해 비용으로 정규화 한 양만큼의 자원을 할당하는 것은 각각의 영역을 사용하는 단말기들에게 공평하게 동일한 비용으로 서비스를 제공하는 것을 의미한다. 예를 들어, 제 3 영역의 자원이 제 1 영역 대비
Figure 112007073430334-PAT00032
배 비싼 자원인 경우, 상기 제 3 영역의 단말기들에게 상기 제 1 영역의 단말기들 대비 평균적으로 1/
Figure 112007073430334-PAT00033
배 만큼의 자원을 할당한다. 그리하면, 동일한 비용으로 각 단말기들에게 서비스를 제공하는 것이 가능하다.
한편, 셀 내의 단말기 개수가 적은 경우
Figure 112007073430334-PAT00034
,
Figure 112007073430334-PAT00035
를
Figure 112007073430334-PAT00036
에 비해 작은 값으로 결정하여 상대적으로 간섭의 영향을 많이 받는 단말기들에게 가중치를 부여할 수 있다. 따라서, 높은 데이터 레이트로 서비스를 제공하여 최소 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 보장한다.
상기한 바와 같이 개별 셀에서 각각의 영역에 대해 요구되는 자원 할당 비율을 결정하면 전체적으로 셀 간의 공통된 자원 할당 비율을 결정한다.
일예로, 상기
Figure 112007073430334-PAT00037
가 3인 경우, 각 그룹에 포함된 3개의 셀들에 대해서 제 3 영역대비 상기 제 3 영역이 아닌 영역(제 1 영역과 제 2 영역)의 요구 비율에 따라 선형 방정식을 풀어 각 영역의 비율을 결정한다. 상기 각 영역의 비율을 결정하는 것을 하기의 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 통신 시스템에서 각 영역의 비율 결정을 위한 프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 하향링크 프레임 영역을 비-부분 자원 재사용 영역(non FRR: non-Fractional Resource Reuse) 영역과 부분 자원 재사용 영역(FRR: Fractional Resource Reuse)을 구분한다. 상기 비-부분 자원 재사용 영역은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역에 해당한다. 그리고, 상기 부분 자원 재사용 영역의 상기 제 3 영역에 해당한다.
상기 비-부분 자원 재사용 영역을 'a'라 하고, 상기 부분 사용 재사용 영역을 그룹에 포함된 각 셀별로 제 1 셀에 할당되는 영역을 'b', 제 2 셀에 할당되는 영역을 'c', 제 3 셀에 할당되는 영역을 'd'라 가정한다.
임의의 셀에서 비-부분 자원 재사용 영역과 부분 자원 재사용 영역의 요구 비율을 앞에서 획득한 개별 셀의 자원 할당 비율로부터
Figure 112007073430334-PAT00038
로 할당된다.
이때 인덱스가 1인 셀에서 비-부분 자원 재사용 영역과 부분 자원 재사용 영역의 요구 비율이 a : b = 1 : 0.1, 인덱스가 2인 셀에서 비-부분 자원 재사용 영역과 부분 자원 재사용 영역의 요구 비율이 a : c = 1 : 0.2, 인덱스가 3인 셀에서 비-부분 자원 재사용 영역과 부분 자원 재사용 영역의 요구 비율이 a : b = 1 : 0.3이라 하면, 전체 자원 영역에 대해서 a + b + c + d = 1인 관계를 이용하여 선형 방정식을 풀면, a : b : c: d = 0.625 : 0.625 : 0.125 : 0.1875의 비율을 갖는다. 그러므로 이와 같이 기지국 제어기는 3개의 개별 셀들로 묶인 그룹의 계산 결과를 획득한다.
상기 기지국 제어기는 각 그룹들의 a : b : c : d의 비율들의 평균을 구하여 전체적으로 모든 셀들이 사용할 비-부분 자원 재사용 영역과 부분 자원 재사용 영역의 요구 비율을 결정하고, 상기 부분 자원 재사용 영역에서 각 셀별로 사용할 자원의 비율을 결정한다.
다음으로 각 셀에서는 a 영역 중에서 제 1 영역과 제 2 영역의 비율을
Figure 112007073430334-PAT00039
로 결정한다.
각 단말기들은 분산 환경에서 일예로, 단말기 영역 선택 절차에 따라서 중간 시간 스케일(일예로, 0sec ~ 1sec)에서 가장 큰 이득을 갖는 서비스 영역을 선택한다. 상기 선택된 영역(제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역 중 하나)에 대한 정보를 상향링크 피드백 채널을 통해 연관된 기지국 또는 중계국으로 송신한다.
각 중계국들은 단말기 자신에게 연결된 단말기들의 서비스 영역의 선택 결과를 통합하여 릴레이 상향링크 피드백 채널을 통해 기지국에 보고한다.
상기 기지국의 하향링크 자원 할당 스케줄러는 하위 중계기와 단말기들로부터 수신된 선택 영역 정보를 사용하여 수학식 2에 의해 각 영역의 비율을 결정하고, 큰 시간 스케일 단위로 최적의 자원 영역 비율을 결정하는 기지국 제어기 또는 별도의 자원 영역 비율 결정 장치로 송신한다. 상기 기지국 제어기의 동작은 특정 기지국 내부에서 수행될 수도 있다.
이때 결정된 최적의 자원 영역 비율을 각 기지국들로 송신되고, 각 기지국은 상기 최적의 자원 영역 비율을 사용하여 자원 할당을 수행한다.
만약, 특정 기지국 제어기 또는 특정 기지국에서 상기 최적의 자원 영역 비율을 결정하는 경우에는 이질적인 단말기 분포로 인해서 부하 불균형(load unbalance)의 문제가 발생할 수 있다. 즉, 상기 특정 기지국 제어기 또는 특정 기지국에서 결정한 최적의 자원 영역 비율과 현재 셀에서 요구하는 자원 영역의 비율이 불일치 할 수 있다.
이와 같은 경우에는 각 셀은 정렬 절차를 통해 상대적으로 부족한 영역부터 해당 영역에서 가장 큰 이득을 갖는 사용자부터 할당하고, 초과한 개수의 사용자 단말기를 두 번째로 이득이 큰 영역으로 스위칭할 수 있다. 이때 각 영역으로 이동 시에 기대되는 예상된 처리율(expected throughput)에 기반한 영역의 스위칭을 통해 부하 균형(load balancing)을 수행한다.
각 기지국은 상기 최적의 자원 영역 비율을 결정한 기지국 제어기에서 지시된 프레임의 각 영역 정보 및 상기한 부하 균형을 고려하여 각 단말기가 실제로 서비스 받을 프레임 내 영역을 결정하여 각 중계기들로 상기 결정된 영역 정보를 하향링크 제어 채널을 통해 브로드캐스팅한다. 상기 기지국 제어기의 동작은 특정 기지국 내부에서 포함하여 동작할 수도 있다.
그러면 다음으로 제 3 영역의 자원 할당을 위한 각 셀의 그룹핑을 하기의 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 통신 시스템에서 제 3 영역 자원 할당에 따른 그룹핑된 셀을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 다수개의 셀들이 도시되어 있으며, 주파수 재사용율이 3인 경우를 가정하였다. 제 3 영역을 각 셀들 간에 구분하여 사용하기 위해서 각 셀에 패턴 인덱스를 부여할 수 있으며, 각 셀의 패턴 인덱스는 인접된 셀들 간에 중첩되지 않도록 부여한다. 각 셀에는 패턴 인덱스 '1', '2', '3'이 부여되어 있다.
그러면 다음으로 본 발명에 따른 각 영역을 할당받은 단말기들의 자원 분포를 하기의 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 통신 시스템에서 각 단말기들의 자 원 할당 분포를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 하나의 셀을 거리를 기준으로 도시하였으며, 상기 셀 내에 하나의 기지국과 여 섯개의 중계국을 포함하고 있다. 이때 셀 내부의 단말기들이 데이터 수신에 사용되는 영역의 분포를 나타내었다.
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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템 구조를 도시한 도면,
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 통신 시스템에서 기지국 프레임 구조를 도시한 도면,
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 통신 시스템에서 중계국 프레임 구조를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 통신 시스템에서 단말기 동작을 도시한 순서도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 통신 시스템에서 기지국 동작을 도시한 순서도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 통신 시스템에서 각 영역의 비율을 결정을 위한 프레임 구조를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 통신 시스템에서 제 3 영역 자원 할당에 따른 그룹핑된 셀을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 통신 시스템에서 각 단말기들의 자원 할당 분포를 도시한 도면.

Claims (22)

  1. 통신 시스템에서 기지국의 데이터 송신 방법에 있어서,
    단말기들과 중계국들로부터 하향링크 프레임 내 각 단말기들의 데이터를 수신을 위해 구분된 제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역 중에서 선택된 하나의 선택 영역 정보를 수신하는 과정과,
    각 단말기들의 선택 영역 정보를 사용하여 하향링크 프레임 내에 상기 영역들의 할당 비율을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 할당 비율에 따라 프레임 내 각 영역을 할당하고, 상기 할당된 영역을 통해 데이터를 송신하는 과정을 포함하는 데이터 송신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 상기 기지국과 상기 기지국과 연결된 중계국의 데이터 송신 자원이 상호 간에 중첩되지 않는 영역이고, 상기 제 2 영역은 상기 기지국과 상기 중계국의 데이터 송신 자원이 공통으로 사용되는 영역이고, 상기 제 3 영역은 각 셀별로 할당되는 자원으로 상기 기지국과 상기 중계국의 데이터 송신 자원이 인접 셀과 중첩되지 않도록 할당되는 영역임을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 영역, 상기 제 2 영역, 상기 제 3 영역에서 요구되는 요구 비율을 하기의 수학식을 사용하여 결정하는 과정을 더 포함하는 데이터 송신 방법.
    [수학식]
    Figure 112007073430334-PAT00040
    상기 j는 셀 인덱스이고,
    Figure 112007073430334-PAT00041
    는 j번째 셀에서의 중계국 인덱스이고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00042
    은 상기 제 1 영역이고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00043
    는 상기 제 2 영역이고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00044
    은 상기 제 3 영역이고, 상기 k는 셀내 포함된 기지국과 단말기의 인덱스를 나타내고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00045
    는 제 # 영역에 포함된 단말기 개수이고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00046
    ,
    Figure 112007073430334-PAT00047
    ,
    Figure 112007073430334-PAT00048
    는 제어 변수이고, 상기 price는 각 영역의 비용임.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 영역의 비용은 상기 제 2 영역 대비 셀 내 포함된 전체 기지국과 중계기 개수의 배수이고, 상기 제 3 영역의 비용은 상기 제 2 영역 대비 주파수 재사용률의 배수임을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하향링크 프레임 내에 상기 영역들의 할당 비율을 결정하는 과정은,
    상기 결정된 상기 제 1 영역, 상기 제 2 영역, 상기 제 3 영역에서 요구되는 요구 비율을 사용하여 제 1 영역과 상기 제 2 영역 대비 상기 제 3 영역내의 각 셀들에 할당된 영역별로 비율을 각각 계산하는 과정과,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역 내 각 셀들의 영역과의 비율을 선형 방정식을 사용하여 획득하는 과정과,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 비율을 결정하는 과정을 더 포함하는 데이터 송신 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 비율은 하기의 수학식을 사용하여 결정하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
    Figure 112007073430334-PAT00049
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임 내 각 영역을 할당한 정보를 각 중계국들로 방송하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
  8. 통신 시스템에서 단말기의 데이터 수신 방법에 있어서,
    기지국으로부터 수신한 프레임 내 포함된 제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역 각각에 포함된 신호를 수신하여 신호 품질을 측정하는 과정과,
    상기 측정된 신호 품질을 사용하여 상기 영역들의 데이터 전송률을 추정하는 과정과,
    상기 데이터 전송률을 사용하여 상기 제 2 영역을 기준으로 상기 제 1 영역과 상기 제 3 영역 각각에 대해 정규화 이득을 계산하는 과정과,
    상기 정규화 이득이 미리 설정된 기준값을 초과하면, 상기 제 1 영역과 상기 제 3 영역 중 해당 영역을 데이터를 수신할 영역으로 선택하는 과정과,
    상기 정규화 이득이 미리 설정된 기준값을 초과하지 않는 경우 상기 제 2 영역을 데이터를 수신할 영역으로 선택하는 과정과,
    상기 선택된 영역 정보를 상기 단말기와 연관된 중계국과 기지국 중 하나로 송신하는 과정을 포함하는 데이터 수신 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 상기 기지국과 상기 기지국과 연결된 중계국의 데이터 송 신 자원이 상호 간에 중첩되지 않는 영역이고, 상기 제 2 영역은 상기 기지국과 상기 중계국의 데이터 송신 자원이 공통으로 사용되는 영역이고, 상기 제 3 영역은 각 셀별로 할당되는 자원으로 상기 기지국과 상기 중계국의 데이터 송신 자원이 인접 셀과 중첩되지 않도록 할당되는 영역임을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 정규화 이득은 하기의 수학식을 사용하여 결정하는 과정을 더 포함하는 데이터 수신 방법.
    [수학식]
    Figure 112007073430334-PAT00050
    상기
    Figure 112007073430334-PAT00051
    는 각
    Figure 112007073430334-PAT00052
    에서 추정된 전송률이고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00053
    는 각
    Figure 112007073430334-PAT00054
    에서 추정된 비용이고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00055
    는
    Figure 112007073430334-PAT00056
    에서
    Figure 112007073430334-PAT00057
    로 스위칭에 따른 정규화 이득이고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00058
    은 제 1 영역(Non-SM zone)이고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00059
    는 제 2 영역(SM zone)이고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00060
    은 제 3 영역(FRR zone)임.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 영역의 비용은 상기 제 2 영역 대비 셀 내 포함된 전체 기지국과 중계기 개수의 배수이고, 상기 제 3 영역의 비용은 상기 제 2 영역 대비 주파수 재사용률의 배수임을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
  12. 릴레이 통신 시스템에서 데이터 송신 장치에 있어서,
    단말기들과 중계국들로부터 하향링크 프레임 내 각 단말기들의 데이터를 수신을 위해 구분된 제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역 중에서 선택된 하나의 선택 영역 정보를 수신하고, 각 단말기들의 선택 영역 정보를 사용하여 하향링크 프레임 내에 상기 영역들의 할당 비율을 결정하고, 상기 결정된 할당 비율에 따라 프레임 내 각 영역을 할당하고, 상기 할당된 영역을 통해 데이터를 송신하는 기지국을 포함하는 데이터 송신 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 상기 기지국과 상기 기지국과 연결된 중계국의 데이터 송신 자원이 상호 간에 중첩되지 않는 영역이고, 상기 제 2 영역은 상기 기지국과 상기 중계국의 데이터 송신 자원이 공통으로 사용되는 영역이고, 상기 제 3 영역은 각 셀별로 할당되는 자원으로 상기 기지국과 상기 중계국의 데이터 송신 자원이 인접 셀과 중첩되지 않도록 할당되는 영역임을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 제 1 영역, 상기 제 2 영역, 상기 제 3 영역에서 요구되는 요구 비율을 하기의 수학식을 사용하여 결정하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
    [수학식]
    Figure 112007073430334-PAT00061
    상기 j는 셀 인덱스이고,
    Figure 112007073430334-PAT00062
    는 j번째 셀에서의 중계국 인덱스이고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00063
    은 상기 제 1 영역이고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00064
    는 상기 제 2 영역이고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00065
    은 상기 제 3 영역이고, 상기 k는 셀내 포함된 기지국과 단말기의 인덱스를 나타내고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00066
    는 제 # 영역에 포함된 단말기 개수이고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00067
    ,
    Figure 112007073430334-PAT00068
    ,
    Figure 112007073430334-PAT00069
    는 제어 변수이고, 상기 price는 각 영역의 비용임.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 영역의 비용은 상기 제 2 영역 대비 셀 내 포함된 전체 기지국과 중계기 개수의 배수이고, 상기 제 3 영역의 비용은 상기 제 2 영역 대비 주파수 재사용률의 배수임을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 결정된 상기 제 1 영역, 상기 제 2 영역, 상기 제 3 영역에서 요구되는 요구 비율을 사용하여 제 1 영역과 상기 제 2 영역 대비 상기 제 3 영역내의 각 셀들에 할당된 영역별로 비율을 각각 계산하고, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역 내 각 셀들의 영역과의 비율을 선형 방정식을 사용하여 획득하고, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 비율은 하기의 수학식을 사용하여 결정하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
    Figure 112007073430334-PAT00070
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 기지국은 프레임 내 각 영역을 할당한 정보를 각 중계국들로 방송하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
  19. 통신 시스템에서 데이터 수신 장치에 있어서,
    기지국으로부터 수신한 프레임 내 포함된 제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역 각각에 포함된 신호를 수신하여 신호 품질을 측정하고, 상기 측정된 신호 품질을 사용하여 상기 영역들의 데이터 전송률을 추정하고, 상기 데이터 전송률을 사용하여 상기 제 2 영역을 기준으로 상기 제 1 영역과 상기 제 3 영역 각각에 대해 정규화 이득을 계산하고, 상기 정규화 이득이 미리 설정된 기준값을 초과하면, 상기 제 1 영역과 상기 제 3 영역 중 해당 영역을 데이터를 수신할 영역으로 선택하고, 상기 정규화 이득이 미리 설정된 기준값을 초과하지 않는 경우 상기 제 2 영역을 데이터를 수신할 영역으로 선택하고, 상기 선택된 영역 정보를 상기 단말기와 연관된 중계국과 기지국 중 하나로 송신하는 단말기를 포함하는 데이터 수신 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 상기 기지국과 상기 기지국과 연결된 중계국의 데이터 송신 자원이 상호 간에 중첩되지 않는 영역이고, 상기 제 2 영역은 상기 기지국과 상기 중계국의 데이터 송신 자원이 공통으로 사용되는 영역이고, 상기 제 3 영역은 각 셀별로 할당되는 자원으로 상기 기지국과 상기 중계국의 데이터 송신 자원이 인접 셀과 중첩되지 않도록 할당되는 영역임을 특징으로 하는 데이터 수신 장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 단말기는 상기 정규화 이득은 하기의 수학식을 사용하여 결정하는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 장치.
    [수학식]
    Figure 112007073430334-PAT00071
    상기
    Figure 112007073430334-PAT00072
    는 각
    Figure 112007073430334-PAT00073
    에서 추정된 전송률이고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00074
    는 각
    Figure 112007073430334-PAT00075
    에서 추정된 비용이고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00076
    는
    Figure 112007073430334-PAT00077
    에서
    Figure 112007073430334-PAT00078
    로 스위칭에 따른 정규화 이득이고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00079
    은 제 1 영역(Non-SM zone)이고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00080
    는 제 2 영역(SM zone)이고, 상기
    Figure 112007073430334-PAT00081
    은 제 3 영역(FRR zone)임.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 영역의 비용은 상기 제 2 영역 대비 셀 내 포함된 전체 기지국과 중계기 개수의 배수이고, 상기 제 3 영역의 비용은 상기 제 2 영역 대비 주파수 재사용률의 배수임을 특징으로 하는 데이터 수신 장치.
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