KR20100055776A - 광대역 무선 통신 시스템의 대역폭 할당 방법 및 장치 - Google Patents

광대역 무선 통신 시스템의 대역폭 할당 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 무선 통신 시스템에서 대역폭을 할당하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 적어도 하나의 단말기로부터 수신된 대역폭 요청에 따라 상향링크 버스트 영역에 대역폭을 할당하고, 선 승인 대역폭 할당 가능 여부를 판단하고, 선 승인 대역폭 할당이 가능하다고 판단되면 선 승인 단말기를 결정하고, 결정된 선 승인 단말기에 잔여 대역폭 내에서 선 승인 대역폭을 할당한다. 이와 같이 함으로써, 상향링크 프레임의 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있으며 단말기와 기지국 간의 대역폭 요청/승인 과정에 따른 소요 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

광대역 무선 통신 시스템의 대역폭 할당 방법 및 장치{Method and apparatus for allocating bandwidth in wireless broadband communication system}
본 발명은 광대역 무선 통신 시스템에서 단말기에 대역폭을 할당하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광대역 무선 통신 시스템에서 상향링크 프레임의 잔여 대역폭을 소정의 단말기에 선 승인(preemptive grant) 대역폭으로 할당하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 보다 넓은 영역에서 높은 속도의 무선 통신 서비스를 제공하기 위한 휴대 인터넷 시스템, 와이맥스(WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access) 시스템 등의 광대역 무선 통신 시스템의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이와 같은, 광대역 무선 통신 시스템에서 단말기는 기지국으로 데이터를 전송하기 전에 미리 기지국과 레인징 과정, 대역폭 요청(Bandwidth Request: BWR)/승인(GRANT) 과정 등을 수행한다.
한편, 도 1은 종래의 무선 통신 시스템의 데이터 전송 방법을 나타내는 흐름도 이다.
도 1에서 나타낸 바와 같이, 종래의 무선 통신 시스템에서는 무선 네트워크 에 진입한 단말기가 기지국으로 데이터를 전송하기 위해, 먼저 기지국으로 CDMA 코드를 전송하여 레인징을 수행하게 된다(S110). 그리고, 단말기는 기지국으로부터 CDMA 할당 정보요소(CDMA allocation IE)를 수신한 후(S120), 상기 CDMA 할당 정보요소에 따른 채널을 통해 기지국으로 전송할 데이터에 대한 대역폭 요청(BW Request)을 전송한다(S130). 그런 다음, 단말기는 상기 대역폭 요청에 대한 기지국의 응답으로서 대역폭 승인(BW GRANT)를 수신한 후(S140), 기지국이 승인한 대역폭을 통해 상향링크 데이터를 기지국으로 전송하게 된다(S150).
이와 같은, 종래의 무선 통신 시스템의 대역폭 요청/승인 절차에 따르면 단말기는 전송할 데이터가 발생한 후 복수의 프레임 이후에야 기지국으로부터 송신된 대역폭 승인을 수신하게 된다는 문제점이 있었다.
또한, 일반적으로 단말기의 대역폭 요청은 경쟁(contention) 방식으로 이루어지기 때문에, 단말기가 CDMA 코드를 전송한 이후 기지국으로부터 CDMA 할당 정보요소(CDMA allocation IE)을 획득하지 못한 경우 단말기의 데이터 전송 지연이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 기지국에서 임의의 단말기가 대역폭 요청을 하기 이전에 선 승인된 대역폭을 상기 임의의 단말기에 미리 할당함으로써, 단말기와 기지국 간 대역폭 요청/승인 절차에 따른 데이터 전송 지연을 감소 시킬 수 있는 대역폭 할당 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 기지국에서 상향링크 대역폭 할당 시 잔여 대역폭을 이용하여 선 승인된 대역폭을 할당함으로써, 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있는 대역폭 할당 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무선 통신 시스템에서 대역폭을 할당하는 방법은, 적어도 하나의 단말기로부터 수신된 대역폭 요청에 따라 상향링크 버스트 영역에 대역폭을 할당하는 단계; 상기 대역폭을 할당한 후, 선 승인 대역폭 할당 가능 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과, 선 승인 대역폭 할당이 가능하다고 판단되면 선 승인 단말기를 결정하고, 상기 결정된 선 승인 단말기에 상기 잔여 대역폭 내에서 선 승인 대역폭을 할당하는 단계를 포함한다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 광대역 무선통신 시스템에서 대역폭을 할당하는 장치는, 상향링크 버스트 영역에 할당된 대역폭 이외의 잔여 대역폭의 크기에 기초하여 선 승인 대역폭의 할당이 가능한지를 판단하는 선 승인 판단부; 상기 선 승인 대역폭을 할당할 선 승인 단말기를 결정하는 단말기 결정부; 상기 선 승인 단말기에 상기 잔여 대역폭을 이용하여 선 승인 대역폭을 할당하는 선 승인 대역폭 할당부; 및 상기 상향링크 버스트 영역의 대역폭 할당 정보와 상기 선 승인 대역폭의 할당 정보를 포함하는 상향링크 맵을 생성하는 스케줄링부를 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 대역폭을 할당하는 장치는, 단말기의 대역폭 요청에 응답하여 상향링크 버스트 영역에 대 역폭을 할당하고, 전체 대역폭 중 상기 할당한 대역폭을 제외한 잔여 대역폭이 존재하는 경우 상기 대역폭 요청을 송신한 단말기 이외의 단말기를 선택하여 상기 잔여 대역폭 범위 내에서 대역폭을 할당하여 상기 대역폭 요청을 송신하지 않은 단말기에 대하여 선 승인을 수행한다.
본 발명에 따르면, 상향링크 대역폭 할당 시 상향링크 프레임의 잔여 대역폭을 선 승인 대역폭으로 설정하여 임의의 단말기가 대역폭 요청을 하기 이전에 미리 할당함으로써, 상향링크 프레임의 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있으며 단말기와 기지국 간의 대역폭 요청/승인 과정에 따른 소요 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 첨부 도면 및 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 참고로, 하기 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하였다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 이용되는 프레임 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
이때, 도 2에서는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템이 IEEE 802.16d/e 기반의 광대역 무선 통신 시스템인 것을 예로 나타내었으며, OFDMA/TDD 방식의 프레임 구조를 나타내었다.
구체적으로, 도 2에서와 같이 프레임(Frame)은 시간 및 주파수 영역으로 이 루어지며, 시간 영역의 자원 할당 단위는 OFDMA 심볼이고, 주파수 영역의 자원 할당 단위는 부채널이다. 이때, 최소의 정보 전송 단위는 하나의 OFDMA 심볼과 하나의 부채널(sub-channel)로 형성된다.
TDD(Time Division Duplex) 방식에서 상기 프레임은, 기지국에서 단말기로 데이터를 전송하도록 구성된 하향링크 부프레임(Down Link sub-frame)과 단말기에서 기지국으로 데이터를 전송하도록 구성된 상향링크 부프레임(Up Link sub-frame)으로 구분되며, 하향링크 부프레임과 상향링크 부프레임 사이에는 보호 영역(Guard region)인 TTG(Transmit/receive Transition Gap)가 존재한다.
이때, 하향링크 부프레임은 프리앰블(Preamble), FCH(Frame Control Header), 하향링크 맵(DL MAP), 상향링크 맵(UL MAP), 하향링크 버스트(DL Burst) 등으로 구성되고, 상향링크 부프레임은 제어 심볼들(레인징, ACK, CQICH)과 상향링크 버스트(UL Burst) 등으로 구성된다.
여기서, 하향링크 부프레임의 프리앰블은 단말기가 시간 및 주파수 동기를 맞추기 위한 동기 정보를 포함하고, FCH(Frame Control Header)는 하향링크 맵, 상향링크 맵 등을 디코딩하기 위한 프레임 구성 정보를 포함한다.
그리고, 하향링크 맵은 기지국이 전송하는 하향링크 버스트(DL Burst)들의 위치와 용도에 관한 정보가 기록된 하향링크 맵 정보요소(DL MAP IE)를 포함한다.
또한, 상향링크 맵은 단말기들이 전송할 상향링크 버스트(UL Burst)들의 위치와 용도에 대한 정보가 기록된 상향링크 맵 정보요소(UL MAP IE)를 포함한다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 상향링크 맵은 단말기의 대역폭 요청 이전에 기지 국에서 선 승인한 대역폭 즉, 선 승인 대역폭의 정보가 기록된 상향링크 맵 정보요소를 포함한다.
기지국은 이와 같이 구성된 프레임의 하향링크 부프레임을 단말기로 브로드캐스팅하며, 단말기는 상기 하향링크 부프레임을 수신하여 각각의 맵을 디코딩한 후 자신에게 할당된 상향링크 버스트가 있는지 확인하고, 만약 있으면 맵을 참조하여 자신에게 해당하는 데이터 버스트를 디코딩한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 단말기 중 기지국에서 상기 선 승인 대역폭을 할당한 소정의 단말기는 상기 하향링크 부프레임에 포함된 상향링크 맵을 디코딩하여 선 승인 대역폭 정보를 확인하고, 상기 선 승인 대역폭을 통해 데이터 버스트 또는 대역폭 요청을 송신할 수 있다.
이하, 도 3 내지 및 도 4을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 대역폭 할당 절차를 처리하는 장치에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 대역폭 할당 절차를 처리하는 기지국의 구성도이다.
도 3에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기지국(100)은 인터페이스(110), 대역신호 처리부(120), 송신부(130), 안테나(140), 스케줄러(150), 선 승인 처리부(160) 및 수신부(170) 등을 포함한다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 기지국(100)은 TDD 방식을 지원하는 것을 나타내었으며, 이러한 기지국(100)의 신호 처리는 수신경로와 송신경로로 구분될 수 있다.
수신경로에서, 수신부(170)는 안테나(140)를 통하여 단말기(미도시)들이 전 송하는 하나 이상의 무선 신호들을 수신하여 기저대역 신호로 변환한다. 이때, 수신부(170)는 상기 수신한 무선 신호로부터 잡음을 제거하고 증폭하며, 이 증폭된 신호를 기저대역 신호로 다운 컨버팅하고, 다운 컨버팅된 기저대역 신호를 디지털화한다. 그리고, 대역신호 처리부(120)는 상기 디지털화한 신호에서 정보 또는 데이터 비트(bit)를 추출하여 복조, 디코딩, 및 에러정정 과정들을 수행한다.
송신경로에서, 인터페이스(110)는 무선 통신 시스템의 제어국(미도시) 또는 무선망(미도시)으로부터 음성, 데이터 또는 제어 정보를 수신하고, 대역신호 처리부(120)는 상기 수신한 음성, 데이터 또는 제어 정보를 부호화한 후 송신부(130)로 전송한다. 그리고, 송신부(130)는 상기 부호화된 음성, 데이터 또는 제어 정보를 원하는 송신 주파수를 갖는 신호로 변조하고, 이 변조된 신호를 송신에 적합한 레벨로 증폭하여 안테나(140)를 통해 공중으로 즉, 단말기 측으로 송신한다.
스케줄러(150)는 단말기와의 데이터 송수신을 위해 심볼들과 부채널들로 형성되는 프레임에 하향링크 맵, 상향링크 맵, 하향링크 버스트, 상향링크 버스트 등을 할당함으로써 스케줄링을 한다. 이때, 스케줄러(150)는 적어도 하나의 단말기로부터 수신된 대역폭 요청에 대응하여 승인된 대역폭의 할당 정보가 포함된 상향링크 맵을 상향링크 부프레임에 할당함으로써 상향링크 스케줄링을 한다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 스케줄러(150)는 선 승인 처리부(160)를 통해 설정된 선 승인 대역폭의 할당 정보를 더 포함하는 상향링크 맵을 상향링크 부프레임에 할당함으로써 상향링크 스케줄링을 처리한다.
한편, 스케줄러(150)는 상향링크 스케줄링 시 선 승인 처리부(160)를 통해 설정되는 선 승인 대역폭이 없는 경우 상기 적어도 하나의 단말기들로부터 기수신된 대역폭 요청에 기준하여 상향링크 스케줄링을 처리한다.
선 승인 처리부(160)는 스케줄러(150)의 상향링크 스케줄링 결과에 따라 선 승인 대역폭 할당의 가능 여부를 판단하고, 상기 선 승인 대역폭 할당의 가능 여부에 따라 단말기가 대역폭 요청 및 승인 절차를 수행하지 않고도 데이터를 송신할 수 있는 선 승인(preemptive grant) 대역폭을 설정한다. 이때, 선 승인 처리부(160)는 스케줄러(150)의 상향링크 스케줄링 결과 상향링크 대역폭에 일정 크기 이상의 잔여 대역폭이 존재하는 경우 선 승인 대역폭 할당이 가능하다고 판단한다.
또한, 선 승인 처리부(160)는 상기 선 승인 대역폭 할당이 가능한 것으로 판단되면 상향링크 대역폭 중 버스트 영역의 잔여 대역폭을 상기 선 승인 대역폭으로 설정하고, 일정 기준에 따라 선택된 적어도 하나의 단말기에 상기 선 승인 대역폭을 할당한다.
그리고, 선 승인 처리부(160)는 상기 선 승인 대역폭의 정보 및 선 승인 대역폭이 할당된 단말기 정보를 포함하는 선 승인 대역폭 할당 정보를 스케줄러(150)로 전송한다.
도 3에서는 본 발명의 실시예에 따른 선 승인 대역폭 할당 절차를 기지국(100)에 포함된 스케줄러(150) 및 선 승인 처리부(160)가 처리하는 것을 나타내었으며, 이와 같은 선 승인 대역폭을 할당하는 스케줄러(150) 및 선 승인 처리부(160)는 통신 시스템 상에서 별도의 대역폭 할당 장치로 존재할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 대역폭 할당 장치의 구성도이다.
도 4에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 대역폭 할당 장치는 스케줄링부(151), 선 승인 판단부(152), 단말기 결정부(153) 및 선 승인 대역폭 할당부(154)를 포함한다. 이와 같은, 대역폭 할당 장치는 기지국(100)에 포함되거나, 통신 시스템 내에 별도의 대역폭 할당 장치로 포함될 수 있다.
스케줄링부(151)는 적어도 하나의 단말기로부터 수신된 대역폭 요청에 대응하여 각 단말기에 상향링크 버스트 영역에 대역폭을 할당하는 제1 상향링크 스케줄링 절차를 처리한 후, 그 결과에 따른 상향링크 버스트 할당 정보(이하, '제1 상향링크 버스트 할당 정보'라고 함)를 선 승인 판단부(152)로 전송한다.
그리고, 스케줄링부(151)는 선 승인 대역폭 할당부(154)로부터 설정된 선 승인 대역폭 할당 정보를 수신하여, 상기 제1 상향링크 버스트 할당 정보와 상기 선 승인 대역폭 할당 정보를 반영한 제2 상향링크 스케줄링 절차를 처리한다.
즉, 스케줄링부(151)는 도 2에서 나타낸 하향링크 부프레임의 상향링크 맵에 선 승인 대역폭 정보 및 해당 단말 식별 정보가 포함된 선 승인 대역폭 할당 정보를 상향링크 맵 정보 요소가 더 포함되도록 스케줄링한다.
또한, 스케줄링부(151)는 무선 통신 시스템의 제어국(미도시) 또는 무선망(미도시)로부터 수신되는 하향링크 버스트를 하향링크 부프레임에 할당하는 하향링크 스케줄링 절차를 처리한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 스케줄링부(151)는 상기 제2 상향링크 스케줄링 절차를 처리한 결과 생성되는 상향링크 맵 정보 요소의 크기를 고려하여 하향링크 스케줄링 절차를 처리한다.
선 승인 판단부(152)는 수신되는 상기 제1 상향링크 버스트 할당 정보를 이 용하여 기할당된 상향링크 버스트의 대역폭 크기를 계산한 후, 현재 스케줄링할 상향링크 부프레임의 버스트 영역의 전체 대역폭 크기와 상기 기할당된 상향링크 버스트의 대역폭 크기의 차를 계산하여 잔여 대역폭 크기를 계산한다.
그리고, 선 승인 판단부(152)는 상기 계산한 잔여 대역폭의 크기와 상기 잔여 대역폭의 상향링크 버스트 영역 내 위치 정보 즉, 심볼 및 부채널 정보를 선 승인 대역폭 할당부(154)로 전송한다.
단말기 결정부(153)는 등록된 적어도 하나의 단말기 중 선 승인 대역폭을 할당할 단말기(이하, '선 승인 단말기'라고 함)를 설정된 기준에 따라 결정하고, 상기 선 승인 단말기의 단말기 식별 정보를 선 승인 대역폭 할당부(154)로 전송한다. 참고로, 상기 단말기 식별 정보는 상기 선 승인 단말기가 무선 통신 시스템에 등록할 시에 결정된 연결 식별자(CID: Connection IDentifier)를 이용할 수 있으며, 상기 연결 식별자에는 해당 단말기의 MAC 주소가 포함되어 있다.
예를 들어, 단말기 결정부(153)는 상기 등록된 적어도 하나의 단말기의 사용자 등급 정보, 선 승인 대역폭 사용 상태 및 사용 주기 정보, 현재 사용 중인 서비스 클래스 정보, ARQ 응답 처리 상태 정보 및 레인징 요청 상태 정보 등의 기준을 단말기 우선 순위 결정 기준으로 적용하여 상기 선 승인 단말기를 결정한다. 이때, 단말기 결정부(153)는 이상에서 제시한 단말기 우선 순위 결정 기준 외에도 다양한 기준을 설정할 수 있음이 당연하다.
구체적으로, 단말기 결정부(153)는 선 승인 대역폭 할당부(154)로부터 선 승인 단말기 정보 요청을 수신하여, 설정된 기준에 따라 상기 선 승인 단말기를 결정 한다. 이때, 단말기 결정부(153)는 상기 설정된 기준에 따른 우선 순위에 대응하여 적어도 하나의 선 승인 단말기를 결정하고, 상기 결정한 선 승인 단말기의 식별 정보를 선 승인 대역폭 할당부(154)로 전송한다.
예를 들어, 단말기 결정부(153)는 상기 설정된 기준이 단말기의 사용자 등급 인 경우, 기등록된 전체 단말기 사용자의 등급 중 현재 대역폭 할당이 가능한 거리 범위에 위치한 단말기 즉, 현재 접속된 단말기의 사용자 등급 정보를 확인한다. 그리고, 단말기 결정부(153)는 상기 사용자 등급을 확인한 적어도 하나의 단말기 중 사용자 등급이 가장 높은 단말기부터 순차적으로 선 승인 단말기로 결정한다.
다른 예에서, 단말기 결정부(153)는 상기 설정된 기준이 단말기의 선 승인 대역폭 사용 상태 및 사용 주기인 경우, 이전 상향링크 스케줄링 시 선 승인 대역폭이 할당된 적어도 하나의 단말기 중 실제로 상향링크 부프레임에 할당된 선 승인 대역폭을 이용하여 데이터를 전송한 단말기를 선 승인 단말기로 결정한다. 이때, 단말기 결정부(153)는 기설정된 선 승인 대역폭 사용 주기에 따라 상기 기할당된 선 승인 대역폭을 사용한 단말기를 선 승인 단말기로 결정한다.
또 다른 예에서, 단말기 결정부(153)는 상기 설정된 기준이 단말기가 현재 사용 중인 서비스 클래스인 경우, 이전 상향링크 스케줄링 시 임의의 단말기의 대역폭 요청에 포함된 대역폭 사용 용도에 따라 선 승인 단말기를 결정한다. 참고로, 서비스 클래스는 상기 임의의 단말기가 할당 요청한 대역폭의 사용 용도에 따라 UGS(Unsolicited Grant Service), rtPS(Real Time Polling Service), nrtPS(non-Real Time Polling Service), ertPS(Extended Real Time Polling Service) 및 BES(Best Effort Service) 등의 서비스 클래스로 구분될 수 있다.
이때, 단말기 결정부(153)는 단말기의 서비스 클래스를 실시간성 서비스 클래스와 비실시간성 서비스 클래스로 구분하고, 이전 상향링크 부프레임에 실시간성 서비스 클래스에 따른 버스트 데이터를 전송한 단말기를 선 승인 단말기로 결정할 수 있다. 또한, 단말기 결정부(153)는 이전 상향링크 부프레임에 특정 서비스 클래스에 따른 버스트 데이터를 전송한 단말기를 선 승인 단말기로 결정할 수 있다.
한편, 또 다른 예에서, 단말기 결정부(153)는 상기 설정된 기준이 단말기의 ARQ 응답 처리 상태인 경우, 이전 프레임의 하향링크 부프레임에 대응하는 ARQ 응답을 이전 프레임의 상향링크 부프레임을 통해 전송한 단말기를 상기 선 승인 단말기로 결정할 수 있다.
그리고, 또 다른 예에서, 단말기 결정부(153)는 상기 설정된 기준이 단말기의 레인징 요청(Ranging Request) 상태인 경우, CDMA 코드가 수신된 단말기 중에서 현재 상향링크 스케줄링(즉, 제1 상향링크 스케줄링) 시 CDMA 할당 정보요소를 전송할 단말기로 결정되지 않은 단말기를 상기 선 승인 단말기로 결정할 수 있다.
이와 같이, 단말기 결정부(153)는 다양한 기준을 적용하여 선 승인 단말기의 우선 순위를 결정할 수 있다. 이때, 단말기 결정부(153)는 이상에서 설명한 기준들 중 어느 하나를 선 승인 단말기를 결정하기 위한 우선 순위의 기준으로 설정할 수 있다. 또한, 상기 다양한 기준들에 대해 우선 순위를 설정하고 복수의 기준들을 적용하여 선 승인 단말기를 결정하기 위한 우선 순위의 기준을 설정할 수도 있다. 그리고, 단말기 결정부(153)는 각 프레임마다 상기 단말기 결정 우선 순위의 기준을 상이하거나 동일하게 설정할 수 있다.
예를 들어, 단말기 결정부(153)는 단말기 결정 우선 순위의 기준을 이전 상향링크 스케줄링 때는 단말기의 사용자 등급으로 설정하고, 현재 상향링크 스케줄링 때는 단말기의 선 승인 대역폭 사용 상태 및 사용 주기와 단말기가 현재 사용 중인 서비스 클래스로 설정할 수 있다.
이때, 단말기 결정부(153)는 이전 상향링크 스케줄링 시 단말기 사용자 등급에 따라 선 승인 단말기로 결정한 적어도 하나의 단말기 중 이전 프레임의 상향링크 부프레임의 선 승인 대역폭을 통해 데이터를 전송한 단말기를 확인한 후, 현재 상향링크 스케줄링 시 상기 확인한 단말기 중 사용자 등급이 가장 높은 단말기부터 순차적으로 선 승인 단말기로 결정한다.
이와 같이, 단말기 결정부(153)가 적어도 하나의 기준에 따라 선 승인 단말기를 결정함으로써, 특정 단말기들에 대해 상대적으로 빠른 데이터 송수신 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 단말기들의 선 승인 대역폭 사용 능력에 따라 선 승인 대역폭을 할당함으로써 효율적으로 선 승인 대역폭을 할당할 수 있다.
선 승인 대역폭 할당부(154)는 선 승인 판단부(152)로부터 수신되는 잔여 대역폭의 크기 및 위치 정보를 이용하여 상향링크 버스트 영역 중 선 승인 대역폭을 설정하고, 상기 설정한 선 승인 단말기의 정보를 단말기 결정부(153)로부터 획득하여 선 승인 대역폭을 해당 단말기에 할당한다. 이때, 선 승인 대역폭 할당부(154)는 상기 잔여 대역폭 크기에 따라 적어도 하나의 선 승인 대역폭을 설정하여, 기선택된 적어도 하나의 단말기에 선 승인 대역폭을 할당한다.
구체적으로, 선 승인 대역폭 할당부(154)는 상기 수신되는 잔여 대역폭의 크기와 기준 대역폭 크기를 비교하여 잔여 대역폭이 복수의 선 승인 대역폭으로 설정될 수 있는지 판단한다. 이때, 선 승인 대역폭 할당부(154)는 상기 잔여 대역폭의 크기가 상기 기준 대역폭 크기 이상인 경우, 상기 기준 대역폭 크기를 기준으로 잔여 대역폭에 포함될 수 있는 최대 개수의 선 승인 대역폭을 설정할 수 있다. 참고로, 기준 대역폭 크기는 무선 통신 시스템에서 단말기가 기지국으로 대역폭 할당을 요청하는 대역폭 요청 헤더(Band-Width Request Header)의 크기로 설정될 수 있다.
한편, 선 승인 대역폭 할당부(154)는 단말기로부터 대역폭 요청 헤더를 수신하기 위한 대역폭을 선 승인 대역폭으로 할당할 수 있으며, 단말기로부터 데이터 버스트를 수신하기 위한 대역폭을 선 승인 대역폭으로 할당할 수 있다.
그리고, 선 승인 대역폭 할당부(154)는 단말기 결정부(153)로 상기 설정한 선 승인 단말기에 대한 정보를 요청하고, 그에 대한 응답으로 적어도 하나의 단말기 식별 정보를 획득한다. 이때, 선 승인 대역폭 할당부(154)는 상기 설정한 선 승인 대역폭의 용도 정보 즉, 대역폭 요청 헤더 수신용 또는 데이터 버스트 수신용 등의 용도 정보를 포함하는 단말기 정보 요청을 단말기 결정부(153)로 전달할 수 있다. 그러면, 단말기 결정부(153)는 상기 선 승인 대역폭의 용도 정보를 고려하여 단말기 결정 우선 순위의 기준을 설정할 수 있다.
그런 다음, 선 승인 대역폭 할당부(154)는 적어도 하나의 선 승인 대역폭의 위치 정보와 상기 획득한 적어도 하나의 단말기 식별 정보를 매칭하여 선 승인 대역폭 할당 정보를 생성한 후, 생성한 선 승인 대역폭 할당 정보를 스케줄링부(151) 로 전달한다.
한편, 선 승인 대역폭 할당부(154)는 상기 잔여 대역폭의 크기가 상기 기준 대역폭 크기 미만인 경우, 선 승인 대역폭을 설정할 수 없다고 판단하여 스케줄링부(151)로 선 승인 대역폭 할당 불가 정보를 전송한다. 이와 같은 경우, 스케줄링부(151)는 선 승인 대역폭 할당 정보를 이용하는 상기 제2 상향링크 스케줄링 절차를 처리하지 않고, 상기 제1 상향링크 스케줄링 절차를 처리한 결과에 따른 상향링크 버스트 할당 정보가 상기 상향링크 맵에 포함되도록 스케줄링한다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선 승인 대역폭 할당 방법 및 상기 선 승인 대역폭을 이용한 데이터 전송 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 대역폭 할당 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 적어도 하나의 단말기로부터 수신된 각 대역폭 요청에 대응하여 상향링크 버스트를 할당한다(S510). 이때, 상기 상향링크 버스트를 할당하기 이전에 적어도 하나의 단말기로부터 CDMA 코드를 포함하는 레인징 요청을 수신하고, 상기 레인징 요청에 대응하여 임의의 단말기로 CDMA 할당 정보요소를 전송함으로써, 상기 대역폭 요청을 수신할 수 있다.
여기서, 상기 임의의 단말기는 상기 레인징 요청을 전송한 적어도 하나의 단말기 중 경쟁 방식에 따라 결정될 수 있으며, 상기 레인징 요청을 수신한 단말기 중 CDMA 할당 정보요소를 전송하지 않은 단말기의 정보와 전송한 단말기의 정보를 구분하여 저장할 수 있다. 이와 같은, 수신된 레인징 요청에 대응하는 CDMA 할당 정보요소의 전송 여부에 따른 단말기 정보는 이후 선 승인 단말기의 우선 순위 결정 시 단말기의 레인징 요청 상태 기준으로 사용할 수 있다.
그런 다음, 단계 S510에서 기할당한 상향링크 버스트의 대역폭 크기를 이용하여 선 승인 대역폭 할당이 가능한지 여부를 판단한다(S520). 이때, 선 승인 대역폭 할당 가능 여부는 전체 상향링크 버스트의 대역폭 중 상기 기할당한 상향링크 버스트의 대역폭을 제한 잔여 대역폭이 기준 대역폭 이상의 대역폭을 갖는 경우 가능하다고 판단된다. 이때, 기준 대역폭은 선 승인 대역폭의 최소 크기이며, 무선 통신 시스템에서 이용되는 대역폭 요청 헤더의 크기로 설정될 수 있다.
단계 S520의 판단 결과, 선 승인 대역폭 할당이 가능하다고 판단된 경우, 잔여 대역폭을 이용하여 적어도 하나의 선 승인 대역폭을 설정한다(S530). 이때, 잔여 대역폭의 크기가 기준 대역폭 크기 이상인 경우 잔여 대역폭에 포함될 수 있는 최대 개수의 선 승인 대역폭을 설정한다.
여기서, 선 승인 대역폭은 단말기의 대역폭 요청 없이 미리 할당되는 대역폭으로서, 선 승인 대역폭을 이용하여 단말기는 대역폭 요청 헤더 또는 선 승인 대역폭 크기 내의 데이터 버스트를 전송할 수 있다.
반면, 단계 S520의 판단 결과, 선 승인 대역폭 할당이 불가능 하다고 판단된 경우, 단계 S510에서 할당한 상향링크 버스트 정보를 포함하는 상향링크 맵 정보 요소를 생성한다(S540). 이처럼, 선 승인 대역폭 할당이 불가능한 경우 선 승인 대역폭을 할당하지 않고 상향링크 버스트 정보를 포함하는 상향링크 맵 정보 요소 를 생성함으로써 하향링크 부프레임에 포함될 상향링크 맵을 스케줄링한다.
한편, 단계 S530에서 적어도 하나의 선 승인 대역폭을 설정한 후, 상기 적어도 하나의 선 승인 대역폭을 할당할 적어도 하나의 단말기를 기설정된 기준에 따라 결정한다(S550). 이때, 선 승인 단말기는 등록된 적어도 하나의 단말기의 사용자 등급, 선 승인 대역폭 사용 상태 및 사용 주기, 현재 사용 중인 서비스 클래스, ARQ 응답 처리 상태 및 레인징 요청 상태 등의 기준에 따른 우선 순위에 따라 결정된다.
그런 후, 상기 결정한 적어도 하나의 단말기의 식별 정보와 그에 매칭되는 상기 적어도 하나의 선 승인 대역폭의 위치 정보를 포함하는 선 승인 대역폭 할당 정보를 생성한다(S560).
그리고, 단계 S510에서 기할당한 상향링크 버스트 정보와 상기 선 승인 대역폭 할당 정보를 더 포함하는 상향링크 맵 정보요소를 생성하여 하향링크 부프레임에 포함될 상향링크 맵을 스케줄링한다(S570).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.
먼저, 기지국은 선 승인 단말기에 할당한 적어도 하나의 선 승인 대역폭(Pre-grant BW)의 할당 정보요소를 포함하는 하향링크 프레임을 송신한다(S610). 이때, 선 승인 대역폭은 상기 선 승인 단말기의 대역폭 요청 없이 현재 프레임의 잔여 대역폭에 선 승인된 대역폭을 설정한 것으로서, 대역폭 요청 헤더 크기 이상으로 설정된다.
그러면, 상기 하향링크 프레임을 수신한 선 승인 단말기는 상기 하향링크 프레임의 상향링크 맵에 자신에게 해당하는 선 승인 대역폭 할당 정보가 포함되어 있는지 확인한다(S620). 이때, 선 승인 단말기는 상기 하향링크 프레임을 포함한 적어도 하나의 하향링크 프레임을 수신할 수 있으며, 각 하향링크 프레임에 포함된 선 승인 대역폭 할당 정보를 확인하여 자신에게 해당하는 선 승인 대역폭이 있는지 확인한다.
그리고, 선 승인 단말기는 상기 상향링크 맵에 자신에게 해당하는 선 승인 대역폭 할당 정보가 포함된 경우, 상기 선 승인 대역폭을 통해 대역폭 요청(BW Request)를 기지국으로 전송한다(S630). 이때, 선 승인 단말기는 전송할 데이터가 존재하는 경우에, 상기 선 승인 대역폭을 통해 상기 전송할 데이터에 대한 대역폭 요청 헤더를 전송할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 전송 방법에서는 선 승인 단말기가 상기 선 승인 대역폭을 통해 상기 전송할 데이터에 대응하는 대역폭 요청 헤더를 전송하는 것을 예로 나타내었으나, 상기 전송할 데이터의 크기가 상기 선 승인 대역폭의 크기 이하인 경우 상기 전송할 데이터를 직접 전송하는 것도 가능하다.
그런 다음, 상기 선 승인 대역폭을 통해 대역폭 요청을 수신한 기지국은 상기 대역폭 요청에 대응하는 대역폭을 승인(BW grant)함으로써 상기 선 승인 단말기에 대역폭을 할당한다(S640).
그러면, 선 승인 단말기는 상기 할당된 대역폭을 통해 해당 데이터를 전송한다(S650). 즉, 선 승인 단말기는 상기 선 승인 대역폭 할당 정보를 포함하는 상향 링크 맵이 포함된 하향링크 프레임을 수신한 후 다음 상향링크 프레임에 해당 데이터를 전송할 수 있다.
이와 같이, 임의의 단말기가 대역폭 할당을 요청하기에 앞서 기지국에서 선 승인된 대역폭(즉, 선 승인 대역폭)을 미리 단말기로 할당함으로써, 대역폭 요청 및 승인 절차에 따른 시간 지연을 줄일 수 있다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
그리고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 특정되는 것이며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 종래의 무선 통신 시스템의 데이터 전송 방법을 나타내는 흐름도 이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 이용되는 프레임 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 대역폭 할당 절차를 처리하는 기지국의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 대역폭 할당 장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 대역폭 할당 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.

Claims (19)

  1. 광대역 무선 통신 시스템에서 대역폭을 할당하는 방법에 있어서,
    적어도 하나의 단말기로부터 수신된 대역폭 요청에 따라 상향링크 버스트 영역에 대역폭을 할당하는 단계;
    상기 대역폭을 할당한 후, 선 승인 대역폭 할당 가능 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과, 선 승인 대역폭 할당이 가능하다고 판단되면 선 승인 단말기를 결정하고, 상기 결정된 선 승인 단말기에 상기 잔여 대역폭 내에서 선 승인 대역폭을 할당하는 단계를 포함하는 대역폭 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결정된 선 승인 단말기의 식별 정보와 상기 선 승인 대역폭에 대한 정보를 포함하는 선 승인 대역폭 할당 정보 및 상기 상향링크 버스트 영역의 대역폭 할당 정보를 포함하는 상향링크 맵을 생성하여 전송하는 단계를 더 포함하는 대역폭 할당 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상향링크 맵을 생성하여 전송하는 단계 이후에,
    상기 상향링크 맵이 포함된 프레임의 다음 프레임에 상기 선 승인 단말기로 부터 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 상향링크 버스트 영역에 할당된 대역폭 이외의 잔여 대역폭 크기를 계산하는 단계; 및
    상기 잔여 대역폭의 크기가 기준 대역폭 크기 이상인 경우 상기 선승인 대역폭 할당이 가능하다고 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 선 승인 대역폭 할당이 가능하다고 판단하는 단계에서,
    상기 잔여 대역폭의 크기가 대역폭 요청 헤더 크기 이상인 경우 상기 선 승인 대역폭 할당이 가능하다고 판단하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 선 승인 단말기의 결정은,
    기등록된 적어도 하나의 단말기의 사용자 등급 정보, 선 승인 대역폭 사용 상태 및 사용 주기 정보, 사용 중인 서비스 클래스 정보, ARQ 응답 처리 상태 정 보, 및 레인징 요청 상태 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 우선 순위를 설정하고, 상기 설정된 우선 순위에 따라 결정하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상향링크 버스트 영역에 대역폭을 할당하는 단계 이전에,
    적어도 하나의 단말기로부터 수신된 레인징 요청에 대응하여 대역폭 요청 헤더 용 대역폭 할당 정보요소를 전송하는 단계; 및
    상기 대역폭 요청 헤더 용 대역폭 할당 정보요소에 대응하는 대역폭 요청을 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 선 승인 단말기는 상기 대역폭 요청 헤더 요청 용 대역폭 할당 정보요소에 포함되지 않은 단말기 중에서 결정되는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 판단하는 단계 이후에,
    상기 판단 결과, 상기 선 승인 대역폭 할당이 불가능하다고 판단되면 상기 상향링크 버스트 영역에 할당한 대역폭 정보에 기초한 상향링크 맵을 생성하여 전 송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  10. 광대역 무선통신 시스템에서 대역폭을 할당하는 장치에 있어서,
    상향링크 버스트 영역에 할당된 대역폭 이외의 잔여 대역폭의 크기에 기초하여 선 승인 대역폭의 할당이 가능한지를 판단하는 선 승인 판단부;
    상기 선 승인 대역폭을 할당할 선 승인 단말기를 결정하는 단말기 결정부;
    상기 선 승인 단말기에 상기 잔여 대역폭을 이용하여 선 승인 대역폭을 할당하는 선 승인 대역폭 할당부; 및
    상기 상향링크 버스트 영역의 대역폭 할당 정보와 상기 선 승인 대역폭의 할당 정보를 포함하는 상향링크 맵을 생성하는 스케줄링부를 포함하는 대역폭 할당 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단말기 결정부는,
    기등록된 적어도 하나의 단말기의 사용자 등급 정보, 선 승인 대역폭 사용 상태 및 사용 주기 정보, 사용 중인 서비스 클래스 정보, ARQ 응답 처리 상태 정보및 레인징 요청 상태 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 상기 선 승인 단말기를 결정하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 선 승인 대역폭 할당부는,
    상기 선 승인 대역폭의 정보와 상기 선 승인 단말기의 식별 정보를 포함하는 상기 선 승인 대역폭의 할당 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 장치.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 단말기 결정부는,
    대역폭 요청 헤더 용 대역폭 정보에 포함되지 아니한 단말기를 상기 선 승인 단말기로 결정하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 장치.
  14. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 단말기 결정부는,
    이전 상향링크 프레임에 할당한 상향링크 버스트를 통해 특정 서비스 클래스의 데이터를 전송하는 단말기를 상기 선 승인 단말기로 결정하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 장치.
  15. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 상향링크 버스트 영역에 할당된 대역폭은 기승인된 단말기로부터의 대역폭 요청에 응답하여 할당된 대역폭인 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 선 승인 판단부는,
    상기 잔여 대역폭 크기가 대역폭 요청 헤더 크기 이상일 경우 상기 선 승인 대역폭의 할당이 가능한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 장치.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 스케줄링부는,
    상기 선 승인 판단부에서 상기 선 승인 대역폭의 할당이 불가능하다고 판단하는 경우, 상기 상향링크 버스트의 할당 정보를 포함하는 상향링크 맵을 생성하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 장치.
  18. 광대역 무선통신 시스템에서 대역폭을 할당하는 장치에 있어서,
    단말기의 대역폭 요청에 응답하여 상향링크 버스트 영역에 대역폭을 할당하고, 전체 대역폭 중 상기 할당한 대역폭을 제외한 잔여 대역폭이 존재하는 경우 상기 대역폭 요청을 송신한 단말기 이외의 단말기를 선택하여 상기 잔여 대역폭 범위 내에서 대역폭을 할당하여 상기 대역폭 요청을 송신하지 않은 단말기에 대하여 선 승인을 수행하는 대역폭 할당 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    기등록된 적어도 하나의 단말기의 사용자 등급 정보, 선 승인 대역폭 사용 상태 및 사용 주기 정보, 사용 중인 서비스 클래스 정보, ARQ 응답 처리 상태 정보, 및 레인징 요청 상태 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 우선 순위를 설정하고, 상기 설정된 우선 순위에 따라 상기 잔여 대역폭 범위 내에서 대역폭을 할당할 단말기를 선택하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 장치.
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