KR20100117191A - 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템의 자원 할당 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 자원을 할당하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 복수의 단말기의 선택 스트림 존 정보에 기초하여 복수의 스트림 존으로 구분된 제1 하향링크 프레임의 각 스트림 존의 크기를 조절하고, 조절된 각 스트림 존의 크기 정보 및 이웃 기지국에서 각각 조절된 스트림 존의 크기 정보를 이용하여 기준 스트림 존의 크기를 결정하고, 결정된 기준 스트림 존의 크기에 기초하여 제2 하향링크 프레임의 구조를 결정하고, 구조가 결정된 제2 하향링크 프레임에 복수의 단말기로 전송할 하향링크 데이터 스트림에 대한 자원을 할당한다.

Description

무선 통신 시스템의 자원 할당 방법 및 장치{Method and apparatus for resource allocating in wireless communication system}
본 발명은 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중입력 다중출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 통신 시스템에서 자원을 할당하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 무선 통신 시스템에서는 대용량의 데이터를 무선 채널을 통해 고속으로 전송하기 위해 기지국 및 단말기가 각각 복수의 안테나를 사용하여 데이터를 송수신하는 MIMO 기법을 사용하고 있다. 또한, 무선 통신 시스템에서는 한정된 주파수 자원을 효율적으로 이용하기 위해 넓은 지역을 작은 구역 즉, 셀(cell)로 나누고, 각 셀 내의 단말기에 주파수 자원을 분배하는 다중 셀 환경을 사용하고 있다.
이와 같은, 다중 셀 환경에서는 기지국과 단말기 간에 형성되는 채널이 인 접 셀의 동일 채널에 대해 간섭 영향을 받는 인접 셀 간섭(ICI: inter-cell interference)이 발생하게 된다. 특히, MIMO 방식을 적용한 무선 통신 시스템에서는 공간 다중화 기법에 따라 동일 단말기에 대해 동시에 복수의 서비스 스트림이 송신됨으로써 각 서비스 스트림 채널 간에도 영향을 끼치게 된다.
따라서, 종래에는 다중 셀 환경의 MIMO 통신 시스템에서 ICI 및 멀티 스트림 전송에 따른 채널 성능 감소를 개선하기 위하여, 경로 감쇄를 고려하여 송신 및 수신 데이터에 대한 전력을 제어하거나 주파수 대역을 할당하는 등의 자원 할당 방법이 제안되었다. 그러나, 이와 같은 경로 감쇄를 고려한 자원 할당 방법은 다른 셀과의 협력 없이 단일 셀 내에서 처리하므로 채널 성능 개선의 효과가 떨어지는 단점이 있다.
이러한 단점을 극복하기 위하여 최근에는 다중 셀 환경에서 다른 셀과의 협력을 통해 자원을 할당하는 협력적 자원 할당 방법이 제안되고 있다. 그런데, 이와 같은 협력적 자원 할당 방법을 구현하기 위해서는 인접 셀의 사용자(즉, 단말기) 정보, 채널 정보 및 데이터 정보를 모두 알고 있어야 하므로, 시스템 상에서 엄청난 오버헤드(overhead)가 발생하게 되며 복잡한 스케줄링이 필요하다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 다중 셀 환경의 무선 통신 시스템에서 셀간 간섭을 효율적으로 감소시키는 자원 할당 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은, 다중 셀 환경의 무선 통신 시스템에서 채널의 성능에 기초하여 하향링크 서비스 스트림이 할당될 하향링크 프레임의 영역을 설정하는 자원 할당 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, MIMO 통신 시스템에서 하향링크 프레임의 구조를 멀티 스트림 존으로 구성하는 자원 할당 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 자원을 할당하는 방법은, 복수의 단말기의 선택 스트림 존 정보에 기초하여 복수의 스트림 존으로 구분된 제1 하향링크 프레임의 각 스트림 존의 크기를 조절하는 단계; 상기 조절된 각 스트림 존의 크기 정보 및 이웃 기지국에서 각각 조절된 스트림 존의 크기 정보를 이용하여 기준 스트림 존의 크기를 결정하는 단계; 상기 결정된 기준 스트림 존의 크기에 기초하여 제2 하향링크 프레임의 구조를 결정하는 단계; 및 상기 구조가 결정된 제2 하향링크 프레임에 상기 복수의 단말기로 전송할 하향링크 데이터 스트림에 대한 자원을 할당하는 단계를 포함한다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 자원을 할당하는 장치는, 복수의 단말기의 각 선택 스트림 존 정보를 이용하여 복수의 스트림 존으로 구분되는 제1 하향링크 프레임의 각 스트림 존의 크기를 조절하는 존 크기 조절부; 및 상기 조절된 각 스트림 존의 크기의 정보 및 이웃 기지국에서 각각 조절된 스트림 존의 크기의 정보를 이용하여 기준 스트림 존의 크기를 결정하고, 상기 기준 스트림 존의 크기를 적용한 제2 하향링크 프레임에 각 단말기의 하향링크 서비스 스트림에 대한 자원을 할당하는 자원 할당 제어부를 포함한다.
본 발명에 실시예에 따르면, 다중 셀 환경의 무선 통신 시스템에서 각 셀의 기지국들이 서로에 대한 정보를 직접 획득하지 않고도 협력적 자원 할당을 수행함으로써, ICI를 감소시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따르면, 다중 셀 환경의 무선 통신 시스템에서 복수의 기지국이 공통된 스트림 존 크기의 하향링크 프레임에 자원을 할당함으로써, 각 단말기에 대해 하향링크 프레임의 최적의 영역을 선택할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 다중 셀 환경의 MIMO 통신 시스템에서 하향링크 프레임에 스트림 존 크기를 적용하여 각 스트림 존 별로 각각 상이한 개수의 하향링크 서비스 스트림을 할당함으로써, 채널 환경에 따라 공간 다중화 방식을 결정할 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 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 나타내는 구성도이다.
그리고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하향링크 프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 1에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템은 각각 셀 별로 위치하는 복수의 기지국(10), 해당 셀의 기지국(10)과 형성되는 무선 채널을 통해 서비스 스트림을 송수신하는 복수의 단말기(20) 및 각 기지국(10)을 제어하는 제어국(30) 등을 포함한다.
이때, 도 1에서 나타낸 본 발명의 실시예 따른 무선 통신 시스템은 휴대 인터넷 시스템, 와이맥스(WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access) 시스템 등의 광대역 무선 통신 시스템에 적용될 수 있으며, 설명의 편의상 본 발명의 특징과 관련이 없는 광대역 무선 통신 시스템의 일반적인 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 도 1에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템이 셀 A, 셀 B 및 셀 C를 포함하는 것을 예로 나타내었으며, 각 셀 별로 위치하는 기지국(10)과 셀 A 및 셀 B에 위치하는 단말기(20) 간에 형성된 무선 채널(H11, H21, H12, H22)이 각각 인접 셀에 간섭 영향을 받는 것을 나타내었다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 기지국(10) 및 단말기(20)들은 각각 복수의 송수신 안테나를 구비하며, 다중입력 다중출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 통신 방식에 따른 데이터 송수신이 가능하다.
기지국(10)은 해당 셀 내에 위치한 단말기(20)와 형성되는 채널을 통해 단말기(20)로 적어도 하나의 하향링크 서비스 스트림을 전송한다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 기지국(10)은 멀티 스트림 존(multi stream zone) 구조를 갖는 하향링크 프레임에 단말기(20)에 대한 하향링크 서비스 스트림을 할당한다. 여기서, 멀티 스트림 존 구조의 하향링크 프레임은 복수의 스트림 존(zone)으로 구분되고, 각 스트림 존은 동일 단말기(20)에 할당할 하향링크 서비 스 스트림의 개수가 상이하게 설정된다. 이때, 기지국(10)은 상기 복수의 스트림 존 중 단말기(20)가 선택한 스트림 존에 해당 단말기(20)에 상응하는 적어도 하나의 하향링크 서비스 스트림을 할당한다.
도 2는 4개의 스트림 존으로 구분된 멀티 스트림 존 구조의 하향링크 프레임을 예시적으로 나타내고 있다. 이때, 기지국(10)이 복수의 송신 안테나를 구비하고 단말기(20)가 복수의 수신 안테나를 구비한 경우, 기지국(10)은 상기 4개의 스트림 존에 각각 동일 단말기에 대해서 1개 내지 4개의 하향링크 서비스 스트림을 할당한다.
구체적으로, 도 2에서 나타낸 상기 하향링크 프레임은 제1 스트림 존(P201), 제2 스트림 존(P202), 제3 스트림 존(P203), 제4 스트림 존(P204)으로 구분된다.
이때, 제1 스트림 존(P201)은 기지국(10)의 송신 안테나 중 하나의 송신 안테나와 단말기(20)의 수신 안테나 중 하나의 수신 안테나를 통해 형성되는 하나의 채널을 이용하여 단말기(20) 당 하나의 하향링크 서비스 스트림이 전송되는 하향링크 프레임의 일부 영역이다.
그리고, 제2 스트림 존(P202)은 기지국(10)의 송신 안테나 중 적어도 하나의 송신 안테나와 단말기(20)의 수신 안테나 중 적어도 하나의 수신 안테나를 이용하여 형성되는 2개의 채널을 통해 단말기(20) 당 2개의 하향링크 서비스 스트림이 전송되는 하향링크 프레임의 일부 영역이다.
또한, 제3 스트림 존(P203)은 기지국(10)의 송신 안테나 중 적어도 하나의 송신 안테나와 단말기(20)의 수신 안테나 중 적어도 하나의 수신 안테나를 이용하 여 형성되는 3개의 채널을 통해 단말기(20) 당 3개의 하향링크 서비스 스트림이 전송되는 하향링크 프레임의 일부 영역이다.
그리고, 제4 스트림 존(P203)은 기지국(10)의 송신 안테나 중 2개의 송신 안테나와 단말기(20)의 수신 안테나 중 2개의 수신 안테나를 이용하여 형성되는 4개의 채널을 통해 단말기(20) 당 4개의 하향링크 서비스 스트림이 전송되는 하향링크 프레임의 일부 영역이다.
이와 같이, 하향링크 프레임의 각 스트림 존에는 상이한 공간 다중화 기법이 적용되어 기지국(10)과 단말기(20) 간 상이한 개수의 채널이 형성된다. 즉, 기지국(10)은 하향링크 프레임의 각 스트림 존 별로 상이한 개수의 채널을 통해 하향링크 서비스 스트림을 전송하며, 이에 따라 각 스트림 존 별로 단말기(20) 당 데이터 서비스율이 다르게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 기지국(10)은 인근 셀의 기지국들과 동일한 구조의 하향링크 프레임에 각 단말기들의 하향링크 서비스 스트림에 대한 자원을 할당한다.
도 2는 인접한 3개의 셀의 각 기지국이 상기 기준 하향링크 프레임 구조의 하향링크 프레임에 해당 셀의 단말기들에 대한 하향링크 서비스 스트림을 할당하는 것을 예로서 나타내었다. 이때, 상기 인접한 3개의 기지국(즉, 제1 기지국, 제2 기지국 및 제3 기지국)의 하향링크 프레임들은 서로 동일한 개수의 스트림 존으로 구분되고 각 스트림 존 별로 동일한 주파수 및 시간 경계를 갖는다.
이처럼, 인접한 셀의 기지국(10)들이 각 스트림 존 별로 동일한 크기의 하향 링크 프레임에 해당 셀 내의 단말기들에 대한 자원을 할당함으로써, 동일 스트림 존에 대한 각 단말기(20)들의 인접 셀의 간섭을 고려한 채널 성능 측정이 가능하다.
단말기(20)는 기지국(10)으로부터 하향링크 프레임을 수신하여, 수신된 하향링크 프레임에 할당된 하향링크 서비스 스트림 중 단말기(20)에 상응하여 할당된 하향링크 서비스 스트림을 획득한다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 단말기(20)는 해당 셀의 기지국(10)으로부터 멀티 스트림 존 구조의 하향링크 프레임을 수신한다. 이때, 단말기(20)는 상기 하향링크 프레임의 복수의 스트림 존으로부터 각각 획득한 하향링크 서비스 스트림으로부터 파일럿 심볼을 획득한다. 그리고, 단말기(20)는 상기 획득한 파일럿 심볼을 이용하여 각 스트림 존 별로 채널 성능을 산출한다. 그런 다음, 단말기(20)는 상기 산출한 채널 성능에 기초하여 하향링크 서비스 스트림을 수신하고자 하는 스트림 존을 선택하고, 상기 선택한 스트림 존에 대한 정보(이하, '선택 스트림 존 정보'라고 함)를 기지국(10)으로 피드백 전송한다. 참고로, 상기 수신된 하향링크 프레임은 단말기(20)가 서비스를 제공받기 위해 연결된 기지국(10)으로부터 최초로 수신하는 하향링크 프레임(이하, '최초 하향링크 프레임'이라고 함)이며, 상기 최초 하향링크 프레임의 각 스트림 존마다 단말기(20)에 상응하는 하향링크 서비스 스트림이 할당되어 있다.
이때, 단말기(20)는 상기 최초 하향링크 프레임의 각 스트림 존에 형성된 채널을 통해 수신되는 하향링크 서비스 스트림의 파일럿 심볼을 이용하여 인접 셀의 간섭을 고려한 채널 성능을 측정한다. 그리고, 단말기(20)는 상기 최초 하향링크 프레임의 각 스트림 존 별 채널 성능 중 가장 좋은 채널 성능을 갖는 스트림 존을 선택하여 상기 선택 스트림 존 정보를 생성한다. 그런 다음, 단말기(20)는 생성된 상기 선택 스트림 존 정보와 상기 채널 성능에 상응하는 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information, 이하 'CQI'라 칭하기로 함)를 기지국(10)으로 피드백 전송한다. 참고로, 상기 채널 성능은 신호 대 간섭 잡음 비(SINR: Signal to Interference and Noise Ratio, 이하 'SINR'이라 칭하기로 함)로 설정될 수 있다.
한편, 도 2에서는 단말기(20)가 기지국(10)으로부터 수신되는 최초 하향링크 프레임으로부터 각 스트림 존 별 채널 성능을 측정하는 것을 설명하였다. 그런데, 본 발명의 실시예에 따른 단말기(20)는 기지국(10)으로부터 일정 주기마다 전송되는 하향링크 프레임으로부터 각 스트림 존 별 채널 성능을 측정할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 기지국(10)은 일정 주기마다 복수의 스트림 존 모두에 해당 단말기의 하향링크 서비스 스트림을 할당한 하향링크 프레임을 전송할 수 있다.
제어국(30)은 복수의 기지국(10)들의 상/하향링크 스케줄링을 제어한다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서는 제어국(30)이 복수의 기지국(10)들이 동일하게 사용할 기준 하향링크 프레임의 스트림 존의 구조를 결정함으로써, 각 기지국(10)들의 자원 할당을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어국(30)은 복수의 기지국(10)으로부터 각 스트림 존 크기가 조절된 하향링크 프레임의 구조 정보를 수신하고, 수신된 상기 하향링크 프레임의 구조 정보에 기초하여 복수의 기지국(10)들이 공통으로 사용할 각 스트림 존의 구 조를 확정하여 기준 하향링크 프레임의 구조를 결정한다. 그리고, 제어국(30)은 상기 기준 하향링크 프레임의 구조 정보를 복수의 기지국(10)으로 전송한다.
참고로, 기준 하향링크 프레임의 구조 정보를 수신한 복수의 기지국(10)은 각각 상기 기준 하향링크 프레임의 구조와 동일한 스트림 존 구조의 하향링크 프레임에 각 단말기(20)에 대한 자원을 할당한다.
이하, 도 3 내지 도 6를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 장치에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 장치가 포함되는 무선 통신 시스템의 구성도이다.
도 3에서는 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 장치가 무선 통신 시스템의 기지국(10)의 자원 할당부(140) 및 제어국(30)의 데이터율 연산부(310), 존 크기 결정부(320)로서 포함되는 것을 나타내었다. 그런데, 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 장치는 기지국(10) 또는 제어국(30) 중 어느 하나의 장치에 일부의 구성으로 포함되거나 무선 통신 시스템에서 별도의 장치로 구성될 수 있다.
도 3에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기지국(10)은 하향링크 프레임에 자원이 할당된 하향링크 데이터 즉, 하향링크 서비스 스트림을 소정의 변조 방식에 상응하여 변조하는 변조부(110)와, 변조부(110)를 통해 변조된 서비스 스트림들을 공간 다중화와 레이트 적응을 위해 해당 프리코딩 매트릭스에 매핑하는 프리코딩부(120) 및 프리코딩부(120)를 통해 프리코딩된 서비스 스트림을 역고속 퓨리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 칭하기로 함)한 후 상기 IFFT된 데이터를 N개의 송신 안테나들(Tx 1, Tx 2 ... Tx n)를 통해 단말기(20)로 전송하는 IFFT부(130) 및 멀티 스트림 존 구조의 하향링크 프레임에 각 단말기(20)에 대한 하향링크 서비스 스트림을 할당하는 자원 할당부(140)를 포함한다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당부(140)는 하향링크 프레임의 복수의 스트림 존 중 단말기(20)가 선택한 스트림 존의 정보(즉, 선택 스트림 존 정보)를 수신한다.
그리고, 자원 할당부(140)는 상기 선택 스트림 존 정보에 기초하여 하향링크 프레임에 대해 기설정된 각 스트림 존의 크기를 조절하고, 상기 조절된 각 스트림 존의 크기를 이용하여 확정된 스트림 존 구조를 적용한 기준 하향링크 프레임의 구조에 따라 각 스트림 존의 크기를 재조절 한다. 이때, 도 3에서는 자원 할당부(140)가 제어국(30)의 존 크기 결정부(320)로부터 상기 기준 하향링크 프레임의 구조 정보를 수신하는 것을 나타내었다.
그런 다음, 자원 할당부(140)는 상기 확정된 스트림 존 구조의 제2 하향링크 프레임(이하, '확정 하향링크 프레임'이라고 함)에 단말기(20)의 하향링크 서비스 스트림에 대한 자원을 할당한다. 이때, 기지국(10)은 상기 확정 하향링크 프레임의 스트림 존 중 단말기(20)가 선택한 스트림 존에 하향링크 서비스 스트림에 대한 자원을 할당한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 단말기(20)는 기지국(10)이 송신한 서비스 스트림을 N개의 수신 안테나들(Rx 1, Rx 2 ... Rx n)을 통해 수신하여 고속 퓨리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 칭하기로 함)하는 FFT부(210), 상기 FFT된 서비스 스트림의 채널을 추정하는 채널 추정부(220), 상기 추정된 채널에 대해 각 스트림 존 별로 채널 용량을 계산하는 채널 용량 계산부(230), 상기 각 스트림 존 별로 계산된 채널 용량에 기초하여 최상의 스트림 존을 선택하는 스트림 존 선택부(240) 및 추정된 채널을 등화(equalization)하여 서비스 스트림을 추출하는 채널 등화부(250)를 포함한다.
여기서, 단말기(20)의 채널 추정부(220)는 기지국(10)로부터 송신되는 신호에 포함된 파일럿 심볼을 이용하여 채널 정보를 추정한다. 이때, 채널 추정부(220)로 수신되는 신호는 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
Figure 112009024882311-PAT00001
이때, 수학식 1에서
Figure 112009024882311-PAT00002
는
Figure 112009024882311-PAT00003
번째 단말기(20)가 수신하는
Figure 112009024882311-PAT00004
수신 신호 벡터이다. 여기서,
Figure 112009024882311-PAT00005
는 단말기(20)의 수신 안테나의 수,
Figure 112009024882311-PAT00006
는 송신 심볼 파워,
Figure 112009024882311-PAT00007
는
Figure 112009024882311-PAT00008
번째 기지국이 동시에 송신하는 서비스 스트림의 수,
Figure 112009024882311-PAT00009
는
Figure 112009024882311-PAT00010
번째 기지국이 동시에 송신하는 서비스 스트림의 수이다. 또한,
Figure 112009024882311-PAT00011
는
Figure 112009024882311-PAT00012
송신 심볼 벡터 즉,
Figure 112009024882311-PAT00013
번째 기지국이 송신하는 파일럿 심볼 벡터이고,
Figure 112009024882311-PAT00014
는
Figure 112009024882311-PAT00015
백색 잡음 벡터이다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서는 복수의 기지국(10)들이 동 일한 기준 스트림 존 구조의 하향링크 프레임을 송신하므로, 상기
Figure 112009024882311-PAT00016
번째 기지국 및
Figure 112009024882311-PAT00017
번째 기지국이 특정 스트림 존을 통해 각각 송신하는 서비스 스트림의 수인 상기
Figure 112009024882311-PAT00018
의 값과 상기
Figure 112009024882311-PAT00019
의 값은 동일하다. 이때, 채널 추정부(220)는 상기
Figure 112009024882311-PAT00020
를 미리 알고 있으므로, 단말기(20)가 접속된 해당 기지국(10)와의 채널 정보
Figure 112009024882311-PAT00021
를 추정할 수 있다.
이와 같은, 채널 정보
Figure 112009024882311-PAT00022
은 수학식 2에서와 같이 나타낼 수 있다. 그리고, 수학식 2에서는
Figure 112009024882311-PAT00023
번째 단말기가 4개의 수신 안테나를 포함하고 하향링크 프레임이 4개의 스트림 존으로 구분되는 것을 나타내었다.
[수학식 2]
Figure 112009024882311-PAT00024
그리고, 단말기(20)의 채널 용량 계산부(230)는 상기 추정된 채널 정보를 이용하여 채널의 성능 및 용량을 계산한다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서
Figure 112009024882311-PAT00025
번째 단말기가 하향링크 프레임의 제1 스트림 존(201)에 대해서 수신하는 신호는 수학식 3과 같고, 제2 스트림 존(202)에 대해서 수신하는 신호는 수학식 4과 같다.
[수학식 3]
Figure 112009024882311-PAT00026
[수학식 4]
Figure 112009024882311-PAT00027
상기 수학식 3 및 상기 수학식 4에서
Figure 112009024882311-PAT00028
는 상기 채널 정보
Figure 112009024882311-PAT00029
의 첫 번째 행이고,
Figure 112009024882311-PAT00030
는
Figure 112009024882311-PAT00031
의 두 번째 행이다. 참고로,
Figure 112009024882311-PAT00032
는
Figure 112009024882311-PAT00033
번째 단말기가 서비스를 제공받기 위해 접속된 해당 기지국 이외의 기지국의 채널 정보이고, C는 전체 셀의 수이다.
이때, 채널 용량 계산부(230)는 수학식 5 내지 수학식 8을 이용하여 하향링크 프레임의 각 스트림 존에 대한 채널 성능을 계산한다.
먼저, 채널 용량 계산부(230)는 수학식 5를 이용하여 하향링크 프레임의 각 스트림 존에 대한 SINR을 계산한다.
[수학식 5]
Figure 112009024882311-PAT00034
이때, 상기 수학식 5에서
Figure 112009024882311-PAT00035
는 간섭 신호와 잡음의 공분산 행렬(covariance matrix)이고,
Figure 112009024882311-PAT00036
는
Figure 112009024882311-PAT00037
번째 단말기가
Figure 112009024882311-PAT00038
번째 스트림 존을 통 해 수신한
Figure 112009024882311-PAT00039
번째 서비스 스트림에 대한 SINR이다. 그리고,
Figure 112009024882311-PAT00040
는 잡음(noise)의 편차이고,
Figure 112009024882311-PAT00041
는
Figure 112009024882311-PAT00042
단위 행렬(identity matrix)이다.
이와 같은 방식으로, 채널 용량 계산부(230)는 수학식 6를 이용하여
Figure 112009024882311-PAT00043
번째 단말기의 제1 스트림 존에 대한 SINR을 계산하고, 수학식 7 및 8을 이용하여 제2 스트림 존에 대한 SINR을 계산할 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112009024882311-PAT00044
[수학식 7]
Figure 112009024882311-PAT00045
[수학식 8]
Figure 112009024882311-PAT00046
이때, 제2 스트림 존을 통해 수신되는 제1 및 제2 서비스 스트림은 각각 서로 간섭 신호로 작용하므로, 수학식 7 및 수학식 8에서와 같이 제2 스트림 존에서는 각 신호의 채널 이득이 서로의 공분산 행렬에 포함된다.
그런 후, 채널 용량 계산부(230)는 하향링크 프레임의 각 스트림 존에 대한 채널 성능(즉, SINR)을 이용하여 각 스트림 존의 채널 용량을 계산한다.
이때, 채널 용량 계산부(230)는 수학식 9를 이용하여 각 스트림 존에 대한 채널 용량(C)을 계산한다.
[수학식 9]
Figure 112009024882311-PAT00047
수학식 9에서와 같이, 채널 성능(SINR)이 커짐에 따라 채널 용량(C)도 커지게 된다. 예를 들어, SINR이 0이면 채널 용량(C)은 0이 되고, SINR이 3이면 채널 용량(C)는 2 bits/Hz이다.
그리고, 단말기(20)의 스트림 존 선택부(240)는 상기 계산한 각 스트림 존에 대한 채널 용량(C)에 기초하여 최상의 채널 용량을 갖는 스트림 존을 선택한다. 또한, 스트림 존 선택부(240)는 상기 선택한 스트림 존에 대한 정보(즉, 선택 스트림 존 정보)를 기지국(10)로 전송한다. 이때, 스트림 존 선택부(240)는 상기 선택 스트림 존 정보와, 상기 스트림 존 선택부(240)로부터 계산된 각 채널에 대한 채널 성능 중 상기 선택된 스트림 존에 해당하는 채널 성능(SINR) 정보를 포함하는 CQI를 기지국(10)로 전송할 수 있다.
구체적으로, 스트림 존 선택부(240)는 상기 계산된 하향링크 서비스 스트림 별 채널 용량(C)들을 각 스트림 존 별로 합산하고, 상기 합산한 채널 용량(C) 값이 가장 큰 스트림 존을 하향링크 스트림을 수신할 스트림 존으로 선택한다. 그리고, 스트림 존 선택부(240)는 상기 선택한 스트림 존의 정보(즉, 선택 스트림 존 정보)를 생성한다. 즉, 스트림 존 선택부(240)는 해당 기지국(10)과 설정된 채널의 환 경이 우수할 때 동일 단말기에 할당할 서비스 스트림 수가 상대적으로 많게 설정된 스트림 존을 선택하고, 반대로 채널의 환경이 좋지 않을 때 상기 할당할 서비스 스트림 수가 상대적으로 적게 설정된 스트림 존을 선택한다.
한편, 도 3에서는 본 발명의 실시예에 따른 단말기(20)가 TDD(Time Division Duplex) 방식의 무선 통신 시스템에서 동작하는 것을 나타내었다. 그런데, 본 발명의 실시예에 따른 단말기(20)가 FDD(Frequency Division Duplex) 방식의 통신 시스템에서 동작할 경우, 단말기(20)는 최적의 프리코딩 매트릭스를 검출하여, 상기 검출에 상응하는 프리코딩 매트릭스 정보가 포함된 피드백 정보를 기지국(10)로 전송하는 프리코딩 매트릭스 선택 및 검출부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 프리코딩 매트릭스 선택 및 검출부(미도시)는 채널 추정부(322)를 통해 추정한 채널에 포함된 서브캐리어들에 상응하는 프리코딩 매트릭스를 선택하고, 상기 선택한 프리코딩 매트릭스들 중 상기 최적의 프리코딩 매트릭스를 검출할 수 있다.
한편, 도 3에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 제어국(30)은 데이터율 연산부(310) 및 존 크기 결정부(320)을 포함한다.
데이터율 연산부(310)는 복수의 기지국(10)으로부터 각 스트림 존의 크기가 조절된 하향링크 프레임의 구조 정보를 수신하고, 복수의 기지국(10)의 하향링크 프레임의 구조 정보에 기초하여 각 기지국(10) 별 사용자 당 데이터율(throughput / total number of service users) 및 기지국 우선 순위를 계산한다.
참고로, 사용자 당 데이터율은 각 기지국(10)이 조절한 각 스트림 존의 구조정보와 각 스트림 존마다 그룹화된 단말기(20)의 수 즉, 사용자의 수를 이용하여 계산될 수 있다. 즉, 사용자 당 데이터율은 상기 조절된 스트림 존의 크기를 적용한 하향링크 프레임에 각 단말기(20)의 하향링크 서비스 스트림에 대한 자원을 할당했을 때 송신될 전체 데이터량을 상기 하향링크 프레임에 자원이 할당된 전체 단말기(20)의 수로 나눈 값이다.
그리고, 데이터율 연산부(310)는 각 기지국(10) 별 사용자 당 데이터율을 이용하여 기지국 우선 순위를 계산한다. 이때, 데이터율 연산부(310)는 각 기지국(10)의 사용자 당 데이터율을 평균 데이터율로 나눈 값을 이용하여 기지국 우선 순위를 계산한다. 참고로, 상기 평균 데이터율은 복수의 기지국에서 처리되는 전체 하향링크 서비스 스트림 즉, 하향링크 데이터의 양을 전체 사용자의 수 즉, 단말기 수로 나눈 값이다. 이때, 데이터율 연산부(310)는 상기 사용자 당 데이터율을 평균 데이터율로 나눈 값이 가장 큰 기지국을 우선 순위가 가장 높은 기지국으로 계산한다.
존 크기 결정부(320)는 데이터율 연산부(310)로부터 획득한 각 기지국(10) 별 사용자 당 데이터율에 기초하여 기준 기지국을 선택하고, 상기 기준 기지국의 하향링크 프레임의 구조를 복수의 기지국(10)에 적용할 기준 하향링크 프레임의 구조로 결정한다. 이때, 존 크기 결정부(320)는 설정된 주기마다 데이터율 연산부(310)로부터 기지국(10) 별 사용자 당 데이터율 및 기지국 우선 순위 정보를 획득하여 기준 기지국을 선택할 수 있다.
예를 들어, 존 크기 결정부(320)는 복수의 기지국(10) 중 사용자 당 데이터율이 가장 낮은 기지국(10)을 기준 기지국으로 선택한다. 이때, 존 크기 결정 부(320)는 기준 기지국의 하향링크 프레임의 구조에 따라 각 스트림 존 크기를 기준 스트림 존 크기로 결정한다. 이와 같이, 사용자 당 데이터율이 가장 낮은 기지국(10)의 하향링크 프레임 구조 정보에 따른 스트림 존 크기를 기준 스트림 존 크기로 결정할 경우, 사용자 당 데이터율이 가장 낮은 기지국에서도 안정적으로 자원 할당이 가능하게 됨으로써 무선 통신 시스템의 최저 성능을 높일 수 있다.
또 다른 예로서, 존 크기 결정부(320)는 복수의 기지국(10) 중 기지국 우선 순위가 가장 높은 기지국(10)의 하향링크 프레임의 구조 정보에 따른 스트림 존의 크기를 기준 스트림 존 크기로 결정한다. 이때, 기지국 우선 순위가 가장 높은 기지국은, 각 기지국(10)의 사용자 당 데이터율을 전체 기지국(10)에 대한 평균 사용자당 데이터율로 나눈 값이 가장 큰 기지국이다. 따라서, 기지국 우선 순위가 가장 높은 기지국의 하향링크 프레임의 구조에 따른 스트림 존 크기를 기준 스트림 존 크기로 결정함으로써, 복수의 기지국(10)을 통한 데이터 처리량을 높일 수 있으며 기준 기지국 선택에 대한 공평성을 높일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 존 크기 결정부(320)가 기준 기지국의 하향링크 프레임 구조 정보에 따른 스트림 존 크기를 확정된 스트림 존 크기로 결정하는 방법은 다양하게 설정될 수 있다.
그리고, 존 크기 결정부(320)는 상기 기준 스트림 존 크기를 적용한 하향링크 프레임(즉, 기준 하향링크 프레임)의 구조 정보를 상기 복수의 기지국(10)로 전송한다.
한편, 도 3에서는 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 장치의 데이터율 연산 부(310) 및 존 크기 결정부(320)가 제어국(30)의 일부의 구성으로 포함된 것을 나타내었다. 그런데, 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 장치는 기지국(10)에 내에 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 3에서는 제1 기지국의 자원 할당부(140)가 데이터율 연산부(310) 및 존 크기 결정부(320)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이, 데이터율 연산부(310) 및 존 크기 결정부(320)가 제1 기지국 내에 구성되는 경우 제1 기지국의 자원 할당부(140)는 다른 복수의 기지국(도 3에서는, 제2 기지국으로 나타냄)으로부터 상기 조절된 스트림 존 크기를 적용한 하향링크 프레임의 구조 정보를 수신한다. 그리고, 제1 기지국의 자원 할당부(140)는 상기 조절된 스트림 존 크기를 적용한 하향링크 프레임의 구조 정보를 이용하여 결정한 기준 하향링크 프레임의 구조 정보를 제2 기지국으로 전송한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 장치를 구성을 나타내는 블록도이다.
그리고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하향링크 프레임의 스트림 존 선택 비율을 나타내는 그래프이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스트림 존 크기 적용 시 채널 용량을 나타내는 그래프이다.
도 4에서는 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 장치가 기지국(10) 내에 자원 할당부(140)로서 포함되는 것을 나타내었으며, 이와 같은 자원 할당 장치는 무선 통신 시스템 내에 별도의 장치로 구성될 수 있다.
도 4에서 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 장치(140)는 존 크기 조절부(141) 및 자원 할당 제어부(142)를 포함한다.
존 크기 조절부(141)는 복수의 단말기(20)로부터 각 선택 스트림 존 정보를 수신하여, 각 스트림 존 별 선택 단말기를 그룹화한다. 이때, 상기 선택 스트림 존 정보는 각 단말기(20)가 수신한 하향링크 프레임의 각 스트림 존의 채널 성능에 기초하여 선택한 스트림 존의 정보이다.
그리고, 존 크기 조절부(141)는 각 스트림 존 별로 그룹화한 단말기의 수에 기초하여 기설정된 스트림 존 구조에서 각 스트림 존의 크기를 변경한다. 여기서, 기설정된 스트림 존 구조는 이전 하향링크 프레임(이하, '제1 하향링크 프레임'이라고 함)의 스트림 존 구조이다.
예를 들어, 존 크기 조절부(141)는 제1 하향링크 프레임에서 각 스트림 존 별로 하향링크 서비스 스트림이 할당된 단말기(이하, '할당된 단말기'라고 함)의 수와, 스트림 존의 크기를 변경할 하향링크 프레임(이하, '제2 하향링크 프레임'이라고 함)에 대해서 각 스트림 존 별로 그룹화된 단말기(이하, '그룹화된 단말기'라고 함)의 수에 기초하여 계산된 각 스트림 존 별 단말기의 수 변화량에 따라 각 스트림 존의 크기를 조절한다.
구체적으로, 존 크기 조절부(141)는 복수의 스트림 존 별로 상기 제2 하향링크 프레임의 그룹화된 단말기의 개수와 상기 제1 하향링크 프레임의 할당된 단말기의 개수를 비교한다. 그리고, 존 크기 조절부(141)는 상기 그룹화된 단말기의 개수가 상기 할당된 단말기의 개수보다 제1 개수 이상 증가한 스트림 존 및 제2 개수 이상 감소한 스트림 존 중 적어도 하나의 스트림 존의 크기를 변경한다.
이때, 존 크기 조절부(141)는 상기 그룹화된 단말기의 개수가 상기 할당된 단말기의 개수보다 상기 제1 개수 이상 증가한 경우, 제2 하향링크 프레임의 해당 스트림 존의 크기를 대응하는 제1 하향링크 프레임의 스트림 존의 크기보다 커지도록 변경한다. 그리고, 존 크기 조절부(141)는 상기 그룹화된 단말기의 개수가 상기 할당된 단말기의 개수보다 상기 제2 개수 이상 감소한 경우, 제2 하향링크 프레임의 해당 스트림 존의 크기를 대응하는 제1 하향링크 프레임의 스트림 존의 크기보다 작아지도록 변경한다.
다른 예에서, 존 크기 조절부(141)는 상기 스트림 존 별로 그룹화된 단말기의 수와 기설정된 기준 개수를 비교한 결과에 기초하여 각 스트림 존의 크기를 조절한다.
구체적으로, 존 크기 조절부(141)는 상기 스트림 존 별로 그룹화된 단말기의 개수가 제3 개수 이상인 스트림 존 및 제4 개수 이하인 스트림 존 중 적어도 하나의 스트림 존의 크기를 변경한다.
이때, 존 크기 조절부(141)는 상기 제3 개수 이상의 단말기가 선택한 경우, 제2 하향링크 프레임의 해당 스트림 존의 크기를 대응하는 제1 하향링크 프레임의 스트림 존의 크기보다 커지도록 변경한다. 그리고, 존 크기 조절부(141)는 상기 제4 개수 이하의 단말기(20)가 선택한 경우, 제2 하향링크 프레임의 해당 스트림 존의 크기를 대응하는 제1 하향링크 프레임의 스트림 존의 크기보다 작아지도록 변경한다.
참고로, 본 발명의 실시예에 따른 존 크기 조절부(141)는 그룹화된 단말기의 개수에 따라 특정 스트림 존이 변경된 크기만큼 다른 스트림 존들의 크기를 조절할 수 있다. 그리고, 상기 제1 내지 제4 개수는 각 스트림 존 별로 각 기지국(10)이 단말기(20) 당 가장 효율적인 데이터 서비스율을 획득할 수 있는 단말기(20)의 수에 기초하여 설정될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 존 크기 조절부(141)가 복수의 스트림 존의 크기를 조절하는 방법은, 각 단말기(20)들의 선택 스트림 존 정보에 기초하여 다양하게 설정될 수 있음이 당연하다.
그리고, 존 크기 조절부(141)는 조절된 각 스트림 존의 크기를 적용한 하향링크 프레임(즉, 제2 하향링크 프레임)의 구조 정보를 생성한다. 이때, 상기 제2 하향링크 프레임의 구조 정보는 각 스트림 존의 조절된 크기에 따라 하향링크 프레임을 복수의 스트림 존으로 구분했을 때 각 스트림 존의 주파수 및 시간 경계 정보와 각 스트림 존 별로 그룹화된 단말기의 수 정보를 포함한다.
그런 다음, 존 크기 조절부(141)는 상기 하향링크 프레임의 구조 정보를 제어국(30)으로 전송하고, 각 단말기의 선택 스트림 존 정보를 자원 할당 제어부(142)로 전송한다.
자원 할당 제어부(142)는 상기 하향링크 프레임의 구조 정보를 이용하여 결정된 기준 하향링크 프레임의 구조 정보에 따라 제1 하향링크 프레임의 각 스트림 존의 크기를 재조절하여 제2 하향링크 프레임의 구조를 확정한다. 그리고, 자원 할당 제어부(142)는 상기 크기를 재조절한 하향링크 프레임(즉, 제2 하향링크 프레임)에 각 단말기(20)의 하향링크 서비스 스트림에 대한 자원을 할당한다. 이때, 자원 할당 제어부(142)는 상기 제2 하향링크 프레임의 각 스트림 존 중 각 단말 기(20)가 선택한 스트림 존에 해당 단말기(20)의 서비스 스트림을 할당한다.
한편, 도 4에서는 기지국(10) 내의 자원 할당부(140)로서 포함되는 자원 할당 장치를 나타내었다. 그런데, 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 장치는 자원 할당부(140)에 데이터율 연산부(143) 및 존 크기 결정부(144)가 포함될 수 있다.
실제적으로, 도 4에서 나타낸 데이터율 연산부(143) 및 존 크기 결정부(144)의 구성 및 동작은 도 3에서 설명한 데이터율 연산부(310) 및 존 크기 결정부(320)와 각각 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 장치가 복수의 단말기(20)의 선택 스트림 존 정보들에 기초하여 하향링크 프레임의 각 스트림 존의 크기를 조절하고, 각 단말기(20)가 선택한 스트림 존에 해당 단말기(20)의 하향링크 서비스 스트림을 할당함으로써 각 단말기(20)에 대한 채널 용량이 커지는 효과가 있다.
참고로, 도 5에서는 약 50%의 단말기(20)가 제1 스트림 존을 선택하고, 약 18%의 단말기(20)가 제2 스트림 존을 선택하고, 약 20%의 단말기(20)가 제3 스트림 존을 선택하며, 약 12%의 단말기(20)가 제4 스트림 존을 선택한 것을 예로 나타내었다. 그리고, 도 6에서는 기지국(10)이 전체 단말기(20)에 대해 하향링크 프레임에 고정된 개수의 하향링크 서비스 스트림을 할당할 때의 채널 용량과, 본 발명의 실시예에서와 같이 기지국(10)이 각 단말기(20)가 선택한 스트림 존에 해당 단말기(20)의 하향링크 서비스 스트림을 할당할 때의 채널 용량을 나타내었다.
이때, 도 6에서 S1 그래프는 기지국(10)이 하향링크 프레임에 각 단말기(20)에 상응하는 하나의 하향링크 서비스 스트림을 할당할 때, S2 그래프는 기지국(10) 이 하향링크 프레임에 각 단말기(20)에 상응하는 두 개의 하향링크 서비스 스트림을 할당할 때의 단말기 비율 별 채널 용량을 의미한다. 그리고, S3 그래프는 기지국(10)이 하향링크 프레임에 각 단말기(20)에 상응하는 세 개의 하향링크 서비스 스트림을 할당할 때, S4 그래프는 기지국(10)이 하향링크 프레임에 각 단말기(20)에 상응하는 네 개의 하향링크 서비스 스트림을 할당할 때의 단말기 비율 별 채널 용량을 의미한다. 마지막으로, SS 그래프는 하향링크 프레임이 동일 단말기에 전송할 하향링크 서비스 스트림 개수가 상이하게 설정되는 네 개의 스트림 존으로 구분될 때, 기지국(10)이 각 단말기(20)가 선택한 스트림 존에 하향링크 서비스 스트림을 할당할 때의 단말기 비율 별 채널 용량을 의미한다.
이처럼, 도 5에서 나타낸 스트림 존 선택 비율에 따라 각 단말기(20)들이 선택한 스트림 존에 해당 단말기(20)의 하향링크 서비스 스트림을 할당하면, 도 6에서 나타낸 바와 같이, 각 기지국(10)이 하향링크 프레임에 전체 단말기(20)에 동일한 개수의 서비스 스트림을 할당할 때보다 채널 용량이 증가하는 효과가 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 기지국(10)은 기설정된 스트림 존 크기의 제1 하향링크 프레임을 단말기(20)로 전송한다(S711). 이때, 제1 하향링크 프레임은 단말기 당 할당되는 하향링크 서비스 스트림의 수가 서로 상이한 복수의 스트림 존으로 구분된다.
그러면, 단말기(20)는 상기 제1 하향링크 프레임으로부터 각 스트림 존 별 채널 용량을 계산한다(S712). 이때, 단말기(20)는 상기 제1 하향링크 프레임의 각 스트림 존을 통해 수신되는 하향링크 서비스 스트림에 포함된 각 파일럿 심볼을 이용하여 각 스트림 존 별 SINR을 계산하고, 상기 SINR에 기초한 채널 용량을 계산한다.
그런 다음, 단말기(20)는 상기 계산된 채널 용량에 기초하여 하향링크 서비스 스트림을 수신하고자 하는 스트림 존을 선택하고(S713), 상기 선택한 스트림 존에 대한 선택 스트림 존 정보를 기지국(10)으로 전송한다(S714). 이때, 단말기(20)는 상기 계산된 채널 용량이 가장 큰 스트림 존을 상기 하향링크 서비스 스트림을 수신하고자 하는 스트림 존으로 선택할 수 있다.
그러면, 기지국(10)은 수신되는 상기 선택 스트림 존 정보에 기초하여 상기 제1 하향링크 프레임의 각 스트림 존의 크기를 조절하고(S715), 각 스트림 존의 크기를 조절한 하향링크 프레임(즉, 제2 하향링크 프레임)의 구조 정보를 제어국(30)으로 전송한다(S716). 참고로, 상기 제2 하향링크 프레임의 구조 정보는 조절된 스트림 존의 크기에 상응하는 각 스트림 존의 주파수 및 시간 경계 정보와 각 스트림 존 별 사용자 수 즉, 단말기 수의 정보를 포함한다.
그러면, 복수의 기지국(10)들로부터 제2 하향링크 프레임 구조 정보를 수신한 제어국(30)은 복수의 기지국(10)들에 공통으로 적용할 확정 스트림 존 크기를 결정하여 기준 하향링크 프레임 구조를 결정하고(S717), 상기 결정된 기준 하향링크 프레임의 구조 정보를 각 기지국(10)으로 송신한다(S718).
이때, 제어국(30)은 복수의 기지국(10)들의 상기 제2 하향링크 프레임 구조 정보 중 기준 기지국에 상응하는 스트림 존 크기를 상기 확정 스트림 존 크기로 결 정한다. 참고로, 제어국(30)은 각 기지국(10)의 사용자 당 데이터율에 기초하여 상기 기준 기지국을 결정하고, 상기 기준 기지국의 상기 제2 하향링크 프레임의 구조 정보를 이용하여 기준 하향링크 프레임의 구조 정보를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 기준 하향링크 프레임의 구조 정보에는 확정된 스트림 존 크기를 적용할 때 각 스트림 존 별 주파수 및 시간 경계 정보를 포함한다.
그러면, 제어국(30)으로부터 상기 기준 하향링크 프레임의 구조 정보를 수신한 기지국(10)은 상기 확정 스트림 존 크기를 적용하여 각 스트림 존 크기를 재조절한 상기 제2 하향링크 프레임에 각 단말기(20)의 하향링크 서비스 스트림에 대한 자원을 할당하고(S719), 각 단말기(20)의 하향링크 서비스 스트림이 할당된 하향링크 프레임을 각 단말기(20)로 송신한다(S720). 이때, 기지국(10)은 상기 크기를 재조절한 제2 하향링크 프레임의 복수의 스트림 존 중 상기 해당 단말기(20)가 선택한 스트림 존에 하향링크 서비스 스트림을 할당한 후, 단말기(20)로 전송한다.
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 해 석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하향링크 프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 장치가 포함되는 무선 통신 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 장치를 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하향링크 프레임의 스트림 존 선택 비율을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스트림 존 크기 적용 시 채널 용량을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에서 자원을 할당하는 방법에 있어서,복수의 단말기의 선택 스트림 존 정보에 기초하여 복수의 스트림 존으로 구분된 제1 하향링크 프레임의 각 스트림 존의 크기를 조절하는 단계;
    상기 조절된 각 스트림 존의 크기 정보 및 이웃 기지국에서 각각 조절된 스트림 존의 크기 정보를 이용하여 기준 스트림 존의 크기를 결정하는 단계;
    상기 결정된 기준 스트림 존의 크기에 기초하여 제2 하향링크 프레임의 구조를 결정하는 단계; 및
    상기 구조가 결정된 제2 하향링크 프레임에 상기 복수의 단말기로 전송할 하향링크 데이터 스트림에 대한 자원을 할당하는 단계를 포함하는 자원 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스트림 존은,
    단말기에 할당할 하향링크 서비스 스트림의 수가 상이하게 설정되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스트림 존의 각 크기를 조절하는 단계에서,
    상기 스트림 존 선택 정보를 이용하여 각 스트림 존을 선택한 선택 단말기의 수를 획득하고, 상기 획득한 스트림 존 별 선택 단말기의 수가 상기 제1 하향링크 프레임의 스트림 존 별로 자원이 할당된 단말기의 수에 비해 증가 또는 감소한 개수에 기초하여 상기 각 스트림 존의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 선택 스트림 존 정보는,
    각 단말기로부터 상기 제1 하향링크 프레임의 스트림 존 별 파일럿 신호를 이용하여 계산된 채널 용량에 기초하여 선택된 스트림 존의 정보인 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 채널 용량은,
    각 단말기 별로 서비스를 제공받는 해당 기지국과 형성된 적어도 하나의 채널을 통해 수신되는 신호 및 이웃 기지국으로부터 수신되는 신호를 이용하여 계산된 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)에 기초하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이웃 기지국에서 각각 조절된 스트림 존의 크기는,
    복수의 단말기의 선택 스트림 존 정보에 기초하여 상기 이웃 기지국에서 조절된 각 스트림 존의 크기이고, 상기 이웃 기지국으로부터 획득하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기준 스트림 존의 구조를 결정하는 단계는,
    각 사용자 당 데이터 율에 기초하여 기준 기지국을 선택하고, 상기 기준 기지국의 상기 조절된 각 스트림 존의 크기를 기준 스트림 존의 크기로 결정하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기준 기지국은,
    상기 사용자 당 데이터율이 가장 낮거나 가장 높은 기지국으로 선택되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  9. 무선 통신 시스템에서 자원을 할당하는 장치에 있어서,
    복수의 단말기의 각 선택 스트림 존 정보를 이용하여 복수의 스트림 존으로 구분되는 제1 하향링크 프레임의 각 스트림 존의 크기를 조절하는 존 크기 조절부; 및
    상기 조절된 각 스트림 존의 크기의 정보 및 이웃 기지국에서 각각 조절된 스트림 존의 크기의 정보를 이용하여 기준 스트림 존의 크기를 결정하고, 상기 기준 스트림 존의 크기를 적용한 제2 하향링크 프레임에 각 단말기의 하향링크 서비스 스트림에 대한 자원을 할당하는 자원 할당 제어부를 포함하는 자원 할당 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 조절된 각 스트림 존의 크기의 정보 및 이웃 기지국에서 조절된 각 스트림 존의 크기의 정보를 이용하여 각 기지국 별 사용자 당 데이터율을 계산하는 데이터율 연산부; 및
    상기 각 기지국 별 사용자 당 데이터율에 기초하여 상기 기준 스트림 존의 구조를 결정하는 존 크기 결정부를 더 포함하는 자원 할당 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 스트림 존은,
    단말기에 대해 할당되는 하향링크 서비스 스트림의 개수가 상이하게 설정되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 존 크기 조절부는,
    상기 선택 스트림 존 정보에 기초하여 각 스트림 존을 선택한 단말기들을 그 룹화하고, 각 스트림 존 별로 상기 그룹화된 단말기의 개수와 상기 제1 하향링크 프레임의 각 스트림 존 별로 할당된 단말기의 개수에 기초하여 상기 각 스트림 존의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 존 크기 조절부는,
    상기 할당된 단말기의 개수보다 상기 그룹화된 단말기의 개수가 제1 개수 이상 증가한 스트림 존의 크기를 상기 제1 하향링크 프레임에서보다 더 크게 변경하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 존 크기 조절부는,
    상기 할당된 단말기의 개수보다 상기 그룹화된 단말기의 개수가 제2 개수 이하 감소한 스트림 존의 크기를 상기 제1 하향링크 프레임에서보다 더 작게 변경하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 기준 스트림 존의 구조는,
    상기 복수의 기지국의 각 사용자 당 데이터율에 기초하여 선택된 기준 기지국의 스트림 존의 구조로 결정되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기준 스트림 존의 구조는,
    상기 복수의 기지국의 각 사용자 당 데이터율을 평균 데이터율로 나눈 값이 가장 높거나 가장 낮은 기지국의 스트림 존의 구조로 결정되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 선택 스트림 존 정보는,
    각 단말기가 상기 제1 하향링크 프레임에 대해 스트림 존 별 채널 용량을 계산하고, 상기 계산된 스트림 존 별 채널 용량에 기초하여 선택한 스트림 존의 정보인 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 스트림 존 별 채널 용량은,
    상기 제1 하향링크 프레임의 스트림 존 별 파일럿 신호를 이용하여 계산된 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 SINR은,
    상기 제1 하향링크 프레임에 대해서 서비스를 제공받는 해당 기지국과 형성된 채널을 통해 수신되는 신호 및 상기 해당 기지국 이외의 기지국으로부터 수신되는 신호를 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
  20. 제9항에 있어서,
    상기 자원 할당 제어부는,
    상기 제2 하향링크 프레임의 각 스트림 존 중 각 단말기가 선택한 스트림 존에 해당 하향링크 서비스 스트림에 대한 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
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