KR20100138589A - 빔포밍 지원을 위한 데이터 버스트 할당 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 빔포밍 지원을 위한 데이터 버스트 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 데이터 버스트 할당 방법은 빔포밍(beamforming) 데이터 버스트를 하향링크 영역의 PUSC 존(Partial Usage of the SubChannel Zone)에 할당하는 방법에 있어서, 데이터 버스트의 크기에 기초하여 빔포밍 적용 여부를 결정하는 단계; 상기 데이터 버스트에 대하여 빔포밍이 결정되면, 상기 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수에 기초하여 상기 PUSC 존을 구성하는 6개 메이저 그룹(메이저 그룹 0 내지 5) 중 상기 데이터 버스트의 할당이 시작되는 어느 하나의 메이저 그룹을 결정하는 단계; 및 결정된 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 상기 데이터 버스트를 할당하는 단계를 포함한다.
빔포밍(beamforming), PUSC(Partial Usage of the SubChannel Zone), 메이저 그룹(Major Group)

Description

빔포밍 지원을 위한 데이터 버스트 할당 방법 및 장치{Method and apparatus of allocating data burst for supporting the beamforming}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 빔포밍 지원을 위한 데이터 버스트 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 통신 기술의 발달 및 컨텐츠 산업의 발달로 인해 무선 채널을 통해 대용량 데이터의 고속 전송이 요구되는 경우가 증가하고 있다. 고속으로 데이터를 전송하기 위해서는, 일반적인 데이터 전송에 비해 큰 송신 출력과 전송 대역폭이 요구된다. 따라서, 고속의 통신을 수행하기 위해, 간섭 신호는 줄이고 원하는 신호는 효율적으로 전달하기 위한 방안이 요구되며, 이러한 방안 중 하나로 다중 입력 다중 출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output, 이하 'MIMO'라 함) 기술을 바탕으로 빔포밍(Beamforming) 기술이 있다.
빔포밍 기술은 다수의 안테나가 동일한 신호를 전송하는데 있어서, 수신 방향으로 전송 빔(beam)을 집중시켜 수신측에서의 SINR(signal-to-interference-plus-noise-ratio)을 높일 수 있는 효과를 얻고자 각 안테나에 가중치를 적용하는 기술이다.
현재 무선 통신 시스템(예를 들면, WiMAX 시스템)에서는 전송 다이버시티와 공간 멀티플렉싱 등과 같은 MIMO 기술들은 적용되고 있으나, 빔포밍 기술은 MIMO 기술과 결합 시 성능 및 커버리지 측면에서 이점이 있다는 실험결과에도 불구하고 데이터 버스트 할당 시 불필요한 무선 자원의 소모가 발생되는 경우가 있어 적용에 어려움이 있다.
빔포밍이 적용되는 데이터 버스트는 프레임의 하향링크 구간에서 일정 크기의 슬롯 듀레이션(slot duration)으로 정의된 PUSC(Partial Usage of the SubChannel)존에 할당이 이루어지는데, PUSC 존의 특성과 데이터 버스트의 할당에 따른 제약으로 인해 무선 자원의 소모가 증가되는 문제점이 발생될 수 있다.
종래의 데이터 버스트 할당 방법을 이용하여 PUSC 존에 빔포밍 데이터 버스트를 할당할 수 있으나, 데이터 버스트의 할당 시 Dedicated 파일럿(Pilot)을 함께 할당하여야 하는 PUSC 존의 특성으로 인해 최소한 일정 수량의 슬롯(예를 들면, 4+2N 심볼)이 할당되어야 한다. 따라서, 빔포밍을 적용하지 않았을 때 데이터 버스트의 할당에 소요되는 슬롯의 수가 상기 빔포밍을 위한 최소 슬롯 수 보다 작은 경우에는 빔포밍 데이터 버스트의 할당으로 인해 무선 자원의 소모가 증가되는 문제점이 발생될 수 있다.
또한, PUSC 존에서는 하나의 메이저 그룹 내에서 주파수 축 방향으로 2개의 데이터 버스트를 할당할 수 없는 제약이 있다. 이러한, 버스트 할당에 따른 PUSC 존의 제약으로 인해, 데이터 버스트의 할당이 시작되는 메이저 그룹에 따라서 불필요한 무선 자원 소모가 발생될 수 있고, 이러한 무선 자원의 소모는 수평식으로 데 이터 버스트를 할당하는 경우에 더욱 커질 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 프레임의 PUSC 존에서 빔포밍 구현을 위한 데이터 버스트 할당 방법 및 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 프레임의 PUSC 존에서 빔포밍 데이터 버스트의 할당 시 불필요한 무선 자원의 소모를 줄일 수 있는 데이터 버스트 할당 방법 및 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 데이터 버스트 할당 방법은 빔포밍(beamforming) 데이터 버스트를 하향링크 영역의 PUSC 존(Partial Usage of the SubChannel Zone)에 할당하는 방법에 있어서, 데이터 버스트의 크기에 기초하여 빔포밍 적용 여부를 결정하는 단계; 상기 데이터 버스트에 대하여 빔포밍이 결정되면, 상기 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수에 기초하여 상기 PUSC 존을 구성하는 6개 메이저 그룹(메이저 그룹 0 내지 5) 중 상기 데이터 버스트의 할당이 시작되는 어느 하나의 메이저 그룹을 결정하는 단계; 및 결정된 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 상기 데이터 버스트를 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 데이터 버스트 할당 방법은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 및 빔포밍을 지원하는 경우에, 데이터 버스트의 크기에 근거하여 상기 빔포밍의 적용 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단결과에 따른 빔포밍을 적 용 시 수신기가 STC 지원능력이 있으면, PUSC 존에 데이터 버스트를 할당하고, 상기 수신기가 STC 지원 능력이 없으면 BAND AMC 존에 데이터 버스트를 할당하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 데이터 버스트 할당 장치는 단말에 적용 가능한 파라미터에 기초하여 하향링크 영역의 PUSC(Partial Usage of the SubChannel Zone) 존에 할당하고자 하는 데이터 버스트의 빔포밍(beamforming) 적용여부를 판단하는 판단부; 빔포밍 적용이 결정된 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수에 기초하여 상기 PUSC 존을 구성하는 6개 메이저 그룹(메이저 그룹 0 내지 5) 중 상기 데이터 버스트의 할당이 시작되는 어느 하나의 메이저 그룹을 결정하는 메이저 그룹 결정부; 및 상기 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 빔포밍 데이터 버스트를 할당하는 버스트 할당부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 따른 본 발명은 프레임의 PUSC 존에서 빔포밍 구현을 위한 데이터 버스트 할당 방법을 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 프레임의 PUSC 존에서 빔포밍 데이터 버스트의 할당 시 불필요한 무선 자원의 소모를 줄일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍을 지원하는 데이터 버스트 할당 방법 및 장치에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명에서 상세히 설명되지 않은 사항은 광대역 무선 접속 시스템의 기술 규격인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16d/e 표준 문서와 WiMAX Forum NWG(Network Working Group) 표준 문서를 참조할 수 있다. 이하에서는 기지국에서 단말로 데이터의 전송이 이루어지는 하향링크(DL)를 기준으로 설명한다.
이하, 설명에는 데이터 버스트들의 패킷 스케줄링과, 하향링크 구간에서 빔포밍이 적용되는 데이터 버스트의 할당이 이루어지는 PUSC(Partial Usage of the SubChannel)존의 할당이 이루어진 것으로 가정한다.
본 발명의 실시 예에 따른 버스트 할당 방법 및 장치는 TDD(Time Division Duplex) 방식에서, 상향링크의 채널 상태를 통해 하향링크의 채널 상태를 추정한다. 그리고, 추정된 하향링크의 채널 상태와 각 단말에게 제공하고자 하는 QoS(Quality of Service) 및 할당하고자 하는 빔포밍 데이터 버스트의 크기(슬롯)에 기초하여 빔포밍 데이터 버스트의 할당이 시작되는 메이저 그룹(Major Group)을 결정한다. 이후, 결정된 메이저 그룹에서부터 빔포밍 데이터 버스트를 할당한다.
여기서, PUSC 존은 주파수(frequency) 6개 메이저 그룹으로 구성되며, 6개 메이저 그룹은 주파수 축을 기준으로 각각 6개의 서브 채널을 가지는 3개의 메이저 그룹(Major Group 0, 2, 4)과, 각각 4개의 서브 채널을 가지는 3개의 메이저 그룹(Major Group 1, 3, 5)으로 구성된다.
하향링크에서 기지국이 단말에게 빔포밍을 지원하기 위해서는 기지국이 하향링크의 채널 상태를 알아야 한다. 그러나, 하향링크는 기지국에서 단말로 데이터가 전송되는 구간으로, 단말은 프리앰블(preamble)을 통해 하향링크의 채널 상태를 알 수 있지만, 기지국은 하향링크의 채널 상태를 알 수 없다.
TDD 방식은 동일 서브 캐리어를 통해 하향링크 및 상향링크에서 데이터의 전송이 이루어지므로, 상향링크 채널 상태와 하향링크 채널 상태가 동일하다고 간주할 수 있다. 따라서, 기지국에서 상향링크의 채널 상태를 알 수 있다면 동일 서브 캐리어에 해당하는 하향링크의 채널 상태를 추정할 수 있다. 즉, 상향링크를 통해 단말로부터 전송되는 데이터를 통해 상향링크의 채널을 추정하고, 추정된 상향링크를 통해 하향링크의 채널을 추정할 수 있다.
이를 위해서, 기지국은 상향링크 영역에 사운딩 존(Sounding Zone)을 할당하고, 단말은 상향링크 구간에 CQI(Channel Quality Information) 및 사운딩 존에 채널 추정을 위한 데이터를 기지국으로 전송하게 된다.
사운딩 존은 단말의 상향링크 채널 응답으로, 기지국에서 상향링크의 채널 상태를 추정이 가능토록 한 상향링크의 특정 영역이다. 기지국은 사운딩 존을 통해 전송되는 데이터를 이용하여 상향링크의 채널 상태를 추정하고, 이 정보와 단말로부터 보고된 CQI를 통해, 하향링크의 채널 상태를 추정할 수 있다.
이후, 추정된 하향링크의 채널 상태 및 각 단말에게 제공하고자 하는 QoS(Quality of Service)를 고려하여 하향링크 영역에 데이터 버스트를 할당하게 된다. 여기서, 사운딩 존이 할당되는 프레임과 데이터 버스트가 할당되는 프레임은 1+Sounding Relevance 만큼의 시간차를 가진다.
본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍을 지원하는 데이터 버스트 할당 방법 및 장치는 빔포밍을 지원하기 위해, QoS 및 채널 상태 등을 고려하여 각 서비스 플로 우(Service Flow) 별로 서비스 제공의 우선순위 및 전송할 데이터 패킷의 양을 결정하고, 전송이 결정된 버스트가 빔포밍에 해당하는지를 확인하여 빔포밍 적용여부를 결정한다. 이후, 빔포밍이 적용이 결정된 데이터 버스트는 상기 6개 메이저 그룹 중에서 우수(even number) 번째 메이저 그룹에서부터 또는 기수(odd number) 번째 메이저 그룹에서부터 할당이 이루어진다.
본 발명에서는 전송하고자 하는 데이터 버스트가 빔포밍에 해당하면, 빔포밍 데이터 버스트들의 크기(슬롯)에 기초하여 빔포밍 데이터 버스트 각각의 카테고리(category)를 분류한다. 그리고, 카테고리 분류 결과에 기초하여 빔포밍 데이터 버스트의 할당이 시작되는 메이저 그룹을 결정한다. 이후, 결정된 메이저 그룹부터 PUSC 존의 버스트 할당 규칙에 따라서 수직식 또는 수평식으로 빔포밍 데이터 버스트를 할당할 수 있다.
이를 위해, 광대역 무선 접속 시스템의 기지국(BS, RAS)은 도 1에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 버스트 할당 장치(100)를 포함한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 버스트 할당 장치(100)는 파라미터 설정부(110), 판단부(120), 메이저 그룹 결정부(130), MCS 레벨 결정부(140), 버스트 할당부(150) 및 존 제어부(160)를 포함한다.
파라미터 설정부(110)는 레인징 시 수신된 SBC-REQ(SS Basic Capability Request) 메시지에 기초하여 단말에 적용 가능한 파라미터들을 설정하고, 설정된 파라미터들에 대한 정보를 판단부(120)에 제공한다.
예를 들면, SBC-REQ 메시지에 포함된 OFDMA SS demodulator for MIMO Support 파라미터의 Bit #20 내지 Bit #23을 확인하고, 상기 OFDMA SS demodulator for MIMO Support 파라미터의 설정 사항에 따라 단말에게 적용할 수 있는 파라미터들을 설정한다.
여기서, OFDMA SS demodulator for MIMO Support 파라미터는 Bit #20 내지 Bit #23을 포함할 수 있는데, Bit #20은 dedicated 파일럿을 포함하는 DL PUSC STC 존에서의 데이터 버스트 할당 granularity를 나타내고, Bit #21은 dedicated 파일럿을 포함하는 DL PUSC STC 존에서 데이터 버스트의 Concurrent 할당 지원 여부를 나타내고, Bit #22는 MIMO 모드의 Matrix B를 위한 dedicated 파일럿을 포함하는 DL AMC STC 존에서의 데이터 버스트 할당 granularity를 나타내고, Bit #23은 dedicated 파일럿을 포함하는 DL AMC STC 존에서 데이터 버스트의 Concurrent 할당 지원 여부를 나타낸다. 여기서, Bit #22와 bit #23은 Band AMC의 적용을 위해 사용된다.
판단부(120)는 파라미터 설정부(110)로부터 제공되는 파라미터 정보에 기초하여, 프레임의 하향링크 영역에 할당하고자 하는 데이터 패킷이 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request), MIMO 모드, 빔포밍에 해당하는지 판단한다. 그리고, 판단 결과에 따라, HARQ, MIMO 모드, 빔포밍의 적용 여부를 결정하고, 빔포밍 적용 결과를 메이저 그룹 결정부(130)에 제공한다.
판단부(120)는 dedicated 파일럿을 포함하는 PUSC 존을 지원하는지 판단하고, 단말에게 전송하고자 하는 데이터 버스트의 빔포밍 적용여부를 판단한다. 복수의 단말 중에서 적어도 하나의 단말이 dedicated 파일럿을 포함하는 PUSC 존을 지 원하면, dedicated 파일럿을 포함하는 PUSC 존을 지원하는 해당 단말로 전송하고자 하는 데이터 버스트에 대하여 빔포밍 적용을 결정한다.
예를 들어, 복수의 단말들 중에서 적어도 하나의 단말에 대하여 상기 OFDMA SS demodulator for MIMO Support 파라미터 Bit #20이 설정되어 있으면 dedicated 파일럿을 포함하는 DL PUSC STC 존을 지원하는 것이므로 해당 단말에게 전송하고자 하는 데이터 버스트에 대하여 빔포밍 적용을 결정한다.
이후, 빔포밍 적용이 결정된 데이터 버스트를 PUSC 존에 할당하게 되는데, 상술한 바와 같이, 데이터 버스트의 할당이 시작되는 메이저 그룹에 따라서 무선 자원 소모 양이 달라질 수 있다.
메이저 그룹 결정부(130)는 빔포밍이 결정된 데이터 버스트를 PUSC 존에 할당 시 무선 자원의 소모를 줄이기 위해, 데이터 버스트의 크기를 고려하여 데이터 버스트의 할당이 시작되는 메이저 그룹을 결정한다.
예를 들어, 특정 데이터 버스트가 PUSC 존에 설정된 슬롯 듀레이션(slot duration)과 6개의 서브채널만큼의 슬롯이 필요한 경우, 4개의 서브채널을 가지는 기수 메이저 그룹 1, 3, 5 중 하나의 메이저 그룹에서부터 특정 데이터 버스트를 할당하면, 하나의 기수 메이저 그룹 내에 상기 특정 데이터 버스트를 모두 할당할 수 없게 된다.
따라서, 2개의 메이저 그룹 즉, 4개의 서브채널을 가지는 메이저 그룹 1, 3, 5 중 하나의 메이저 그룹과 6개의 서브채널을 가지는 메이저 그룹 0, 2, 4 중 하나의 메이저 그룹에 상기 특정 데이터 버스트를 할당해야 한다.
결과적으로, 하나의 메이저 그룹 내에서 주파수 축 방향으로 2개의 데이터 버스트를 할당할 수 없는 PUSC 존의 제약으로 인해 2개의 메이저 그룹에 포함된 10개의 서브채널 중에서 6개 서브채널이 사용되고, 나머지 4개 서브채널은 낭비되어 무선 자원의 소모가 증가된다.
한편, 6개의 서브채널을 가지는 우수 메이저 그룹 0, 2, 4 중 하나의 메이저 그룹에서부터 특정 데이터 버스트를 할당하면 PUSC 존의 제약을 만족하면서 하나의 메이저 그룹 내에서 해당 데이터 버스트를 모두 할당할 수 있으므로, 불필요한 무선 자원 소모를 줄일 수 있다.
메이저 그룹 결정부(130)는 PUSC 존의 데이터 버스트 할당 시 불필요한 무선 자원 소모를 줄이기 위해, 상기 판단부(120)로부터 제공되는 빔포밍 적용 결과에 따라서 복수의 단말들 중에서 빔포밍 적용이 결정된 단말로 전송하고자 하는 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수에 기초하여 상기 PUSC 존을 구성하는 6개 메이저 그룹(메이저 그룹 0 내지 5) 중 상기 데이터 버스트의 할당이 시작되는 메이저 그룹을 결정한다.
예를 들면, 빔포밍이 결정된 데이터 버스트의 할당에 필요한 슬롯 수를 산출하고, 상기 슬롯 수를 하향링크 PUSC 존의 슬롯 듀레이션(slot duration)으로 나누어 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수를 산출한다. 여기서, 빔포밍이 결정된 데이터 버스트의 크기는 파일럿 period와 슬롯 듀레이션(slot duration)에 기초하여 산출된다.
이후, 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수를 10으로 나누어 얻 어진 나머지 값에 따라, 데이터 버스트의 카테고리(category)를 1 내지 3 중 어느 하나의 카테고리로 분류하고, 카테고리 분류 결과에 기초하여 빔포밍 데이터 버스트의 할당이 시작되는 메이저 그룹을 결정한다.
수평식 할당의 경우를 예를 들면, Dedicated 파일럿을 포함하여 PUSC 존에 빔포밍 데이터 버스트의 할당이 결정되면, 빔포밍이 결정된 데이터 버스트들 각각의 크기(슬롯)를 수평식 할당에 따른 슬롯 듀레이션(slot duration)으로 나누어, 데이터 버스트 할당에 필요한 서브채널의 개수를 구하고, 상기 서브채널이 개수를 정해진 값(예를 들면, 10)으로 나누어 얻어진 나머지 값(0~9)을 확인한다.
이어서, 상기 나머지 값(0~9)에 따라 데이터 버스트의 카테고리를 분류한다. 여기서, 각각의 데이터 버스트의 카테고리는 1 내지 3 중 어느 하나의 카테고리로 분류될 수 있으며, PUSC 존은 6개의 메이저 그룹을 가지므로 최대 6개 이내로 카테고리의 분류가 이루어진다.
카테고리 1은 우수(even number) 번째 메이저 그룹(메이저 그룹 0, 2, 4) 중 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 데이터 버스트의 할당을 정의하고, 카테고리 2는 기수(odd number) 번째 메이저 그룹(메이저 그룹 1, 3, 5) 중 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 데이터 버스트 할당을 정의한다. 그리고, 카테고리 3은 복수의 메이저 그룹에 데이터 버스트를 할당하는 경우에 해당하는 것으로, 6개 메이저 그룹(메이저 그룹 0, 1, 2, 3, 4, 5) 중 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 데이터 버스트의 할당을 정의한다.
여기서, 데이터 버스트의 카테고리 분류는 메이저 그룹의 개수만큼 즉, 최대 6개가 이루어질 수 있으며, 데이터 버스트의 나머지 값이 5, 6인 경우에는 카테고리 1로 분류하고, 나머지 값이 1, 2, 3, 4인 경우에는 카테고리 2로 분류한다. 그리고, 나머지 값이 7, 8, 9, 0인 경우에는 카테고리 3으로 분류한다.
한편, 수직식 할당의 경우에는 빔포밍이 결정된 데이터 버스트들 각각의 크기(슬롯)를 데이터 버스트의 할당을 위해 정해진 슬롯의 수 예를 들면, 빔포밍을 위한 최소 슬롯 수로 나누어 데이터 버스트 할당에 필요한 서브채널의 개수를 산출하고, 서브채널 산출 결과에 따라 수평식 할당의 경우와 같이, 데이터 버스트의 카테고리를 분류할 수 있다.
또한, 메이저 그룹 결정부(130)는 데이터 버스트들이 수평식으로 할당되는 경우에 데이터 버스트들의 카테고리 분류 결과에 기초하여, 카테고리 1의 개수 또는 카테고리 2의 개수가 3개를 초과하는 경우 상기 카테고리 1의 개수와 카테고리 2의 개수를 조정할 수 있다.
예를 들어, 카테고리 1의 개수가 3개를 초과하고, 카테고리 2개수 보다 많으면, 다음의 수학식 1의 결과 값(X)에 따라, 초과된 카테고리 1의 개수를 카테고리 2로 변경하여 카테고리 1과 카테고리 2의 개수를 조정한다.
((카테고리 1 - 카테고리 2)/2)=X
4개의 데이터 버스트가 카테고리 1로 분류되고, 2개의 데이터 버스트가 카테고리 2로 분류된 것으로 가정하면, 상기 수학식 1의 결과 값(X)은 1이 된다. 이러한 경우, 카테고리 1의 개수를 4개에서 3개로 1개 줄이고, 카테고리 2의 개수를 2 개에서 3개로 1개 증가시킨다.
다른 예로서, 카테고리 1의 개수가 5이고, 카테고리 2의 개수가 1인 경우에는 상기 수학식 1의 결과 값(X)이 2이 된다. 이러한 경우, 카테고리 1의 개수를 5개에서 3개로 2개 줄이고, 카테고리 2의 개수를 1개에서 3개로 2개 증가시킨다.
이를 통해, 카테고리 1의 개수와 카테고리 2의 개수가 각각 3이 되도록 조정한다. 즉, 카테고리 1에 해당하는 우수(even number) 번째 메이저 그룹 0, 2, 4에서부터 데이터 버스트의 할당이 시작되는 개수와, 카테고리 2에 해당하는 기수(odd number) 번째 메이저 그룹 1, 3, 5에서부터 데이터 버스트 할당이 수직되는 개수를 각각 3개 이내에서 동일하게 조정하거나, 카테고리 1과 카테고리 2의 개수가 각각 3개 이하가 되도록 조정할 수 있다.
다른 예로서, 카테고리 2의 개수가 3개를 초과하고, 카테고리 1의 개수보다 많으면, 다음의 수학식 2의 결과 값(X)에 따라, 초과된 카테고리 2의 개수를 카테고리 1로 변경하여 카테고리 1과 카테고리 2의 개수를 조정한다.
((카테고리 2 - 카테고리 1)/2)=X
2개의 데이터 버스트가 카테고리 1로 분류되고, 4개의 데이터 버스트가 카테고리 2로 분류된 것으로 가정하면, 상기 수학식 2의 결과 값(X)은 1이 된다. 이러한 경우, 카테고리 2의 개수를 4개에서 3개로 1개 줄이고, 카테고리 1의 개수를 2개에서 3개로 1개 증가시킨다. 이를 통해, 카테고리 1의 개수와 카테고리 2의 개수가 각각 3이 되도록 조정한다.
카테고리 1과 카테고리 2의 개수가 3개 이내에서 동일하거나, 카테고리 1과 카테고리 2의 개수가 각각 3개 이하로 조정되면, 카테고리 분류 결과에 따라 데이터 버스트의 할당이 시작되는 메이저 그룹을 결정하고, 메이저 그룹 결정 결과를 버스트 할당부(150)에 제공한다.
또한, 메이저 그룹 결정부(130)는 MCS 레벨 결정부(140)에서 제공되는 MCS 정보에 기초하여 산출된 빔포밍이 결정된 데이터 버스트의 크기가 빔포밍을 위한 최소 크기(예를 들면, 4 slot) 이상인지 즉, 빔포밍 데이터 버스트 할당에 필요한 슬롯의 수가 빔포밍 적용에 따른 최소 슬롯 수 이상인지 확인한다.
빔포밍 구현 시 성능 보장을 위해서는 최소한 일정 수량 이상의 슬롯(예를 들면, 4 슬롯)을 할당해야 한다. PUSC 존에 할당하고자 하는 빔포밍 데이터 버스트의 슬롯 수가 빔포밍을 위한 최소 슬롯 수 미만이면, 빔포밍을 적용하지 않았을 때 예상되는 슬롯 수를 계산하고, 빔포밍을 위한 최소 슬롯 수와 빔포밍을 적용하지 않았을 때 예상되는 노멀(normal) 데이터 버스트 크기(슬롯 수)를 비교한다.
비교 결과, 빔포밍을 적용하지 않을 때 예상되는 슬롯 수가 상기 빔포밍을 위한 최소 슬롯 수보다 크면 빔포밍을 적용하는 것이 무선 자원의 소모 측면에서 이득이 있으므로, 빔포밍 데이터 버스트의 슬롯 수를 상기 빔포밍을 위한 최소 슬롯 수로 설정한다.
이러한 경우, 빔포밍 데이터 버스트의 실제 슬롯 수가 빔포밍을 위한 최소 슬롯 수 보다 작아 실제 데이터 이외의 나머지 부분을 패딩으로 처리해야 하지만, 빔포밍을 적용하지 않았을 때 예상되는 슬롯 수 보다는 작으므로 빔포밍 적용 시 무선 자원의 소모를 줄일 수 있으므로 해당 데이터 버스트에 대해 빔포밍을 적용할 수 있다.
한편, 메이저 그룹 결정부(130)는 빔포밍을 위한 최소 슬롯 수와 빔포밍을 적용하지 않았을 때 예상되는 슬롯 수의 비교 결과, 빔포밍을 위한 최소 슬롯 수가 빔포밍을 적용하지 않았을 때 예상되는 슬롯 수를 초과하면, 빔포밍 적용으로 인해 오히려 불필요한 무선 자원 소모가 증가될 수 있으므로, 해당 데이터 버스트 대해 빔포밍을 적용하지 않는다. 빔포밍이 적용되지 않은 데이터 버스트는 Non-빔포밍 존에 할당한다.
MCS 레벨 결정부(140)는 프리앰블(preamble)의 CQI와 빔포밍 존의 CQI에 기초하여 추정된 Non-빔포밍 존과, 빔포밍 존의 채널 상태에 따라 각 단말로 전송되는 데이터 버스트에 대해 빔포밍이 적용되는 경우의 MCS 레벨과 빔포밍이 적용되지 않는 경우의 MCS 레벨을 설정하고, 설정된 각각의 MCS 레벨 정보를 메이저 그룹 결정부(130)에 제공한다.
버스트 할당부(150)는 단말의 SISO(Single Input Single Output), MIMO 모드, 빔포밍 및 HARQ 지원여부에 따라 하향링크에 각 단말의 데이터 버스트를 할당한다. 또한, 메이저 그룹 결정부(130)에서 결정된 메이저 그룹 결정결과에 따라, 하향링크 영역의 PUSC 존에서 결정된 메이저 그룹에서부터 빔포밍을 지원하는 각 단말의 빔포밍 데이터 버스트를 Dedicated 파일럿을 포함하여 수직식 또는 수평식으로 할당한다. 이때, 할당되는 버스트의 크기는 각 단말의 채널 상태에 따른 MCS 레벨(빔포밍이 적용되는 경우의 MCS 레벨)과 각 단말에 제공되는 QoS를 고려하여 결정된다.
도 2를 참조하면, 버스트 할당부(150)는 하향링크 영역에서 일정 크기의 슬롯 듀레이션을 가지는 PUSC 존에 각 단말의 빔포밍 데이터 버스트를 수평식으로 할당할 수 있다. 상술한 바와 같이, PUSC 존의 메이저 그룹에 데이터 버스트를 할당할 때에는 주파수 축 방향으로 복수의 데이터 버스트를 하나의 메이저 그룹에 할당할 수 없는 제약이 있다.
도 2에서 제 1 내지 제 3 데이터 버스트 및 제 6 데이터 버스트는 하나의 메이저 그룹에 하나의 데이터 버스트가 할당되어 있음으로 PUSC 존의 데이터 버스트의 할당 규칙을 만족시킬 수 있다. 그러나, 제 4 및 제 5 데이터 버스트를 메이저 그룹 4에서 주파수 축 방향으로 함께 할당하는 경우 PUSC 존의 데이터 버스트의 할당 규칙을 만족시킬 수 없다. 이러한 경우에는 상기 제 4 데이터 버스트와 제 5 데이터 버스트 중 어느 하나의 데이터 버스트 만을 할당해야 한다.
도 3을 참조하면, 버스트 할당부(150)는 하향링크 영역에서 일정 크기의 슬롯 듀레이션을 가지는 PUSC 존에 각 단말의 빔포밍 데이터 버스트를 수직식으로 할당할 수 있다. 데이터 버스트를 수직식으로 할당하는 경우에도 상기 수평식으로 할당하는 경우와 마찬가지로, 하나의 메이저 그룹에서 주파수 축 방향으로 복수의 데이터 버스트를 함께 할당할 수 없다. 따라서, 제 1 내지 제 3 데이터 버스트는 하나의 메이저 그룹에 하나의 데이터 버스트가 할당되어 있음으로 PUSC 존의 데이터 버스트의 할당 규칙을 만족시킬 수 있지만, 제 4 및 제 5 데이터 버스트를 메이저 그룹 4에서 주파수 축 방향으로 함께 할당하는 경우 PUSC 존의 데이터 버스트의 할 당 규칙을 만족시킬 수 없다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 버스트 할당부(150)는 하향링크 영역의 PUSC 존에서 각 단말의 빔포밍 데이터 버스트를 수평식으로 할당 시, PUSC 존에 할당된 슬롯 듀레이션을 분할하여 데이터 버스트를 할당할 수 있다. 또한, 빔포밍이 결정된 데이터 버스트가 HARQ 데이터 버스트인 경우, PUSC 존에 HARQ 버스트를 할당 수 있다.
이어서, 존 제어부(160)는 메이저 그룹 결정부(130)에서 산출된 빔포밍이 결정된 전체 데이터 버스트의 크기와 PUSC 존의 크기를 비교하여 PUSC 존의 크기를 변경시킬 수 있다. 예를 들면, 빔포밍이 결정된 전체 데이터 버스트의 크기가 할당된 PUSC 존의 크기를 초과하면, 빔포밍이 결정된 전체 데이터 버스트 한 프레임에 모두 할당할 수 없게 된다. 이러한 경우, 하향링크 영역에서 아직 할당이 이루어지지 않은 심볼이 있는 경우에 빔포밍이 결정된 전체 데이터 버스트가 PUSC 존에 모두 할당될 수 있도록 PUSC 존의 슬롯 듀레이션을 증가시켜, PUSC 존의 크기를 증가시킬 수 있다.
이때, PUSC 존의 크기는 파일럿 period(4 심볼) 단위 또는 슬롯 듀레이션(2 심볼) 단위로 증가될 수 있다. 만약, 여분의 심볼이 없어 PUSC 존의 슬롯 듀레이션을 증가시킬 수 없다면, PUSC 존의 크기를 초과하는 데이터 버스트(HARQ 데이터 버스트)의 할당은 다음 프레임에 이루어질 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명을 적용하면, 상기 도 2 내지 도 5와 같이, PUSC 존의 버스트 할당에 따른 제약으로 인해 무선 자원의 소모가 발생되는 것을 방지할 수 있다. PUSC 존에 데이터 버스트를 할당하는 방법에 대한 설명은 후술되는 도 6 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍을 지원하는 데이터 버스트 할당 방법에 대하여 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍을 지원하는 데이터 버스트 할당 방법을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 레인징 시 기본 능력 협상(Basic Capability Negotiation)을 위한 대역 및 변조 정보를 포함하는 SBC_REQ 메시지를 단말로부터 수신하고, 상기 SBC_REQ 메시지에 기초하여 단말에 적용 가능한 파라미터를 설정한다(S100). 이후, 기지국은 상기 SBC_REQ 메시지에 대한 응답으로 SBC_RSP 메시지를 단말로 전송한다. 상기 SBC_REQ/RSP 메시지를 통해 기지국과 단말 간에 MIMO 모드(DL_MIMO Mode, UL_MIMO Mode), 빔포밍(BF), HARQ, HARQ MAP IE의 적용을 위한 파라미터들을 설정할 수 있다.
이어서, 전송하고자 하는 데이터들의 패킷 스케줄링을 수행한다(S105).
이어서, 단말이 MIMO 모드(DL_MIMO Mode, UL_MIMO Mode)를 지원하는지 확인한다(S110).
상기 S110의 확인결과, 단말이 MIMO모드를 지원하지 않으면 Non-MIMO 모드로 데이터 버스트를 할당한다(S115).
한편, 상기 S110의 확인결과, 단말이 MIMO 모드를 지원하면, Dedicate 파일럿을 지원하는지, 즉, 상기 단말에게 빔포밍을 적용할 수 있는지 확인한다(S120).
상기 S120의 확인결과, 단말이 Dedicated 파일럿을 지원하지 않으면, 단말에 게 빔포밍을 적용할 수 없으므로 Non-빔포밍 존에 데이터 버스트를 할당한다(S125).
한편, 상기 S120의 확인결과, 단말이 Dedicated 파일럿을 지원하면, 단말에게 빔포밍을 적용할 수 있다. 데이터 버스트의 빔포밍 적용 여부를 결정하기 위해, 빔포밍 존의 CQI와 프리앰블의 CQI를 이용하여 채널 상태를 추정하고, 추정된 채널 상태에 기초하여 데이터 버스트에 대해 빔포밍을 적용했을 때 소요될 것으로 예상되는 슬롯 수와, 빔포밍을 적용하지 않았을 때 소요될 것으로 예상되는 슬롯 수를 산출한다(S130).
이어서, 빔포밍을 적용했을 때 예상되는 슬롯 수와, 빔포밍을 적용하지 않았을 때 예상되는 슬롯 수를 비교하여, 빔포밍을 적용했을 경우에 무선 자원 소모 측면에서 이득이 존재하는지 확인하고, 빔포밍 적용 시 이득 여부에 따라 빔포밍 데이터 버스트를 할당할지 결정하게 된다.
이를 위해, 할당하고자 하는 빔포밍 데이터 버스트의 크기가 빔포밍을 위한 최소 크기(예를 들면, 4 slot) 이상인지 즉, 빔포밍 데이터 버스트 할당에 필요한 슬롯의 수가 빔포밍 적용을 위한 최소 슬롯 수 이상인지 확인한다(S135).
상기 S135의 확인결과, 할당하고자 하는 빔포밍 데이터 버스트의 슬롯 수가 빔포밍을 위한 최소 슬롯 수 미만이면, 데이터 버스트의 슬롯 수를 상기 최소 슬롯 수로 설정한다(S140).
빔포밍은 복수의 안테나들의 웨이트(weight)를 조절하여 빔이 타겟 단말에게 집중되도록 함으로써, 단말에서 수신 신호의 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio)을 높일 수 있다. 따라서, Non-빔포밍의 경우보다 높은 MCS(Modulation Coding Scheme)를 적용할 수 있어 무선 자원 소모를 줄일 수 있다.
그러나, 빔포밍 구현 시 성능 보장을 위해서는 최소한 일정 수량 이상의 슬롯(예를 들면, 4 슬롯)을 할당해야 함으로, 실제 데이터 버스트의 슬롯 수가 빔포밍을 위한 최소 슬롯 수보다 작은 경우에는 실제 데이터 버스트 이외의 슬롯을 패딩(padding)처리하여 상기 최소 슬롯 수를 할당하여야 한다.
이러한 경우, 빔포밍을 통해 얻을 수 있는 무선 자원 소모 측면에서의 이득을 얻을 수 없게 될 수도 있다. 그러나, 데이터 버스트에 대하여 빔포밍을 적용하지 않았을 때 예상되는 슬롯 수가 상기 빔포밍을 위한 최소 슬롯 수보다 큰 경우에는 빔포밍을 적용할 때 무선 자원 소모 측면에서 이득이 있을 수 있다.
본 발명에서는 빔포밍 데이터 버스트 할당에 따른 무선 자원 소모 측면에서 이득이 존재하는지를 확인하고, 상기 이득의 존재여부에 따라 선택적으로 빔포밍 적용여부를 결정할 수 있다. 이를 위해, 데이터 버스트에 대해 빔포밍을 적용했을 때 예상되는 슬롯 수와 빔포밍을 적용하지 않았을 때 예상되는 슬롯 수를 비교 한다(S145). 일 예로서, 상기 S140에서 데이터 버스트의 크기가 상기 빔포밍을 위한 최소 슬롯 수로 설정된 경우에는 상기 최소 슬롯 수와 빔포밍을 적용하지 않았을 때 예상되는 슬롯 수를 비교한다.
상기 S145의 확인결과, 빔포밍을 위한 최소 슬롯 수가 빔포밍을 적용하지 않은 노멀(normal) 데이터 버스트 크기를 초과하면 빔포밍 적용에 따른 무선 자원 소모 측면에서의 이득이 없으므로, 빔포밍을 적용하지 않고 Non-빔포밍 존에 데이터 버스트를 할당한다(S125).
한편, 상기 S145의 확인결과, 빔포밍을 적용하지 않은 노멀(normal) 데이터 버스트 크기가 빔포밍 데이터 버스트 크기 이상이면, 해당 데이터 버스트에 대해 빔포밍을 적용했을 경우에 무선 자원 소모를 줄일 수 있음을 의미한다. 이러한 경우, 해당 데이터 버스트에 대해 빔포밍을 적용하여 하향링크의 PUSC 존에 빔포밍 데이터 버스트를 할당할 수 있다.
데이터 버스트를 PUSC 존에 할당하기에 앞서, PUSC 존에 데이터 버스트를 할당하기 위해서는 단말이 STC(space time coding)를 지원해야 함으로, 단말이 STC를 지원하는지 확인한다(S150).
상기 S150의 확인결과, 단말이 STC를 지원하지 않으면, Dedicated 파일럿을 포함하여 Band AMC 존에 데이터 버스트의 할당을 결정한다(S155).
이어서, 상기 S155에서 Band AMC 존에 데이터 버스트의 할당이 결정되면 상향링크 채널 상태를 파악하기 위해 Sounding을 수행한다(S160).
이어서, 1+Sounding Relevance 이후 프레임의 Band AMC 존에 Dedicated 파일럿을 포함하여 데이터 버스트를 할당한다(S165). 이후, 데이터 버스트의 할당이 모두 완료되면, 해당 프레임을 전송하게 된다(S185).
한편, 상기 S150의 확인결과, 단말이 STC를 지원하면, Dedicated 파일럿을 포함하여 PUSC 존에 빔포밍 데이터 버스트의 할당을 결정한다(S170).
이어서, 상기 S170에서 PUSC 존에 빔포밍 데이터 버스트의 할당이 결정되면 상향링크 채널 상태를 파악하기 위해 Sounding을 수행한다(S175).
이어서, 1+Sounding Relevance 이후 프레임의 PUSC 존에 Dedicated 파일럿을 포함하여 빔포밍 데이터 버스트를 할당하게 된다(S180). 이후, 데이터 버스트의 할당이 모두 완료되면, 해당 프레임을 전송하게 된다(S185).
본 발명에서는 상술한 6개의 메이저 그룹 중에서 빔포밍 데이터 버스트의 할당이 시작되는 메이저 그룹을 결정하기 위해, 빔포밍 데이터 버스트들의 크기에 기초하여 빔포밍 데이터 버스트들의 카테고리를 분류한다. 그리고, 빔포밍 데이터 버스트들의 카테고리 분류 결과로부터 결정된 메이저 그룹에서부터 빔포밍 데이터 버스트의 할당을 수행한다. 빔포밍 데이터 버스트들의 카테고리 분류 방법과 빔포밍 데이터 버스트의 할당이 시작되는 메이저 그룹의 결정 방법은 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
도 7은 빔포밍을 지원하는 데이터 버스트 할당 방법의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 7에서는 PUSC 존에서 수직식으로 빔포밍 데이터 버스트를 할당하는 일 예를 나타내며, PUSC 존에서 빔포밍 데이터 버스트의 할당이 시작되는 메이저 그룹 결정을 위한 카테고리 분류 방법을 포함한다. 도 7에서는 일정 크기의 슬롯 듀레이션(slot duration)을 가지는 PUSC(Partial Usage of the SubChannel)존의 할당이 이루어진 것으로 가정한다.
도 7을 참조하면, Dedicated 파일럿을 포함하여 PUSC 존에 빔포밍 데이터 버스트의 할당이 결정되면(S200), 빔포밍이 결정된 데이터 버스트들 각각의 크기(슬롯)를 수직식 할당에 따른 데이터 버스트의 할당을 위해 정해진 슬롯의 수 예를 들면, 빔포밍을 위한 최소 슬롯 수 또는 슬롯 듀레이션(slot duration)으로 나누어, 데이터 버스트 할당에 필요한 서브채널의 개수를 구하고, 상기 서브채널이 개수를 정해진 값(예를 들면, WiMAX 표준에 정의된 10)으로 나누고, 나머지 값(0~9)을 확인한다(S205).
이어서, 상기 S205의 확인결과에 기초하여, 데이터 버스트의 할당을 위한 카테고리를 분류한다. 여기서, 각각의 데이터 버스트의 카테고리는 1 내지 3 중 어느 하나의 카테고리로 분류될 수 있으며, PUSC 존은 6개의 메이저 그룹을 가지므로 최대 6개까지 데이터 버스트의 카테고리 분류가 이루어진다.
상기 S205의 확인결과, 상기 나머지 값이 5, 6인 경우에는 카테고리 1로 분류하고(S210), 나머지 값이 1, 2, 3, 4인 경우에는 카테고리 2로 분류한다(S215). 그리고, 나머지 값이 7, 8, 9, 0인 경우에는 카테고리 3으로 분류한다(S220).
이어서, 카테고리 분류 결과에 따라 데이터 버스트의 할당이 시작되는 메이저 그룹을 결정한다(S225).
상기, 카테고리 1은 우수 번째 메이저 그룹(메이저 그룹 0, 2, 4) 중 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 데이터 버스트를 할당이 시작될 수 있음을 의미하고, 카테고리 2는 기수 번째 메이저 그룹(메이저 그룹 1, 3, 5) 중 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 데이터 버스트 할당이 시작될 수 있음을 의미한다. 그리고, 카테고리 3은 나머지 0이거나, 7 이상인 경우에 분류되는 것으로, 이때에는 복수의 메이저 그룹에 데이터 버스트를 할당하게 된다. 따라서, 6개 메이저 그룹(메이저 그룹 0, 1, 2, 3, 4, 5) 중 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 데이터 버스트의 할당이 시작될 수 있음을 의미한다.
이어서, 할당이 결정된 메이저 그룹에서부터 수직식으로 해당 빔포밍 데이터 버스트의 할당을 시작한다(S230).
도 8 및 도 9는 빔포밍을 지원하는 데이터 버스트 할당 방법의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 8 및 도 9에서는 HARQ를 포함한 빔포밍 데이터 버스트의 크기를 결정하는 방법 및 PUSC 존에서 빔포밍 데이터 버스트의 할당이 시작되는 메이저 그룹의 결정을 위한 카테고리 분류 방법을 포함한다. 도 8 및 도 9에서는 일정 크기의 슬롯 듀레이션(slot duration)을 가지는 PUSC(Partial Usage of the SubChannel)존의 할당이 이루어진 것으로 가정한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 패킷 스케줄링 이후에, Dedicated 파일럿을 포함하여 PUSC 존에 빔포밍 데이터 버스트(HARQ 데이터 버스트)의 할당이 결정되면(S300), 단말에 적용 가능한 파라미터들을 확인하여 전송하고자 하는 데이터 버스트를 수신할 단말들이 MIMO 모드 및 빔포밍을 지원하는지 확인한다(S305).
예를 들면, OFDMA SS demodulator for MIMO Support 파라미터의 Bit #20 내지 Bit #23을 확인하여, 단말이 dedicated 파일럿을 포함하는 PUSC 존을 지원하는지 확인한다. 이를 통해, 단말이 MIMO 모드 및 빔포밍을 지원하는지 확인할 수 있다.
상기 S305에서 상기 OFDMA SS demodulator for MIMO Support 파라미터의 확인결과, 복수의 단말들 중에서 적어도 하나의 단말이 MIMO 모드를 지원하지 않으면, 단말들에게 전송하고자 하는 데이터 버스트를 Non-MIMO 모드로 할당한다(S315).
한편, 상기 S305에서 상기 OFDMA SS demodulator for MIMO Support 파라미터의 확인결과, 복수의 단말들 중에서 적어도 하나의 단말에 대하여 상기 OFDMA SS demodulator for MIMO Support 파라미터 Bit #20이 설정되어 있으면 dedicated 파일럿을 포함하는 DL PUSC STC 존을 지원하는 것이므로 해당 단말에게 전송하고자 하는 데이터 버스트에 대하여 빔포밍을 적용할 수 있다.
해당 데이터 버스트에 대해 빔포밍을 적용하여 데이터 버스트의 크기(슬롯)를 산출한다(S320). 이때, 빔포밍 데이터 버스트의 크기를 산출은 파일럿 period와 슬롯 듀레이션(slot duration)에 기초하여 이루어진다.
이어서, 상기 S320에서 산출된 빔포밍 데이터 버스트의 크기(슬롯)를 PUSC 존의 슬롯 듀레이션으로 나누어 빔포밍 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수를 산출한다. 그리고, 상기 빔포밍 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수를 정해진 값(예를 들면, WiMAX 표준에 정의된 10)으로 나누고, 나머지 값(0~9)을 확인한다(S325).
예를 들면, 수평 할당에 경우에 있어서, 빔포밍 데이터 버스트 크기가 15 슬롯이고, PUSC 존의 슬롯 듀레이션이 3(PUSC 존에서 하나의 서브채널에 할당된 슬롯의 수가 3)인 경우, 상기 빔포밍 데이터 버스트의 할당을 위해서는 5개의 서브채널이 필요하게 된다. 빔포밍 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수 5를 10으로 나누면 나머지 값이 5가 된다.
다른 예로서, 빔포밍 데이터 버스트 크기가 33 슬롯이고, PUSC 존의 슬롯 듀레이션이 3(PUSC 존에서 하나의 서브채널에 할당된 슬롯의 수가 3)인 경우, 상기 빔포밍 데이터 버스트의 할당을 위해서는 11개의 서브채널이 필요하게 된다. 빔포밍 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수 11를 10으로 나누면 나머지 값이 1이 된다.
이어서, 상기 S325의 확인결과에 기초하여, 데이터 버스트의 카테고리를 분류한다. 여기서, 각각의 데이터 버스트의 카테고리는 1 내지 3 중 어느 하나의 카테고리로 분류될 수 있으며, PUSC 존은 6개의 메이저 그룹을 가지므로 최대 6개까지 데이터 버스트의 카테고리 분류가 이루어진다.
상기 S325의 확인결과, 상기 데이터 버스트의 나머지 값이 5, 6인 경우에는 카테고리 1로 분류하고(S330), 나머지 값이 1, 2, 3, 4인 경우에는 카테고리 2로 분류한다(S335). 그리고, 나머지 값이 7, 8, 9, 0인 경우에는 카테고리 3으로 분류한다(S340).
상기, 카테고리 1은 우수 번째 메이저 그룹(메이저 그룹 0, 2, 4) 중 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 데이터 버스트를 할당이 시작될 수 있음을 의미하고, 카테고리 2는 기수 번째 메이저 그룹(메이저 그룹 1, 3, 5) 중 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 데이터 버스트 할당이 시작될 수 있음을 의미한다. 그리고, 카테고리 3은 나머지 0이거나, 7 이상인 경우에 분류되는 것으로, 이때에는 복수의 메이저 그룹에 데이터 버스트를 할당하게 된다. 따라서, 6개 메이저 그룹(메이저 그룹 0, 1, 2, 3, 4, 5) 중 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 데이터 버스트의 할당이 시작될 수 있음을 의미한다.
상기 S340에서 데이터 버스트들의 카테고리 분류가 이루어진 이후에, 전체 빔포밍 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수가 PUSC 존의 서브채널 개수 이하인지 확인한다(S345).
상기, S345의 확인결과, 전체 빔포밍 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수가 PUSC 존의 서브채널 개수를 초과하면, 현재 프레임의 PUSC 존에 모든 빔포밍 데이터 버스트를 할당할 수 없게 된다. 이러한 경우, 실시 예에 따른 본 발명에서는 PUSC 존의 크기를 증가시키거나, PUSC 존의 크기를 초과하는 빔포밍 데이터 버스트는 현재 프레임 이후의 프레임(예를 들면, 다음 프레임)에 할당할 수 있다.
여기서, PUSC 존의 크기를 증가시키는 방법은 2가지가 있을 수 있는데, 첫 번째 방법은 파일럿 period(4 심볼) 단위로 PUSC 존의 크기를 증가시킬 수 있다(S350). 그리고, 두 번째 방법은 슬롯 듀레이션(2 심볼) 단위로 PUSC 존의 크기를 증가시킬 수 있다(S355). 이때, PUSC 존의 크기 증가는 하향링크 영역에서 아직 할당이 이루어지지 않은 심볼이 있는 경우에 한정된다. 만약, 여분의 심볼이 없어 PUSC 존의 슬롯 듀레이션을 증가시킬 수 없다면, PUSC 존의 크기를 초과하는 데이터 버스트(HARQ 데이터 버스트)의 할당은 다음 프레임에 이루어질 수 있다.
이어서, 상기 S350 또는 S355 이후에, 전체 빔포밍 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수가 PUSC 존의 서브채널 개수 이하가 될 때까지 상기 S325 내지 S355의 절차를 반복하여 수행한다.
한편, 상기 S345의 확인결과, 전체 빔포밍 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수가 PUSC 존의 서브채널 개수 이하이면, 빔포밍 데이터 버스트의 크 기가 노멀(normal) 데이터 버스트의 크기를 초과하는지 확인한다. 즉, 빔포밍을 적용한 데이터 버스트의 크기가 빔포밍을 적용하지 않았을 때 예상되는 데이터 버스트의 크기를 초과하는지 확인한다(S360).
상기 S360의 확인결과, 빔포밍 데이터 버스트의 크기가 노멀(normal) 데이터 버스트의 크기를 초과하면, 빔포밍 적용에 따른 무선 자원 측면에서의 이득이 없으므로 빔포밍을 적용하지 않고, 해당 데이터 버스트를 Non-빔포밍 존에 할당한다(S365).
한편, 상기 S360의 확인결과, 빔포밍 데이터 버스트의 크기가 노멀(normal) 데이터 버스트의 크기 이하이면, 빔포밍 적용을 통해 무선 자원 소모를 줄일 수 있음으로 상기 S330 및 S335에서 수행된 데이터 버스트들의 카테고리 분류 결과에 기초하여 카테고리 1의 개수가 카테고리 2의 개수를 초과하는지 확인한다(S370).
상기 S370의 확인결과, 카테고리 1의 개수가 카테고리 2개수를 초과하면, 상술한 바와 같이, 상기 수학식 1의 결과 값(X)에 따라, 카테고리 1과 카테고리 2의 개수를 조정한다(S375).
상기 S375를 통해, 카테고리 1의 개수와 카테고리 2의 개수를 최대 3개 이내에서 동일하게 조정하거나, 카테고리 1의 개수와 카테고리 2의 개수가 각각 3개 이하가 되도록 조정할 수 있다.
한편, 상기 S370의 확인결과, 카테고리 1의 개수가 카테고리 2개수를 초과하지 않으면 카테고리 2의 개수가 카테고리 1의 개수를 초과하는지 확인한다. 또한, 상기 S375에서 카테고리의 개수가 조정된 이후에 카테고리 2의 개수가 카테고리 1 의 개수를 초과하는지 확인한다(S380).
상기 S380의 확인결과, 카테고리 2의 개수가 카테고리 1의 개수를 초과하면, 상술한 바와 같이, 상기 수학식 2의 결과 값(X)에 따라, 초과된 카테고리 2의 개수를 카테고리 1로 변경하여 카테고리 1과 카테고리 2의 개수를 조정한다(S385).
이어서, 상기 S375 또는 S385를 통해, 카테고리 1과 카테고리 2의 개수가 3개 이내에서 동일하거나, 카테고리 1과 카테고리 2의 개수가 각각 3개 이하로 조정되면, 카테고리 분류 결과에 따라 데이터 버스트의 할당이 시작되는 메이저 그룹을 결정한다(S390). 즉, 카테고리 1로 분류된 데이터 버스트는 우수 번째 메이저 그룹 0, 2, 4 중 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 할당이 시작될 수 있고, 카테고리 2로 분류된 데이터 버스트는 기수 번째 메이저 그룹 1, 3, 5 중 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 할당이 시작될 수 있다. 그리고, 카테고리 3으로 분류된 데이터 버스트는 6개 메이저 그룹 중 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 할당이 시작될 수 있다.
이어서, 할당이 결정된 메이저 그룹에서부터 수평식으로 해당 빔포밍 데이터 버스트의 할당을 시작한다(S395). 이후, 데이터 버스트의 할당이 모두 완료되면, 해당 프레임을 전송하게 된다.
상기 설명에서는 기지국에서 단말로 데이터의 전송이 이루어지는 하향링크(DL)를 기준으로 설명하였으나, 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍을 지원하는 데이터 버스트 할당 방법 및 장치는 단말에서 기지국으로 데이터의 전송이 이루어지는 상향링크(DL)에도 적용될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍을 지원하 는 데이터 버스트 할당 방법이 상향링크에 적용되는 경우에는 버스트 할당 장치(100)가 단말에 적용될 수 있다.
상기 설명에서는 버스트 할당 장치(100)가 기지국 내에서 별도의 구성으로 구현되는 것으로 도시하고 설명하였으나, 기지국 내의 다른 구성요소(예를 들면, 스케줄러)에 포함되어 구현될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍을 지원하는 데이터 버스트 할당 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍을 지원하는 데이터 버스트 할당 장치는 하나 이상의 소프트웨어 모듈 또는 하드웨어로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 버스트 할당 장치를 나타내는 도면.
도 2 내지 도 5는 프레임에서의 데이터 버스트 할당 규칙을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍을 지원하는 데이터 버스트 할당 방법을 나타내는 도면.
도 7은 빔포밍을 지원하는 데이터 버스트 할당 방법의 일 예를 나타내는 도면.
도 8 및 도 9는 빔포밍을 지원하는 데이터 버스트 할당 방법의 다른 예를 나타내는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 데이터 버스트 할당 장치 110: 파라미터 설정부
120: 판단부 130: 메이저 그룹 결정부
140: MCS 레벨 결정부 150: 버스트 할당부
160: 존 제어부

Claims (18)

  1. 빔포밍(beamforming) 데이터 버스트를 하향링크 영역의 PUSC 존(Partial Usage of the SubChannel Zone)에 할당하는 방법에 있어서,
    빔포밍이 결정된 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수에 기초하여 상기 PUSC 존을 구성하는 6개 메이저 그룹(메이저 그룹 0 내지 5) 중 상기 데이터 버스트의 할당이 시작되는 어느 하나의 메이저 그룹을 결정하는 단계; 및
    결정된 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 상기 데이터 버스트를 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 버스트 할당방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 PUSC 존을 구성하는 6개 메이저 그룹은
    6개의 서브채널을 가지는 3개의 우수(even number) 번째 메이저 그룹(메이저 그룹 0, 2, 4) 및
    4개의 서브채널을 가지는 3개의 기수(odd number) 번째 메이저 그룹(메이저 그룹 1, 3, 5)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터 버스트 할당 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 PUSC 존에 상기 빔포밍이 결정된 데이터 버스트를 수직식으로 할당하는 것을 특징으로 하는 데이터 버스트 할당 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 빔포밍이 결정된 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수를 10으로 나누어 얻어진 나머지 값이 5 또는 6이면, 상기 3개의 우수 번째 메이저 그룹 중 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 상기 데이터 버스트를 할당하는 것을 특징으로 하는 데이터 버스트 할당 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 빔포밍이 결정된 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수를 10으로 나누어 얻어진 나머지 값이 1 내지 4 중 어느 하나이면, 상기 3개의 기수 번째 메이저 그룹 중 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 상기 데이터 버스트를 할당하는 것을 특징으로 하는 데이터 버스트 할당 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 빔포밍이 결정된 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수를 10으로 나누어 얻어진 나머지 값이 0이거나 또는 7 내지 9 중 어느 하나이면, 상기 6개 메이저 그룹 중 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 상기 데이터 버스트를 할당하는 것을 특징으로 하는 데이터 버스트 할당 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 PUSC 존에 상기 빔포밍이 결정된 데이터 버스트를 수평식으로 할당하는 것을 특징으로 하는 데이터 버스트 할당 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 빔포밍이 결정된 데이터 버스트의 할당에 필요한 슬롯(slot) 수를 수평식 할당에 따른 슬롯 듀레이션(Duration)으로 나누어 상기 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수를 구하고,
    상기 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수에 기초하여 상기 6개 메이저 그룹 중 상기 데이터 버스트의 할당이 시작되는 어느 하나의 메이저 그룹을 결정하는 것을 특징으로 하는 데이터 버스트 할당 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    빔포밍이 결정된 전체 데이터 버스트의 크기를 산출하는 단계;
    상기 빔포밍이 결정된 전체 데이터 버스트의 크기가 상기 PUSC 존의 크기를 초과하는지 확인하는 단계;
    확인결과, 상기 빔포밍이 결정된 전체 데이터 버스트의 크기가 상기 PUSC 존의 크기를 초과하면, 상기 PUSC 존의 크기를 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 버스트 할당 방법.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 메이저 그룹을 결정하는 단계는
    상기 빔포밍이 결정된 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수에 기 초하여, 상기 데이터 버스트를 카테고리 1 내지 3 중 어느 하나의 카테고리로 분류하는 단계를 포함하고,
    상기 카테고리 1은 상기 우수 번째 메이저 그룹 중 어느 하나의 메이저 그룹으로부터 상기 데이터 버스트의 할당을 정의하고,
    상기 카테고리 2는 상기 기수 번째 메이저 그룹 중 어느 하나의 메이저 그룹으로부터 데이터 버스트의 할당을 정의하고,
    상기 카테고리 3은 상기 6개의 메이저 그룹 중 어느 하나의 메이저 그룹으로부터 데이터 버스트의 할당을 정의하는 것을 특징으로 하는 데이터 버스트 할당 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    빔포밍을 적용했을 때 예상되는 데이터 버스트의 크기와 빔포밍을 적용하지 않았을 때 예상되는 데이터 버스트의 크기를 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 따라, 상기 빔포밍이 결정된 데이터 버스트들 각각에 대하여 빔포밍 적용 여부를 결정하는 단계를 더 포함하고,
    빔포밍을 적용했을 때 예상되는 데이터 버스트의 크기가 빔포밍을 적용하지 않았을 때 예상되는 데이터 버스트의 크기를 초과하면 해당 데이터 버스트에 대해 빔포밍을 적용하지 않는 것을 특징으로 하는 데이터 버스트 할당 방법.
  12. MIMO(Multiple Input Multiple Output) 및 빔포밍을 지원하는 경우에,
    데이터 버스트의 크기에 근거하여 상기 빔포밍의 적용 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단결과에 따른 빔포밍을 적용 시 수신기가 STC 지원능력이 있으면, PUSC 존에 데이터 버스트를 할당하고, 상기 수신기가 STC 지원 능력이 없으면 BAND AMC 존에 데이터 버스트를 할당하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 버스트 할당 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 수신기로부터 CQI(Channel Quality Information)를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 버스트 할당 방법.
  14. 단말에 적용 가능한 파라미터에 기초하여 하향링크 영역의 PUSC(Partial Usage of the SubChannel Zone) 존에 할당하고자 하는 데이터 버스트의 빔포밍(beamforming) 적용여부를 판단하는 판단부;
    빔포밍 적용이 결정된 데이터 버스트의 할당에 필요한 서브채널의 개수에 기초하여 상기 PUSC 존을 구성하는 6개 메이저 그룹(메이저 그룹 0 내지 5) 중 상기 데이터 버스트의 할당이 시작되는 어느 하나의 메이저 그룹을 결정하는 메이저 그룹 결정부; 및
    상기 어느 하나의 메이저 그룹에서부터 빔포밍 데이터 버스트를 할당하는 버스트 할당부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 버스트 할당 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 파라미터는
    레인징 시 상기 단말로부터 수시된 SBC-REQ 메시지에 포함된 OFDMA SS demodulator for MIMO Support 파라미터 인 것을 특징으로 하는 데이터 버스트 할당 장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 메이저 그룹 결정부는
    상기 빔포밍 적용이 결정된 데이터 버스트의 할당에 필요한 슬롯 수를 상기 PUSC 존의 슬롯 듀레이션(slot duration)으로 나누어 상기 서브채널의 개수를 산출하고,
    상기 서브채널의 개수를 수직식 또는 수평식 할당에 따라 정해진 값으로 나누어 얻어진 나머지 값에 따라 상기 빔포밍 적용이 결정된 데이터 버스트의 할당이 시작되는 메이저 그룹의 결정의 위한 카테고리를 분류하는 것을 특징으로 하는 데이터 버스트 할당 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    빔포밍 적용이 결정된 전체 데이터 버스트의 크기가 상기 PUSC 존의 크기를 초과하면, 상기 PUSC 존의 크기를 증가시키는 존 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 버스트 할당 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 존 제어부는
    파일럿 period(4 심볼) 단위 또는 슬롯 듀레이션(2 심볼) 단위로 상기 PUSC 존의 크기를 증가시키는 것을 특징으로 하는 데이터 버스트 할당 장치.
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