KR20110055015A - 고속 무선통신 시스템에서 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법 및 그 시스템 - Google Patents

고속 무선통신 시스템에서 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법 및 그 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사용자 단말기가 셀 경계에 위치하여 시간에 따라 큰 간섭을 유발할 수 있는 HSUPA 서비스나 HSDPA 서비스에는 일반 슬롯(Normal Slot)을 할당하고, 사용자 단말기가 기지국에 가까이 위치하여 간섭 수준이 일정한 음성 서비스와 같은 데이터 채널(DCH) 서비스에는 크로스 슬롯(Cross Slot)을 할당함으로써, 슬롯간 간섭을 고려하여 인접한 셀들 사이에 과도한 간섭이 발생되지 않도록 된, 고속 무선통신 시스템에서 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 기지국은, 사용자 단말기와 이동 통신망을 통해 통신하는 통신부; 상기 사용자 단말기에 상향링크 및 하향링크 자원을 할당하는 자원 할당부; 상기 할당된 상향링크 및 하향링크 자원을 이용해 데이터 패킷을 스케줄링하는 스케줄러; 및 상기 사용자 단말기에 대해 할당할 서브 프레임 구조에서 크로스 슬롯과 일반 슬롯을 파악하고, 상기 사용자 단말기로부터 요청된 서비스가 공용자원 서비스인 경우에 상향링크 일반 슬롯 및 하향링크 일반 슬롯을 할당하고, 전용자원 서비스인 경우에 상기 사용자 단말기와의 경로손실을 산출하여, 산출된 경로손실을 근거로 크로스 슬롯의 DCH 자원 또는 일반 슬롯의 DCH 자원이 할당되도록 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 인접한 셀들 사이의 전반적인 간섭 영향이 줄어들고 더불어 Cross-slot 현상에 의해 나타나는 과도한 간섭이 줄어들어 TD-SCDMA 시스템의 전송효율을 크게 향상시킬 수 있다.
TDD, 기지국, 고속 무선통신, 타임슬롯, 간섭, 자원 할당, TD-SCDMA, HSDPA, HSUPA, 크로스 슬롯, Normal slot

Description

고속 무선통신 시스템에서 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법 및 그 시스템{System and method for radio resource allocation considering cross-slot interference in TDD-based high-speed wireless communication systems}
본 발명은 제3세대 이동통신시스템 중 하나인 TD-SCDMA 시스템에서 고속의 패킷전송 서비스를 제공하는 경우 발생할 수 있는 슬롯간 간섭을 줄이는 무선자원 할당 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 사용자 단말기가 셀 경계에 위치하여 시간에 따라 큰 간섭을 유발할 수 있는 HSUPA 서비스나 HSDPA 서비스에는 일반 슬롯(Normal Slot)을 할당하고, 사용자 단말기가 기지국에 가까이 위치하여 간섭 수준이 일정한 음성 서비스와 같은 데이터 채널(DCH) 서비스에는 크로스 슬롯(Cross Slot)을 할당함으로써, 슬롯간 간섭을 고려하여 인접한 셀들 사이에 과도한 간섭이 발생되지 않도록 된, 고속 무선통신 시스템에서 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access)는 TDD/TDMA와 CDMA의 장점을 결합한 제3세대(3G) 이동통신 기술 중 하나이다. TD-SCDMA 시스템은 중국 이동통신 시장의 거대한 잠재력을 바탕으로 1998년 CWTS(China Wireless Technology Standard) Group에 의하여 제안되었으며, 2000년 5월에 ITU(International Telecommunications Union)에 의하여 3G 표준으로 제정되었고, 이듬해인 2001년 3월에는 3세대 이동통신 시스템의 표준화를 담당하는 3GPP (The Third Generation Partnership Project)에서 Release 4에 포함되는 정식 표준으로 등록이 되었다.
TD-SCDMA는 이름에서도 유추할 수 있듯이, TDD(Time Division Duplexing) 및 TDMA(Time Division Multiple Access) 기술과 Synchronous CDMA 기술을 결합시킨 것이다. 따라서, WCDMA 및 CDMA 2000과 같은 타 3G 기술과 비교하여 유연한 주파수 할당, 저가의 송수신기 구현, GSM 시스템으로부터의 간단한 네트워크 진화 등 독특한 장점들을 지니고 있다.
TD-SCDMA 기술은 기존의 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)와 비교하여 무선접속 기술을 WCDMA 방식이 아닌 TD-SCDMA 방식으로 대체했다고 할 수 있다. 실제로 WCDMA와 TD-SCDMA의 표준규격을 작성하는 3GPP에서도 무선 인터페이스의 물리계층과 제2계층을 제외하고 나머지 부분은 WCDMA와 동일하게 취급하고 있다. 따라서, TD-SCDMA의 기본적인 구조는 WCDMA 시스템의 구조와 동일하다고 할 수 있다.
TD-SCDMA는 CDMA에 기반한 시스템이기 때문에 간섭을 효율적으로 제어해야 한다. 특히, 시분할 듀플렉스 방식(TDD)을 사용하는 TD-SCDMA에서는 동일한 주파수를 사용하여 하향링크와 상향링크 통신이 이루어지고, 이로 인해 기지국과 기지국 사이, 기지국과 단말기 사이, 단말기와 단말기 사이 등에서 서로 간섭영향을 미칠 수 있기 때문이다.
도 1은 종래 TD-SCDMA 시스템에서의 크로스 슬롯 간섭 현상을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 인접한 두 셀에서 사용하는 Switching Point가 일치하지 않는 상황을 가정하였다. TS3과 TS4의 전송 방향이 양쪽 셀에서 반대가 된다. 위쪽 셀에 있는 단말기가 상향링크로 TS3에서 데이터를 전송하면 위쪽에 있는 기지국이 이 정보를 수신하는 동시에 아래쪽에 있는 단말기에게 큰 간섭으로 작용한다. 왜냐하면 동일한 슬롯 위치에서 아래쪽 단말기는 하향링크로 데이터를 수신하고 있기 때문이다. 마찬가지로, 아래쪽 기지국이 TS3에서 단말로 데이터를 전송하면 이 신호는 단말기뿐만 아니라 위쪽에 있는 기지국에도 간섭으로 작용한다. 이와 같이, TDD 셀룰러 환경에서 타임슬롯의 전송 방향이 일치하지 않아 발생하는 간섭을 크로스 슬롯(Cross-slot) 간섭이라고 부른다.
Cross-slot 간섭은 동일 주파수를 사용하는 이웃 주파수 또는 사업자들 사이에서도 발생할 수 있다. TD-SCDMA에서 Cross-slot 간섭을 줄일 수 있는 방법은 타임슬롯의 전송방향을 모든 기지국에서 일치시키는 것이다. 하지만, 모든 기지국에서 동일한 Switching Point를 유지하면 네트워크의 운용 유연성이 줄어들게 된다. 결국 동일한 주파수 대역에서 송신과 수신이 동시에 이루어지는 TD-SCDMA 시스템에서는 시스템의 운용 유연성을 보장하기 위하여 상향링크와 하향링크의 경계를 셀 별로 다르게 설정하게 되는데, 이로 인해 일부 타임슬롯에서는 과도한 간섭이 발생할 수 있게 된다. 간섭은 CDMA 시스템의 성능에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에, 이러한 Cross-slot 간섭은 TD-SCDMA의 성능을 크게 저하시킬 수 있다. 따라서, Cross-slot 간섭을 줄일 수 있는 효율적인 무선자원 할당 방법이 필요하다.
Cross-slot 간섭은 사용자에 의해서 구축되는 소형 기지국에서 더욱 심각할 수 있다. 왜냐하면 소형 기지국은 사업자가 설치하지 않고 고객의 선호에 따라 자유롭게 설치되고 설정될 수 있기 때문이다. 각 사용자는 소형 기지국의 위치를 결정하고, 필요에 따라서는 서로 다른 UL:DL 비율을 설정할 것이다. 따라서 소형 기지국에서 Cross-slot 상황은 매크로 셀에서 발생하는 상황보다 더욱 빈번할 수 있다.
더불어, TD-SCDMA 소형 기지국이 HSDPA/HSUPA 서비스를 지원하면 Cross-slot 간섭은 더욱 큰 문제를 야기할 수 있다. 기지국이 많은 RU를 사용하여 HSDPA 데이터를 전송할 경우 Cross-slot에서 인접한 기지국에 높은 간섭을 유발할 수 있다. 마찬가지로, HSUPA 역시 높은 코드율을 지원하기 위해 단말기에게 높은 송신전력을 할당할 수 있기 때문에 Cross-slot에서 인근 단말기에게 큰 간섭을 유발할 수 있다. HSDPA/HSUPA에서는 동적인 UL/DL 자원할당에 의해 간섭 수준이 크게 변하기 때문에 Cross-slot을 더욱 고려할 필요가 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 사용자 단말기가 셀 경계에 위치하여 시간에 따라 큰 간섭을 유발할 수 있는 HSUPA 서비스나 HSDPA 서비스에는 일반 슬롯(Normal Slot)을 할당하고, 사용자 단말기가 기지국에 가까이 위치 하여 간섭 수준이 일정한 음성 서비스와 같은 데이터 채널(DCH) 서비스에는 크로스 슬롯(Cross Slot)을 할당함으로써, 슬롯간 간섭을 고려하여 인접한 셀들 사이에 과도한 간섭이 발생되지 않도록 된, 무선자원 할당 시스템 및 그의 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법, 기지국 및 그의 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선자원 할당 시스템은, 사용자 단말기로부터 요청된 서비스가 전용자원 서비스인지 공용자원 서비스인지를 확인하고, 상기 요청된 서비스가 공용자원 서비스인 경우 일반 슬롯(Normal-Slot)을 할당하고, 상기 요청된 서비스가 전용자원 서비스인 경우 상기 사용자 단말기와의 경로손실(Path-Loss)을 근거로 크로스 슬롯(Cross-Slot)을 할당하는 기지국; 및 상기 기지국으로 공용자원 서비스를 요청한 경우에 상기 기지국으로부터 일반 슬롯을 할당받고, 상기 기지국으로 전용자원 서비스를 요청한 경우에 상기 기지국과의 경로손실을 근거로 크로스 슬롯을 할당받아 데이터를 송수신하는 사용자 단말기를 포함한다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기지국은, 사용자 단말기와 이동 통신망을 통해 통신하는 통신부; 상기 사용자 단말기에 상향링크 및 하향링크 자원을 할당하는 자원 할당부; 상기 할당된 상향링크 및 하향링크 자원을 이용해 데이터 패킷을 스케줄링하는 스케줄러; 및 상기 사용자 단말기에 대해 할당할 서브 프레임 구조에서 크로스 슬롯과 일반 슬롯을 파악하고, 상기 사용자 단말 기로부터 요청된 서비스가 공용자원 서비스인 경우에 상향링크 일반 슬롯 및 하향링크 일반 슬롯을 할당하고, 전용자원 서비스인 경우에 상기 사용자 단말기와의 경로손실을 산출하여, 산출된 경로손실을 근거로 크로스 슬롯의 DCH 자원 또는 일반 슬롯의 DCH 자원이 할당되도록 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어부는 상기 사용자 단말기로부터 요청된 서비스가 공용자원 서비스인 경우, HSUPA 서비스에 일반 슬롯을 할당하고, HSDPA 서비스에 일반 슬롯을 할당한다.
또한, 상기 제어부는 상기 사용자 단말기로부터 요청된 서비스가 전용자원 서비스인 경우, 서브 프레임 내에 상기 전용자원 서비스에 할당할 수 있는 DCH 자원이 존재하는지 파악하고, DCH 가용 자원이 존재하면 상기 사용자 단말기와의 경로손실을 산출한다.
또한, 상기 제어부는 상기 경로손실이 임계값보다 작으면 상기 사용자 단말기가 기지국에 가까이 있는 것으로 인식하여 크로스 슬롯의 DCH 자원을 할당하고, 상기 경로손실이 임계값보다 크면 상기 사용자 단말기가 셀 경계에 위치한 것으로 인식하여 일반 슬롯의 DCH 자원을 할당한다.
그리고, 상기 제어부는 상기 크로스 슬롯 또는 상기 일반 슬롯에 대한 DCH 가용 자원이 부족한 경우, 다른 셀의 일반 슬롯 또는 크로스 슬롯의 DCH 자원을 할당한다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법은, 사용자 단말기에 무선통신 자원을 할당하는 기지국을 포함 하는 고속 무선통신 시스템의 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법으로서, (a) 상기 사용자 단말기가 상기 기지국으로 서비스를 요청하는 단계; (b) 상기 기지국이 해당 서비스의 종류를 파악하는 단계; 및 (c) 상기 사용자 단말기로부터 요청된 서비스가 공용자원 서비스인 경우에 상향링크 일반 슬롯 및 하향링크 일반 슬롯을 할당하고, 전용자원 서비스인 경우에 상기 사용자 단말기와의 경로손실을 산출하여, 산출된 경로손실을 근거로 크로스 슬롯을 할당하는 단계를 포함한다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기지국의 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법은, 사용자 단말기에 상향링크 및 하향링크 자원을 할당하는 기지국의 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법으로서, (a) 상기 사용자 단말기로부터 호 수락 요청 메시지를 수신하는 단계; (b) 상기 호 수락 요청에 대한 서비스의 종류를 파악하는 단계; (c) 상기 파악된 서비스의 종류에 따라 각 슬롯에 있는 무선자원에 가용자원이 존재하는지 검사하는 단계; 및 (d) 상기 각 슬롯에 가용자원이 존재하면, 상기 파악된 서비스가 공용자원 서비스인 경우에 일반 슬롯을 할당하고, 상기 파악된 서비스가 전용자원 서비스인 경우에 크로스 슬롯의 DCH 자원 또는 일반 슬롯의 DCH 자원을 할당하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (a) 단계는 서브 프레임의 구조에서 크로스 슬롯과 일반 슬롯을 파악한 상태에서 수행한다.
또한, 상기 (b) 단계는 공용자원을 사용하는 HSDPA/HSUPA 서비스인지, 전용자원을 사용하는 DCH 서비스인지를 파악한다.
또한, 상기 (d) 단계는 상기 파악된 서비스가 전용자원 서비스이고 DCH 가용 자원이 존재하면, 상기 사용자 단말기와의 경로손실(PL)을 산출하고, 상기 산출된 경로손실이 임계값보다 작으면 크로스 슬롯의 DCH 자원을 할당하며, 상기 산출된 경로손실이 임계값보다 크면 일반 슬롯의 DCH 자원을 할당한다.
또한, 상기 (d) 단계는, 상기 파악된 서비스가 전용자원 서비스이고 DCH 가용자원이 존재하면, HSDPA 서비스에 하향링크(DL) 일반슬롯을 할당하고, HSUPA 서비스에 상향링크(UL) 일반슬롯을 할당하며, 음성 서비스와 같은 DCH 서비스에 크로스 슬롯을 할당한다.
그리고, 상기 (d) 단계는, 상기 크로스 슬롯 또는 상기 일반 슬롯에 DCH 가용자원이 부족한 경우, 다른 셀에 있는 일반 슬롯 또는 크로스 슬롯의 DCH 자원을 할당한다.
본 발명에 의하면, 인접한 셀들 사이의 전반적인 간섭 영향이 줄어들고 더불어 Cross-slot 현상에 의해 나타나는 과도한 간섭이 줄어들어 TD-SCDMA 시스템의 전송효율을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.
TD-SCDMA 기술에서 채택한 가장 기본적인 동작모드는 TDD(Time Division Duplexing)이다. 즉, 상향링크와 하향링크에 대한 주파수를 분리하지 않고 동일한 대역을 사용하여 서비스를 제공한다. TDD 방식을 사용함으로써 얻을 수 있는 이득은 다음과 같다.
1) 상향링크와 하향링크가 분리되지 않으므로 주파수 분리를 위한 가드밴드가 요구되지 않으며, 양방향으로 비대칭적인 서비스를 지원할 수 있어서 주파수 효율을 극대화할 수 있다.
2) FDD 방식의 송수신기에는 송신 및 수신 RF 모듈을 분리하여 구현해야 하지만, TD-SCDMA는 하나의 RF 모듈을 송신 및 수신에 사용할 수 있어 저가의 송수신기 구현이 가능하다.
3) 하향링크와 상향링크에 대한 채널의 전파 특성도 매우 유사하므로, Smart Antenna 기술 및 Joint Detection 기술을 활용하여 시스템 용량을 개선할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 적용되는 TD-SCDMA 물리채널의 기본적인 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 2에서, TD-SCDMA의 프레임(Frame)은 10ms의 길이를 갖는다. 여러 개의 프레임을 묶어서 하나의 Super Frame을 이루며, 각 프레임은 5ms 길이의 두 개의 서브 프레임(Sub-frame)으로 구성된다. 특히, TD-SCDMA에서 데이터 전송을 위한 기본적인 단위는 Sub-frame이 된다.
하나의 Sub-frame 내에는 하향링크 신호와 상향링크 신호가 공존하는데, 전송되는 방향이 바뀌는 시점을 전환점(Switching Point)이라 부르고 있다. TD-SCDMA에서는 도 2에서와 같이 하나의 Sub-frame 내에 항상 두 개의 Switching Point가 존재한다. 7개의 타임슬롯(TS:Time Slot) 중에서 TS0는 항상 하향링크로 할당되며 TS1은 항상 상향링크로 할당된다. TS0와 TS1의 데이터 전송방향이 다르게 되므로 이 지점도 Switching Point가 된다. 나머지 타임슬롯들은 비대칭적인 트래픽을 지원하기 위하여 상/하향에 할당하는 길이를 자유롭게 조절할 수 있다. 도 2에서는 하향링크에 총 4개의 타임슬롯을 할당하고 상향링크에 총 3개의 타임슬롯을 할당하였다. TS3와 TS4 사이에서 링크의 방향이 전환되므로, 이 경계가 또 다른 Switching Point가 된다. 각 Sub-frame 내에는 7개의 타임슬롯과 더불어 TDD 시스템의 동작을 지원하는 특수한 신호가 추가되는데, 이 정보는 TS0과 TS1 사이에서 정의되며, 각각 DwPTS(Downlink Pilot TS), UpPTS(Uplink Pilot TS), GP(Guard Period)라고 부른다. DwPTS는 하향링크를 위한 Pilot 정보를 전송하는 신호로, 하향링크 동기 및 최초 셀 탐색에 사용이 된다. UpPTS는 총 160 chip으로 구성되며, 32 chip은 GP로, 나머지 128 chip은 SYNC로 사용된다. 이 SYNC 신호는 상향링크 최초 동기, 임의접속(random access) 절차, 핸드오버 시 인접 셀에 대한 측정 등에 사용된다. GP는 DwPTS와 UpPTS 신호 사이의 겹침을 막아주는 보호구간(guard period)으로 96 chip으로 구성된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선자원 할당 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 무선자원 할당 시스템(300)은, 사용자 단말기(310), 통신망(320) 및 기지국(330)을 포함한다.
사용자 단말기(310)는 기지국(330)으로 공용자원 서비스를 요청한 경우에 기 지국(330)으로부터 일반 슬롯(Normal-Slot)을 할당받고, 기지국(330)으로 전용자원 서비스를 요청한 경우에 기지국(330)과의 경로손실(Path-Loss)을 근거로 크로스 슬롯(Cross-Slot)의 DCH(Dedicated Channel) 자원 또는 일반 슬롯의 DCH 자원을 할당받아 데이터를 송수신한다.
통신망(220)은 이동 통신망으로서, CDMA 2000 1x, CDMA 2000 1x EV-DO, WCDMA 네트워크, TD-SCDMA 네트워크 등을 포함한다.
기지국(330)은 사용자 단말기(310)로부터 요청된 서비스가 전용자원 서비스인지 공용자원 서비스인지를 확인하고, 요청된 서비스가 공용자원 서비스인 경우 일반 슬롯(Normal-Slot)을 할당하고, 요청된 서비스가 전용자원 서비스인 경우 사용자 단말기(310)와의 경로손실(Path-Loss)을 근거로 크로스 슬롯(Cross-Slot)의 DCH 자원 또는 일반 슬롯의 DCH 자원을 할당한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 기지국(330)은, 통신부(410), 자원 할당부(420), 스케줄러(430) 및 제어부(440)를 포함한다.
통신부(410)는 사용자 단말기(310)와 이동 통신망을 통해 통신한다.
자원 할당부(420)는 사용자 단말기(310)에 상향링크 및 하향링크 자원을 할당한다.
스케줄러(430)는 사용자 단말기(310)에 대해 할당된 상향링크 및 하향링크 자원을 이용해 데이터 패킷을 사용자 단말기(310)로 스케줄링한다.
제어부(440)는 사용자 단말기(310)에 대해 할당할 서브 프레임 구조에서 크로스 슬롯과 일반 슬롯을 파악하고, 사용자 단말기(310)로부터 요청된 서비스가 공용자원 서비스인 경우에 상향링크 일반 슬롯 및 하향링크 일반 슬롯을 할당하고, 전용자원 서비스인 경우에 사용자 단말기(310)와의 경로손실을 산출하여, 산출된 경로손실을 근거로 크로스 슬롯의 DCH 자원 또는 일반 슬롯의 DCH 자원이 할당되도록 제어한다.
또한, 제어부(440)는 사용자 단말기(310)로부터 요청된 서비스가 공용자원 서비스인 경우, HSUPA 서비스에 상향링크 일반 슬롯을 할당하고, HSDPA 서비스에 하향링크 일반 슬롯을 할당한다.
또한, 제어부(440)는 사용자 단말기(310)로부터 요청된 서비스가 전용자원 서비스인 경우, 서브 프레임 내에 전용자원 서비스에 할당할 수 있는 DCH 자원이 존재하는지 파악하고, DCH 가용 자원이 존재하면 사용자 단말기(310)와의 경로손실을 산출한다.
또한, 제어부(440)는 경로손실이 임계값보다 작으면 사용자 단말기(310)가 기지국에 가까이 있는 것으로 인식하여 크로스 슬롯의 DCH 자원을 할당하고, 경로손실이 임계값보다 크면 사용자 단말기(310)가 셀 경계에 위치한 것으로 인식하여 일반 슬롯의 DCH 자원을 할당한다.
그리고, 제어부(440)는 크로스 슬롯 또는 일반 슬롯에 대한 DCH 가용 자원이 부족한 경우, 다른 셀의 일반 슬롯 또는 크로스 슬롯의 DCH 자원을 할당한다.
여기서, 본 발명에서 이용하는 TDD HSDPA 기술에 대하여 좀 더 상세히 설명 한다.
고속하향패킷접속(HSDPA, High-Speed Downlink Packet Access)은 기존의 TD-SCDMA 시스템에서 하향링크 전송속도를 최대 2.8 Mbps까지 향상시킬 수 있는 기술이다. 기존의 TD-SCDMA 기술을 기반으로 전송속도를 높일 수 있는 다양한 기술이 채택되었다.
HSDPA TDD에서 사용자 데이터는 HS-DSCH (High-Speed Downlink Shared Channel)라는 전송채널 (Transport Channel)을 통해 전송되고, 이 채널은 셀 내 모든 단말기들에 의해서 공유된다. HS-DSCH는 기지국의 물리계층에서 하나 또는 여러 개의 HS-PDSCH (High-Speed Physical Downlink Shared Channel)로 매핑 되는데, 기지국은 HS-PDSCH를 통해 데이터를 전송하기 이전에 관련 디코딩 정보를 HS-SCCH (High-Speed Shared Control Channel)로 미리 전송하여 단말기가 데이터의 수신을 준비하도록 한다. HS-SCCH는 사용자의 식별정보, TFRI (Transport formation Resource Indicator), HARQ 정보, 상향링크 동기화 정보, 전력제어 비트 등을 포함한다. TD-SCDMA에서는 상향링크 제어정보 전송을 위한 별도의 채널이 존재하게 되는데, 이 채널을 HS-SICH(High-Speed Shared Information Channel)라고 부른다. HS-SICH는 상향링크에 대한 상위계층의 제어정보인 3개의 필드가 포함되어 있으며, 이들은 각각 CQI(Channel Quality Indicator), ACK/NAK 정보, 전력제어 정보 등이다.
HSDPA TDD에서 기본적인 전송주기인 TTI는 TD-SCDMA의 Sub-frame과 동일하며 5ms의 길이를 갖는다. 특정 단말기에게 HS-DSCH를 통해 데이터를 전송할 필요가 있 다면, 기지국은 데이터를 전송하기 이전에 HS-SCCH를 통해 관련 디코딩 정보를 전달한다. 이 정보에는 단말기에서 고속 데이터를 수신할 수 있는 여러 가지 정보가 포함되는데, 앞에서 언급한 TFRI, HARQ 정보 등이 포함된다. HS-SCCH와 HS-PDSCH를 수신한 단말기는 일정한 시간이 지난 후 ACK/NAK과 CQI 정보를 상향링크 HS-SICH를 통해 전송한다.
이어, TDD HSUPA 기술에 대하여 좀 더 상세히 설명한다.
고속상향패킷접속(HSUPA, High-Speed Uplink Packet Access) 기술은 기존의 TD-SCDMA 시스템 체계를 활용하여 상향링크 전송속도를 최대 2.23Mbps까지 향상시킬 수 있는 기술이다. 이 TDD기반 HSUPA기술은 단말기의 최대 전송속도 및 셀 전송효율(throughput)을 향상시키고, 트래픽의 지연시간을 줄여준다. 이를 위해, HSUPA에서는 기존의 TD-SCDMA 기술을 기반으로 전송속도를 높일 수 있도록 다양한 기술들이 채택되었다.
TD-SCDMA의 물리계층에서 사용하는 가장 큰 확산계수(SF: Spreading Factor)는 16인데, 이 SF16 코드가 기본적인 무선자원이 된다. 즉, 특정한 타임슬롯에서 사용하는 하나의 SF16 코드를 1 RU(resource unit)라고 부른다. 따라서, 하나의 타임슬롯에는 총 16RU의 자원이 있다고 할 수 있다. 유사하게, 보다 낮은 확산계수를 갖는 경우에도 RU의 개념을 적용할 수 있다. 예를 들어, SF4 코드는 SF16 코드 4개와 같은 전송능력을 가지므로 4 RU에 해당하는 자원이 된다고 볼 수 있다.
HSUPA에서 데이터 전송과 관련된 기본적인 전송 간격인 TTI(transmission time interval)는 5ms이다. 송신 전력, 타임슬롯, 코드 자원 등 상향링크 전송을 위한 모든 자원은 기지국에 의해 할당된다. 더불어, HSUPA에서는 상향링크 고속 데이터 전송을 위한 다양한 물리 채널들이 추가되었다.
E-PUCH(enhanced physical uplink channel)는 상향링크로 데이터를 전송하는 채널로 각 사용자에 대하여 슬롯당 1개의 코드(SF=1, 2, 4, 8, 16)가 할당된다. E-PUCH의 전송을 지원하는 제어 채널로는 E-UCCH(enhanced uplink control channel)와 E-RUCCH(enhanced random access uplink channel)가 있다.
E-UCCH는 종종 E-PUCH와 다중화되고, E-RUCCH는 다른 단말기와 경합(contention)하는 상향링크 자원을 이용한다. E-UCCH는 E-PUCH의 디코딩과 관련된 제어정보를 포함하고, E-PUCCH는 단말기가 기지국에게 상향링크 전송을 위한 무선자원을 요구할 때 사용된다.
E-HICH(enhanced acknowledgement indicator channel)는 E-PUCH를 통한 상향링크 전송에 대하여 기지국에서의 수신성공 여부를 알려주는 하향링크 채널이다. 더불어, 상향링크 스케줄링을 지원하기 위한 하향링크 제어 채널로 E-AGCH(enhanced absolute grant channel)가 있는데, 이 채널은 기지국이 각 단말기에서 전송하는 스케줄링 제어 메시지를 포함한다.
HSUPA 에서 채택한 데이터의 전송과정은 다음과 같다. 먼저, 기지국이 E-AGCH를 통해 특정 단말기에게 E-PUCH 채널 자원을 할당하고, 단말기는 할당된 E-PUCH 자원을 이용하여 데이터를 전송한다. 기지국은 수신한 데이터에 대한 확인을 E-HICH를 통해 전달한다(ACK 또는 NACK). 기지국이 할당하는 E-PUCH 자원은 전환점(Switching Point)의 위치에 따라 1~5개까지 할당될 수 있고, 각 단말기는 이를 넘지 않는 한도에서 연속적인 슬롯을 할당 받을 수 있다. 하지만, 구현 편의성을 위하여 각 슬롯에서 사용하는 코드 및 확장계수(SF)는 특정 서브 프레임 동안 동일하다. 상향링크 전송이 끝나면 E-HICH를 통해 전송 성공 여부를 수신한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법을 설명하기 위한 전체 흐름도이다.
TD-SCDMA의 전송 방식에서 이웃한 셀과의 타임슬롯의 전송 방향이 다른 슬롯을 Cross-slot이라고 하면, 이외의 다른 슬롯은 Normal-slot이라고 부를 수 있다. 즉, Normal-slot은 이웃한 셀과 전송방향이 동일한 타임슬롯이다. 전송방향에 따라 UL Normal-slot과 DL Normal-slot으로 구분할 수 있다. 참고로, TD-SCDMA 기지국은 Cross-slot 위치를 파악하기 위해 인접 기지국들의 TDD 자원분할 정보를 수집할 필요가 있다.
도 5를 참조하면, 사용자 단말기(310)는 기지국(330)으로 서비스를 요청한다(S510).
이에, 기지국(330)은 해당 서비스의 종류를 파악한다(S520).
따라서, 기지국(330)은 사용자 단말기(310)로부터 요청된 서비스가 공용자원 서비스인 경우에 상향링크 일반 슬롯 및 하향링크 일반 슬롯을 할당하고, 전용자원 서비스인 경우에 사용자 단말기(310)와의 경로손실(Path-Loss)을 산출하여, 산출된 경로손실을 근거로 크로스 슬롯의 DCH 자원 또는 일반 슬롯의 DCH 자원을 할당한다(S530).
본 발명에서는 Cross-slot에 의한 간섭문제를 완화하기 위하여, 시간에 따라 큰 간섭을 유발할 수 있는 트래픽을 Normal slot에 할당하고, 간섭 수준이 일정한 트래픽을 Cross slot에 할당한다. 즉, HSDPA 서비스는 DL Normal slot에, HSUPA 서비스는 UL Normal slot에, 음성 서비스와 같은 DCH 서비스는 Cross-slot에 할당한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 기지국(330)은 사용자 단말기(310)로부터 호 수락 요청 메시지를 수신한다(S602).
이때, 기지국(330)은 서브 프레임의 구조에서 크로스 슬롯과 일반 슬롯을 파악한 상태에서 사용자 단말기(310)로부터 호 수락 요청 메시지를 수신한다.
이에, 기지국(330)은 호 수락 요청에 대한 서비스의 종류를 파악한다(S604).
즉, 기지국(330)은 호 수락 요청에 대한 서비스가 공용자원을 사용하는 HSDPA/HSUPA 서비스인지, 전용자원을 사용하는 DCH 서비스인지를 파악한다.
이어, 파악된 서비스가 전용자원 서비스인 경우(S606-예), 기지국(330)은 각 슬롯에 있는 무선자원에 가용자원이 존재하는지 검사한다(S608).
이어, 각 슬롯에 가용자원이 존재하면(S610-예), 기지국(330)은 사용자 단말기(310)와의 경로손실(PL)을 산출하고, 산출된 경로손실을 임계값(threshold)과 비교한다(S612).
이어, 기지국(330)은 산출된 경로손실 값이 임계값보다 작으면 크로스 슬롯의 DCH 자원을 할당하며, 산출된 경로손실이 임계값보다 크면 일반 슬롯의 DCH 자 원을 할당한다(S614).
한편, 파악된 서비스가 공용자원 서비스인 경우(S620-예), 기지국(330)은 도 7에 도시된 바와 같이 HSDPA 서비스에 하향링크(DL) 일반슬롯을 할당하고, HSUPA 서비스에 상향링크(UL) 일반슬롯을 할당한다(S622).
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 크로스 슬롯 간섭을 고려한 타임슬롯 할당 예를 나타낸 도면이다. 이때, 사용자 단말기(310)의 위치가 이웃 셀에 미치는 간섭 수준과 밀접한 관련이 있기 때문에 Cross-slot에서의 간섭을 추가적으로 줄이려면 셀 경계에 위치한 단말기를 Normal-slot에 할당할 필요가 있다. 정리하면, 기지국(330)에 가까이 위치하면서 DCH 서비스를 이용하는 사용자 단말기(310)에게는 Cross-slot의 무선 자원을 할당하고, HSDPA/HSUPA 또는 셀 경계에 위치한 사용자 단말기(310)에게는 Normal-slot 자원을 할당한다.
그리고, 기지국(330)은 크로스 슬롯 또는 일반 슬롯에 DCH 가용자원이 부족한 경우(S610-아니오), 다른 셀에 있는 일반 슬롯 또는 크로스 슬롯의 DCH 자원을 할당한다(S630).
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 사용자 단말기가 셀 경계에 위치하여 시간에 따라 큰 간섭을 유발할 수 있는 HSUPA 서비스나 HSDPA 서비스에는 일반 슬롯(Normal Slot)에 할당하고, 사용자 단말기가 기지국에 가까이 위치하여 간섭 수준이 일정한 음성 서비스와 같은 데이터 채널(DCH) 서비스에는 크로스 슬롯(Cross Slot)에 할당함으로써, 슬롯간 간섭을 고려하여 인접한 셀들 사이에 과도한 간섭이 발생되지 않도록 된, 무선자원 할당 시스템 및 그의 슬롯간 간섭을 고려한 무선자 원 할당 방법, 기지국 및 그의 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법을 실현할 수 있다.
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. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 제3세대 이동통신시스템 중 하나인 TD-SCDMA 시스템에서 슬롯간 간섭을 줄일 수 있는 무선자원 할당 서비스에 적용할 수 있다.
또한, 부하의 변동이 심하거나 인접 셀에 미치는 간섭이 높은 서비스에게는 슬롯간 간섭이 없는 타임슬롯을 단말기에 할당하는 시스템 및 서비스에 적용할 수 있다.
또한, 슬롯간 간섭에 의해 나타나는 과도한 간섭을 줄일 수 있는 시스템 및 서비스에 적용할 수 있다.
또한, HSDPA와 HSUPA를 지원하는 소형 TD-SCDMA 네트워크에서 상/하향링크 자원을 할당하는 방법 및 시스템에 적용할 수 있다.
그리고, 고속 패킷전송 서비스를 위한 가용자원을 충분히 확보하고 무선자원 의 이용 효율을 향상시킬 필요가 있는 시스템이나 서비스 등에 적용할 수 있다.
도 1은 종래 TD-SCDMA 시스템에서의 크로스 슬롯 간섭 현상을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 적용되는 TD-SCDMA 물리채널의 기본적인 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선자원 할당 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법을 설명하기 위한 전체 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 크로스 슬롯 간섭을 고려한 타임슬롯 할당 예를 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
300 : 무선자원 할당 시스템 310 : 사용자 단말기
320 : 통신망 330 : 기지국
410 : 통신부 420 : 자원 할당부
430 : 스케줄러 440 : 제어부

Claims (13)

  1. 사용자 단말기로부터 요청된 서비스가 전용자원 서비스인지 공용자원 서비스인지를 확인하고, 상기 요청된 서비스가 공용자원 서비스인 경우 일반 슬롯(Normal-Slot)을 할당하고, 상기 요청된 서비스가 전용자원 서비스인 경우 상기 사용자 단말기와의 경로손실(Path-Loss)을 근거로 크로스 슬롯(Cross-Slot)을 할당하는 기지국; 및
    상기 기지국으로 공용자원 서비스를 요청한 경우에 상기 기지국으로부터 일반 슬롯을 할당받고, 상기 기지국으로 전용자원 서비스를 요청한 경우에 상기 기지국과의 경로손실을 근거로 크로스 슬롯을 할당받아 데이터를 송수신하는 사용자 단말기;
    를 포함하는 무선자원 할당 시스템.
  2. 사용자 단말기와 이동 통신망을 통해 통신하는 통신부;
    상기 사용자 단말기에 상향링크 및 하향링크 자원을 할당하는 자원 할당부;
    상기 할당된 상향링크 및 하향링크 자원을 이용해 데이터 패킷을 스케줄링하는 스케줄러; 및
    상기 사용자 단말기에 대해 할당할 서브 프레임 구조에서 크로스 슬롯과 일반 슬롯을 파악하고, 상기 사용자 단말기로부터 요청된 서비스가 공용자원 서비스인 경우에 상향링크 일반 슬롯 및 하향링크 일반 슬롯을 할당하고, 전용자원 서비 스인 경우에 상기 사용자 단말기와의 경로손실을 산출하여, 산출된 경로손실을 근거로 크로스 슬롯이 할당되도록 제어하는 제어부;
    를 포함하는 기지국.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 사용자 단말기로부터 요청된 서비스가 공용자원 서비스인 경우, HSUPA 서비스에 일반 슬롯을 할당하고, HSDPA 서비스에 일반 슬롯을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 사용자 단말기로부터 요청된 서비스가 전용자원 서비스인 경우, 서브 프레임 내에 상기 전용자원 서비스에 할당할 수 있는 DCH 자원이 존재하는지 파악하고, DCH 가용 자원이 존재하면 상기 사용자 단말기와의 경로손실을 산출하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  5. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 경로손실이 임계값보다 작으면 상기 사용자 단말기가 기지국에 가까이 있는 것으로 인식하여 크로스 슬롯의 DCH 자원을 할당하고, 상기 경로손실이 임계값보다 크면 상기 사용자 단말기가 셀 경계에 위치한 것으로 인식하여 일반 슬롯의 DCH 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 크로스 슬롯 또는 상기 일반 슬롯에 대한 DCH 가용 자원이 부족한 경우, 다른 셀의 일반 슬롯 또는 크로스 슬롯의 DCH 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  7. 사용자 단말기에 무선통신 자원을 할당하는 기지국을 포함하는 고속 무선통신 시스템의 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법으로서,
    (a) 상기 사용자 단말기가 상기 기지국으로 서비스를 요청하는 단계;
    (b) 상기 기지국이 해당 서비스의 종류를 파악하는 단계; 및
    (c) 상기 사용자 단말기로부터 요청된 서비스가 공용자원 서비스인 경우에 상향링크 일반 슬롯 및 하향링크 일반 슬롯을 할당하고, 전용자원 서비스인 경우에 상기 사용자 단말기와의 경로손실을 산출하여, 산출된 경로손실을 근거로 크로스 슬롯을 할당하는 단계;
    를 포함하는 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법.
  8. 사용자 단말기에 상향링크 및 하향링크 자원을 할당하는 기지국의 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법으로서,
    (a) 상기 사용자 단말기로부터 호 수락 요청 메시지를 수신하는 단계;
    (b) 상기 호 수락 요청에 대한 서비스의 종류를 파악하는 단계;
    (c) 상기 파악된 서비스의 종류에 따라 각 슬롯에 있는 무선자원에 가용자원이 존재하는지 검사하는 단계; 및
    (d) 상기 각 슬롯에 가용자원이 존재하면, 상기 파악된 서비스가 공용자원 서비스인 경우에 일반 슬롯을 할당하고, 상기 파악된 서비스가 전용자원 서비스인 경우에 크로스 슬롯의 DCH 자원 또는 일반 슬롯의 DCH 자원을 할당하는 단계;
    를 포함하는 기지국의 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 서브 프레임의 구조에서 크로스 슬롯과 일반 슬롯을 파악한 상태에서 수행하는 것을 특징으로 하는 기지국의 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 공용자원을 사용하는 HSDPA/HSUPA 서비스인지, 전용자원을 사용하는 DCH 서비스인지를 파악하는 것을 특징으로 하는 기지국의 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는 상기 파악된 서비스가 전용자원 서비스이고 데이터 채널(DCH) 자원이 존재하면, 상기 사용자 단말기와의 경로손실(PL)을 산출하고, 상기 산출된 경로손실이 임계값보다 작으면 크로스 슬롯의 DCH 자원을 할당하며, 상기 산출된 경로손실이 임계값보다 크면 일반 슬롯의 DCH 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국의 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는, 상기 파악된 서비스가 전용자원 서비스이고 DCH 가용자원이 존재하면, HSDPA 서비스에 하향링크(DL) 일반슬롯을 할당하고, HSUPA 서비스에 상향링크(UL) 일반슬롯을 할당하며, 음성 서비스와 같은 DCH 서비스에 크로스 슬롯을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국의 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는, 상기 크로스 슬롯 또는 상기 일반 슬롯에 DCH 가용자원이 부족한 경우, 다른 셀에 있는 일반 슬롯 또는 크로스 슬롯의 DCH 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국의 슬롯간 간섭을 고려한 무선자원 할당 방법.
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