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KR100747600B1 - 직교 주파수 분할 다중접속 시스템을 위한 주파수 재사용율분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법 및 그를 위한프레임 전송 방법 - Google Patents

직교 주파수 분할 다중접속 시스템을 위한 주파수 재사용율분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법 및 그를 위한프레임 전송 방법 Download PDF

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KR100747600B1
KR100747600B1 KR1020060074359A KR20060074359A KR100747600B1 KR 100747600 B1 KR100747600 B1 KR 100747600B1 KR 1020060074359 A KR1020060074359 A KR 1020060074359A KR 20060074359 A KR20060074359 A KR 20060074359A KR 100747600 B1 KR100747600 B1 KR 100747600B1
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장경희
허주
차인석
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한국전자통신연구원
인하대학교 산학협력단
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 직교 주파수 분할 다중접속 시스템을 위한 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법 및 그를 위한 프레임 전송 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 OFDM/FDD 시스템 등을 위해 주파수 재사용율 분할(Frequency Reuse Partitioning) 방식에 근거하여 하나의 셀을 내부 셀(Inner Cell)과 외부 셀(Outer Cell)로 나누는 셀 계획법을 선택하여 셀 반경을 증대시키고, 각각의 사용자로부터 피드백되는 채널 정보 및 각각의 사용자의 공평성(Fairness)을 고려하여 동적으로 서브 채널을 사용자에게 할당하여 시스템의 용량을 증대시키기 위한, 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법 및 그를 위한 프레임 전송 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법에 있어서, 주파수 재사용율 분할 방식에 근거하여 셀을 분할하는 셀 분할 단계; 상기 분할한 셀 내에 위치하고 있는 사용자가 현 위치에서 현재까지 할당받는 전송률의 합과 상기 사용자가 요구한 전송률의 비(S/R)를 구하여 채널을 할당받을 채널 할당 후보 사용자를 선정하는 사용자 선정 단계; 상기 선정한 채널 할당 후보 사용자에 대한 거리 정보를 획득하는 사용자 거리 정보 획득 단계; 및 상기 획득한 거리 정보를 이용하여 상기 선정한 채널 할당 후보 사용자가 내부 셀 영역에 있는지 아니면 외부 셀 영역에 있는지를 확인한 후, 내부 셀에 있는 사용자에게는 주파수 재사용율(FRF)이 임계치보다 낮은 서브 그룹 중에서, 외부 셀에 있는 사용자에게는 주파수 재사용율(FRF)이 상기 임계치보다 높은 서브 그룹 중에서 할당할 서브 그룹을 선정하여 상기 선정한 서브 그룹의 서브 캐리어를 할당하는 서브 캐리어 할당 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 직교 주파수 분할 다중접속 시스템 등에 이용됨.
OFDMA, FDD, 주파수 재사용률 분할 방식, 동적 자원 할당, 프레임 구성, 다중 사용자 다이버시티

Description

직교 주파수 분할 다중접속 시스템을 위한 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법 및 그를 위한 프레임 전송 방법{Frequency Reuse Partitioning Based Dynamic Channel Allocation Method for OFDMA/FDD System and Frame Transmission Method}
도 1 은 일반적인 주파수 재사용율 분할 방식에 대한 일실시예 설명도,
도 2 는 본 발명에 따른 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법에서의 셀 분할법에 대한 일실시예 설명도,
도 3 은 본 발명에 따른 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법에서의 한 클러스터에서 사용할 수 있는 무선 자원의 구조를 나타낸 일실시예 설명도,
도 4 는 본 발명에 따른 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법에서의 채널 할당 방법에 대한 일실시예 설명도,
도 5 는 본 발명에 따른 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법에서의 채널 할당 방법에 대한 다른 실시예 설명도,
도 6 은 본 발명에 따른 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법에 대한 일실시예 흐름도,
도 7 은 본 발명에 따른 OFDMA/DCA 플랫폼(Platform)을 위한 하향 링크 프레임 구조를 나타낸 일실시예 설명도,
도 8 은 본 발명에 따른 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법에서 대상 시스템의 기본 파라미터를 나타낸 일실시예 설명도,
도 9 는 본 발명에 따른 상향 및 하향 링크 수퍼 프레임 내의 슬롯 구조를 나타낸 일실시예 설명도,
도 10 은 본 발명에 따른 상향 및 하향 링크 수퍼 프레임 내의 슬롯 구조를 나타낸 다른 실시예 설명도,
도 11a 및 11b 는 본 발명에 따른 동적 자원 할당 방법을 수행할 때 발생하는 전체적인 하향 링크 및 상향 링크 오버헤드의 양을 나타낸 일실시예 설명도,
도 12 는 본 발명에 따른 상향 및 하향 링크 프레임 내의 슬롯 구조를 나타낸 일실시예 설명도,
도 13a 및 13b 는 본 발명에 따른 동적 자원 할당 방법을 수행할 때 발생하는 전체적인 하향 링크 및 상향 링크 오버헤드의 양을 나타낸 다른 실시예 설명도이다.
본 발명은 직교 주파수 분할 다중접속 시스템을 위한 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법 및 그를 위한 프레임 전송 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 OFDMA/FDD(Orthogonal Frequency Division Multiple Access/Frequency Division Duplexing) 시스템을 기반으로 하며, 각 기지국은 자신이 서비스를 제공하는 이동국(단말)으로부터 채널 상황을 피드백 받아서 각 이동국의 공평성(Fairness)을 고려하여 각각의 이동국에 좋은 채널들을 할당하여 다중 사용자 다이버시티 이득(Multi-user Diversity Gain)을 획득하도록 하는 동적 자원 할당 방법 및 그를 위한 프레임 전송 방법에 관한 것으로, 하나의 기지국에 대하여 내부 셀 영역과 외부 셀 영역으로 나누어 기지국으로부터 멀리 떨어져 있는 외부 셀 영역의 사용자에게 주파수 재사용율이 높은 채널을 할당하는 주파수 재사용율 분할 방식의 셀 계획법을 적용하여 하향 링크의 처리량(Throughput) 및 사고상태 확률(Outage Probability)을 향상시키고, 상기 동적 자원 할당 방법을 동작시키기 위하여 필요한 하향 링크 및 상향 링크 프레임 구조를 제안하며, 하향 링크 및 상향 링크에서 발생하는 오버헤드를 정량적으로 분석하여 좀 더 실질적인 하향 링크 처리량(Throughput) 향상 방식을 제시하고, 동적 자원 할당 방법을 운용하는데 있어서 발생하는 오버헤드를 줄이기 위한 대안으로서, 슬롯 단위로는 적응 변조 및 코딩(AMC)을 적용하고, 프레임 단위로 동적 채널 할당(DCA)과 적응 변조 및 코딩(AMC)을 함께 사용하도록 하는, 직교 주파수 분할 다중접속 시스템을 위한 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법 및 그를 위한 프레임 전송 방법에 관한 것이다.
최근 국내외적으로 4세대 이동통신에 대한 관심이 높아지면서 4세대 이동통 신시스템의 요구 사항을 만족시키는 시스템에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 특히, 직교 주파수 분할 다중화(이하, "OFDM"이라 함) 방식은 높은 전송 효율과 간단한 채널 등화방식 때문에 4세대 이동통신 시스템에 적용하기에 적절한 방식 중의 하나로서 주목받고 있다.
OFDM 방식에 기반을 둔 대표적인 다중 접속 방식으로는 OFDM-FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDM-CDMA(Code Division Multiple Access), OFDM-TDMA(Time Division Multiple Access) 방식이 있는데, 그 중에서 OFDM-FDMA 방식은 각 사용자마다 서로 다른 서브 채널을 할당하기 때문에, 내부 셀(Intra Cell) 안에서는 다중 접속 간섭(MAI : Multiple Access Interference)이 없고, 각 사용자의 요구 전송률 및 채널 상황에 따라 각 사용자에게 할당하는 서브 채널의 수 및 변조 레벨(Modulation Level)을 효과적으로 변경시킬 수 있어서 적응 로딩(Adaptive Loading)에 유리하다. 또한, OFDM-FDMA 방식은 많은 수의 부반송파를 사용할 경우에 적합하기 때문에 시간 지연 확산(Time Delay Spread)이 비교적 큰 넓은 지역의 셀을 갖는 무선 통신 시스템에 효율적으로 적용되며, 높은 이동 속도를 지원하는(High Vehicular) 시스템에 적합한 특징을 지니는 장점이 있기 때문에 4세대 이동통신 시스템의 다중 접속 방식으로서 가장 주목받고 있다.
한편, 이중화(Duplexing) 방식으로는 크게 FDD(Frequency Division Duplex)와 TDD(Time Division Duplex) 방식이 있다.
FDD 방식은 상향 링크(Uplink)와 하향 링크(Downlink)가 서로 다른 주파수 대역을 사용하며, 이들 주파수 대역의 간격은 상호 간섭을 무시할 수 있을 만큼 충 분히 크다. FDD 방식은 시간 지연 확산이 비교적 크고, 높은 이동 속도(High Vehicular Speed)를 제공해야 하는 매크로 셀(Macro-Cell)에 주로 이용된다.
TDD 방식은 상향 링크(Uplink)와 하향 링크(Downlink)가 같은 주파수 대역을 공유하지만, 시간을 달리함으로써 구분된다. TDD 방식은 한 프레임을 구성하는 업링크(Uplink) 및 다운링크(Downlink)의 슬롯 수를 조절함으로써 비대칭적인 데이터 전송률을 가지는 서비스를 지원할 수 있으며, 채널의 상반(Reciprocity) 특성에 의하여 상향 링크(Uplink) 및 하향 링크(Downlink)의 채널 추정을 따로 할 필요가 없다는 장점이 있다. 그러나 TDD 방식은 라운드 트립 타임(Round Trip Time)으로 인한 보호시간(Guard Time)이 필요하며, 전력 문제로 인하여 마이크로 셀(Micro Cell)이나 핫 스팟(Hot-Spot)과 같은 셀에 주로 사용된다.
4세대 이동통신 시스템은 제한된 무선 자원을 사용하여 고속의 전송률을 지원하고 다양한 서비스 품질을 보장하는 것이 요구된다. 이를 위해서는 셀 용량을 증대시키고 무선 자원을 효과적으로 사용자에게 할당하기 위한 셀 계획법 및 자원 할당 알고리즘의 개발이 필요하다.
한편, 무선환경에서 이동성이 보장되며 고속의 전송이 가능한 새로운 서비스에 대한 필요성이 대두되고 있고, 이러한 필요성에 따라 국내에서는 2.3GHz 대역의 휴대 인터넷 서비스와 이동 고속 무선 패킷 데이터 MBWA(Mobile Broadband Wireless Access) 서비스를 위한 기술 개발 및 표준화 작업이 진행 중이다.
앞서 말한 바와 같이, OFDM 방식은 높은 전송 효율과 간단한 채널 등화 방식 때문에 가장 주목받는 기술 중의 하나이다.
여기서, 이동성이 고려되는 셀룰러 환경에서 OFDM 다중 접속 기반의 시스템의 성능을 결정하는 가장 중요한 특성은 주파수 재사용 효율이다. 여기서, 주파수 재사용율이라는 것은 이동 전화 셀(Cell)들의 클러스터(cluster)당 사용되는 주파수 세트의 수를 나타낸다. 이동 전화 사업에서는 제한된 할당 주파수로 최대의 가입자를 수용하는 것이 중요하며, 이를 간접적으로 나타내는 파라미터가 주파수 재사용 지수이다. 무선 방식 자체의 특성으로서 재사용률이 개선되는 것 이외에도 서비스 지역을 셀, 마이크로 셀, 피코 셀 등으로 세분화하거나, 동일 셀 내에서는 안테나 섹터를 다시 나누거나, 스마트 안테나와 같은 기술을 사용하는 등의 방식으로 재사용률을 증가시킬 수도 있다.
주파수 재사용율을 "1"로 할 경우, 기지국이 모든 무선 자원을 사용할 수 있기 때문에 기지국의 처리율(Throughput) 측면에서 가장 이상적이라고 할 수 있으나, 주파수 재사용율을 "1"로 선정함에 따라 셀 간 간섭에 의한 심각한 성능 열화가 발생한다.
셀 간 간섭으로 인한 성능 열화 문제를 해결하여 주파수 재사용율 "1"을 구현하기 위하여, "플라리온(Flarion)사"에서는 플래쉬-OFDM(Flash-OFDM) 시스템을 개발하였고, 플래쉬-OFDM(Flash-OFDM) 시스템은 OFDM의 서브 캐리어를 일정한 패턴으로 변경시키는 주파수 호핑 방식을 사용하고, LDPC(Low Density Parity Check) 채널 부호를 이용하여 셀 간 간섭에 의한 성능 열화를 최대한 방지하는 방식을 사용하였다. 이외에 주파수 재사용율 "1"을 구현하기 위하여 인접 셀과 부반송파의 충돌을 줄이기 위하여 부반송파를 랜덤하게 천공하는 방식 등이 연구되고 있다.
그러나 주파수 재사용율 "1"로 유지하는 시스템의 경우, 트래픽의 부하가 늘어남에 따라 셀 간 간섭으로 인하여 채널 조건이 열악한 셀 경계에서 성능 열화가 나타나는 문제점이 있었다. 따라서 주파수 효율의 향상뿐만 아니라 셀 경계와 같이 채널 조건이 열악한 지역에 위치한 사용자의 성능을 보장하기 위한 방법으로서 주파수 재사용율 분할(Frequency Reuse Partitioning) 방식에 대한 관심이 높아지고 있다.
주파수 재사용율 분할 방식은 셀룰러 시스템의 주파수 효율을 증가시킬 수 있는 효과적인 방법 중의 하나이다.
도 1 은 일반적인 주파수 재사용율 분할 방식에 대한 일실시예 설명도이다.
주파수 재사용율 분할 방식의 기본적인 아이디어는 각 셀(111 내지 117)을 기지국에서 사용자 단말까지의 거리 또는 기지국에서 사용자 단말로 전송되는 파일럿 신호의 세기를 기준으로 내부 셀(Inner Cell)(101)과 외부 셀(Outer Cell)(102)로 구분하고, 내부 셀(Inner Cell)(101)과 외부 셀(Outer Cell)(102)에서 각각 다른 주파수 재사용율을 적용하는 것이다.
도 1의 경우를 살펴보면, 사용자 단말이 외부 셀(102) 영역에 존재할 경우(111, 112, 113, 116)에는 주파수 재사용율 "7"인 서브 채널이 할당되며, 사용자 단말이 내부 셀(101) 영역에 있을 경우(114, 115, 117)에는 주파수 재사용율 "1"인 서브 채널이 할당되는 것을 볼 수 있다.
상기한 바와 같이, 내부 셀(101) 및 외부 셀(102)에 서로 다른 주파수 재사용율을 가진 채널을 할당하려는 이유는 일반적으로 기지국과 가까이 있는 단말의 경우 기지국에서 멀리 떨어져 있는 단말에 비하여 경로 손실(Path Loss)에 의한 전력 손실이 적기 때문에 상대적으로 채널 상태가 좋지만, 셀 경계 부근에 존재하는 단말의 경우에는 경로 손실에 의한 전력 손실 및 셀 간 간섭의 영향을 심하게 받게 되므로 성능이 열화되고, 데이터 전송률이 제약을 받게 되어 셀룰러 시스템의 셀 반경을 제한하는 중요한 요인이 되기 때문이다.
따라서 주파수 재사용율 분할 방식을 사용할 경우에 내부 셀(101) 영역의 사용자 단말(114, 115, 117)은 일반적으로 채널 상황이 좋기 때문에 적절한 서비스품질(QoS) 수준 정도만을 보장할 수 있도록 낮은 주파수 재사용율의 채널을 할당하여 셀의 용량을 높이고, 외부 셀 영역의 사용자 단말(111, 112, 113, 116)은 상대적으로 채널 상황이 열악하므로 높은 주파수 재사용율의 채널을 할당하여 셀 반경을 늘리며, 셀 경계의 사용자 단말 역시 내부 셀에 존재하는 단말과 동일한 수준의 서비스품질(QoS) 및 데이터 전송률을 보장할 수 있다.
한편, 최근에 셀 간 간섭을 줄이면서 제한된 주파수 자원을 효과적으로 이용하기 위한 무선 자원 할당 방식이 연구되고 있다.
만약, 채널이 정상(Stationary)이고, 사용자의 채널 응답을 송신단에서 정확히 안다고 가정하면, 워터-필링(Water-Filling)과 적응 변조(Adaptive Modulation) 기법을 결합한 방식이 최적인 것으로 알려져 있다. 그러나 워터-필링(Water-Filling) 방식은 단일 사용자(Single User) 시스템이거나 고정적인 자원 할당을 지원하는 다중 사용자(Multi-User) 시스템에서만 주로 연구되어 왔는데, 예를 들면 시분할다중접속(TDMA)이나 주파수분할다중접속(FDMA)을 사용하는 시스템은 각각의 사용자들을 위하여 일정 시간 슬롯이나 주파수 채널을 할당한 다음, 각각의 사용자들이 가지고 있는 채널에 대하여 적응 변조 방식을 적용하였다.
그러나 상기한 바와 같은 고정적인 자원 할당에 기반을 두고 적응 변조 방식을 적용하는 다중 사용자 OFDM(Multi-user OFDM) 방식으로는 실제 시스템이 제공할 수 있는 최적인 자원 할당을 할 수 없는 문제점이 있었다. 그 이유는 주파수 선택적 채널(Frequency Selective Channel)의 특성상 딥 페이딩(Deep Fading)을 겪게 되는 서브 채널이나, 전력을 많이 할당하기 어려운 서브 채널들이 존재하여 워터-필링(Water-Filling) 알고리즘을 적용하면 사용되지 않는 채널들이 많이 존재하게 되기 때문이다.
그러나 한 사용자에게 딥 페이딩(Deep Fading)으로 보이는 채널이 다른 사용자에게는 딥 페이딩(Deep Fading) 채널이 아닐 수 있으며, 일반적으로 사용자의 수가 늘어나게 되면 OFDM을 구성하고 있는 각각의 서브 채널이 모든 사용자에게 딥 페이딩(Deep Fading) 채널일 확률이 점점 더 줄어들게 된다. 즉, 사용자의 수가 늘어나면 늘어날수록 독립적인 채널을 겪게 됨에 따라 다중 사용자 다이버시티 이득(Multi-User Diversity Gain)을 얻을 수 있다.
따라서 모든 사용자의 채널 정보를 기준으로 각각의 사용자에게 상대적으로 좋은 채널을 동적으로 할당하고, 그러한 채널들을 사용하여 적응 변조 방식을 적용한다면, 시스템이 제공할 수 있는 최적의 자원 할당에 좀 더 근접할 수 있기 때문에 이에 대한 연구가 필요하다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, OFDM/FDD 시스템 등을 위해 주파수 재사용율 분할(Frequency Reuse Partitioning) 방식에 근거하여 하나의 셀을 내부 셀(Inner Cell)과 외부 셀(Outer Cell)로 나누는 셀 계획법을 선택하여 셀 반경을 증대시키고, 각각의 사용자로부터 피드백되는 채널 정보 및 각각의 사용자의 공평성(Fairness)을 고려하여 동적으로 서브 채널을 사용자에게 할당하여 시스템의 용량을 증대시키기 위한, 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법 및 그를 위한 프레임 전송 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법에 있어서, 주파수 재사용율 분할 방식에 근거하여 셀을 분할하는 셀 분할 단계; 상기 분할한 셀 내에 위치하고 있는 사용자가 현 위치에서 현재까지 할당받는 전송률의 합과 상기 사용자가 요구한 전송률의 비(S/R)를 구하여 채널을 할당받을 채널 할당 후보 사용자를 선정하는 사용자 선정 단계; 상기 선정한 채널 할당 후보 사용자에 대한 거리 정보를 획득하는 사용자 거리 정보 획득 단계; 및 상기 획득한 거리 정보를 이용하여 상기 선정한 채널 할당 후보 사용자가 내부 셀 영역에 있는지 아니면 외부 셀 영역에 있는지를 확인한 후, 내부 셀에 있는 사용자에게는 주파수 재사용율(FRF)이 임계치보다 낮은 서브 그룹 중에서, 외부 셀에 있는 사용자에게는 주파수 재사용율(FRF)이 상기 임계치보다 높은 서브 그룹 중에서 할당할 서브 그룹을 선정하여 상기 선정한 서브 그룹의 서브 캐리어를 할당하는 서브 캐리어 할당 단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 다른 방법은, 직교 주파수 분할 다중접속 시스템을 위한 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법을 위한 프레임 전송 방법에 있어서, 제 1 소정 개수의 슬롯을 포함하도록 프레임의 구조를 형성하고, 제 2 소정 개수의 상기 프레임을 포함하도록 수퍼 프레임의 구조를 형성하되, 동적 채널 할당(DCA)을 동작시키기 위하여 필요한 채널 정보를 채널의 변화 속도에 따라 각각의 상기 슬롯이나 상기 프레임 또는 상기 수퍼 프레임의 단위로 기지국에서 이동국으로 또는 그 역방향(상기 이동국에서 상기 기지국)으로 전송하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명 을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2 는 본 발명에 따른 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법에서의 셀 분할법에 대한 일실시예 설명도로서, 직교 주파수 분할 다중접속/동적 채널 할당(OFDMA/DCA) 플랫폼(Platform)을 위한 기본적인 셀 계획(Cell Planning)을 나타낸다.
본 발명에 따른 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법에서의 셀 분할법은 정육각형의 셀 구조(201)를 고려하며, 각 셀(201)은 세 개의 섹터(1, 2, 3)로 이루어진다. 그리고 주파수 재사용율 분할 방식 개념을 각각의 섹터에 도입하여, 각각의 섹터(1, 2, 3)는 내부 셀 영역(221) 및 외부 셀 영역(222)으로 나누어진다. 또한, 전체 망을 몇 개의 클러스터(202)로 나누는데, 각 클러스터(202)는 서로 다른 세 개의 셀에 속하면서 서로 이웃하는 세 개의 섹터로 이루어진다.
도 3 은 본 발명에 따른 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법에서의 한 클러스터에서 사용할 수 있는 무선 자원의 구조를 나타낸 일실시예 설명도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 주파수 영역에서는 전체 대역이 32 개의 서브 채널 그룹(서브 그룹)으로 이루어지며(301), 각 서브 채널 그룹은 27개의 서브 캐리어로 이루어져 있는 경우를 가정하고, 9개의 연속된 서브 캐리어의 집합(303)을 빈(Bin)(302) 이라고 정의한다.
빈(Bin)(302)을 구성하는 9개의 서브 캐리어(303) 중의 하나는 채널 추정이나 SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio) 측정 등 여러 용도로 사용할 수 있는 파일럿 서브 캐리어이다. 또한, 각각의 서브 캐리어 전송 전력은 고정되어 있다고 가정한다. 서로 다른 서브 채널 그룹(301)은 서로 다른 주파수 재사용율 값을 사용할 수 있으며, "1"과 "3"의 두 값 중 한 값을 주파수 재사용율 값으로 사용할 수 있다. 어떤 서브 채널 그룹(301)의 주파수 재사용률이 "1"인 경우에는 클러스터에 속하는 세 섹터 모두 이 그룹의 모든 서브 캐리어를 사용할 수 있다. 재사용율이 "3"인 서브 채널 그룹의 경우에는 한 서브 채널 그룹을 이루는 3개의 빈(Bin)(302) 중에 하나씩만을 클러스터를 이루는 3개의 섹터에 분배한다.
사용자는 한 수퍼 프레임동안 모든 서브 채널 그룹에 대해 평균 SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio) 값을 자신이 속한 섹터에 피드백한다.
각 섹터는 피드백 정보를 바탕으로 좋은 SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio) 값을 가지는 서브 채널 그룹의 채널을 사용자에게 할당하여 다중 사용자 다이버시티 이득(Multi-user Diversity Gain)을 획득할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 동적 채널 할당 방법의 기본적인 방식은 다음과 같다.
사용자에게 채널을 할당하기 위해서 두 가지를 고려해야 하는데, 첫 번째는 사용자가 현재까지 할당받은 전송률의 합과 사용자가 요구한 전송률의 비이다. 즉, 동적 채널 할당 방법은 현재까지 할당받은 전송률의 합을 사용자가 요구한 전송률로 나눈 비가 가장 작은 사용자에게 우선적으로 채널을 할당하는 것이다.
두 번째의 고려 사항은 사용자가 내부 셀(Inner Cell) 영역에 있는지 아니면 외부 셀(Outer Cell) 영역에 있는지의 여부이다.
주파수 재사용율 분할 방식의 기본 방식이 기지국과 가까운 곳의 단말에는 주파수 재사용률이 임계치(예 : 2)보다 낮은 채널을 할당하고, 기지국과 먼 곳에 있는 단말에는 주파수 재사용률이 임계치보다 높은 채널을 할당하는 것이므로, 위와 같은 방식을 동적 채널 할당 방법에 접목하여, 기지국에 근접한 단말은 주파수 재사용율이 "1"인 서브 채널 그룹들 중에서, 기지국에서 멀리 떨어진 단말은 주파수 재사용율이 "3"인 서브 채널 그룹들 중에서 사용자의 채널 상황을 근거로 하여 SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio)이 높은 좋은 서브 채널 그룹(301)의 서브 캐리어(303)를 동적으로 할당받도록 한다.
도 4 는 본 발명에 따른 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법에서의 채널 할당 방법에 대한 일실시예 설명도이다.
도 4에서는 각각의 사용자(410, 420, 430, 440)에 대하여 현재까지 할당받은 전송률의 합을 사용자가 요구한 전송률로 나눈 비(S/R)가 가장 작은 사용자 "1"(410)을 채널 할당 후보로 선정함을 알 수 있다.
도 5 는 본 발명에 따른 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법에서의 채널 할당 방법에 대한 다른 실시예 설명도이다.
도 5에서는 사용자 "1"(510)의 채널 정보 및 거리 정보를 이용하여 내부 셀에 있는 사용자에게는 주파수 재사용율(FRF) "1"인 서브 채널 그룹 중에서, 외부 셀에 있는 사용자에게는 주파수 재사용율(FRF) "3"인 서브 채널 그룹 중에서 가장 좋은 특성을 보이는 서브 채널 그룹을 선정하여 그 서브 채널 그룹의 서브 캐리어를 할당한다.
즉, 현재까지 할당받은 전송률의 합을 사용자가 요구한 전송률로 나눈 비(S/R)와 사용자의 거리 정보를 이용하는 과정을 반복하여 각각의 사용자에게 채널을 할당한다.
도 6 은 본 발명에 따른 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 주파수 재사용율 분할 방식에 근거하여 셀을 분할하고(601), 분할된 셀 내에 위치하고 있는 사용자가 현재 위치에서 현재까지 할당받는 전송률의 합과 사용자가 요구한 전송률의 비(S/R)를 구하여 채널을 할당받을 채널 할당 후보 사용자를 선정한다(602).
이어서, 상기 선정한 채널 할당 후보 사용자에 대한 거리 정보를 획득하여(603) 현재 채널을 할당받을 채널 할당 후보 사용자가 내부 셀 영역에 있는지 아니면 외부 셀 영역에 있는지를 확인한 후, 내부 셀에 있는 사용자에게는 주파수 재사용율(FRF) "1"인 서브 채널 그룹 중에서, 외부 셀에 있는 사용자에게는 주파수 재사용율(FRF) "3"인 서브 채널 그룹 중에서 가장 좋은 특성을 보이는 서브 채널 그룹을 선정하여(604) 선정된 서브 채널 그룹의 서브 캐리어를 할당한다(605).
도 7 은 본 발명에 따른 OFDMA/DCA 플랫폼(Platform)을 위한 하향 링크 프레임 구조를 나타낸 일실시예 설명도이다.
수퍼 프레임(701)은 5개의 프레임(702)으로 이루어지며, 하나의 프레임(702) 은 5ms 단위의 슬롯(703) 4개로서 이루어짐을 알 수 있다. 즉, 4개의 슬롯을 포함하도록 프레임의 구조를 형성하고, 5개의 상기 프레임을 포함하도록 수퍼 프레임의 구조를 형성한다.
동적 채널 할당(DCA)을 동작시키기 위하여 필요한 채널 정보는 채널의 변화 속도에 따라 각각의 슬롯(703)이나 프레임(702) 또는 수퍼 프레임(701) 단위로 기지국에서 이동국으로 또는 그 역방향(상기 이동국에서 상기 기지국)으로 전송할 수 있다.
동적 자원 할당을 수행하는데 필요한 오버헤드를 계산하기 위해서는 대상 시스템을 명시해야 한다.
도 8 은 본 발명에 따른 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법에서 대상 시스템의 기본 파라미터를 나타낸 일실시예 설명도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 고려하는 대상 시스템의 기본적인 파라미터는 서브 캐리어의 수(801), 유효 서브 캐리어의 수(802), 파일럿 서브 캐리어의 수(803), 샘플링 주파수(804), 서브 그룹의 수(805), 서브 그룹당 서브 캐리어의 수(806), 주파수 재사용율 "1"인 서브 그룹의 수(807), 그리고 주파수 재사용율 "3"인 서브 그룹의 수(808)가 대상 시스템의 기본 파라미터이다.
동적 자원 할당에 따른 오버헤드의 양을 산출하기 위하여, 매 슬롯마다 동적 자원 할당을 수행하기 때문에, 이동국은 슬롯 단위로 기지국에 모든 그룹에 대한 채널 정보를 피드백하며, 기지국은 슬롯 단위로 이동국에 채널 정보에 의하여 새로이 할당된 서브 캐리어 위치를 전송한다. 또한, 이동국의 위치 정보는 수퍼 프레임 단위로 한 번 전송한다. 그러면, 동적 자원 할당을 수행하기 위하여 기지국이 전송해야 할 오버헤드는 다음과 같은 3가지로 분류할 수 있다.
첫 번째는 이동국의 위치 정보(수퍼 프레임 단위), 두 번째는 이동국이 모든 서브 채널 그룹의 CINR(Carrier-to-Interference-and-Noise-Ratio)을 측정할 수 있도록 기지국에서 제공되는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 프리앰블(Preamble)(매 슬롯 단위), 그리고 세 번째는 기지국이 이동국에게 할당한 서브 캐리어의 할당 정보(매 슬롯 단위)가 된다.
도 9 는 본 발명에 따른 상향 및 하향 링크 수퍼 프레임 내의 슬롯 구조를 나타낸 일실시예 설명도로서, 수퍼 프레임을 시작하는 첫 번째 상향 및 하향 링크 슬롯 구조를 나타낸다.
먼저, 수퍼 프레임을 시작하는 첫 번째 하향 링크 슬롯 구조(910)이다.
수퍼 프레임을 시작하는 첫 번째 하향 링크 슬롯 구조(910)는 다운링크 데이터 트래픽(Downlink Data Traffic) 필드(911, 914), 기준 주파수 재사용율 방송(FRF Ref.Broadcasting) 필드(912), 거리정보 방송(Distance Metric Broadcasting) 필드(913), 서브 캐리어 할당 방송(Subcarrier Allocation Broadcasting) 필드(915)를 포함한다.
매 슬롯마다 이동국이 모든 서브 그룹의 CINR(Carrier-to-Interference-and-Noise-Ratio)값을 측정하도록 1개의 CINR(Carrier-to-Interference-and-Noise-Ratio) 측정용 프리엠블이 서브 캐리어 할당 방송 필드(915)에 포함되어 있으며, 또한 매 수퍼 프레임마다 이동국의 위치 정보를 각 섹터에서 전송하기 위하여 1 개 의 OFDM 심볼이 거리정보 방송 필드(913)에 사용된다.
이동국이 내부 셀 영역에 있는지 또는 외부 셀 영역에 있는지의 여부는 기준 주파수 재사용율 방송 필드(912)에 포함되며, 이동국이 주파수 재사용율(FRF) "1"인 서브 그룹에서 동적 자원 할당을 수행할 것인지 또는 주파수 재사용율(FRF) "3" 인 서브 그룹에서 동적 자원 할당을 수행할 것인지를 결정하는 중요한 요소이다.
이동국이 내부 셀 영역에 있으면 "0"으로 표시하고 외부 셀 영역에 있으면 "1"로 표기하면, 각각의 이동국들에게 할당된 서브 캐리어들에 이동국의 위치 정보를 동일하게 전송하는 경우, 별도의 코딩 없이 1 OFDM 심볼로서 각각의 이동국에 그들의 위치 정보를 전송할 수 있다. 또한, 슬롯의 뒷부분에는 서브 캐리어 할당 방송 필드(915)를 두어 4개의 OFDM 심볼이 이동국의 채널 정보를 이용한 서브 캐리어 재할당 및 적응 변조를 위하여 전송된다.
한편, 상기한 4개의 OFDM 심볼인 서브 캐리어 할당 방송 필드(915)가 사용되는 이유는 다음과 같다.
이동국이 기지국에 전송한 채널 정보를 기준으로 기지국이 이동국에게 할당한 서브 캐리어 할당 정보의 양을 계산하기 위하여 한 섹터에서 지원할 수 있는 최대 사용자의 수를 "64" 라고 가정하고, 이동국은 낮은 이동성(Low Mobility) 및 높은 데이터율(High Data Rate)을 요구하며, 기지국에서 각각의 이동국의 채널 정보를 기준으로 기지국이 가지고 있는 서브 캐리어를 이동국에 분배할 때, 한번에 9개의 연속적인(Contiguous) 서브 캐리어들을 할당한다고 가정한다. 그러면 16개의 주파수 재사용율(FRF) "1"인 채널 그룹과 16개의 주파수 재사용율(FRF) "3"인 채널 그룹을 가지고 있는 섹터의 경우, 9개의 연속된 서브 캐리어의 단위로 64개(16 × 3 + 16 = 64)가 존재한다. 따라서 각각의 섹터는 64개의 9개의 연속된 서브 캐리어들의 집합을 이동국에게 할당하는 것이다. 따라서 64명을 구분하기 위해서는 6비트가 필요하며, 이것이 64개가 있어야 하므로 "6 × 64 = 384" 비트가 필요하다. 또한, 채널 코딩으로 "1/2 터보(Turbo) + 4 반복(Repetition)"을 고려할 때, 총 "384 × 2 × 4 = 3072 비트"가 소요된다. 또한, 변조로서 직교위상편이변조(QPSK)를 고려한다면, 동적 채널 할당(DCA)을 위한 서브 캐리어 할당 정보 전송을 위해서 필요한 하향 링크의 오버헤드는 "3072 / (768 × 2) = 2 OFDM Symbols"이다.
따라서 매 슬롯 당 동적 채널 할당(DCA)을 위해서 필요한 하향 링크 오버헤드는 CINR(Carrier-to-Interference-and-Noise-Ratio) 측정용으로 사용되는 하나의 OFDM 프리엠블과 서브 캐리어 할당 정보에 해당하는 2개의 OFDM 심볼(Symbol)의 합으로 총 3 OFDM 심볼이다.
낮은 이동성(Low Mobility)을 가진 사용자를 가정할 때, 동적 채널 할당(DCA)뿐만 아니라 적응 변조 및 코딩(AMC)을 함께 사용할 수 있다. 만약, 9개의 선택 가능한 적응 변조 및 코딩(AMC) 모드를 가지고 있으며, 9개의 인접한 서브 캐리어로 구성되어 있는 빈(Bin)의 단위로 적응 변조 및 코딩(AMC)이 가능하다고 가정하며, 매 슬롯 단위로 적응 변조 및 코딩(AMC)을 적용한다고 가정한다면, 9개의 적응 변조 및 코딩(AMC) 모드를 구분하는데 4 비트가 소요되고, 채널 코딩 및 변조(AMC)로서 "1/2 터보(Turbo) + 4 반복(Repetition)"과 직교위상편이변조(QPSK)를 고려하면 추가로 필요한 데이터량은 "(4 × 64 × 2 × 4) / (768 × 2) < 2 OFDM 심볼(Symbols)"이다. 따라서 이동국의 채널 정보에 의한 서브 캐리어 재할당 및 적응 변조를 위하여 필요한 데이터 정보량은 4 OFDM 심볼이 된다.
다음으로, 수퍼 프레임을 시작하는 첫 번째 상향 링크 슬롯 구조(920)에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
수퍼 프레임을 시작하는 첫 번째 상향 링크 슬롯 구조(920)는 업링크 데이터 트래픽(Uplink Data Traffic) 필드(921, 923), 그리고 주파수 재사용율 1 또는 3에 대한 CSI 피드백(CSI Feedback for FRF 1 or 3) 필드(922)를 포함한다.
동적 채널 할당을 위하여 필요한 상향 링크의 오버헤드 양은 다음과 같다.
각각의 사용자는 하향 링크로부터 내려오는 CINR(Carrier-to-Interference-and-Noise-Ratio) 측정용 OFDM 프리엠블을 통하여 전체 서브 그룹에 대하여 이동국이 내부 셀 영역에 있다면, 주파수 재사용율(FRF) "1"로 정해진 서브 그룹에 대한 CINR(Carrier-to-Interference-and-Noise-Ratio) 측정값을 주파수 재사용율 1 또는 3에 대한 CSI 피드백(CSI Feedback for FRF 1 or 3) 필드(922)를 통해 전송하며, 외부 셀 영역에 있다면 주파수 재사용율(FRF) "3"으로 정해진 서브 그룹에 대한 CINR(Carrier-to-Interference-and-Noise-Ratio) 측정값을 주파수 재사용율 1 또는 3에 대한 CSI 피드백(CSI Feedback for FRF 1 or 3) 필드(922)를 통해 전송한다.
상향 링크의 오버헤드 값을 계산하기 위하여 이동국이 상향 링크용으로 24개의 유효 서브 캐리어를 할당받았다고 가정한다.
이동국이 내부 셀에 있다고 가정할 때, 이동국은 주파수 재사용율(FRF) "1"로 할당된 16개의 서브 그룹에 대하여 CINR(Carrier-to-Interference-and-Noise- Ratio)값을 기지국에 전송해야 한다. CINR(Carrier-to-Interference-and-Noise-Ratio)값은 32개로 분할되어 있고, 따라서 5비트로 표현된다고 할 때, 이동국이 기지국으로 전송해야 할 정보량은 "16 × 5 = 80" 비트이다. 또한, 1/2 터보(Turbo) + 2 반복(Repetition)"의 채널 코딩과 직교위상편이변조(QPSK)를 고려할 때, 실제 필요한 OFDM 심볼의 수는 "(80 × 2 × 2) / (24 × 2) < 7 OFDM 심볼(Symbols)"이다.
도 10 은 본 발명에 따른 상향 및 하향 링크 수퍼 프레임 내의 슬롯 구조를 나타낸 다른 실시예 설명도로서, 수퍼 프레임을 시작하는 슬롯 이외의 모든 경우에 대한 상향 및 하향 링크 슬롯 구조를 나타낸다.
상향 링크 슬롯의 경우 수퍼 프레임을 시작하는 슬롯 구조(920)와 수퍼 프레임을 시작하는 슬롯 이외 경우의 슬롯 구조(1020)는 일치하며, 하향 링크 슬롯의 경우 수퍼 프레임을 시작하는 슬롯 구조(910)와는 달리 수퍼 프레임을 시작하는 슬롯 이외 경우의 슬롯 구조(1010)는 이동국의 위치 정보를 알리는 거리정보 방송 필드(913)에 대한 OFDM 심볼이 없다.
도 11a 및 11b는 본 발명에 따른 동적 자원 할당 방법을 수행할 때 발생하는 전체적인 하향 링크 및 상향 링크 오버헤드의 양을 나타낸 일실시예 설명도이다.
매 슬롯마다 동적 자원 할당을 수행하기 위해 이동국과 기지국에서 제공해야 하는 오버헤드가 상당히 많음을 알 수 있다. 따라서 동적 자원 할당으로 인한 오버헤드를 줄이기 위한 대안으로, 매번 동적 자원 할당과 적응 변조를 함께하는 것이 아니라 매 슬롯마다 적응 변조를 하면서 매 프레임마다 한 번씩 동적 자원 할당을 한다.
도 12 는 본 발명에 따른 상향 및 하향 링크 프레임 내의 슬롯 구조를 나타낸 일실시예 설명도이다.
동적 자원 할당으로 인한 오버헤드를 줄이기 위해, 매번 동적 자원 할당과 적응 변조를 함께하는 것이 아니라 매 슬롯마다 적응 변조를 하면서 매 프레임마다 한 번씩 동적 자원 할당을 하는 경우에는 적응 변조만을 수행하는 하향 링크 슬롯(1201) 및 상향 링크 슬롯(1202)과 같이 표현되며, 매 프레임을 시작하는 첫 번째 슬롯은 적응 변조와 동적 자원 할당을 동시에 수행하기 때문에 상기 도 10의 하향 링크에서의 수퍼 프레임을 시작하는 슬롯 이외 경우의 슬롯 구조(1010)와 상향 링크에서의 수퍼 프레임을 시작하는 슬롯 이외 경우의 슬롯 구조(1020)와 같은 슬롯 구조를 가지며, 매 수퍼 프레임을 시작하는 슬롯은 적응 변조와 동적 자원 할당을 수행하고, 여기에 각각의 사용자의 위치 정보를 전송하기 때문에 하향 및 상향 링크에서의 수퍼 프레임을 시작하는 슬롯 구조(910, 920)와 같은 슬롯 구조를 가진다.
도 13a 및 13b 는 본 발명에 따른 동적 자원 할당 방법을 수행할 때 발생하는 전체적인 하향 링크 및 상향 링크 오버헤드의 양을 나타낸 다른 실시예 설명도이다.
전체적인 하향 링크 오버헤드는 아래의 도 13a와 같이 감소한다. 여기서, 매 슬롯마다 적응 변조만 하는 경우의 오버헤드가 "3/42 * 100 = 7.1%" 임을 감안할 때, 동적 자원 할당 기법을 추가하는데 약 1.35% 정도의 추가적인 오버헤드가 발생 되는 것을 알 수 있다.
또한, 상향 링크의 오버헤드는 매 슬롯마다 자신이 할당받은 서브 채널에 대한 CINR(Carrier-to-Interference-and-Noise-Ratio)만을 전송하면 되므로 1 OFDM 심볼이면 되고, 매 프레임마다 한 번씩 동적 자원 할당을 위하여 전체 서브 그룹에 대한 CINR(Carrier-to-Interference-and-Noise-Ratio)값을 전송한다.
도 13b는 상향 링크의 오버헤드에 해당하며, 매 슬롯 단위로 동적 자원 할당 및 적응 변조를 하는 방식이 아닌, 매 슬롯 단위로 적응 변조를 수행하고 매 프레임 단위로 동적으로 자원을 할당하는 것만으로도 상당히 많은 상향 링크 오버헤드를 줄일 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, OFDM/FDD 시스템 등을 위해 주파수 재사용율 분할(Frequency Reuse Partitioning) 방식에 근거하여 하나의 셀을 내부 셀(Inner Cell)과 외부 셀(Outer Cell)로 나누는 셀 계획법을 선택하여 셀 반경을 증대시키고, 각각의 사용자로부터 피드백되는 채널 정보 및 각각의 사용자의 공평성(Fairness)을 고려하여 동적으로 서브 채널을 사용자에게 할당하여 시스템의 용량을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명은 OFDMA/FDD 시스템 등에 적용할 경우, 동적 자원 할당에서 얻게 되는 다중 사용자 다이버시티 이득에 의해, 부가적인 오버헤드를 고려하더라도 하향 링크의 섹터 처리량(Throughput)을 증가시키면서 사고 상태 확률(Outage Probability)을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법에 있어서,
    주파수 재사용율 분할 방식에 근거하여 셀을 분할하는 셀 분할 단계;
    상기 분할한 셀 내에 위치하고 있는 사용자가 현 위치에서 현재까지 할당받는 전송률의 합과 상기 사용자가 요구한 전송률의 비(S/R)를 구하여 채널을 할당받을 채널 할당 후보 사용자를 선정하는 사용자 선정 단계;
    상기 선정한 채널 할당 후보 사용자에 대한 거리 정보를 획득하는 사용자 거리 정보 획득 단계; 및
    상기 획득한 거리 정보를 이용하여 상기 선정한 채널 할당 후보 사용자가 내부 셀 영역에 있는지 아니면 외부 셀 영역에 있는지를 확인한 후, 내부 셀에 있는 사용자에게는 주파수 재사용율(FRF)이 임계치보다 낮은 서브 그룹 중에서, 외부 셀에 있는 사용자에게는 주파수 재사용율(FRF)이 상기 임계치보다 높은 서브 그룹 중에서 할당할 서브 그룹을 선정하여 상기 선정한 서브 그룹의 서브 캐리어를 할당하는 서브 캐리어 할당 단계
    를 포함하는 동적 자원 할당 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀 분할 단계는,
    각 셀을 세 개의 섹터로 구분하고, 주파수 재사용율 분할 방식 개념을 각각의 섹터에 도입하여, 상기 각각의 섹터를 내부 셀 영역 또는 외부 셀 영역으로 나눈 후, 전체 망을 소정 개수의 클러스터로 나누되,
    상기 각 클러스터는 서로 다른 세 개의 셀에 속하면서 서로 이웃하는 세 개의 섹터로 이루어진 것을 특징으로 하는 동적 자원 할당 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브 그룹은,
    주파수 영역에서 전체 대역을 소정 개수의 서브 그룹으로 분할하되, 상기 각 서브 그룹은 복수 개의 연속된 상기 서브 캐리어의 집합인 빈(Bin)들의 집합으로 이루어지며, 상기 각 빈(Bin)은 채널 추정, SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio) 측정을 포함하는 용도로 사용할 수 있는 파일럿 서브 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 자원 할당 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사용자 선정 단계는,
    상기 사용자가 현 위치에서 현재까지 할당받는 전송률의 합과 상기 사용자가 요구한 전송률의 비(S/R)가 가장 작은 사용자에게 우선적으로 채널을 할당하는 것 을 특징으로 하는 동적 자원 할당 방법.
  5. 직교 주파수 분할 다중접속 시스템을 위한 주파수 재사용율 분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법을 위한 프레임 전송 방법에 있어서,
    제 1 소정 개수의 슬롯을 포함하도록 프레임의 구조를 형성하고, 제 2 소정 개수의 상기 프레임을 포함하도록 수퍼 프레임의 구조를 형성하되, 동적 채널 할당(DCA)을 동작시키기 위하여 필요한 채널 정보를 채널의 변화 속도에 따라 각각의 상기 슬롯이나 상기 프레임 또는 상기 수퍼 프레임의 단위로 기지국에서 이동국으로 또는 그 역방향(상기 이동국에서 상기 기지국)으로 전송하는 것을 특징으로 하는 프레임 전송 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 수퍼 프레임은,
    상기 수퍼 프레임을 시작하는 첫 번째 하향 링크 슬롯의 경우, 매 슬롯마다 상기 이동국이 모든 서브 그룹의 CINR(Carrier-to-Interference-and-Noise-Ratio)값을 측정하기 위한 1개의 CINR(Carrier-to-Interference-and-Noise-Ratio) 측정용 프리엠블, 매 수퍼 프레임마다 이동국의 위치 정보를 각 섹터에서 전송하기 위한 1 개의 OFDM 심볼, 상기 이동국이 내부 셀 영역에 있는지 또는 외부 셀 영역에 있는 지의 여부를 나타내는 심볼, 그리고 상기 이동국의 채널 정보를 이용한 서브 캐리어 재할당 및 적응 변조를 위한 심볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레임 전송 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 수퍼 프레임은,
    상기 수퍼 프레임을 시작하는 첫 번째 하향 링크 슬롯 이외의 하향 링크 슬롯의 경우, 상기 이동국의 위치 정보를 각 섹터에서 전송하기 위한 1개의 OFDM 심볼이 없고, 상기 수퍼 프레임을 시작하는 첫 번째 상향 링크 슬롯의 경우, 기 설정된 주파수 재사용율(FRF)값으로 서브 그룹에 대한 CINR(Carrier-to-Interference-and-Noise-Ratio) 측정값을 전송하는 심볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레임 전송 방법.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬롯은,
    매 슬롯당 동적 자원 할당 및 적응 변조를 수행함으로 인한 오버헤드를 줄이기 위하여, 매번 동적 자원 할당과 적응 변조를 함께하는 것이 아니라, 매 슬롯마다 적응 변조를 하면서 매 프레임마다 한 번씩 동적 자원 할당하되, 매 수퍼 프레 임을 시작하는 슬롯은 적응 변조와 동적 자원 할당을 수행하고 각각의 사용자의 위치 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 프레임 전송 방법.
KR1020060074359A 2005-08-19 2006-08-07 직교 주파수 분할 다중접속 시스템을 위한 주파수 재사용율분할 방식에 기반을 둔 동적 자원 할당 방법 및 그를 위한프레임 전송 방법 Expired - Fee Related KR100747600B1 (ko)

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