KR101561143B1

KR101561143B1 - 물리적 자원의 할당 방법, 장치, 데이터 수신 방법 및 수신단

Info

Publication number: KR101561143B1
Application number: KR1020090019493A
Authority: KR
Inventors: 위안 얀; 안신 리; 시앙밍 리; 히데토시 카야마
Original assignee: 가부시키가이샤 엔티티 도코모
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2015-10-16
Anticipated expiration: 2029-03-06
Also published as: CN101534507B; US20090232073A1; JP2009219121A; KR20090097799A; CN101534507A; US8107439B2; JP5461855B2

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 방법, 장치 및 데이터 수신 방법과 수신단을 개시한다. 그 중에서 물리적 자원의 할당 방법은, 지정 범위내 각 사용자가 송신한 파일럿 신호를 검출하며, 각 사용자가 송신한 파일럿 신호의 수신 전력을 취득하고, 상기 수신 전력에 근거해 사용자 스케줄링을 진행하여, 적어도 한개 사용자를 포함하는 사용자 그룹을 한개 얻으며, 해당 사용자 그룹내의 각 사용자에게 동일한 물리적 자원을 할당하는 것을 포함한다. 본 발명의 상기 물리적 자원 할당 방법, 장치 및 데이터 수신 방법과 수신단으로는 물리적 자원의 재이용을 실현할 수 있으며, 포획효과 및 간섭 제거 기술의 결합으로, 동일한 물리적 자원을 차지한 한개 그룹 사용자의 패킷을 일일히 복호화할 수 있어, 업링크 및 다운링크의 주파수 스펙트럼 이용효율과 처리량을 크게 제고시킬 수 있다.

사용자 스케줄링, 사용자 그룹

Description

물리적 자원의 할당 방법, 장치, 데이터 수신 방법 및 수신단 {Method and Apparatus for Allocating Physical Resources, Method for Receiving Data and Receiving End}

본 발명은 무선 통신기술에 관한 것으로, 특히 무선 통신 시스템에서 업링크, 다운링크 물리적 자원의 할당 방법과 장치 및 무선 통신 시스템에서의 데이터 수신 방법과 수신단에 관한 것이다.

무선 통신 기술이 끊임없이 발전함에 따라 무선 통신 시스템의 주파수 스펙트럼 자원이 날로 부족해지고 있으며, 따라서, 어떻게 함으로써 무선 통신 시스템의 업링크와 다운링크에서의 주파수 스펙트럼 자원 이용효율을 제고하며, 무선 통신 시스템의 업링크와 다운링크의 처리량(throughput)을 제고하는가 하는 것이 무선 통신 시스템의 초점의 하나로 되었다.

상기된 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 방법 및 장치를 제공하여, 무선 통신 시스템의 물리적 자원에 대한 재이용을 실현하고, 무선 통신 시스템의 주파수 스펙트럼 이용효율과 처리량을 제고한다.

상기 물리적 자원의 할당 방법에 기초하여, 본 발명은 또한 무선 통신 시스템에서의 데이터 수신 방법 및 수신단을 제공하여, 무선 통신 시스템의 물리적 자원을 재이용하는 상황하에서 데이터의 정확한 수신을 실현한다.

본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 방법은,

지정 범위내 각 사용자가 송신한 파일럿 신호를 검출하는 단계;

검출된, 각 사용자가 송신한 파일럿 신호의 수신 전력을 취득하는 단계;

상기 수신 전력에 근거해 사용자 스케줄링을 진행하여, 적어도 한개 사용자로 구성된 사용자 그룹을 한개 얻는 단계;

상기 사용자 그룹내의 각 사용자에게 동일한 물리적 자원을 할당하는 단계;를 포함한다.

상기 사용자 스케줄링은, 지정 범위내의 모든 사용자를 적어도 한개 사용자 그룹으로 구성하며, 각 사용자의 수신 전력에 따라 상기 적어도 한개 사용자 그룹중에서 최대 주파수 스펙트럼 이용효율을 가진 사용자 그룹을 선택하는 것을 포함 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 지정 범위내의 모든 사용자를 적어도 한개 사용자 그룹으로 구성하는 것은, 모든 스케줄링 대상 사용자를 임의로 둘씩 묶어 사용자 그룹으로 구성하며, 모든 스케줄링 대상 사용자중 최대 수신 전력을 가진 사용자를 단독으로 한개 사용자 그룹으로 하는 것을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 지정 범위내 모든 사용자를 적어도 한개 사용자 그룹으로 구성하는 것은, 모든 스케줄링 대상 사용자중에서 최대 수신 전력 신호를 가진 사용자를 단독으로 한개 사용자 그룹으로 하며, 나머지 사용자를 각각 최대 수신 전력 신호를 가진 사용자와 사용자 그룹을 구성하는 것을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 지정 범위내 모든 사용자를 적어도 한개 사용자 그룹으로 구성하는 것은, 모든 스케줄링 대상 사용자의 PF메트릭을 산출하고, 모든 스케줄링 대상 사용자중 최대 PF메트릭을 가진 사용자를 단독으로 한개 사용자 그룹으로 하며, 그 중에서, 단일 사용자의 PF메트릭을

로 정의하며, r은 해당 사용자의 순간 처리량을 표시하고,

은 해당 사용자의 평균 처리량을 표시하며, 모든 스케줄링 대상 사용자중에서 임의의 두개 사용자로 구성된 그룹을 여러개 형성하며, 각 그룹의 PF메트릭을 산출하고, 모든 그룹중에서 PF메트릭이 최대인 그룹을 선택하여 한개 사용자 그룹으로 하며, 그 중에서, 그룹의 PF메트릭 을

로 정의하며, r₁과 r₂는 각각 이 특정 사용자가 짝이 되는 조건하에서의 두개 사용자의 순간 처리량을 표시하며,

과

는 각각 두개 사용자의 평균 처리량을 표시하는 것을 포함한다.

여기서, 상기 각 사용자의 수신 전력에 근거하여 상기 적어도 한개 사용자 그룹중에서 최대 주파수 스펙트럼 이용효율을 가진 사용자 그룹을 선택하는 것은: 상기 수신 전력에 근거하여, 각 사용자 그룹내의 사용자의 송신 신호가 중첩될때의 각 사용자의 신호 대 잡음 및 간섭비(SINR:Signal to Interference plus Noise Ratio)를 각각 추정하며, 상기 SINR에 근거하여 각 사용자 그룹의 주파수 스펙트럼 이용효율을 각각 산출하며, 모든 사용자 그룹중에서 최대 주파수 스펙트럼 이용효율을 가진 사용자 그룹을 선택하는 것을 포함할 수 있다.

상기 물리적 자원은 동일 주파수 시간 자원을 차지한 물리적 자원 블록(PRB)일 수 있다.

상기 지정 범위는 한개 기지국 혹은 두개 이상 분산 배치된 안테나 소자로 이루어진 서비스 에어리어(Service Area)일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 장치는,

지정 범위내 각 사용자가 송신한 파일럿 신호를 검출하고, 각 사용자가 송신한 파일럿 신호의 수신 전력을 취득하는 파일럿 검출 유닛,

상기 수신 전력에 근거해 사용자 스케줄링을 진행하여, 적어도 한개 사용자로 구성된 사용자 그룹을 한개 얻는 사용자 스케줄링 유닛, 및

상기 사용자 그룹내의 각 사용자에게 동일한 물리적 자원을 할당하는 자원 할당 유닛 을 포함한다.

여기서, 상기 사용자 스케줄링 유닛은,

지정 범위내의 모든 사용자를 적어도 한개 사용자 그룹으로 구성하는 그루핑 모듈,

상기 수신 전력에 근거하여, 각 사용자 그룹내의 사용자의 송신 신호가 중첩될때의 각 사용자의 SINR을 각각 추정하는 SINR 추정 모듈, 및

상기 SINR에 근거하여 각 사용자 그룹의 주파수 스펙트럼 이용효율을 각각 산출하며, 모든 사용자 그룹중에서 최대 주파수 스펙트럼 이용효율을 가진 사용자 그룹을 선택하는 그룹 선택 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서의 데이터 수신 방법은:

수신한 신호#1에 대해 복조와 복호화를 진행하여, 그 중에서 수신 전력이 제일 강한 사용자의 패킷을 얻는 단계A,

상기 신호#1이 두개 이상 사용자의 신호를 포함하면, 단계A에서 얻은 상기 패킷을 상기 신호#1로부터 제거하여 신호#2를 생성하며, 상기 신호#1이 두개 이상 사용자의 신호를 포함하지 않으면, 종료하는 단계B,

상기 신호#2에 대해 다시 복조와 복호화를 진행하여, 상기 신호#2중에서 수신 전력이 제일 강한 사용자의 패킷을 얻은 후, 상기 신호#2를 새로운 신호#1로 하 고 단계B로 돌아가는 단계C 를 포함한다.

상기 제거는, 복호화된 패킷을 변조하여, 수신 전력이 제일 강한 사용자의 송신 신호를 재생하고, 상기 재생된 송신 신호를 해당 사용자에 대응하는 채널 충격 응답과 콘볼루션(convolution)하여, 상기 송신 신호가 송신될때의 채널 환경하에서 기지국에 의해 수신된 해당 사용자의 수신 신호를 복원하며, 상기 신호#1에서 상기 복원된 수신 신호를 덜어내는 것을 포함할 수 있다.

단계B를 수행하기 전에, 이미 성공적으로 복호화한 패킷의 개수가 파운틴 복호화의 요구를 만족시키는가를 판단하며, 만족시키지 않는다면, 단계B를 수행하며; 만족시킨다면, 성공적으로 복호화한 패킷에 대해 파운틴 복호화를 진행하여, 대응하는 사용자가 송신한 전체 데이터 프레임(frame)을 얻으며, 패킷간의 관련성에 근거하여 앞에서 복호화 실패한 패킷에 대해 재복호화를 진행하여, 정확한 패킷을 복원한 후, 단계B를 수행하는 것을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서의 수신단은,

수신된 신호#1에 대해 복조와 복호화를 진행하여, 그 중에서 수신 전력이 제일 강한 사용자의 패킷을 얻는 복조 유닛, 및

상기 신호#1이 두개 이상 사용자의 신호를 포함하면, 복조 유닛이 출력한 상기 패킷을 상기 신호#1에서 제거하여, 신호#2를 생성하며, 상기 신호#2를 새로운 신호#1로 하여 복조 유닛에 재입력하는 간섭 제거 유닛을 포함한다.

상기 수신단은, 상기 복조 유닛과 간섭 제거 유닛 사이에 연결되며, 복조 유닛이 출력한 패킷에 대해 파운틴 복호화를 진행하여, 해당 사용자가 송신한 전체 데이터 프레임을 얻으며, 패킷간의 관련성에 근거하여 앞에서 복호화 실패한 패킷에 대해 재복호화를 진행하여, 정확한 패킷을 복원하고, 수신된 패킷 및 복원된 정확한 패킷을 간섭 제거 유닛에 송신하는 파운틴 복호화 유닛을 더 포함한다.

상기 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 방법 및 장치는 한개 기지국 커버 범위 혹은 두개 이상 안테나 소자의 공통 커버 범위내의 사용자를 그루핑하고, 각 그룹내의 사용자에게 동일한 물리적 자원을 할당하며, 셀룰러 시스템의 천연적인 원근 효과와 다중 반송파 시스템의 주파수 선택성 감쇠(fading)를 이용하여 사용자 전력 구분을 진행함으로써 물리 주파수의 재이용을 실현하며, 무선 통신 시스템의 주파수 스펙트럼 이용효율과 처리량을 제고한다.

상기 무선 통신 시스템에서의 데이터 수신 방법과 수신단은 포획효과 및 간섭 제거 기술의 결합으로, 동일한 물리적 자원을 차지한 한개 그룹내의 사용자의 패킷을 일일히 복호화할 수 있어, 물리적 자원의 재이용을 실현하며, 이로써 무선 통신 시스템의 주파수 스펙트럼 이용효율과 처리량을 크게 제고한다.

그 외, 본 발명의 실시예에서는 구체적으로, 사용자 스케줄링을 할때 사용자 짝 짓기 및 그 변조 부호화 방식을 선택하는 방법, 파운틴 부호화로 다중 사용자간 간섭 제거를 보조하는 방법 및 주동적으로 사용자에 대해 치밀한 전력 제어를 진행해 시스템의 업링크 처리량을 더욱 제고하는 방법을 제공하여, 무선 통신 시스템의 주파수 스펙트럼 이용효율과 처리량을 더욱 제고할 수 있다.

본 발명의 목적, 해결수단을 더욱 명확하게 하기 위하여, 이하, 도면을 참조하면서 실시예를 들어, 본 발명에 대해 더 자세히 설명한다.

무선 통신 시스템에서 여러개 무선 패킷이 동일한 시각에 동일한 기지국에 도착하여도, 즉 여러개 무선 패킷사이에 충돌이 발생해도, 그 중에서, 최대 수신 전력을 가진 무선 패킷이 기지국 수신기가 SINR에 대한 요구를 여전히 만족시킨다면, 최대 수신 전력을 가진 무선 패킷을 기지국이 성공적으로 복조하고 복호화할 수 있다는 것은 이미 알고 있는바이다. 이것은 무선 통신 시스템에서 자연존재하는 한가지 현상으로서, 포획효과（Capture Effect）라고도 불리우며, 본 발명은 바로 이런 포획효과를 이용하여 업링크와 다운링크 물리적 자원의 재이용을 실현한 것이다.

도 1은 본 발명 실시예에 따른 업링크 물리적 자원 할당 방법의 흐름을 보여준다. 도 1에 표시한 바와 같이, 본 발명 실시예의 업링크 물리적 자원의 할당 방법은 주로 아래와 같은 단계를 포함한다.

단계 101에서, 지정 범위내 각 사용자의 파일럿 신호를 검출하여, 각 사용자의 파일럿 신호의 수신 전력을 얻는다.

본 실시예에서의 업링크 물리적 자원 할당 방법에서, 상기 지정 범위는 한개 기지국으로 이루어진 서비스 에어리어를 가리킨다.

단계 102에서, 각 사용자의 수신 전력에 근거하여 사용자 스케줄링을 진행하여, 적어도 한개 사용자를 포함하는 한개의 사용자 그룹을 얻는다.

단계 103에서, 해당 사용자 그룹내의 각 사용자에게 동일한 업링크 물리적 자원을 할당한다.

본 실시예에서의 상기 업링크 물리적 자원은, OFDM시스템에서 서브 반송파(subcarrier)와 타임 슬롯으로 정의되는, 동일한 주파수 시간 자원 블록을 차지한 물리적 자원 블록（PRB, Physical Resource Block）일 수도 있으며, 기타 무선 통신 시스템에서 할당한 물리적 자원일 수도 있다.

상기 단계 101-103으로, 기지국은 업링크 물리적 자원의 할당과정을 실현한다. 이에 따라, 해당 사용자 그룹내의 사용자는 기지국이 해당 그룹 사용자에게 할당한 동일한 업링크 물리적 자원을 공유하며, 즉, 해당 그룹내의 사용자는 할당한 업링크 물리적 자원을 동시에 차지하여 업링크 패킷을 송신한다.

상기 과정에서 알 수 있는 바, 기지국이 어떻게 단계 102에서 각 사용자의 수신 전력에 근거해 사용자 스케줄링을 진행하여 한개의 사용자 그룹을 얻는가 하는 것은 본 발명 실시예의 핵심기술의 하나이다. 실제적인 응용에서, 예를 들면 Greedy 스케줄링 혹은 PF 스케줄링 등 여러가지 사용자 스케줄링 방법을 채용하여 기지국 커버 범위내의 모든 사용자에 대해 사용자 스케줄링을 진행할 수 있다. 그러나 어떠한 사용자 스케줄링 방법을 채용하던지, 해당 사용자 그룹내 각 사용자의 신호가 포획효과를 만족해야 한다는 요구를 만족시켜야 한다. 즉, 각 신호에 대응해, 해당 신호 수신 전력보다 큰 모든 신호에 대해 간섭 제거를 진행한 후, 그리고 해당 신호 수신 전력보다 작은 모든 신호를 모두 잡음으로 보는 상황하에서, 해당 신호의 SINR이 여전히 수신단이 정확하게 복호화할 수 있는 한계치보다 클 수 있어야 하며, 즉 수학식（1）의 조건을 만족시켜야 한다.

그 중에서, SINR_i는 수신 전력에 근거하여 작은 것부터 큰 것 순서로 된 N개 사용자 중의 i번째 사용자의 SINR을 표시하며, P_i는 i번째 사용자의 수신 전력을 표시하며, L은 해당 사용자가 송신한 패킷의 길이를 표시하며,

는 수신 전력이 P_i보다 작은 모든 신호의 파워(power) 합계를 표시하며,

는 수신 전력이 P_i보다 큰 모든 신호에 대해 간섭 제거를 진행한 후의 잔여 신호의 파워 합계를 표시하며, N_w는 잡음의 전력 스펙트럼 밀도를 표시하며, T는 SINR 한계치를 표시한다.

포획효과에 따르면, SINR이 상기 수학식（1）에 표시된 조건을 만족시키는 신호가 한개 있기만 하면, 기지국의 수신기는 해당 신호를 복호화 하여 대응하는 사용자가 송신한 패킷을 얻을 수 있다.

실천의 증명에 의하면, 사용자 그룹내 사용자수의 증가에 따라, 사용자 스케 줄링 알고리즘의 복잡도 및 수신기의 복잡도가 심하게 증가하며, 한개 사용자 그룹에 최대 두개 사용자를 설치하면 업링크의 주파수 스펙트럼 이용효율을 대폭 제고할 수 있다. 그리고, 시뮬레이션(simulation)에서는, 전달 오류와 채널 잔여 오차의 영향으로, 사용자 그룹내의 사용자수를 더 증가하여도 얻는 게인(gain)이 크지 않다는 것이 발견되었다. 산출의 복잡도와 링크 비트 오류율（BER） 성능을 감안하여, 본 발명의 실시예에서는 한개 사용자 그룹내에 최대 두개 사용자가 바람직하다. 이하 한개 그룹에 최대 두개 사용자를 예로, 도면과 결합하여, 상기 단계102의 각 사용자의 수신 전력에 근거하여 사용자 스케줄링을 진행하고, 해당 기지국 커버 범위내의 모든 사용자중에서 한개 사용자 그룹을 스케줄링하는 방법을 상세하게 설명한다.

이하, 여러가지 스케줄링 방법을 상세하게 설명한다.

(스케줄링 방법 1: Greedy 스케줄링)

도 2는 본 발명 실시예에서의 한가지 Greedy 스케줄링 방법의 흐름도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 주로 아래와 같은 단계를 포함한다.

단계 201에서, 모든 스케줄링 대상 사용자 중에서 임의의 두개 사용자 U1과 U2를 선택하여, 한개 사용자 그룹으로 하며, 이 두개 사용자의 수신 전력에 근거하여 이 사용자 그룹의 주파수 스펙트럼 이용효율이라고 불리우는 두개 사용자가 동시에 한개 물리적 자원을 차지할때의 주파수 스펙트럼 이용효율의 합계를 산출한다. 본 단계에서, 모든 스케줄링 대상 사용자는 임의로 둘씩 묶어 여러개 사용자 그룹을 구성한다.

그 중에서, 두 개 사용자가 동시에 한 개 물리적 자원을 차지할때 수신 전력이 비교적 큰 신호에 대응하는 사용자 U1의 SINR은 아래와 같은 수학식（2）에 따라 산출하여 얻을 수 있다.

그 중에서, P_{s_U1}과 P_{s_U2}는 각각 기지국에 수신된 사용자 U1과 U2에 대응하는 신호의 수신 전력을 표시하며, P_n은 잡음 전력을 표시한다.

수신 전력이 비교적 낮은 신호에 대응하는 사용자 U2의 SINR은 아래와 같은 수학식 (3)에 따라 산출하여 얻을 수 있다.

그 중에서, P_{s_U2}는 각각 기지국에 수신된 사용자 U2에 대응하는 신호의 수신 전력을 표시하며, P_n은 잡음 전력을 표시하며, P_{sr_U1}은 사용자 U1의 간섭 제거 후의 채널 추정 잔여 오차 신호의 전력을 표시한다.

상술한 바와 같이, 상기 사용자 U1과 U2의 SINR을 얻은 후 EESM 사상(mapping)을 사용하면, 그에 서포트(support)되는 변조 부호화 방식과 대응 주파수 스펙트럼 효율을 얻을 수 있으며, 그다음 가산에 의하여 이 한쌍의 사용자의 주파수 스펙트럼 이용효율을 얻을 수 있다.

단계 202에서, 모든 스케줄링 대상 사용자 중 최대 수신 전력을 가진 사용자를 단독으로 한개 사용자 그룹으로 하며, 해당 사용자가 이 물리적 자원을 단독으로 차지할때의 주파수 스펙트럼 이용효율을 산출한다.

단계 203에서, 모든 사용자 그룹중에서 최대 주파수 스펙트럼 이용효율을 가진 사용자 그룹을 선택한다.

도 3은 본 발명 실시예의 다른 한가지 Greedy 스케줄링 방법 흐름도이며, 도 3에 표시된 바와 같이, 주로 아래와 같은 단계를 포함한다.

단계 301에서, 모든 스케줄링 대상 사용자중 최대 수신 전력을 가진 사용자를 찾아내 해당 사용자를 단독으로 한개 사용자 그룹으로 하며, 이 사용자의 수신 전력에 근거하여 이 사용자가 단독으로 한개 물리적 자원을 차지할때의 주파수 스펙트럼 이용효율을 산출한다.

단계 302에서, 나머지 사용자를 각각 최대 수신 전력을 가진 사용자와 여러개 사용자 그룹을 구성하게 한다.

단계 303에서, 각 사용자 그룹중 두개 사용자의 수신 전력에 근거하여 이 두개 사용자가 한개 물리적 자원을 동시에 차지할때의 주파수 스펙트럼 이용효율의 합계, 즉 해당 사용자 그룹의 주파수 스펙트럼 이용효율 S₁+S₂를 산출한다.

상기 단계 303을 실현하는 방법은 단계 201을 참조한다.

단계 304에서, 모든 사용자 그룹중에서 최대 주파수 스펙트럼 이용효율을 가진 사용자 그룹을 선택한다.

(스케줄링 방법2: PF스케줄링)

도 4는 본 발명 실시예의 PF 스케줄링의 흐름도이며, 도 4에 표시된 바와 같이, 아래와 같은 단계를 포함한다.

단계 401에서, 모든 스케줄링 대상 사용자의 PF메트릭을 산출하며, 그 중에서, PF메트릭이 최대인 사용자를 선택하고, 해당 사용자를 단독으로 한개 사용자 그룹으로 하며, 그 중에서, 한개 사용자의 PF메트릭을

로 정의하며, 그중에서, r은 해당 사용자의 순간 처리량을 표시하며,

은 해당 사용자의 평균 처리량을 표시한다.

단계 402에서, 최대 PF메트릭을 가진 사용자가 단독으로 한개 물리적 자원을 차지할때의 주파수 스펙트럼 이용효율을 산출한다.

단계 403에서, 모든 스케줄링 대상 사용자중에서 임의의 두개 사용자 U1과 U2를 랜덤(random)으로 선택하여 사용자 그룹을 구성하며, 해당 사용자 그룹의 PF메트릭을 산출하며, 모든 쌍의 사용자에서 PF메트릭이 최대인 사용자 그룹을 선택 하며, 그 중에서, 사용자 그룹의 PF 메트릭은

로 정의하며, 그 중에서, r₁과 r₂는 각각 이 특정 사용자가 짝이 되는 조건하에서의 사용자 U1과 U2의 순간 처리량을 표시하며,

과

는 각각 사용자 U1과 U2의 평균 처리량을 표시한다.

단계 404에서, 해당 사용자 그룹의 두개 사용자가 동시에 한개 물리적 자원을 차지할때의 주파수 스펙트럼 이용효율의 합계, 즉 해당 사용자 그룹의 주파수 스펙트럼 이용효율을 산출한다.

단계 405에서, 단계 402와 단계 404의 산출결과에 따라 두개 사용자 그룹중에서 최대 주파수 스펙트럼 이용효율을 가진 사용자 그룹을 선택한다.

상기 도 2, 3 및 4에서의 스케줄링 방법으로는, 먼저 스케줄링 대상 사용자 그룹을 몇개 사용자 그룹으로 구성하고, 다음, 각 사용자 그룹의 주파수 스펙트럼 이용효율에 근거해, 그 중에서 최대 주파수 스펙트럼 이용효율을 가진 사용자 그룹을 한개 선택하여, 각 물리적 자원에 각각 한개 사용자 그룹을 스케줄링하는 것을 실현하며, 이런 스케줄링 방법은 주파수 스펙트럼 이용효율 파라미터를 충분히 고려했기에, 스케줄링을 하는 사용자 그룹이 비교적 높은 주파수 스펙트럼 이용효율을 가지도록 담보할 수 있다. 그리고, 상기 단계에서 알 수 있는 바, 각 사용자의 수신 전력에 근거하여 상기 적어도 한개 사용자 그룹중에서 최대 주파수 스펙트럼 이용효율을 가진 사용자 그룹을 선택하는 것은: 상기 수신 전력에 근거하여, 각 사 용자 그룹에서 사용자의 송신 신호가 중첩될때의 각 사용자의 SINR를 각각 추정하며, 다음, 상기 SINR에 근거하여 각 사용자 그룹의 주파수 스펙트럼 이용효율을 각각 산출하며, 나중에, 모든 사용자 그룹중에서 최대 주파수 스펙트럼 이용효율을 가진 사용자 그룹을 선택하는 것을 포함할 수 있다.

상기 업링크 물리적 자원의 할당 방법 외, 본 발명의 실시예는 상기 업링크 물리적 자원 할당 방법에 기초한 업링크 데이터의 수신 방법도 제공하며, 그 실현 과정은 도 5에 표시된 바와 같이, 주로 아래와 같은 단계를 포함한다.

단계 501에서, 기지국은 한개 그룹의 사용자가 동일한 업링크 물리적 자원을 차지하여 송신한 업링크 패킷으로 혼합된 신호 #1을 수신한 후, 수신한 신호에 대해 직접 복조와 복호화를 진행하여, 그 중에서 수신 전력이 제일 강한 사용자의 패킷을 얻는다.

본 단계에서, 포획효과를 이용하여, 수신 전력이 제일 강한 신호의 SINR이 기지국 수신기의 요구를 만족시킬때, 기지국은 수신 전력이 제일 강한 사용자의 패킷을 성공적으로 복호화할 수 있으며, 이때 기타 사용자가 송신한 신호는 해당 신호의 간섭으로 간주된다.

단계 502에서, 해당 그룹 사용자수가 두개 이상이면, 단계 501로부터 얻은, 수신 전력이 제일 강한 사용자의 패킷에 근거하여 수신한 신호에 대해 간섭 제거를 진행하며, 해당 신호#1에서 상기 복호화하여 얻은 패킷을 제거하여, 신호#2를 생성한다.

기지국이 채널 추정 과정으로 모든 사용자의 채널 충격 응답을 알 수 있기 에, 성공적으로 복호화한, 수신 전력이 제일 강한 신호에 대응하는 사용자가 송신한 패킷에 근거하여 사용자 신호의 간섭 제거를 진행할 수 있으며, 구체적으로 아래와 같은 내용을 포함한다.

1）복호화한 패킷을 변조하여, 수신 전력이 제일 강한 신호에 대응하는 사용자의 송신 신호를 재생하며,

2）상기 재생된 송신 신호와 해당 사용자에 대응하는 채널 충격 응답을 콘볼루션하여, 상기 송신 신호가 송신될때의 채널 환경에서 기지국이 수신한 해당 사용자의 수신 신호를 복원하며,

3）수신한 신호에서 상기 복원된 수신 신호를 덜어내어, 수신 전력이 제일 강한 신호를 제거한 후의 신호를 얻는다.

단계 503에서, 상기 신호#2에 대해 다시 복조와 복호화를 진행하여, 해당 신호중에서 수신 전력이 제일 강한 사용자의 패킷을 얻는다.

단계 504에서, 만약 상기 신호#2가 여전히 두개 이상의 신호로 혼합되었다면, 단계 503에서 얻은 수신 전력이 제일 강한 사용자의 패킷에 근거하여, 상기 신호#2에 대해 다시 간섭 제거를 진행하며, 수신 전력이 제일 강한 사용자의 패킷을 상기 신호#2에서 제거한 후, 단계 503으로 돌아간다. 상기 단계 501-504를 반복 수행함으로써, 기지국은 포획효과 및 간섭 제거 기술을 결합하여, 동일한 업링크 물리적 자원을 차지한 한개 사용자 그룹 내 사용자가 송신한 패킷을 일일이 복호화 할 수 있어, 업링크 물리적 자원의 재이용을 실현하고, 따라서 무선 통신 시스템의 업링크 주파수 스펙트럼 이용효율과 처리량을 크게 제고한다.

그러나, 상기 과정에서 알 수 있는바, 신호중에서 최대 수신 전력을 가진 신호를 정확하게 복호화하고 간섭 제거를 진행한 후에야, 나머지 신호중에서 수신 전력이 두번째로 큰 신호를 복호화할 수 있다. 즉, 만약 현재 신호중에서 최대 수신 전력을 가진 신호를 잘못 복호화하면, 신호중의 신호를 일일이 복호화할 수 없게 된다. 이 문제를 피하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예는 또한 상기 방법에 대해 개진을 진행했으며, 복호화 과정에서 파운틴(fountain) 부/복호화 기술을 이용하여 복호화 오류 정정을 실현한다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예로 이런 오류 정정 방법을 상세하게 설명한다.

파운틴 부호화는, 한개 프레임중의 k개 원시 데이터 패킷에서 임의의 수량의 관련 파운틴 부호 패킷을 생성하는 것을 가리킨다. 상기 파운틴 복호화는, 상기 부호 패킷중에서 임의의 m개 (일반 상황에서, m은 k와 같거나 k보다 조금 크다) 정확한 파운틴 부호 패킷을 수신하면, 복호화를 통하여 높은 확률로 전부 k개 원시 데이터 패킷을 성공적으로 복원할 수 있기 때문에 수신단은 해당 프레임의 모든 k개 원시 데이터 패킷을 정확하게 복호화한 후 파운틴 중지 신호를 송신단에 송신하여 이미 전체 데이터 프레임을 정확하게 수신하였음을 통지한다. 이때, 송신단은 새로운 데이터 프레임의 파운틴 부호 패킷을 송신하기 시작한다. 상기 파운틴 부/복호화 과정으로부터 알 수 있는바, 파운틴 부호기는 끊임없이 물방울（즉 파운틴 부호 패킷）이 생기는 분수와 같으며, 파운틴 복호기는 분수에서 물을 받는 컵과 같고, 컵이 충분한 물방울만 받으면 요구에 만족될수 있으며 대체 어떤 물방울을 받았는지는 개의치 않아도 된다.

도 6은 본 발명 실시예에 따른 업링크 데이터 수신 방법의 흐름을 보여준다. 도 6에 표시한바와 같이, 상기 방법은 주로 아래와 같은 단계를 포함한다.

단계 601에서, 기지국은 한개 그룹의 사용자가 동일한 업링크 물리적 자원을 차지하여 송신한 파운틴 부호 패킷으로 혼합된 신호를 수신한 후, 직접 복조와 복호화를 진행하여, 그 중에서 수신 전력이 제일 강한 신호에 대응하는 사용자가 송신한 파운틴 부호 패킷을 얻는다.

단계 602에서, 이미 성공적으로 복호화한 파운틴 부호 패킷의 개수가 파운틴 복호화의 요구를 만족시키는가를 판단하며, 만약 만족시킨다면, 단계 603를 수행하고, 만족시키지 않으면, 단계 604를 수행한다.

단계 603에서, 수신 전력이 제일 강한 신호에 대해 파운틴 복호화를 진행하여, 수신 전력이 제일 강한 신호에 대응하는 사용자가 송신한 전체 데이터 프레임을 얻으며, 파운틴 중지 신호를 대응하는 사용자에 송신하고, 파운틴 부호 패킷간의 관련성에 근거해, 앞에서 복호화 실패한 파운틴 부호 패킷에 대해 재복호화를 진행하여, 정확한 파운틴 부호 패킷을 복원한 후, 단계604를 수행한다.

단계 604에서, 복호화 결과에 근거하여 수신된 신호에 대해 간섭 제거를 진행하며, 수신 전력이 제일 강한 신호를 수신된 신호에서 제거한다.

본 단계에서, 상기 간섭 제거는, 현재 정확하게 복호화한 파운틴 부호 패킷에 근거하여 현재 수신된 신호에 대해 간섭 제거를 진행하는 것을 포함할 뿐만 아니라, 단계603에서 복원한 정확한 파운틴 부호 패킷에 근거하여 파운틴 부호 패킷에 대응하는 수신 신호에 대해 간섭 제거를 진행하는 것도 포함한다.

단계 605에서, 간섭 제거후의 신호에 대해 복조 및 복호화를 진행하여, 그 중에서 수신 전력이 제일 강한 신호에 대응하는 사용자, 즉 모든 사용자중에서 수신 전력이 두번째로 강한 신호에 대응하는 사용자가 송신한 파운틴 부호 패킷을 얻는다.

단계 604에서, 간섭 제거가, 현재 신호에 대한 간섭 제거도 포함하고 앞에서 정확하게 복호화하지 못했던 신호의 간섭 제거도 포함하므로, 본 단계에서는, 현재 수신된 수신 전력이 두번째로 강한 신호에 대응하는 사용자가 송신한 파운틴 부호 패킷을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 앞에서 해당 사용자가 송신한 파운틴 부호 패킷도 복원할 수 있다.

단계 606에서, 이미 성공적으로 복호화한 파운틴 부호 패킷의 개수가 파운틴 복호화의 요구를 만족시키는가를 판단하며, 만약 만족시킨다면, 단계607을 수행한다.

단계 607에서, 수신 전력이 두번째로 강한 신호에 대해 파운틴 복호화를 진행하여, 수신 전력이 두번째로 강한 신호에 대응하는 사용자가 송신한 전체 데이터 프레임을 얻으며, 파운틴 중지 신호를 대응하는 사용자에게 송신한다.

만약 간섭 제거후의 신호에 여전히 두개 이상의 신호가 포함된다면, 이미 성공적으로 복호화한 파운틴 부호 패킷의 개수가 파운틴 복호화의 요구를 만족시키지 않는다고 상기 단계 606에서 판단했을때, 혹은 단계 607후에, 파운틴 부호 패킷간의 관련성에 근거해 앞에서 복호화 실패한 파운틴 부호 패킷에 대해 재복호화를 진행하여, 정확한 파운틴 부호 패킷을 복원한 후, 다시 순환하여 상기 단계 604-607 을 수행하여, 수신된 신호중에서 해당 그룹내 모든 사용자가 송신한 파운틴 부호 패킷을 일일히 복호화해야 한다.

이로부터 알 수 있는 바, 상기 실시예에서의 업링크 데이터의 수신 방법으로, 기지국은 포획효과 및 간섭 제거 기술을 이용해, 동일한 업링크 물리적 자원을 차지한 한개 사용자 그룹내 사용자가 송신한 패킷을 일일이 복호화하여, 업링크 물리적 자원의 재이용을 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 파운틴 부/복호화 방식으로 다른 파운틴 부호 패킷을 송신할 필요가 없이, 잘못 복호화한 파운틴 부호 패킷을 정확하게 복원할 수도 있기 때문에 무선 통신 시스템의 업링크 주파수 스펙트럼 이용효율과 처리량을 더욱 제고한다.

이하, 기지국이 상기 실시예에서의 방법을 이용해 파운틴 코드 복호화를 진행할때의 단계에 대해 예를 들어 설명한다.

한개 사용자 그룹에 사용자 1과 사용자 2라고 하는 총 두개 사용자가 있으며, 그 중에서 사용자 1의 신호 수신 전력이 비교적 강하며, 사용자 2의 신호 수신 전력이 비교적 약하다고 가정한다. 두개 사용자가 송신한 업링크 패킷은 모두 파운틴 부호화를 거친다. 그리고, 기지국이 사용자 1의 파운틴 부호 패킷을 3개 수신하면 사용자 1이 송신한 1개 데이터 프레임을 복호화 할 수 있으며, 사용자 2의 파운틴 부호 패킷을 4개 수신하기만 하면 사용자2가 송신한 1개 데이터 프레임을 복호화할 수 있다고 가정한다.

기지국이 이미 사용자 1과 사용자 2가 송신한 파운틴 부호 패킷이 혼합된 신호를 3개 수신했으며, 그 중에서, 두개 사용자가 송신한 첫번째와 세번째 파운틴 부호 패킷에 대한 복호화가 정확하고, 두개 사용자가 송신한 두번째 파운틴 부호 패킷에 대한 복호화는 잘못 되었다(사용자 1의 두번째 파운틴 부호 패킷에 대한 잘못된 복호화가 사용자 2의 두번째 파운틴 부호 패킷에 대한 잘못된 복호화를 일으킨다）고 가정한다. 현재, 기지국이, 사용자 1과 사용자 2가 송신한 파운틴 부호 패킷이 혼합된 네번째 신호를 수신하고, 사용자 1이 송신한 네번째 파운틴 부호 패킷을 성공적으로 복호화 했으므로, 상기 단계 601-607에 따라, 이미 정확하게 복호화한 사용자 1의 파운틴 부호 패킷이 3개에 도달하여 사용자 1의 파운틴 복호화 요구를 만족시킨다고 기지국이 판단했을때, 기지국은 사용자 1에 대해 파운틴 코드 복호화를 진행하여, 사용자 1이 송신한 전체 데이터 프레임을 얻은 후, 수신된 파운틴 부호 패킷에 근거하여 앞에서 잘못 복호화한 사용자 1이 송신한 두번째 파운틴 부호 패킷을 복원한다. 이때, 기지국은 파운틴 중지 신호를 사용자 1에게 송신하여, 해당 사용자에게 기지국이 이미 전체 데이터 프레임을 성공적으로 수신하여, 다음 데이터 프레임을 송신할 수 있음을 알려줄 수 있다. 동시에, 성공적으로 복호화한 사용자 1이 송신한 네번째 파운틴 부호 패킷과, 복원된 두번째 파운틴 부호 패킷에 근거하여, 수신된 신호에 대해 간섭 제거를 진행하고, 간섭 제거후의 신호에 대해 복호화를 진행하여, 사용자 2가 송신한 네번째 파운틴 부호 패킷과 두번째 파운틴 부호 패킷을 얻는다. 앞에서 성공적으로 복호화한 사용자 2가 송신한 첫번째와 세번째 파운틴 부호 패킷까지 합치면, 기지국이 성공적으로 복호화한 사용자 2가 송신한 파운틴 부호 패킷도 4개에 도달하여, 사용자 2의 파운틴 복호화 요구를 만족시키며, 사용자 2가 송신한 전체 데이터 프레임을 성공적으로 복호화할 수 있 다. 이때, 기지국은 파운틴 중지 신호를 사용자 2에게 송신하여, 해당 사용자에게 기지국이 이미 성공적으로 전체 데이터 프레임을 수신하여, 다음 데이터 프레임을 송신할 수 있음을 알려줄 수 있다.

상기 과정에서 알 수 있는 바, 업링크 패킷이 파운틴 부호화를 거친후, 기지국은 정확하게 수신된 파운틴 부호 패킷에 근거하여 잘못 복호화한 패킷을 정확하게 복원할 수 있어, 패킷 오류 정정을 실현하고, 전송 효율을 제고하며, 따라서 업링크의 주파수 스펙트럼 이용효율과 처리량을 제고한다.

그 외, 또한 치밀한 전력 제어로 상기 물리적 자원의 재이용 방법의 성능을 개선할수도 있다. 예를 들면, 한개 사용자 그룹내의 각 사용자가 모두 최대 전력으로 패킷을 송신하며, 그 중에서 전력이 제일 강한 사용자가 64QAM변조 모드를 사용하고, 전력이 두번째로 강한 사용자가 QPSK변조 모드를 사용한다고 한다. 이때 전력이 제일 강한 사용자의 송신 전력을 64QAM변조 모드의 최저 송신 전력까지 낮출 수 있으며, 이때, 전력이 제일 강한 사용자의 잔여 간섭 오차가 작아졌기에, 전력이 두번째로 강한 사용자는 데이터 속도가 비교적 높은 변조 모드를 선택할 수 있으며, 예를 들면 변조 모드를 16QAM변조 모드로 제고하여, 그 주파수 스펙트럼 효율과 처리량을 더욱 제고한다.

상기 실시예에서의 업링크 물리적 자원의 할당 방법은 어떤 응용 시나리오에서 다운링크의 재이용으로 확장할 수 있다. 예를 들면, 하나의 분산 안테나 시스템에서, 안테나 소자간에 상호 간섭함으로, 두개 혹은 여러개（두개 이상） 분산 배치된 안테나 소자의 공공 커버 구역으로 이루어진 서비스 에어리어에서, 다운링 크의 한개 PRB에서는 일반적으로 한개 사용자만 스케줄링을 할 수 있으며, 예를 들면 LTE시스템에서 제출한 소프트 주파수 재이용의 자원 할당 방식이다. 그러나, 만약 이런 안테나 소자부터 각 사용자까지의 무선 링크 간에 현저한 전력차가 존재할때, 상기 도 1의 단계 101-103에서와 비슷한 물리적 자원 할당 방법을 응용할 수 있다. 즉 사용자의 SINR에 따라 두개 혹은 여러개 안테나 소자의 공공 커버 구역내의 사용자를 그루핑하고, 한개 PRB에서 두개 이상 사용자를 포함한 사용자 그룹을 스케줄링하여, 해당 사용자 그룹내의 사용자에게 동일한 다운링크 물리적 자원을 할당함으로써, 다운링크 물리적 자원의 재이용을 실현한다. 이때, 수신단으로서의 사용자 단말은 상기 도 5의 단계 501-504 혹은 도 6의 단계 601-607에서의 데이터 수신 방법을 이용하여, 포획효과와 간섭제거를 이용하여 각 안테나 소자가 송신한 데이터를 각각 복호화함으로써, 다운링크의 주파수 스펙트럼 효율을 높이고, 다운링크의 처리량을 증가시킨다.

상기 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 방법 외, 본 발명의 실시예는 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 장치도 제공하며, 그 내부 구조는 도 7에 표시된 바와 같이, 주로,

상기 수신 전력에 근거해 사용자 스케줄링을 진행하여, 적어도 한개 사용자를 포함하는 사용자 그룹을 한개 얻는 사용자 스케줄링 유닛, 및

업링크 물리적 자원의 할당에 대해, 상기 지정 범위는 한개 기지국으로 이루어진 서비스 에어리어이며, 다운링크 물리적 자원의 할당에 대해, 상기 지정 범위는 두개 이상 분산 배치된 안테나 소자에 의해 이루어진 서비스 에어리어이다.

그 중에서, 상술한 바와 같이, 상기 사용자 스케줄링 유닛은 Greedy스케줄링 방식 혹은 PF스케줄링 방식을 채용하여 사용자 스케줄링을 진행할 수 있다. 상기 사용자 스케줄링 유닛의 내부는 구체적으로,

상기 수신 전력에 근거하여, 각 사용자 그룹내의 사용자의 송신 신호가 중첩될때의 각 사용자의 SINR을 각각 추정하는 SINR 추정 모듈; 및

상기 SINR에 근거하여 각 사용자 그룹의 주파수 스펙트럼 이용효율을 각각 산출하며, 모든 사용자 그룹중에서 최대 주파수 스펙트럼 이용효율을 가진 사용자 그룹을 선택하는 그룹 선택 모듈 을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예는 무선 통신 시스템에서 데이터 수신에 사용되는 수신단도 제공한다. 업링크 방향에서, 상기 수신단은 기지국을 가리키며, 다운링크 방향에서, 상기 수신단은 사용자 단말을 가리킨다. 본 발명 실시예의 수신단 내부 구조는 도8에 표시된 바와 같이, 주로:

수신한 신호#1에 대해 복조와 복호화를 진행하여, 그 중에서 수신 전력이 제일 강한 사용자의 패킷을 얻는 복조 유닛; 및

만약 상기 신호#1이 두개 이상 사용자의 신호를 포함하면, 복조 유닛이 출력한 상기 패킷을 상기 신호#1에서 제거하여, 신호#2를 생성하며, 신호#2에서 수신 전력이 제일 강한 사용자의 신호를 복조하게끔 상기 신호#2를 새로운 신호#1로 하여 복조 유닛에 재입력하는 간섭 제거 유닛 을 포함한다.

상술한 바와 같이, 만약 송신단이 송신한 패킷이 파운틴 부호화를 거쳤다면, 본 발명 실시예의 수신단의 내부 구조는 도9에 표시한 바와 같이, 도8에 표시한 수신단 내부 구조에 비해, 복조 유닛과 간섭 제거 유닛 사이에 파운틴 복호화 유닛을 추가한 것이다. 이 파운틴 복호화 유닛은, 복조 유닛에 의해 출력된 패킷에 대해 파운틴 복호화를 진행하여, 대응하는 사용자가 송신한 전체 데이터 프레임을 얻으며, 패킷간의 관련성에 근거하여 앞에서 복호화 실패한 패킷에 대해 재복호화를 진행하여, 정확한 패킷을 복원하며, 수신된 패킷 및 복원된 정확한 패킷을 간섭 제거 유닛에 송신해 신호에 대해 간섭 제거를 진행한다.

상기 실시예에서의 물리적 자원 재이용 방법, 물리적 자원 할당 장치 및 수신단은 셀룰러 시스템의 원근 효과와 다중 반송파(multi carrier) 통신의 주파수 선택성 감쇠를 충분히 이용해 사용자를 스케줄링하여, 각 사용자 단말들이 모두 최대 전력으로 송신할 수 있어, 복잡한 전력 제어 메커니즘(mechanism)과 무선 주파수 디바이스를 사용하지 않을 수 있고, 사용자가 송신 전력을 낮출 필요가 없고 그에 따른 성능손실도 없게 된다. 때문에, 사용자수가 많게 되어, 선택의 여지가 클수록, 취득하는 시스템 처리량 게인이 크다. 그 외, 각 사용자에 대해 파운틴 부호를 이용해 간섭 제거를 보조함으로써, 파워가 비교적 높은 사용자의 복호화 실패에 의해 파워가 비교적 낮은 사용자도 복호화할 수 없는 영향을 어느 정도 약화하여, 전력이 낮은 사용자의 성능을 조금 더 개선하였다.

본 발명 실시예에서의 업링크 물리적 자원 재이용 방법의 성능을 더 깊이 설명하기 위하여, 본 발명 실시예에서의 방법에 대해 시물레이션을 진행했으며, 시물레이션 모델의 파라미터는 표1에 표시된 바와 같고, 사용자가 셀(cell) 내에 균일하게 분포되었다고 가정하고, 채널 모델은TU6채널을 사용하여, 채널 추정 잔여 오차의 영향을 고려하였다.

파라미터이름	파라미터치	비고
링크 방향	업링크
반송파 주파수	3. 5 GHz
대역폭	5MHz
사용하는 서브 반송파 수	300	직류 반송파는 포함안함
서브 반송파 대역폭	15 KHz
기지국 안테나 높이	15 meters
이동 속도	0. 5 Km/h
셀 반경	144, 288, 433, 577meters
변조 부호화 방식	TUrbo코드+4, 16, 64QAM	코드율: 1/3, 1/2, 2/3, 3/4, 4/5
열잡음 전력 스펙트럼 밀도	-174 dBm/Hz
이동국 송신 전력	21dBm
기지국의 잡음계수	5dB
물리적 자원 블록 크기	12개 서브 반송파	1개OFDM부호당25개 자원 블록
TTI 크기	14개 OFDM부호(symbol)	지속시간1 ms
안테나수	기지국, 이동국이 전부1
목표 블록오류율	0. 1
사용자수	30

도 10은 본 발명 실시예에서의 Greedy 스케줄링 및 전통적인 물리적 자원 할당 방법을 사용할때 셀 처리량과 셀 반경의 관계 곡선 비교 표시도이다. 도 11은 본 발명 실시예에서의 PF 스케줄링 및 전통적인 물리적 자원 할당 방법을 사용할때 셀 처리량과 셀 반경의 관계 곡선 비교 표시도이다. 그 중에서, 별모양을 가진 곡선은 본 발명 실시예에서의 방법을 채용할때 셀 처리량과 셀 반경의 관계를 표시하며, 정방형을 가진 곡선은 전통적인 물리적 자원 할당 방법을 사용할때 셀 처리량과 셀 반경의 관계를 표시한다. 도 10과 도 11에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명 실시예에서의 기술방안은 전통적인 방안에 비해, 주파수 자원의 재이용으로, 주파수 스펙트럼 효율을 현저히 개선할 수 있으며, 이로써 시스템의 처리량을 증가시킨다.

도 12는 본 발명 실시예에서의 Greedy 스케줄링 및 전통적인 물리적 자원 할당 방법을 사용할때 셀 처리량과 셀 내 사용자수의 관계 곡선 비교 표시도이다. 도 13은 본 발명 실시예에서의 PF 스케줄링 및 전통적인 물리적 자원 할당 방법을 사용할때 셀 처리량과 셀 내 사용자수의 관계 곡선 비교 표시도이다. 그 중에서, 별모양을 가진 곡선은 본 발명 실시예에서의 방법을 사용할때 셀 처리량과 셀 반경의 관계를 표시하며, 정방형을 가진 곡선은 전통적인 물리적 자원 할당 방법을 사용할때 셀 처리량과 셀 반경의 관계를 표시한다. 도 12와 도 13에서 알 수 있는바와 같이, 본 발명 실시예의 기술방안은 전통적인 방안에 비해, 주파수 자원의 재이용으로, 주파수 스펙트럼 효율을 현저히 개선할 수 있으며, 이로서 시스템의 처리량을 증가한다. 그리고 사용자수가 많을수록, 시스템이 취득하는 게인이 크며, 이것은 사용자수가 많을수록, 스케줄링을 할 때 선택의 여지가 크기 때문이다.

상기는 본 발명의 바람직한 실시예일뿐이고, 이로서 본 발명을 제한하지 않으며, 본 발명의 정신과 원칙내에서 진행되는 모든 수정, 동일 대체, 개진 등은 전부 본 발명의 보호범위 내에 포함돼야 한다.

도 1은 본 발명 실시예의 업링크 물리적 자원의 할당 방법 흐름도이다.

도 2는 본 발명 실시예의 Greedy스케줄링 방법 흐름도이다.

도 3은 본 발명 실시예의 다른 한가지 Greedy스케줄링 방법 흐름도이다.

도 4는 본 발명 실시예의 PF스케줄링 방법 흐름도이다.

도 5는 본 발명 실시예의 업링크 데이터의 수신 방법 흐름도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에서의 업링크 데이터의 수신 방법 흐름도이다.

도 7은 본 발명 실시예의 물리적 자원 할당 장치 내부 구조 표시도이다.

도 8은 본 발명 실시예의 수신단 내부 구조 표시도이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에서의 수신단 내부 구조 표시도이다.

도 10은 본 발명 실시예에서의 Greedy스케줄링 및 전통적인 물리적 자원 할당 방법을 사용할때 셀 처리량과 셀 반경의 관계 곡선 비교 표시도이다.

도 11은 본 발명 실시예에서의 PF스케줄링 및 전통적인 물리적 자원 할당 방법을 사용할때 셀 처리량과 셀 반경의 관계 곡선 비교 표시도이다.

도 12는 본 발명 실시예에서의 Greedy스케줄링 및 전통적인 물리적 자원 할당 방법을 사용할때 셀 처리량과 셀 내 사용자수의 관계 곡선 비교 표시도이다.

도 13은 본 발명 실시예에서의 PF스케줄링 및 전통적인 물리적 자원 할당 방법을 사용할때 셀 처리량과 셀 내 사용자수의 관계 곡선 비교 표시도이다.

Claims

무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 방법에 있어서,

지정 범위내 각 사용자가 송신한 파일럿 신호를 검출하는 단계;

검출된, 각 사용자가 송신한 파일럿 신호의 수신 전력을 취득하는 단계;

상기 수신 전력에 근거하여 사용자 스케줄링을 진행하여 적어도 한개 사용자로 구성된 사용자 그룹을 한개 얻는 단계;

상기 사용자 그룹 내의 각 사용자에게 동일한 물리적 자원을 할당하는 단계;를 포함하며,

상기 사용자 스케줄링은,

지정 범위내의 모든 사용자로 적어도 한개 사용자 그룹을 구성하며,

각 사용자의 수신 전력에 근거하여, 각 사용자 그룹 내의 사용자의 송신 신호가 중첩될 때 각 사용자의 신호 대 잡음 및 간섭비 (SINR)를 각각 추정하며,

상기 SINR에 근거하여 각 사용자 그룹의 주파수 스펙트럼 이용효율을 각각 산출하며,

모든 사용자 그룹 중에서 최대 주파수 스펙트럼 이용효율을 가진 사용자 그룹을 선택함을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 방법.
제1항에 있어서,

상기 지정 범위내의 모든 사용자로 적어도 한개 사용자 그룹을 구성하는 것은,

모든 스케줄링 대상 사용자중 임의로 두개 사용자씩 묶어 사용자 그룹을 구성하며, 모든 스케줄링 대상 사용자중 최대 수신 전력을 가진 사용자는 단독으로 한개 사용자 그룹으로 함을 포함하는것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 방법.
제1항에 있어서,

상기 지정 범위내의 모든 사용자로 적어도 한개 사용자 그룹을 구성하는 것은,

모든 스케줄링 대상 사용자중 최대 수신 전력을 가진 사용자를 단독으로 한개 사용자 그룹으로 하고, 나머지 사용자는 각각 최대 수신 전력을 가진 사용자와 사용자 그룹을 구성함을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 방법.
제1항에 있어서,

상기 지정 범위내의 모든 사용자로 적어도 한개 사용자 그룹을 구성하는 것은,

모든 스케줄링 대상 사용자의 PF메트릭을 산출하고, 모든 스케줄링 대상 사용자중 최대 PF메트릭을 가진 사용자를 단독으로 한개 사용자 그룹으로 하며, 그 중에서, 단일 사용자의 PF메트릭을
로 정의하며, r은 해당 사용자의 순간 처리량을 표시하고,
은 해당 사용자의 평균 처리량을 표시하며;

모든 스케줄링 대상 사용자 중에서 임의의 두개 사용자로 구성된 그룹을 여러개 형성하며, 각 그룹의 PF메트릭을 산출하고, 모든 그룹중에서 PF메트릭이 최대인 그룹을 선택하여 한개 사용자 그룹으로 하며, 그 중에서, 그룹의 PF메트릭을
로 정의하며, r₁과 r₂는 각각 이 특정 사용자가 짝이 되는 조건 하에서의 두 개 사용자의 순간 처리량을 표시하며,
과
는 각각 두 개 사용자의 평균 처리량을 표시함을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 방법.
제1항에 있어서,

상기 각 사용자의 수신 전력에 근거하여 상기 적어도 한개 사용자 그룹 중에서 최대 주파수 스펙트럼 이용효율을 가진 사용자 그룹을 선택하는 것은:

상기 수신 전력에 근거하여, 각 사용자 그룹 내의 사용자의 송신 신호가 중첩될 때 각 사용자의 신호 대 잡음 및 간섭비(SINR)를 각각 추정하며;

상기 SINR에 근거하여 각 사용자 그룹의 주파수 스펙트럼 이용효율을 각각 산출하며;

모든 사용자 그룹 중에서 최대 주파수 스펙트럼 이용효율을 가진 사용자 그룹을 선택함을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 물리적 자원은 동일 주파수 시간 자원을 차지한 물리적 자원 블록(PRB)임을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 지정 범위는 한개 기지국 혹은 두개 이상의 분산 배치된 안테나 소자로 이루어진 서비스 에어리어임을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 방법.
제1항에 있어서,

상기 방법은,

수신한 신호#1에 대해 복조와 복호화를 진행하여, 그 중에서 수신 전력이 제일 강한 사용자의 패킷을 얻는 단계 A;

상기 신호#1이 두개 이상 사용자의 신호를 포함하면, 단계 A에서 얻은 상기 패킷을 토대로, 상기 수신 전력이 제일 강한 사용자의 수신 신호를 복원하고, 복원된 수신 신호를 상기 신호#1로부터 덜어내어 제거하고, 수신 전력이 제일 강한 신호가 제거된 신호를 얻어 신호#2로 하며; 상기 신호#1이 두개 이상 사용자의 신호를 포함하지 않으면, 종료하는 단계 B ; 및

상기 신호#2에 대해 다시 복조와 복호화를 진행하여, 상기 신호#2 중에서 수신 전력이 제일 강한 사용자의 패킷을 얻은 후, 상기 신호#2를 새로운 신호#1로 하고 단계B로 돌아가는 단계C;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 방법.
제8항에 있어서,

상기 제거는,

복호화된 패킷을 변조하여, 수신 전력이 제일 강한 사용자의 송신 신호를 재생하고,

상기 재생된 송신 신호를 해당 사용자에 대응하는 채널 충격 응답과 콘볼루션하여, 상기 송신 신호가 송신될 때의 채널 환경하에서 기지국이 수신한 해당 사용자의 수신 신호를 복원하며,

상기 신호#1에서 상기 복원된 수신 신호를 덜어냄을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 방법.
제8항에 있어서,

단계 B를 수행하기 전에:

이미 성공적으로 복호화한 패킷의 개수가 파운틴 복호화의 요구를 만족시키는가를 판단하며, 만족시키지 않는다면, 단계B를 수행하며; 만족시킨다면, 성공적으로 복호화한 패킷에 대해 파운틴 복호화를 진행하여, 대응하는 사용자가 송신한 전체 데이터 프레임을 얻으며, 패킷간의 관련성에 근거하여 앞에서 복호화 실패한 패킷에 대해 재복호화를 진행하여, 정확한 패킷을 복원한 후, 단계B를 수행함을 더 포함하는것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 방법.
무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 장치에 있어서,

지정 범위 내 각 사용자가 송신한 파일럿 신호를 검출하고, 각 사용자가 송신한 파일럿 신호의 수신 전력을 취득하는 파일럿 검출 유닛;

상기 수신 전력에 근거해 사용자 스케줄링을 진행하여, 적어도 한개 사용자로 구성된 사용자 그룹을 한개 얻는 사용자 스케줄링 유닛; 및

상기 사용자 그룹 내의 각 사용자에게 동일한 물리적 자원을 할당하는 자원 할당 유닛;을 포함하며,

상기 사용자 스케줄링 유닛은:

지정 범위 내의 모든 사용자를 적어도 한개 사용자 그룹으로 구성하는 그루핑 모듈;

상기 수신 전력에 근거하여, 각 사용자 그룹 내의 사용자의 송신 신호가 중첩될 때의 각 사용자의 SINR을 각각 추정하는 SINR 추정 모듈; 및

상기 SINR에 근거하여 각 사용자 그룹의 주파수 스펙트럼 이용효율을 각각 산출하며, 모든 사용자 그룹 중에서 최대 주파수 스펙트럼 이용효율을 가진 사용자 그룹을 선택하는 그룹 선택 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 장치.
제11항에 있어서,

수신된 신호#1에 대해 복조와 복호화를 진행하여, 그 중에서 수신 전력이 제일 강한 사용자의 패킷을 얻는 복조 유닛; 및

상기 신호#1가 두개 이상 사용자의 신호를 포함하면, 상기 복조 유닛이 출력한 패킷을 토대로, 상기 수신 전력이 제일 강한 사용자의 수신 신호를 복원하고, 복원된 수신 신호를 상기 신호#1에서 덜어내어, 수신 전력이 제일 강한 신호가 제거된 신호를 얻어 신호#2로 하며, 상기 신호#2를 새로운 신호#1로 하여 복조 유닛에 재입력하는 간섭 제거 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 장치.
제12항에 있어서,

상기 복조 유닛과 간섭 제거 유닛 사이에 연결되며, 복조 유닛이 출력한 패킷에 대해 파운틴 복호화를 진행하여, 해당 사용자가 송신한 전체 데이터 프레임을 얻으며, 패킷간의 관련성에 근거하여, 앞에서 복호화 실패한 패킷에 대해 재복호화를 진행하여, 정확한 패킷을 복원하고, 수신된 패킷 및 복원된 정확한 패킷을 간섭 제거 유닛에 송신하는 파운틴 복호화 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템에서의 물리적 자원 할당 장치.
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