KR20050122793A

KR20050122793A - Ｏｆｄｍ/ｏｆｄｍａ시스템의 무선자원 할당 스케쥴링 방법

Info

Publication number: KR20050122793A
Application number: KR1020040048441A
Authority: KR
Inventors: 임빈철; 진용석
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2005-12-29

Abstract

본 발명은 일 사용자에게 할당되는 무선자원을 동시에 둘 이상의 사용자가 사용하는 방법을 구현함으로써, 주파수 대역의 추가없이 상향링크의 용량 증가시켰다. 또한 본 발명은 TDD 방식이 상향링크에 배정된 시간 중 일부를 하량 링크에 배정하는 것처럼, 상향링크에 할당해야 했던 무선자원을 하향링크에 할당하도록 함으로써, 한정적인 무선자원을 보다 효율적으로 운용할 수 있게 되었다. 본 발명은, 일 사용자에게 할당되는 무선자원을 다수의 사용자에게 할당하는 직교주파수 분할 다중접속 시스템(OFDMA)에 있어서, 상기 무선자원 할당 사실을 자원할당 메시지를 통해, 상기 다수의 사용자에게 전달하는 과정과; 상기 사용자 측에서, 상기 자원할당 메시지를 참조하여 상향링크 데이터의 기본 할당 단위의 구조를 결정하는 과정으로 이루어진다.

Description

ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡ시스템의 무선자원 할당 스케쥴링 방법{METHOD FOR SCHEDULING RADIO RESOURCE ALLOCATION OF OFDM/OFDMA}

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access, 이하 OFDMA라 약함) 방식 시스템에 관한 것으로서, 특히 OFDMA의 무선자원을 할당하는 스케줄링 방법에 관한 것이다.

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,이하 OFDM이라 약함)방식은 고속의 직렬신호를 저속의 여러 병렬신호로 분리한 후 이를 각각의 직교 부반송파(sub-carrier)로 변조하여 송/수신하는 방식이다. 따라서, 좁은 대역으로 나뉘어진 직교 부반송파는 플랫 페이딩(flat fading)을 경험하게 되어 주파수 선택적 페이딩 채널에 우수한 특성을 갖게 된다. 또한, 송신단에서 보호대역(guard interval) 삽입 등과 같은 간단한 방법을 사용하여 부반송파간의 직교성을 보존함으로써 수신단에서 복잡한 등화기나 DS-CDMA(Direct Sequence-Code Division Multiplexing Access) 방식에서의 레이크 수신기 등이 필요없게 된다. OFDM 방식은 이러한 우수한 특성으로 인하여 디지털방송, IEEE 802.11a 이나 HIPERLAN 과 같은 무선 랜, IEEE 802.16 과 같은 고정 광대역 무선접속(fixed broadband wireless access)등에서 표준변조방식으로 채택되어 있으며, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)에서도 변복조/다중접속방식의 적용 가능 기술의 하나로 검토된 바 있다.

현재, OFDM을 근간으로 하는 여러 다중접속 방식들이 활발히 연구되고 있으며, 이 중, OFDMA방식은 초고속 멀티미디어 서비스 등 사용자 요구가 급속히 증대되는 차세대 이동통신을 달성하기 위한 후보기술로서 적극 검토, 연구되고 있다. OFDMA방식은 시간분할 접속과 주파수 분할 접속 기술을 결합하는 2차원 접속방법이다.

도1은 종래 기술에 따른 무선자원의 할당을 나타낸 도면이다.

도1에 도시된 바와 같이, 대개, 무선통신시스템은 한정된 상향/하향 링크의 무선자원을 여러 사용자가 나누어 사용한다. 그러나 한 사용자에게 할당되는 자원을 여러 사용자가 나누어 사용하지는 않는다. 즉, 동시에 두 명 혹은 그 이상의 사용자를 같은 자원 할당하는 방법은 존재하지 않는다.

예를 들어, TDMA(Time Division Multiplexing Access)방식의 경우, 일정한 시간 구간을 사용자에게 할당하여 할당된 시간 구간에서는 그 사용자만 무선자원을 사용하도록 스케쥴링한다. 그리고 CDMA(Code Division Multiplexing Access)방식의 경우, 사용자별로 다른 코드를 할당하도록 스케쥴링한다. 즉, 코드 하나에 한 사용자만 할당할 수 있다. OFDM/OFDMA방식의 경우, 시간과 주파수로 구성된 2차원의 맵에서 일부분의 구역을 할당받은 한 사용자만이 그 구역을 사용할 수 있도록 스케쥴링한다.

이러한 종래 기술은, 하나의 할당된 무선 자원을 한 사용자만이 사용할 수 있도록 스케쥴링한다. 종래 기술은 할당된 무선 자원을 동시에 두 명의 사용자가 사용하는 방법에 대해서는 고려하고 있지 않다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은,

상향링크에서 할당된 무선자원 하나를 여러 사용자가 동시에 점유해서 사용하도록 하는 상향링크 용량 증대 방법을 지원하는 OFDM/OFDMA시스템의 무선자원 할당 스케쥴링 방법.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 무선자원 할당 스케쥴링 방법은

일 사용자에게 할당되는 무선자원을 다수의 사용자에게 할당하는 직교주파수 분할 다중접속 시스템(OFDMA)에 있어서, 상기 무선자원 할당 사실을 자원할당 메시지를 통해, 상기 다수의 사용자에게 전달하는 과정과; 상기 사용자 측에서, 상기 자원할당 메시지를 참조하여 상향링크 데이터의 기본 할당 단위의 구조를 결정하는 과정으로 이루어진다.

바람직하게, 상기 자원할당 메시지는 파일럿의 패턴과 구조를 결정하는 소정의 서브 메시지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 서브 메시지는 시간영역에서의 OFDMA 심볼 수와 주파수 영역에서 기준점으로부터의 offset만큼 떨어진 위치에서 시작되는 연속적인 부 채널의 수가 주어진 데이터 영역을 할당하도록 하는 소정의 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 서브 메시지는 상기 다수의 사용자들의 파일럿 패턴을 정하는 소정의 파라피터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 서브 메시지는 상기 패턴이 정해진 파일럿의 신호값을 지정하는 소정의 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 상향링크의 용량 증대 기법(Double Uplink Scheme)을 지원하기 위한 스케쥴링 방법으로서, 본 발명의 구현을 위해, 기지국은 기존의 자원 할당 메시지(혹은 UL-MAP)에 새로운 모드를 추가하여 사용자에게 무선자원을 할당한다.

도2는 본 발명에 따른, OFDM/OFDMA시스템 상향링크 무선자원의 할당을 나타낸 도면으로, 설명의 편의를 위해 사용자1과 사용자5가 동일한 무선자원을 할당받은 것으로 가정한다.

기지국은 우선, 자원할당 메시지를 통해 상기 두 사용자(사용자1 & 사용자5)에게 동일한 무선자원을 할당했음을 알려주고, 사용해야 할 채널코딩의 종류, 코딩률, 변조방식 등의 정보를 상향링크 채널 디스크립터(Uplink Channel Discriptor)을 통해 알려준다.

기지국으로부터 상기 정보를 수신한 두 사용자(사용자1 & 사용자5)는 각자 자신의 데이터를 기본 할당 단위의 데이터용 부반송파(sub-carrier)에 실어 기지국으로 전송한다. 상기 기본 할당 단위는 도3에 도시된 바와 같다.

도3은 OFDM/OFDMA시스템의 상향링크를 통해 전송되는 무선자원의 기본 할당 단위를 나타낸 도면으로, 상기 기본 할당 단위는 일 사용자에게 할당할 수 있는 최소 할당 단위를 말한다.

기지국은 수신된 데이터가 어떤 사용자의 것인지를 구분하기 위해, 먼저 상향링크를 통해 수신된 기본 할당 단위의 파일롯 패턴을 분석하여 채널 정보를 추정하고, 그 추정을 이용하여 서로 다른 전력세기를 가진 데이터로 사용자1의 것인지 사용자5의 것인지 판별한다.

도4a와 도4b는 본 발명에 따른, 파일럿의 패턴을 나타낸 도면이고, 도4c는 도4a와 도4b의 각 파일럿에 할당되는 신호값을 나타낸 테이블이다.

도4a에 도시된 패턴1, 2, 3은 사용자1과 사용자5가 서로 다른 파일럿을 사용하도록 하여, 두 사용자의 데이터를 식별할 수 있도록 한 것이고, 도4b의 패턴4는 사용자1과 사용자5가 서로 동일한 파일럿을 사용하고, 직교코드를 서로 다르게 하여 데이터 식별이 이루어지도록 한 것이다.

이를 분할방법적 측면에서 다시 설명하면, 상기 패턴1은 시간 분할 및 주파수 분할에 따른 파일럿이고, 상기 패턴2는 주파수 분할에 따른 파일럿이고, 패턴3은 시간 분할에 따른 파일럿이고, 패턴4는 코드 분할에 따른 파일럿이다.

도4a와 도4b의 파일럿 패턴은 본 발명에 따른 일 예를 나타낸 것으로, 그 형상은 기본 할당 단위에 따라 얼마든지 달라질 수 있다.

도5a와 도5b는 본 발명에 따른 DUS_IE에 관한 도면이다.

상기 DUS_IE는 상기 자원할당 메시지의 구성요소의 하나로서, 할당된 상향링크에 여러 사용자 할당을 위한 추가적인 정보(Information Element)를 가지고 있다. 상기 DUS_IE는 기지국이 자원할당 메시지를 통해 상기 두 사용자(사용자1 & 사용자5)에게 동일한 무선자원을 할당했음을 알릴 때, 상기 자원할당 메시지에 실려 사용자1과 사용자5에게 전달된다.

상기 자원할당 메시지가 수신되면, 사용자1과 사용자5는 상기 DUS_IE에 포함된 영역 할당 필드, 전력제어(Boosting) 필드, 파일럿 패턴 필드, DUS모드 필드, Used Pilot bitmap필드를 참조하여, 본 발명에 따른 기본 할당 단위를 형성시킨다.

먼저, 사용자1과 사용자5는 기존의 자원 할당 메시지에서 물리층 특성에 따라 구별되는 추가적인 정보 구성 요소(Information Element)에, 시간영역에서의 OFDMA심볼 수와 주파수 영역에서 기준점으로부터의 offset만큼 떨어진 위치에서 시작되는 연속적인 부 채널의 수가 주어진 데이터 영역을 할당 받는다. 또는 기존 할당된 영역 이후를 시작점으로 데이터 영역을 지정해준다.

또한, 사용자1과 사용자5는 상기 파일럿 패턴 필드 값(2bit)을 참조하여, 자신들의 파일럿 패턴을 정한다. 예를 들어, 상기 파일럿 패턴 필드값이 0b01로 설정되어 있는 경우, 사용자1과 사용자5는 도4a의 패턴1, 2, 3과 같이, 각기 다른 파일럿을 사용하여 자신들의 데이터를 식별할 수 있게 한다. 반면 상기 파일럿 패턴 필드값이 0b00로 설정되어 있는 경우, 사용자1과 사용자5는 도4b의 패턴4와 같이, 동일한 파일럿을 사용하면서, 직교코드를 서로 다르게 하여 자신들의 데이터를 식별할 수 있게 한다.

상기 두 사용자(사용자1과 사용자5)는 자신들의 파일럿 패턴이 결정되면, 상기 Used Pilot bitmap필드값을 참조하여 각 파일럿의 신호값(X₁, X₂, X₃, X₄)을 입력한다. 각 파일럿의 신호값(X₁, X₂, X₃, X₄)은 도4c에 도시된 바와 같다.

사용자1과 사용자5는 상기 전력제어 필드를 참조하여, 할당된 데이터 영역별로 전력제어를 수행한다. 이때의 전력제어는 각 사용자 데이터의 식별을 위한 것이다.

즉 기지국은 하향링크를 통해, 사용자1의 전력(P1)과 사용자5의 전력(P5)을 합한 전력(P1+P5)이 다른 사용자(사용자2 혹은 사용자3 혹은 사용자4)의 전력(P2, P3, P4)과 동일하게 혹은 다른 사용자의 전력(P2, P3, P4)보다 더 세거나 약하게 유지되도록 제어한다. 또한 기지국은 두 사용자 전력비(P1 : P5)를 조정하기도 한다. 즉 두 사용자 중, 한쪽 사용자의 전력에 가중치를 주어서, 두 사용자의 전력비(P1 : P5)를 조정한다.

예를 들어, QPSK를 쓰는 두 사용자간의 전력비를 1:4로 하면 합해진 신호가 아래 표와 같이 각기 다른 값을 갖게 되므로 검파가 보다 쉬워진다.

사용자2사용자1	2+2i	2-2i	-2+2i	-2-2i
1+I	3+3i	3-i	-1+3i	-1-i
1-I	3+i	3-3i	-1+i	-1-3i
-1+I	1+3i	1-I	-3+3i	-3-i
-1-i	1+i	1-3i	-3+i	-3-3i

본 발명에 따른, 무선자원 할당 스케쥴링 방법은 전술한 실시 예에 국한되지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

상술된 바와 같이, 본 발명은 일 사용자에게 할당되는 무선자원을 동시에 둘 이상의 사용자가 사용하는 방법을 구현함으로써, 주파수 대역의 추가없이 상향링크의 용량 증가시켰다. 또한 본 발명은 TDD 방식이 상향링크에 배정된 시간 중 일부를 하량 링크에 배정하는 것처럼, 상향링크에 할당해야 했던 무선자원을 하향링크에 할당하도록 함으로써, 한정적인 무선자원을 보다 효율적으로 운용할 수 있게 되었다.

도1은 종래 기술에 따른 무선자원의 할당을 나타낸 도면.

도2는 본 발명에 따른, OFDM/OFDMA시스템 상향링크 무선자원의 할당을 나타낸 도면.

도3은 OFDM/OFDMA시스템의 상향링크를 통해 전송되는 무선자원의 기본 할당 단위를 나타낸 도면.

도4a는 본 발명에 따라, 사용자별로 시간과 주파수를 달리하는 파일럿 패턴을 나타낸 도면.

도4b는 본 발명에 따라, 사용자별로 직교코드를 다르게 사용하는 파일럿 패턴을 나타낸 도면.

도4c는 도4a와 도4b의 각 파일럿에 할당되는 신호값 테이블.

도5a와 도5b는 본 발명에 따른 DUS_IE에 관한 도면.

Claims

일 사용자에게 할당되는 무선자원을 다수의 사용자에게 할당하는 직교주파수 분할 다중접속 시스템(OFDMA)에 있어서,

상기 무선자원 할당 사실을 자원할당 메시지를 통해, 상기 다수의 사용자에게 전달하는 과정과;

상기 사용자 측에서, 상기 자원할당 메시지를 참조하여 상향링크 데이터의 기본 할당 단위의 구조를 결정하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선자원 할당 스케쥴링 방법.
제1항에 있어서, 상기 자원할당 메시지는

파일럿의 패턴과 구조를 결정하는 소정의 서브 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선자원 할당 스케쥴링 방법.
제2항에 있어서, 상기 서브 메시지는

시간영역에서의 OFDMA 심볼 수와 주파수 영역에서 기준점으로부터의 offset만큼 떨어진 위치에서 시작되는 연속적인 부 채널의 수가 주어진 데이터 영역을 할당하도록 하는 소정의 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선자원 할당 스케쥴링 방법.
제2항에 있어서, 상기 서브 메시지는

상기 다수의 사용자들의 파일럿 패턴을 정하는 소정의 파라피터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선자원 할당 스케쥴링 방법.
제4항에 있어서, 상기 파일럿의 패턴은

시간 분할에 따른 것임을 특징으로 하는 무선자원 할당 스케쥴링 방법.
제4항에 있어서, 상기 파일럿의 패턴은

주파수 분할에 따른 것임을 특징으로 하는 무선자원 할당 스케쥴링 방법.
제4항에 있어서, 상기 파일럿의 패턴은

시간 분할과 주파수 분할에 따른 것임을 특징으로 하는 무선자원 할당 스케쥴링 방법.
제4항에 있어서, 상기 파일럿의 패턴은

코드 분할에 따른 것임을 특징으로 하는 무선자원 할당 스케쥴링 방법.
제2항에 있어서, 상기 서브 메시지는

상기 패턴이 정해진 파일럿의 신호값을 지정하는 소정의 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선자원 할당 스케쥴링 방법.
제2항에 있어서, 상기 서브 메시지는

사용자 데이터의 구분을 위해 할당된 데이터 영역별로 전력제어를 수행하도록 하는 소정의 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선자원 할당 스케쥴링 방법.