KR100956756B1 - 다중 홉 릴레이 시스템에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 주파수 재사용 장치 및 방법 - Google Patents

다중 홉 릴레이 시스템에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 주파수 재사용 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 홉 릴레이 시스템에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 주파수 재사용 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다중 홉 릴레이 시스템에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 단말의 동작 방법은, 서빙 중계국의 프리엠블 세기를 측정하는 과정과, 상기 측정한 서빙 중계국의 프리엠블 세기가 임계값보다 작을 시, 인접 중계국의 프리엠블의 세기를 측정하는 과정과, 상기 서빙 중계국 프리엠블의 세기와 상기 인접 중계국 프리엠블의 세기를 이용하여 프리엠블 세기 비를 계산하는 과정과, 상기 계산된 프리앰블 세기 비를 이용하여 상기 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보를 상위 노드로 전송하는 과정을 포함하며, 여기서, 상기 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보는, 서빙 중계국-단말 간 링크의 파워 온(POWER ON)/파워 오프(POWER OFF)를 결정하기 위해 기지국에 의해 사용되는 것을 특징으로 한다.
다중 홉 릴레이, 프리엠블, 스케쥴링, 중계국

Description

다중 홉 릴레이 시스템에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 주파수 재사용 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR FREQUENCY REUSE TO AVOID INTERFERENCE BETWEEN RELAY STATION AND MOBILE STATION IN MULTI-HOP RELAY SYSTEM}
도 1은 일반적인 다중 홉 릴레이 방식의 광대역 무선 접속 통신시스템에서 중계국을 이용한 통신 수행 방법을 도시한 도면,
도 2는 다중 홉 릴레이 방식의 광대역 무선 접속 통신시스템에서 프레임의 전송 구간을 시간 축으로 나눈 예를 도시한 도면,
도 3은 다중 홉 릴레이 방식의 광대역 무선 접속 통신시스템에서 단말이 인접 중계국으로부터 간섭을 받는 과정을 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 다중 홉 릴레이 시스템에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 주파수 재사용 장치의 구성을 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 시스템에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 단말의 주파수 재사용 방법의 절차를 도시한 흐름도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 시스템에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 기지국의 단말 스케쥴링 방법의 절차를 도시한 흐름도
도 7은 두 개의 중계국이 각각 하나의 단말을 지원하는 환경에서 발생할 수 있는 파워 온(POWER ON)/오프(PFF) 시나리오를 도시한 도면, 및
도 8은 3개의 중계국-단말 링크에서 각각의 링크가 인접 링크에 주요 간섭을 주고 받는 과정을 도시한 도면.
본 발명은 다중 홉 릴레이 시스템에 관한 것으로서, 특히, 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 주파수 재사용 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 이동통신 시스템에서 요구되는 자율적 적응형 무선 네트워크를 현실적으로 구현하기 위해서는 애드 혹(Ad hoc) 네트워크에서 사용된 기술을 상기 이동통신 시스템에 도입해야 한다. 상기 이동통신 시스템의 대표적인 예로서, 고정 기지국으로 구성된 광대역 무선 접속 통신 시스템에 상기 애드 혹(Ad hoc) 네트워크에서 적용된 기술인 다중 홉 릴레이 기법을 도입한 다중 홉 릴레이(Multi-hop relay) 광대역 무선 접속 통신 시스템이 있다.
상기 광대역 무선 접속 통신 시스템에서는 기지국과 단말기(Mobile station) 간에 하나의 직접 링크(Direct link)로 통신이 이루어지므로, 상기 단말기와 기지국 간에 신뢰도가 높은 무선 통신링크를 쉽게 구성할 수 있다. 그러나, 상기 고정된 기지국의 위치는 무선망 구성의 유연성(Flexibility)을 낮게 하고, 이에 따라 트래픽 분포나 통화 요구량의 변화가 심한 무선 환경에서 효율적인 서비스를 제공 하기 어려운 단점이 있다.
상기 단점을 극복하기 위해 상기 광대역 무선 접속 통신 시스템에서는 주변의 여러 단말기 또는 고정 중계국(Relay station)들을 이용하여 다중 홉 형태로서 데이터를 전달하는 릴레이법을 이용한다. 상기 다중 홉 릴레이 기법은 주변 환경변화에 대해 빠르게 네트워크를 재구성할 수 있으며, 전체 무선망을 보다 효율적으로 운용할 수 있게 한다. 따라서, 차세대 이동통신 시스템에서 요구되는 자율 적응형 무선망은 상기의 다중 홉 릴레이 광대역 무선 접속 통신시스템을 모델로 하여 현실적으로 구현할 수 있다.
상기 다중 홉 릴레이 기술은, 전계 강도가 부족하여 발생하는 부분적인 음영지역을 커버하거나, 서비스 요구가 적은 초기 상황에 릴레이를 설치하여 초기 설치 비용에 대한 부담을 줄임으로써, 셀 서비스 영역을 넓히고 시스템 용량을 증대시킬 수 있다는 장점을 갖고 있다.
여기서, 도 1을 참조하여 일반적인 다중 홉 릴레이 방식의 광대역 무선 접속 통신시스템에서 중계국을 이용한 통신 수행 방법을 살펴보면 다음과 같다.
상기 시스템에서 기지국(BS)(101)의 영역에 포함되는 단말(MS3)(111)은 상기 기지국(101)과 직접 링크로 연결되고, 상기 기지국(101)의 영역 밖에 위치하여 상기 기지국(101)으로부터의 채널 상태가 열악한 단말들(MS1, MS2)(107, 109)은 각각 중계국(RS1, RS2)(103, 105)을 통해 중계 링크로 상기 기지국(101)에 연결된다. 즉, 상기 기지국(101) 영역의 외곽에 위치하거나 건물 등에 의해 차폐 현상이 심한 음영 지역에서 상기 단말들(107, 109)이 상기 기지국(101)과 통신을 수행할 경우, 보다 우수한 무선 채널을 제공하기 위해 상기 중계국들(RS1, RS2)(103, 105)을 이용하여 링크를 연결하여 상기 기지국(101)과 통신을 수행한다. 따라서, 상기 기지국(101)은 채널 상태가 열악한 셀 경계 지역에서 상기 다중 홉 릴레이 기법을 적용하여 고속의 데이터 채널을 제공할 수 있으며, 상기 셀 서비스 영역을 확장시킬 수 있다.
여기서, 상기 다중 홉 릴레이 방식의 광대역 무선 접속 통신시스템은 상기 중계국(RS1, RS2)(103, 105)을 이용하여 통신을 수행하기 위해 시간 축으로 2개의 전송 구간(이하 ‘PHASE’라 칭함)을 가지는 프레임을 사용한다. 다시 말해, 상기 프레임의 PHASE-I을 통해서 기지국(BS)-중계국(RS) 또는 기지국(BS)-단말(MS) 간 전송, 즉 직접 링크를 이용한 통신이 이루어지고, 주파수를 재사용하여 상기 프레임의 PHASE-II를 통해서 중계국(RS)-단말(MS) 간 전송, 즉 상기 PHASE-I 동안에 상기 중계국이 상기 기지국으로부터 수신한 정보를 단말로 송신하는 중계 통신이 이루어진다. 이때, 상기 PHASE-II 전송 과정에서 상기 중계국(RS)이 송신하는 전력은 자기 단말에게는 신호(실선)로 작용하고, 인접 단말에게는 간섭(점선)으로 작용한다. 예를 들어, 상기 프레임은 시간 축으로, 도 2a와 같이, PHASE-I(201), PHASE-II(203) 두 개의 전송 구간을 가질 수도 있고, 도 2b과 같이, PHASE-I(205), PHASE-II(207), PHASE-I(209) 3개의 전송 구간을 가질 수도 있다. 여기서, 상기 PHASE-I(209)은 상기 기지국(BS)-단말(MS) 간 통신을 수행할 수 있다. 이와 같이, 상기 중계국을 이용한 다중 홉 릴레이 방식의 무선 접속 통신시스템은 무선 자원을 재사용함으로써 패킷 전송 시스템의 용량을 증대할 수 있다.
하지만, 도 3과 같이, PAHSE-II 전송 구간 동안, 중계국-단말 간(RS1(301)-MS1(305) 링크와 RS2(303)-MS2(307) 링크)에 주파수를 재사용할 경우, 단말(305)이 서빙 중계국(301) 영역의 가장자리 부분에 위치하여 인접 중계국(RS2)(303)으로부터 강한 간섭신호를 받게 되는 경우가 발생할 수 있다. 이와 같은 경우, 셀 용량을 증대시키기 위해 상기 중계국(RS1)(301)이 상기 단말(MS1)(305)에게 보내는 송신 전력을 중단(POWER OFF)하여 두 링크(RS1-MS1, RS2-MS2) 간 신호의 충돌을 피하는 방법을 고려해 볼 수 있다. 따라서, 상기 방법을 고려하는 경우 상기 다중 홉 릴레이 시스템에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 주파수 재사용 방법에 대한 절차의 정의가 필요하다.
본 발명의 목적은 다중 홉 릴레이 시스템에서 중계국-단말 간 주파수를 재사용하는 경우 간섭 회피를 위한 주파수 재사용 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중 홉 릴레이 시스템에서 단말이 기지국으로 최소한의 간섭 정보만을 전송하고, 상기 기지국이 상기 단말로부터 수신한 간섭 정보를 바탕으로 스케쥴링을 수행하여 각각의 중계국에 링크된 단말들이 간섭을 회피할 수 있도록 중재하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 홉 릴레이 시스템에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 단말의 동작 방법은, 서빙 중계국의 프리엠블 세기를 측정하는 과정과, 상기 측정한 서빙 중계국의 프리엠블 세기가 임계값보다 작을 시, 인접 중계국의 프리엠블의 세기를 측정하는 과정과, 상기 서빙 중계국 프리엠블의 세기와 상기 인접 중계국 프리엠블의 세기를 이용하여 프리엠블 세기 비를 계산하는 과정과, 상기 계산된 프리앰블 세기 비를 이용하여 상기 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보를 상위 노드로 전송하는 과정을 포함하며, 여기서, 상기 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보는, 서빙 중계국-단말 간 링크의 파워 온(POWER ON)/파워 오프(POWER OFF)를 결정하기 위해 기지국에 의해 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 홉 릴레이 시스템에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 기지국의 단말 스케쥴링 방법은, 하나 이상의 단말로부터 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보를 수신하는 과정과, 상기 단말별 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보를 바탕으로 각 단말별 비 주요 간섭의 수를 계산하는 과정과, 기 선택되지 않은 단말들 중, 상기 계산된 비 주요 간섭 수가 가장 많은 단말을 선택하는 과정과, 상기 선택된 단말이 이미 스케쥴링된 단말로부터 간섭을 받는 단말인지 여부를 검사하는 과정과, 상기 선택된 단말이 이미 스케쥴링된 단말로부터 간섭을 받는 단말일 시, 상기 선택된 단말의 서빙 중계국-단말 간 링크를 파워 오프(POWER OFF) 하여 상기 선택된 단말을 스케쥴링하지 않고, 상기 선택된 단말이 이미 스케쥴링된 단말로부터 간섭을 받는 단말이 아닐 시, 상기 선택된 단말의 서빙 중계국-단말 간 링크를 파워 온(POWER ON) 하여 상기 선택된 단말을 스케쥴링하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 홉 릴레이 시스템의 단말에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 장치는, 서빙 중계국의 프리엠블 세기를 측정하고, 상기 측정한 서빙 중계국의 프리엠블 세기가 임계값보다 작을 시, 인접 중계국의 프리엠블의 세기를 측정하는 프리엠블 세기 측정부와, 상기 서빙 중계국 프리엠블의 세기와 상기 인접 중계국 프리엠블의 세기를 이용하여 프리엠블 세기 비를 계산하고, 상기 계산된 프리앰블 세기 비를 이용하여 상기 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보를 상위 노드로 전송하는 프리엠블 세기 비 계산부를 포함하며, 여기서, 상기 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보는, 서빙 중계국-단말 간 링크의 파워 온(POWER ON)/파워 오프(POWER OFF)를 결정하기 위해 기지국에 의해 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 홉 릴레이 시스템의 기지국에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 단말 스케쥴링 장치는, 하나 이상의 단말로부터 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보를 수신하는 간섭정보 수신부와, 상기 단말별 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보를 바탕으로 각 단말별 비 주요 간섭의 수를 계산하고, 기 선택되지 않은 단말들 중, 상기 계산된 비 주요 간섭 수가 가장 많은 단말을 선택하며, 상기 선택된 단말이 이미 스케쥴링된 단말로부터 간섭을 받는 단말인지 여부를 검사하여, 상기 선택된 단말이 이미 스케쥴링된 단말로부터 간섭을 받는 단말일 시, 상기 선택된 단말의 서빙 중계국-단말 간 링크를 파워 오프(POWER OFF) 하여 상기 선택된 단말을 스케쥴링하지 않고, 상기 선택된 단말이 이미 스케쥴링된 단말로부터 간섭을 받는 단말이 아닐 시, 상기 선택된 단말의 서빙 중계국-단말 간 링크를 파워 온(POWER ON) 하여 상기 선택된 단말을 스케쥴링하는 스케쥴링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명은 다중 홉 릴레이 시스템에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 주파수 재사용 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다. 이하 설명은 시분할 복신(Time Division Duplex) 및 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 방식을 사용하는 무선 통신 시스템을 예를 들어 설명할 것이나, 다른 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서도 동일하게 적용이 가능함은 물론이다. 또한, 이하 설명은 상기 다중 홉 릴레이 방식의 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 주파수 자원을 재사용하기 위해 상기 도 2에 도시된 바와 같은 2-PHASE 구조를 이용하는 것을 예로 들어 설명할 것이나, 그 외의 구조도 적용 가능함은 물론이다.
도 4는 본 발명에 따른 다중 홉 릴레이 시스템에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 주파수 재사용 장치의 구성을 도시한 블럭도이다. 여기서, 상기 다중 홉 릴레이 시스템은 단말(400), 중계국(410), 기지국(420)을 포함하여 구성되고, 상기 단말(400)은 프리엠블 수신부(401), 프리엠블 세기 측정부(403), 프리엠블 세기 비 계산부(405), 간섭 정보 전송부(407)를 포함하여 구성되며, 상기 기지국(420)은 간섭 정보 수신부(421), 스케쥴링부(423), 스케쥴링 결정 사항 전송부(425)를 포함하여 구성된다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 단말(400)의 프리엠블 수신부(401)는 상기 단 말(400)의 서빙 중계국(410) 및 인접 중계국으로부터 프리엠블을 수신하고, 상기 수신된 프리엠블을 상기 프리엠블 세기 측정부(403)로 출력한다.
상기 프리엠블 세기 측정부(403)는 상기 프리엠블 수신부(401)로부터 입력되는 상기 서빙 중계국(410)의 프리엠블의 세기를 측정하고, 상기 측정한 프리엠블의 세기와 소정 임계값을 비교한다. 이때, 상기 측정한 프리엠블의 세기가 소정 임계값보다 작을 시, 상기 프리엠블 세기 측정부(403)는 상기 프리엠블 수신부(401)로부터 입력되는 인접 중계국의 프리엠블의 세기를 측정하고, 상기 측정한 서빙 중계국(410)의 프리엠블의 세기 및 인접 중계국의 프리엠블의 세기를 상기 프리엠블 세기 비 계산부(405)로 출력한다.
상기 프리엠블 세기 비 계산부(405)는 상기 프리엠블 세기 측정부(403)로부터 입력되는 상기 서빙 중계국(410)의 프리엠블의 세기 및 인접 중계국의 프리엠블의 세기를 이용하여 프리엠블 세기 비를 계산하고, 상기 계산 결과를 해당 상기 서빙 중계국(410)에 대한 간섭 정보로서 상기 간섭 정보 전송부(407)로 출력하여 상기 기지국으로 전송한다.
상기 간섭 정보 전송부(407)는 상기 프리엠블 세기 비 계산부(405)로부터 입력되는 상기 간섭 정보를 상기 기지국(420)으로 전송한다.
상기 중계국(410)은 상기 단말(400)의 신호를 상기 기지국(420)으로 전달하고, 상기 기지국(420)의 신호를 상기 단말(400)로 전달하는 중계 역할을 한다.
상기 간섭 정보는 상기 중계국(410)을 통하지 않고 단말(400)과 기지국(420) 간 상향 링크를 통하여 직접 기지국(420)으로 전송될 수도 있다.
상기 기지국(420)의 간섭 정보 수신부(421)는 각 단말로부터 간섭 정보를 수신하고, 상기 수신된 각 단말별 간섭 정보를 상기 스케쥴링부(423)로 출력한다.
상기 스케쥴링부(423)는 상기 간섭 정보 수신부(421)로부터 입력되는 각 단말별 간섭 정보를 바탕으로, 비 주요 간섭 수가 많은 단말을 우선 순위로 하여 해당 중계국의 전송 여부를 판단하는 스케쥴링을 수행하고, 상기 스케쥴링 결정 사항을 상기 스케쥴링 결정 사항 전송부(425)로 출력한다. 즉, 해당 단말-중계국 간 링크의 사용 여부를 결정하고, 상기 결정 결과를 해당 중계국(410)으로 전송하기 위해 상기 스케쥴링 결정 사항 전송부(425)로 출력한다.
상기 스케쥴링 결정 사항 전송부(425)는 상기 스케쥴링부(423)로부터 입력되는 스케쥴링 결정 사항을 해당 중계국(410)으로 전송한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 시스템에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 단말의 주파수 재사용 방법의 절차를 도시한 흐름도이다.
상기 도 5를 참조하면, 단말은 501단계에서 서빙 중계국으로부터 프리엠블이 수신되는지 여부를 검사한다. 상기 프리엠블이 수신될 시, 상기 단말은 상기 수신된 프리엠블을 이용하여 상기 서빙 중계국과의 동기를 맞추고, 503단계로 진행하여 상기 프리엠블의 신호 세기를 측정한다.
이후, 상기 단말은 505단계에서 상기 프리엠블의 신호세기(SS_preamble)가 소정 프리엠블 신호세기 임계값(preamble_threshold)보다 작은지 여부를 검사한다. 여기서, 상기 프리엠블 신호세기 임계값은 기지국으로부터 시스템 정보를 통해 수신한 값 혹은 시스템에서 미리 약속된 값이다.
상기 서빙 중계국으로부터 수신한 프리엠블의 신호세기(SS_preamble)가 상기 프리엠블 신호세기 임계값보다 작지 않을 시, 상기 단말은 이후 통상적인 기능을 수행한다. 반면, 상기 서빙 중계국으로부터 수신한 프리엠블의 신호세기(SS_preamble)가 상기 프리엠블 신호세기 임계값보다 작을 시, 상기 단말은 상기 단말 자신이 상기 서빙 중계국 영역의 가장자리 부분에 위치하여 상기 서빙 중계국으로부터의 수신 신호가 약함을 판단하고, 507단계에서 하나 이상의 인접 중계국으로부터 수신되는 프리엠블의 신호 세기를 측정한다. 여기서, 상기 인접 중계국의 프리엠블 세기를 측정하는 과정은, 상기와 같이, 상기 측정한 서빙 중계국의 프리엠블 세기가 소정 임계값보다 작을 경우에 수행될 수도 있고, 혹은 상위 노드로부터 수행 지시를 받았을 경우에 수행될 수도 있다.
상기 505단계는 단말의 용량, 시스템 등 여러 상황에 따라 필요시 생략이 가능하며 바로 507단계로 진행될 수도 있다. 즉, 상기 프리앰블의 신호 세기와 상기 프리앰블 신호세기의 임계값의 비교 절차를 거치지 않고, 인접 중계국 프리앰블 세기를 측정할 수도 있다.
이후, 상기 단말은 509단계에서 상기 서빙 중계국으로부터 수신한 프리엠블 신호의 세기와 상기 인접 중계국으로부터 수신한 프리엠블 신호의 세기를 이용하여 프리엠블 세기 비를 계산한다. 여기서, 상기 프리엠블 세기 비는 해당 인접 중계국으로부터 오는 간섭이 상기 단말의 성능에 영향을 주는 주요 간섭인지 여부를 판단하기 위해 계산하며, 상기 주요 간섭 여부는 상기 기지국에서 판단할 수도 있다.
여기서, 상기 프리엠블 간섭비는 하기 <수학식 1>을 이용하여 계산할 수 있다.
Figure 112006035094304-pat00001
Figure 112006035094304-pat00002
여기서, 상기 SSRSi->MSj는 RSi에서 전송한 프리엠블을 MSj가 수신했을 때의 프리엠블 수신 신호 세기를 나타낸다. 여기서, 상기 <수학식 1>은 상기 서빙 중계국 프리엠블의 세기를 상기 인접 중계국 프리엠블의 세기로 나눔으로써 상기 프리엠블 세기 비를 계산하는 것을 예로 들었으나, 상기 인접 중계국 프리엠블의 세기를 상기 서빙 중계국 프리엠블의 세기로 나눔으로써 계산할 수도 있다.
이후, 상기 단말은 511단계에서 상기 서빙 중계국에 대한 간섭 정보로서 상기 계산한 프리엠블 세기 비를 상기 기지국으로 전송한다. 여기서, 상기 서빙 중계국에 대한 간섭 정보로서 상기 계산한 프리엠블 세기 비를 상기 기지국으로 그대로 전송할 수도 있지만, 상기 계산한 프리엠블 세기 비와 소정 간섭 비 임계값(Ratio_threshold)을 비교하여 해당 인접 중계국이 주요 간섭 정보인지 비 주요 간섭 정보인지 여부만을 특정 비트를 이용하여 상기 기지국으로 전송할 수도 있다. 여기서, 상기 간섭 비 임계값은 상기 기지국으로부터 시스템 정보를 통해 수신한 값 혹은 시스템에서 미리 약속된 값으로, 중계국의 전송 능력에 따라 상기 중계국별로 다를 수 있다.
예를 들어, 상기 계산한 프리엠블 세기 비가 소정 세기 비 임계값(Ratio_threshold), 즉 간섭 비 임계값보다 보다 클 시, 상기 단말은 해당 인접 중계국에 대한 주요 간섭 여부를 0으로 설정한 보고 메시지를 상기 기지국으로 전 송함으로써, 상기 기지국에 해당 인접 중계국이 상기 서빙 중계국에 대한 주요 간섭 정보가 아님을 보고할 수 있다. 반면, 상기 계산한 프리엠블 세기 비가 상기 소정 간섭비 임계값보다 크지 않을 시, 상기 단말은 해당 인접 중계국에 대한 주요 간섭 여부를 1로 설정한 보고 메시지를 상기 기지국으로 전송함으로써, 상기 기지국에 해당 인접 중계국이 상기 서빙 중계국에 대한 주요 간섭 정보임을 보고할 수 있다. 여기서, 상기 보고 메시지는 1 비트의 주요 간섭 여부 정보를 포함한다.
이후, 상기 단말은 모든 인접 중계국으로부터의 주요 간섭에 대한 정보를 상기 기지국으로 전송한 후 , 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 시스템에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 기지국의 단말 스케쥴링 방법의 절차를 도시한 흐름도이다. 여기서, 상기 기지국은 주요 간섭을 적게 받는 단말 순으로 스케쥴링을 수행한다.
상기 도 6을 참조하면, 기지국은 601단계에서 각 단말로부터 상기 단말의 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보가 수신되는지 여부를 검사한다. 각 단말로부터 각 단말의 서빙 중계국들에 대한 인접 중계국의 간섭 정보가 수신될 시, 상기 기지국은 603단계에서 상기 간섭 정보를 바탕으로 각 단말별 비 주요 간섭의 수를 계산한다.
여기서, 상기 간섭 정보가 해당 인접 중계국에 대한 프리엠블 세기 비일 경우, 상기 프리엠블 세기 비를 소정 임계값과 비교하여, 상기 프리엠블 세기 비가 상기 소정 임계값보다 작을 시, 해당 인접 중계국이 해당 단말에 대한 주요 간섭 정보임을 판단하고, 상기 프리엠블 세기 비가 상기 소정 임계값보다 작지 않을 시, 해당 인접 중계국이 해당 단말에 대한 비 주요 간섭 정보임을 판단하여 각 단말별 비 주요 간섭의 수를 계산할 수 있다. 또한, 상기 간섭 정보로서, 해당 인접 중계국이 주요 간섭 정보인지 비 주요 간섭 정보인지 여부를 표시하는 특정 비트를 포함하는 보고 메시지를 수신할 수도 있으며, 이 경우, 상기 특정 비트를 확인함으로써 각 단말별 비 주요 간섭의 수를 계산할 수 있다.
여기서, 상기 각 단말별 비 주요 간섭의 수는 하기 <표 1>을 이용하여 계산할 수 있다. 여기서, 상기 <표 1>은 세 개의 중계국(RS)과 세 개의 단말(MS)이 존재하는 시스템을 예로 들어 설명한 것이다.
1 2 3
1 x
2 x
3 x
여기서, 가로축은 각각의 단말에게 간섭을 주는 중계국 인덱스를 나타내고, 세로축은 단말 인덱스를 나타낸다. 즉, 상기 <표 1>은 특정 중계국이 특정 단말에게 주는 간섭을 나타낸다. 여기서, (a,a)는 간섭이 아니라 서빙 중계국으로부터 수신되는 신호 성분이므로 x로 표현한다. 단말이 인접 중계국으로부터 강한 간섭을 받을 경우, 해당 공간에 1을 입력하고, 약한 간섭을 받을 경우, 해당 공간에 0을 입력한다고 가정하였을 시, 상기 공간에 채워지는 0의 수를 각 단말별로 계산함으로써, 상기 각 단말별 비 주요 간섭의 수를 계산할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 605단계에서 비 주요 간섭의 수가 많은 단말을 우선 순위로하여 상기 단말들을 정렬하고, 가장 우선 순위 n이 높은 단말, 즉 n=1인 단말을 선택한다. 여기서, 상기 비 주요 간섭의 수가 동등한 하나 이상의 단말들이 존재하는 경우, 상기 단말들은 무작위(Random) 방법으로 정렬한다.
이후, 상기 기지국은 607단계에서 상기 n이 N인지 여부를 검사한다. 여기서, 상기 N은 상기 단말의 수를 의미한다. 상기 n이 N이 아닐 시, 상기 기지국은 609단계로 진행하여 상기 선택된 단말이 이미 스케쥴링된 단말로부터 간섭을 받는 단말인지 여부를 검사한다. 상기 선택된 단말이 이미 스케쥴링된 단말로부터 간섭을 받는 단말일 시, 상기 기지국은 611단계에서 해당 단말의 스케쥴링을 수행하지 않고, 상기 n을 상기 n에 1을 더한 값으로 갱신한 후, 상기 607단계로 돌아간다. 반면, 상기 선택된 단말이 이미 스케쥴링된 단말로부터 간섭을 받는 단말이 아닐 시, 상기 기지국은 613단계에서 해당 단말의 스케쥴링을 수행하고, 상기 n을 상기 n에 1을 더한 값으로 갱신한 후, 상기 607단계로 돌아간다. 여기서, 해당 단말의 스케쥴링을 수행한다는 것은 해당 중계국-단말 간 링크를 사용하겠다는 것, 즉 항상 파워 온(POWER ON)시키겠다는 것을 의미하고, 상기 해당 단말의 스케쥴링을 수행하지 않는다는 것은 해당 중계국-단말간 링크를 사용하지 않겠다는 것, 즉 항상 파워 오프(POWER OFF)시키겠다는 것을 의미한다.
한편, 상기 n이 N일 시, 상기 기지국은 모든 단말의 간섭을 효율적으로 회피하여 스케쥴링 수행을 완료하였음을 판단하고, 615단계로 진행하여 상기 스케쥴링 결정 사항을 기지국(BS)-중계국(RS) 링크를 통해서 해당 중계국으로 전송한다. 이후, 상기 기지국은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
예를 들어, 두 개의 중계국(RS)과 두 개의 단말(MS)이 존재하고, 두 개의 링크(RS1-MS1, RS2-MS2)가 존재하는 경우, 기지국은 상기 두 단말로부터 수신되는 간섭 정보를 이용하여, 도 7과 같이, 4가지 경우로 상기 두 단말을 스케쥴링할 수 있다.
먼저, 중계국(이하 'RS'라 칭함)1 송신 신호를 단말(이하 'MS'라 칭함)1이 수신할 경우 상기 MS1이 RS2로부터 주요 간섭을 받지 않고, RS2 송신 신호를 MS2가 수신할 경우 상기 MS2가 RS1으로부터 주요 간섭을 받지 않을 경우(701), 상기 기지국은 RS1->MS1 링크와 RS2->MS2 링크를 항상 파워 온(POWER ON)시킨다. 다음으로, RS1 송신 신호를 MS1이 수신할 경우 상기 MS1이 RS2로부터 주요 간섭을 받고, RS2 송신 신호를 MS2가 수신할 경우 상기 MS2가 RS1으로부터 주요 간섭을 받지 않을 경우(702), 상기 기지국은 RS2->MS2 링크를 항상 파워 온(POWER ON)시키고, RS1->MS1 링크를 파워 온(POWER ON) 혹은 파워 오프(POWER OFF)시킨다.
다음으로, RS1 송신 신호를 MS1이 수신할 경우 상기 MS1이 RS2로부터 주요 간섭을 받지 않고, RS2 송신 신호를 MS2가 수신할 경우 상기 MS2가 RS1으로부터 주요 간섭을 받는 경우(703), 상기 기지국은 RS1->MS1 링크는 항상 파워 온(POWER ON) 시키고, RS2->MS2 링크는 파워 온(POWER ON) 혹은 파워 오프(POWER OFF)시킨다. 마지막으로, RS1 송신 신호를 MS1이 수신할 경우 상기 MS1이 RS2로부터 주요 간섭을 받고, RS2 송신 신호를 MS2가 수신할 경우 상기 MS2가 RS1으로부터 주요 간섭을 받는 경우(704), 상기 기지국은 시간 분할 다중 억세스(Time Division Multiple Access : TDMA) 방식처럼 특정시점에서 두 링크중 한 개의 링크만을 사용한다.
여기서, 상기와 같이 하나의 단말이 비 주요 간섭을 받고, 나머지 단말이 주요간섭을 받을 경우(702, 703), 상기 기지국은 주요간섭을 받는 단말로의 링크를 파워 온(POWER ON) 혹은 파워 오프(POWER OFF)시킨다. 이때, 상기 주요 간섭을 받는 단말에 대한 파워 온(POWER ON) 혹은 파워 오프(POWER OFF) 선택은 셀 전체 용량에 큰 영향을 주지 않으므로, 본 발명에 따른 실시 예에서는 상기 주요간섭을 받는 단말을 파워 오프(POWER OFF)시키는 것을 예로 들어 설명하였다.
다른 예를 들어, 도 8과 같이, 세 개의 중계국(RS)과 세 개의 단말(MS)이 존재하고, 각각의 중계국(RS)은 한 개의 단말(MS)을 서비스한다고 가정하는 경우, 기지국은 상기 세 단말로부터 수신되는 간섭 정보를 이용하여, 7가지 경우로 상기 세 단말을 스케쥴링할 수 있다. 먼저, 각각의 단말들이 인접한 두 중계국(RS)으로부터 주요 간섭을 받는 경우, 상기 기지국은 상기 3개의 단말 중 기지국이 사용하고 있는 성능 측정(PERFORMANCE MEASURE), 예를 들어, 셀 용량을 바탕으로 한 개의 단말, 예를 들어, {단말1} 혹은 {단말2} 혹은 {단말3} 만을 스케쥴링하여 스케쥴링된 단말이 주요간섭을 받지 않도록 할 수 있다. 다음으로, 서로 주요 간섭을 주지않는 두 단말, 예를 들어, {단말1, 단말2} 혹은 {단말1, 단말3} 혹은 {단말2, 단말3}을 스케쥴링할 수도 있다. 마지막으로, 상기 세 단말 모두가 주요 간섭을 받지 않는 경우, 상기 세 단말, 즉 {단말1, 단말2, 단말3}을 스케쥴링할 수 있는 이점이 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 다중 홉 릴레이 시스템에서 단말은 기지국으로 최소한의 간섭 정보만을 전송하고, 상기 기지국은 상기 단말로부터 수신한 간섭 정보를 바탕으로 스케쥴링하여 각각의 중계국에 링크된 단말들이 간섭을 회피할 수 있도록 중재함으로써, 중계국-단말 간 간섭을 회피하여 주파수를 재사용할 수 있고, 따라서, 중계국과 단말 간 용량 증가를 기대할 수 있다.

Claims (21)

  1. 다중 홉 릴레이 시스템에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 단말의 동작 방법에 있어서,
    서빙 중계국의 프리엠블 세기를 측정하는 과정과,
    상기 측정한 서빙 중계국의 프리엠블 세기가 임계값보다 작을 시, 인접 중계국의 프리엠블의 세기를 측정하는 과정과,
    상기 서빙 중계국 프리엠블의 세기와 상기 인접 중계국 프리엠블의 세기를 이용하여 프리엠블 세기 비를 계산하는 과정과,
    상기 계산된 프리앰블 세기 비를 이용하여 상기 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보를 상위 노드로 전송하는 과정을 포함하며,
    여기서, 상기 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보는, 서빙 중계국-단말 간 링크의 파워 온(POWER ON)/파워 오프(POWER OFF)를 결정하기 위해 기지국에 의해 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리엠블 세기 비는,
    상기 서빙 중계국 프리엠블의 세기를 상기 인접 중계국 프리엠블의 세기로 나누거나 혹은 상기 인접 중계국 프리엠블의 세기를 상기 서빙 중계국 프리엠블의 세기로 나눔으로써 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보를 상위 노드로 전송하는 과정은,
    상기 프리엠블 세기 비가 소정 임계값보다 작을 시, 간섭 정보 보고 메시지에 해당 인접 중계국의 간섭이 상기 단말의 주요 간섭임을 표시하는 과정과,
    상기 프리엠블 세기 비가 소정 임계값보다 작지 않을 시, 상기 간섭 정보 보고 메시지에 해당 인접 중계국의 간섭이 상기 단말의 비 주요 간섭임을 표시하는 과정과,
    상기 간섭 정보 보고 메시지를 상위 노드로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 삭제
  6. 다중 홉 릴레이 시스템에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 기지국의 단말 스케쥴링 방법에 있어서,
    하나 이상의 단말로부터 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보를 수신하는 과정과,
    상기 단말별 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보를 바탕으로 각 단말별 비 주요 간섭의 수를 계산하는 과정과,
    기 선택되지 않은 단말들 중, 상기 계산된 비 주요 간섭 수가 가장 많은 단말을 선택하는 과정과,
    상기 선택된 단말이 이미 스케쥴링된 단말로부터 간섭을 받는 단말인지 여부를 검사하는 과정과,
    상기 선택된 단말이 이미 스케쥴링된 단말로부터 간섭을 받는 단말일 시, 상기 선택된 단말의 서빙 중계국-단말 간 링크를 파워 오프(POWER OFF) 하여 상기 선택된 단말을 스케쥴링하지 않고, 상기 선택된 단말이 이미 스케쥴링된 단말로부터 간섭을 받는 단말이 아닐 시, 상기 선택된 단말의 서빙 중계국-단말 간 링크를 파워 온(POWER ON) 하여 상기 선택된 단말을 스케쥴링하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    해당 중계국으로 스케쥴링 결정 결과를 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 삭제
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 간섭 정보는 해당 인접 중계국의 간섭이 해당 단말에 대한 주요 간섭인지 비 주요 간섭인지 여부를 나타내는 정보임을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 간섭 정보는 해당 단말의 서빙 중계국 프리엠블 세기와 인접 중계국 프리엠블 세기를 이용하여 계산한 프리엠블 세기 비임을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 프리엠블 세기 비와 소정 임계값을 이용하여 해당 인접 중계국의 간섭이 해당 단말에 대한 주요 간섭인지 비 주요 간섭인지 여부를 판단하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 다중 홉 릴레이 시스템의 단말에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 장치에 있어서,
    서빙 중계국의 프리엠블 세기를 측정하고, 상기 측정한 서빙 중계국의 프리엠블 세기가 임계값보다 작을 시, 인접 중계국의 프리엠블의 세기를 측정하는 프리엠블 세기 측정부와,
    상기 서빙 중계국 프리엠블의 세기와 상기 인접 중계국 프리엠블의 세기를 이용하여 프리엠블 세기 비를 계산하고, 상기 계산된 프리앰블 세기 비를 이용하여 상기 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보를 상위 노드로 전송하는 프리엠블 세기 비 계산부를 포함하며,
    여기서, 상기 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보는, 서빙 중계국-단말 간 링크의 파워 온(POWER ON)/파워 오프(POWER OFF)를 결정하기 위해 기지국에 의해 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 프리엠블 세기 비 계산부는,
    상기 프리엠블 세기 비가 소정 임계값보다 작을 시, 간섭 정보 보고 메시지에 해당 인접 중계국의 간섭이 상기 단말의 주요 간섭임을 표시하고, 상기 프리엠블 세기 비가 소정 임계값보다 작지 않을 시, 상기 간섭 정보 보고 메시지에 해당 인접 중계국의 간섭이 상기 단말의 비 주요 간섭임을 표시하여, 상기 간섭 정보 보고 메시지를 상위 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 다중 홉 릴레이 시스템의 기지국에서 중계국-단말 간 간섭 회피를 위한 단말 스케쥴링 장치에 있어서,
    하나 이상의 단말로부터 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보를 수신하는 간섭정보 수신부와,
    상기 단말별 서빙 중계국에 대한 인접 중계국의 간섭 정보를 바탕으로 각 단말별 비 주요 간섭의 수를 계산하고, 기 선택되지 않은 단말들 중, 상기 계산된 비 주요 간섭 수가 가장 많은 단말을 선택하며, 상기 선택된 단말이 이미 스케쥴링된 단말로부터 간섭을 받는 단말인지 여부를 검사하여, 상기 선택된 단말이 이미 스케쥴링된 단말로부터 간섭을 받는 단말일 시, 상기 선택된 단말의 서빙 중계국-단말 간 링크를 파워 오프(POWER OFF) 하여 상기 선택된 단말을 스케쥴링하지 않고, 상기 선택된 단말이 이미 스케쥴링된 단말로부터 간섭을 받는 단말이 아닐 시, 상기 선택된 단말의 서빙 중계국-단말 간 링크를 파워 온(POWER ON) 하여 상기 선택된 단말을 스케쥴링하는 스케쥴링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 삭제
  17. 제 15 항에 있어서,
    해당 중계국으로 스케쥴링 결정 결과를 전송하는 전송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 간섭 정보는 해당 인접 중계국의 간섭이 해당 단말에 대한 주요 간섭인지 비 주요 간섭인지 여부를 나타내는 정보임을 특징으로 하는 장치.
  19. 삭제
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 간섭 정보는 해당 단말의 서빙 중계국 프리엠블 세기와 인접 중계국 프리엠블 세기를 이용하여 계산한 프리엠블 세기 비임을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 스케쥴링부는,
    상기 프리엠블 세기 비와 소정 임계값을 이용하여 해당 인접 중계국의 간섭이 해당 단말에 대한 주요 간섭인지 비 주요 간섭인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 장치.
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