KR100957318B1 - 다중 반송파 시스템에서의 자원할당 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 "OFDMA"이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 통신 시스템(이하 "OFDMA 통신 시스템"이라 칭하기로 한다)에서 데이터 전송을 위한 자원을 할당하는 방법 및 할당된 자원을 이용한 데이터 송/수신장치에 관한 것이다. 이를 위해 하나의 셀에 대해 할당할 수 있는 전체 부반송파 대역을 복수의 부반송파 영역들로 분할하고, 상기 셀을 구성하는 복수의 섹터들 각각에 대응하여 상기 복수의 부반송파 영역들 중 하나의 부반송파 영역 내에 존재하는 부반송파들로부터 선택된 부반송파들을 할당하며, 상기 셀 내에서 인접한 섹터들에 대해서는 서로 다른 부반송파 영역 내에 존재하는 부반송파들이 할당되도록 하는 자원 할당방법 제안한다.

OFDMA, sub_carrier, 상향링크, 하향링크, 자원할당

Description

다중 반송파 시스템에서의 자원할당 방법 및 장치{METHOD AMD APPARATUS FOR TRANSMISSION AND ALLOCATING RESOURCE IN A MULTI-CARRIER SYSTEM}

도 1은 본 발명에서 제안하고 있는 셀 구조와, 상기 셀 구조에 대해 하향링크 자원이 할당된 예를 보이고 있는 도면.

도 2는 상기 도 1에서 보이고 있는 셀 구조에 대응하여 하향링크 자원을 분배하는 예를 보이고 있는 도면.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 자원을 할당하기 위해 부반송파 영역을 구분하고 있는 예들을 보이고 있는 도면.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 하나의 셀을 구성하는 송신장치의 구조를 보이고 있는 도면.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 할당된 하향링크 자원을 통해 전송되는 사용자 데이터를 수신하는 수신장치의 구조를 보이고 있는 도면.

도 6은 상향링크에 대한 자원을 할당하기 위해 본 발명에서 제안하고 있는 셀 구조와, 상기 셀 구조에 대해 하향링크 자원이 할당된 예를 보이고 있는 도면.

도 7은 상향링크 자원을 할당하는 첫 번째 실시 예를 위해 하향링크 자원에 대응하여 상향링크 자원이 분배된 예를 보이고 있는 도면.

도 8은 고정 빔 방식을 적용하여 상향링크 및 하향링크 자원을 재분배함으로써, 부하를 평균화 하는 예를 보이고 있는 도면.

도 9는 빔 폭 조정 방식을 적용하여 상향링크 및 하향링크 자원을 재분배함으로써, 부하를 평균화 하는 예를 보이고 있는 도면.

도 10은 본 발명에서의 CTS 현상을 보이고 있는 도면.

도 11은 SDMA 시스템에 본 발명을 적용한 일예를 보이고 있는 도면.

도 12는 SDMA 시스템에 본 발명을 적용한 다른 예를 보이고 있는 도면.

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 "OFDMA"이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 통신 시스템(이하 "OFDMA 통신 시스템"이라 칭하기로 한다)에 관한 것으로서, 특히 데이터 전송을 위한 자원을 할당하는 방법 및 할당된 자원을 이용한 데이터 송/수신장치에 관한 것이다.

통상적으로 직교주파수분할다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭함) 방식은 시간분할접속(Time Division Access) 기술과 주파수분할접속(Frequency Division Access) 기술을 결합한 2차원 접속 방식으로 정의할 수 있다. 그리고 상기 OFDM 방식에 의한 OFDM 심벌(Symbol)은 복수의 부-반송파(sub-carrier)에 나뉘어 실려 소정의 부-채널(sue-channel)로 묶여 전송된다.

상기 OFDM 방식은 부-채널의 스펙트럼이 상호 직교성을 유지하면서 서로 중첩되어 있어 스펙트럼 효율이 좋고, OFDM 변/복조가 역고속 퓨리에 변환 (Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'라 칭함)과 고속 퓨리에 변환 (Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 칭함)에 의해 이루어지므로 변/복조부의 효율적인 디지털 구현이 가능하다. 또한, 주파수 선택적 페이딩이나 협대역 간섭에 대해 강건해 고.속의 데이터를 전송하는데 효율적인 기술로써, 현재 유럽 디지털 방송의 전송과 IEEE 802.11a, IEEE 802.16a 및 IEEE 802.16b 등 대용량 무선 통신 시스템의 규격으로 채택되었다

상기 OFDM 방식은 다중 반송파 변조(Multi Carrier Modulation: 이하 'MCM'이라 칭함) 방식의 일종이다. 상기 MCM 방식은 직렬로 입력되는 심벌(Symbol) 열을 병렬로 변환하고, 각각의 심벌 열들을 상호 직교성을 갖는 다수의 부-반송파(Sub-Carrier, Sub-Channel)들로 변조하여 전송한다. 상기 MCM 방식은 군용 고주파(High Frequency) 무선통신에 처음 적용되었으며, 다수의 직교하는 부-반송파들을 중첩 시키는 형태로 발전하기 시작하였다. 상기 MCM 방식은 군용 고주파(High Frequency) 무선통신에 처음 적용되었으며, 다수의 직교하는 부-반송파들을 중첩 시키는 형태로 발전하기 시작하였다.
하지만 상기 OFDM 방식은 다중 반송파들간의 직교변조를 구현할 수 있어야 했기 때문에 실제로 시스템에 적용하는데 한계가 있었다. 그 후 상기 OFDM 방식에 따른 변/복조를 효율적으로 처리할 수 있는 DFT (Discrete Fourier Transform) 기법이 발표되면서 상기 OFDM 방식에 대한 기술개발이 급속히 발전했다. 또한, 보호구간 (Guard Interval)의 사용과 순환 전치 (Cyclic prefix) 보호구간 삽입 방식이 알려지면서, 다중경로 및 지연 확산 (Delay spread)에 대한 시스템의 부정적 영향을 더욱 감소시키게 되었다. clic prefix) 보호구간 삽입 방식이 알려지면서 다중경로 및 지연 확산(Delay spread)에 대한 시스템의 부정적 영향을 더욱 감소시키게 되었다.

삭제

따라서 상기 OFDM 방식은 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcasting: 이하 DAB라 칭함)과 디지털 TV, 무선 근거리 통신망(Wireless Local Area Network: 이하 W-LAN이라 칭함) 및 무선 비동기 전송 모드(Wireless Asynchronous Transfer Mode: 이하 W-ATM이라 칭함) 등의 디지털 전송 기술에 광범위하게 적용되고 있다. 즉, 하드웨어적인 복잡도(Complexity)로 인하여 널리 사용되지 못하다가 최근 FFT와 IFFT를 포함한 각종 디지털 신호 처리 기술이 발전함으로써 실현 가능해졌다.

상기 OFDM 방식은 종래의 주파수 분할 다중(Frequency Division Multiplexing: 이하 "FDM"이라 칭함) 방식과 비슷하나 무엇보다도 다수 개의 부-반송파들간 직교성(Orthogonality)을 유지하여 전송함으로써 고속 데이터 전송 시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 특징을 가진다. 또한, 주파수 사용 효율이 좋고 다중 경로 페이딩(Multi-path fading)에 강한 특성이 있어 고속 데이터 전송 시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 특징을 가진다. 즉 주파수 스펙트럼을 중첩하여 사용하므로 주파수 사용이 효율적이고, 주파수 선택적 페이딩(Frequency selective fading) 및 다중 경로 페이딩에 강하다. 그리고 보호구간을 이용하여 심벌들간 간섭(Inter Symbol Interference: 이하 ISI라 칭함) 영향을 줄일 수 있다. 뿐만 아니라 하드웨어적으로 등화기 구조를 간단하게 설계하는 것이 가능하다. 그리고 임펄스(Impulse)성 잡음에 강하다는 장점을 가지고 있어서 통신시스템 구조에 적극 활용되고 있는 추세에 있다.

한편, 직교주파수분할다중접속 (OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 "OFDMA"이라 칭하기로 한다) 방식은 상기 OFDM 방식에 기반한 다중 접속 방식이다. 상기 OFDMA 방식은 한 개의 OFDM 심벌(symbol) 내의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 다수의 사용자들, 즉 다수의 단말기들이 분할하여 사용하는 방식이다.

상기와 같은 특징을 가지는 기존의 OFDM 방식의 이동통신시스템은 셀 방식의 이동통신시스템에서 OFDM-TDMA(Time Division Multiple Access, 시분할다중접속) 혹은 OFDM-FDMA(Frequency Division Multiple Access, 주파수분할다중접속)와 같이 사용자에게 할당하는 시간과 주파수 채널을 고정시킨다. 즉, 상기의 OFDM 방식은 하나의 셀에서 OFDM과 다중 접속 기술들을 사용하는 사용자들의 전송이 TDMA이거나 FDMA라는 것을 의미한다. 이 경우 주파수 사용 효율을 높이기 위해서 동일한 주파수 대역들이 다수의 셀들에 의해 재사용된다. 상기 주파수 재사용의 정도는 재사용 인수에 의해 결정되며, 상기 재사용 인수는 보통 3, 4, 7 등이 되어 고정된 채널 할당 기술들에 의해 주파수 재사용 효율이 높지 않게(주파수 재사용 인수가 1보다 큼) 되고, 고정된 서브 채널들의 할당은 주파수 선택적 페이딩 채널로 인해 나쁜 비트 에러 율(BER : Bit Error Rate)을 나타내는 단점이 발생한다.

따라서 간섭의 영향을 평균화 시키는 방법 (간섭 평균화 기술)을 바탕으로 하는 광대역 무선 접속 기술들이 제안되어 왔다. 상기 간섭 평균화 기술의 예로는 대역분할다중접속(Band Division Multiple Access, 이하 BDMA"라 칭함) 기술과 다중반송파 부호분할다중접속(Multi-carrier Code Division Multiple Access) 기술 등이 있다. 여기에서 간섭 평균화는 셀들간 랜덤 주파수 도약과 확산대역 기술들에 의해 발생하는 간섭의 다이버시티 효과에 의해 얻어진다.
상기 간섭 평준화 기술은 고정된 채널 할당 기술보다 더 좋은 성능을 낼 수 있다. 그러나 상기 간섭 평준화 기술들은 다중 사용자 다이버시티(Multi-user diversity), 채널 정보를 이용한 기지국의 적응적 자원 할당(Adaptive resource allocation with channel information in the BSs)과 같은 다중 반송파 변조의 이점들을 완벽하게 구현할 수 없다.

이러한 문제를 해소하기 위한 것이 동적 채널 할당 등과 같은 간섭 회피 기술이다. 상기 간섭 회피 기술은 간섭 평준화 기술보다 주파수 효용에서 2~3배 더 좋은 성능을 낼 수 있다. 따라서 OFDM과 다중 안테나 기술들, 적응적 변조 그리고 복잡도가 낮은 간섭 회피 기술을 근거로 하는 동적 서브 채널 할당 기술의 조합은 주파수 효율과 시스템 용량을 증가시키면서, 심한 페이딩(Deep fading)과 CCI(Co-Channel Interference)에 의한 영향을 획기적으로 감소시켜준다.

전술한 간섭 회피 기술의 대표적인 예가 특정 단말기에게 할당되는 서브 캐리어들을 동적으로 변경하는 방식인 주파수 도약(FH: Frequency Hopping, 이하 "FH"라 칭하기로 한다) 방식이다. 그리고 상기 FH 방식과 상기 OFDMA 방식을 결합한 방식이 FH-OFDMA 방식이다. 상기 FH-OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템(이하 "FH-OFDMA 통신 시스템"이라 칭하기로 한다)은 단말기들에게 할당되는 서브 캐리어들의 주파수 대역을 소정 주기로 도약시킨다. 즉, 상기 FH-OFDMA 통신 시스템 역시 전체 서브 캐리어들, 특히 데이터 서브 캐리어들을 전체 주파수 대역에 분산시켜 주파수 다이버시티 이득을 획득하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 FH-OFDMA 방식을 기반으로 하는 셀룰라 시스템에서는 셀 또는 섹터 마다 독립적인 부반송파 할당 패턴을 사용하여 인접 셀 또는 섹터로부터 발생하는 간섭을 평균화 하는 기법을 사용하였다. 이러한 기법은 전송신호가 동일 주파수 대역에 존재하며, 코드를 통한 확산/역확산을 수행하는 CDMA 방식의 간섭 평균화와는 그 간섭의 특성이 다르다. 그 주된 이유는 FH-OFDMA 시스템은 특정 주파수 대역을 전부 사용하는 CDMA 시스템과는 달리 일부의 주파수 대역만을 사용하기 때문이다.

따라서 특정 부반송파를 인접 셀에서도 사용하게 되면 상향링크에서의 성능 열화가 CDMA 시스템에 비해 상대적으로 심하게 된다. 또한 CDMA 시스템에서는 각 섹터에 동일한 주파수 대역을 할당하여 사용하였다. 이 경우, 코드의 확산/역확산을 통해 간섭을 평균화함으로써, 그 영향을 감소시킬 수 있다. 이를 OFDMA 시스템에 적용하게 되면 인접 섹터 혹은 인접 셀간에 동일한 부 반송파를 사용하는 위치에서 성능 열화가 발생하게 된다. 특히 상향링크의 경우 성능 열화는 더욱 심각하게 된다. 이를 해결하기 위해서는 기존의 CDMA 시스템에서 사용하는 섹터화 개념과는 다른 개념의 셀 구조가 필요하게 된다.

한편 새로운 셀 구조를 제안하기 위해서는 단말의 이동성과 함께 각 셀 또는 각 셀을 구성하는 섹터들에 대한 효율적인 자원 할당 방안을 고려해야 할 것이다. 여기서의 효율적인 자원 할당은 주파수 효율, 즉 주파수 재사용도가 높은 것을 의미한다. 통상적으로 주파수 재사용도는 1에 가까울수록 주파수 효율이 높다고 할 수 있다.

따라서 상기한 바와 같은 요구를 만족하기 위한 본 발명의 목적은 OFDM/OFDMA 시스템에서 발생할 수 있는 간섭이 최소화될 수 있도록 셀을 분할하는 섹터화 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 OFDM/OFDMA 시스템에서 주파수 재사용도를 높일 수 있는 자원 할당 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 OFDM/OFDMA 시스템에서 상향링크와 하향링크 간의 간섭을 최소화하기 위한 자원 할당 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 OFDM/OFDMA 시스템에서 상향링크와 하향링크 간의 간섭을 최소화하기 위해 상향링크에 대한 자원 할당과 하향링크에 대한 자원 할당을 달리하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 OFDM/OFDMA 시스템에서 하나의 셀을 구성하는 각 섹터들을 서브 섹터들로 분할하고, 서브 섹터 별로 자원을 할당하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 OFDM/OFDMA 시스템에서 할당 가능한 부 반송파 대역을 복수의 부 반송파 그룹들로 분할하고, 분할된 복수의 부 반송파 그룹에 의해 자원을 할당하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 OFDM/OFDMA 시스템에서 하나의 셀을 구성하는 각 섹터들을 복수의 서브 섹터들로 분할함에 있어 복수의 안테나들을 이용하는 방안을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 OFDM/OFDMA 시스템에서 하나의 셀을 구성하는 각 섹터들을 복수의 서브 섹터들로 분할하고, 복수의 서브 섹터 별로 부하 분배가 가능하도록 하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 협대역 빔 패턴을 사용하는 이동통신시스템에서 각 섹터들에 형성되는 빔들간의 자원을 재분배하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 공간분할다중접속 시스템에서 효율적인 자원 할당이 이루어지도록 하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명에서 제안하는 방법은; 직교 주파수 분할 다중 방식의 이동통신시스템에서, 섹터별로 자원을 할당하는 방법에 있어서, 전체 부반송파 대역을 동일한 크기를 가지는 제1부반송파 영역과 제2부반송파 영역으로 분할하는 과정과, 미리 결정된 제1부반송파 할당 패턴에 의해 상기 제1부반송파 영역으로부터 선택된 부반송파들을 하나의 셀을 구성하는 복수의 섹터들 중 제1서비스 영역의 섹터들에 대한 하향링크 자원으로 할당하는 과정과, 미리 결정된 제2부반송파 할당 패턴에 의해 상기 제2부반송파 영역으로부터 선택된 부반송파들을 제2서비스 영역의 섹터들에 대한 하향링크 자원으로 할당하는 과정과, 상기 섹터들 중 하나의 섹터에서의 하향링크에 대한 부하가 인접한 섹터에서의 하향링크에 대한 부하에 비해 상대적으로 높을 경우, 제1 동작과 제2동작 중 하나를 수행하는 과정을 포함하며; 상기 하나의 셀은 2의 배수로써 6 이상의 섹터들로 구성되며, 상기 제1서비스 영역의 섹터들과 상기 제2서비스 영역의 섹터들은 상호 인접하고, 상기 제1동작은 상기 인접한 섹터에 대해 할당된 하향링크 자원을 해제한 후 상기 하나의 섹터의 하향링크 자원으로 재할당하는 과정을 포함하고, 상기 제2동작은 상기 하나의 섹터를 형성하는 안테나 빔 폭을 좁히고 상기 인접한 섹터를 형성하는 안테나 빔 폭을 넓히는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

삭제

본 발명에서 제안하는 장치는; 섹터 별로 사용자 데이터를 전송하는 직교 주파수 분할 다중 방식의 이동통신시스템에서 자원을 할당하는 장치에 있어서, 전체 부반송파 대역을 동일한 크기를 가지는 제1부반송파 영역과 제2부반송파 영역으로 분할하고, 제1부반송파 할당 패턴에 의해 상기 제1부반송파 영역으로부터 선택된 부반송파들을 제1서비스 영역의 섹터들에 대한 하향링크 자원으로 할당하며, 제2부반송파 할당 패턴에 의해 상기 제2부반송파 영역으로부터 선택된 부반송파들을 제2서비스 영역의 섹터들에 대한 하향링크 자원으로 할당하고, 상기 섹터들 중 하나의 섹터에서의 하향링크에 대한 부하가 인접한 섹터에서의 하향링크에 대한 부하에 비해 상대적으로 높을 경우, 제1 동작과 제2동작 중 하나를 수행하는 부반송파 할당부와, 각 섹터별로 전송할 사용자 데이터들을 입력하고, 상기 사용자 데이터들을 상기 각 섹터 별로 할당된 하향링크 자원에 해당하는 부반송파들에 매핑하는 맵퍼들과, 상기 부반송파별로 매핑된 각 사용자 데이터들을 시간 영역의 사용자 신호들로 변환하는 역고속 푸리에 변환부들과, 상기 시간 영역의 사용자 신호들 각각에 대해 보호구간을 삽입한 후 각 섹터 별 송신 안테나들을 통해 전송되도록 하는 보호구간 삽입부들을 포함하며; 상기 제1서비스 영역의 섹터들은 전체 섹터들 중 인접하지 않는 섹터들로 구성되며, 상기 제2서비스 영역의 섹터들은 상기 전체 섹터들 중 상기 제1서비스 영역의 섹터들을 제외한 나머지 섹터들로 구성되고, 상기 제1동작은 상기 인접한 섹터에 대해 할당된 하향링크 자원을 해제한 후 상기 하나의 섹터의 하향링크 자원으로 재할당하고, 상기 제2동작은 상기 하나의 섹터를 형성하는 안테나 빔 폭을 좁히고 상기 인접한 섹터를 형성하는 안테나 빔 폭을 넓힘을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 한 개의 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.

후술 될 본 발명에서는 효율적인 자원 할당을 위해 새로운 셀 구조를 제안할 것이다. 그리고 새로이 제안된 셀 구조에서 하향링크와 상향링크에 대한 자원 할당 방안을 구분하여 제안한다. 한편 특정 서브 섹터에 부하가 편중되는 문제를 해소하기 위해 각 서브 섹터들의 부하를 평균화하기 위한 부하 평균화(load balancing) 방안을 제시한다. 한편 후술 될 상세한 설명에서는 하향링크와 상향링크에 대한 자원 할당을 부반송파 할당에 한정하여 설명할 것이다. 하지만 본 발명에서 제안하는 자원 할당이 부반송파의 할당에만 한정되는 것은 아니다. 즉 본 발명은 부반송파를 자원으로 하지 않더라도 무선 자원을 사용하는 모든 셀룰러 망에서 적용 가능함은 당업자에게 자명한 사항일 것이다.

A. 하향링크에 대한 구현 예

삭제

후술 될 설명에서는 하향링크에 대한 섹터화 방안과 이에 따른 하향링크 자원 할당 방안에 대해 구체적으로 살펴볼 것이다. 그리고 본 발명에서 제안하고 있는 하향링크 자원 할당 방안과 이를 통해 데이터를 전송하기 위한 송신장치의 동작에 대해 구체적으로 살펴볼 것이다.

A-1. 하향링크에 대한 섹터화와 자원 할당 방안

통상적으로 하나의 셀은 3개의 섹터들로 구성된다. 본 발명에서는 상기 각 섹터를 복수의 서브 섹터들로 분할하는 것을 제안한다. 후술 될 본 발명의 상세한 설명에서는 각 섹터들을 두개의 서브 섹터로 분리함으로써, 하나의 셀이 총 6개의 서브 섹터들로 분할된 구조를 바람직한 실시 예로써 제시할 것이다. 이는 도 1을 통해 잘 보이고 있다. 본 발명이 셀이 6개의 서브 섹터들로 이루어진 셀 구조에 한정되는 것은 아님에 주의하여야 한다. 즉, 하나의 셀이 6 이상이고 2의 배수인 서브 섹터들로 구성되는 셀 구조에서는 모두 동일하게 적용될 수 있다.

또한 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 '서브 섹터'라는 용어를 사용할 것이나 이는 기존에 사용되던 '섹터'라는 용어와 동일한 의미로써 해석될 수 있다. 다시 말해 상기 서브 섹터는 기존의 섹터와 동일하게 물리적인 개념으로 구분되거나 하나의 물리적인 섹터 내에서 두개의 안테나 빔들에 의해 구분될 수 있다. 상기 서브 섹터를 물리적인 개념으로 구분하기 위해서는 하나의 셀을 6개의 섹터들로 분할하고, 각 섹터 별로 하나의 안테나 빔을 할당하여야 한다. 그렇지 않을 경우에는 하나의 셀을 3개의 섹터들로 분할하고, 각 섹터 별로 두개의 안테나 빔들을 할당하여야 한다. 하지만 전술한 두 가지 경우 각각에 대해서 본 발명을 적용하는 데에는 어떠한 구성상의 차이도 없다.

후술 될 상세한 설명에서는 각 셀들이 3개의 섹터들로 구성되고, 상기 각 섹터들은 두개의 서브 섹터들로 분할되는 경우에 한정하여 설명하도록 한다. 하지만 앞에서도 밝힌 바와 같이 하나의 셀이 6개의 섹터들로 분할되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.

한편 본 발명에서는 OFDM/OFDMA 시스템에서 사용되는 전체 부반송파 대역을 동일한 크기를 갖는 두 개의 부반송파 영역들로 구분한다. 이를 '제1부반송파 영역'과 '제2부반송파 영역'이라 칭한다. 그리고 서브 섹터 별로 상기 제1 부반송파 영역 또는 제2부반송파 영역 중 어느 하나의 부반송파 영역으로부터 하향링크에 대한 자원이 할당될 수 있도록 한다. 예컨대 서브 섹터들을 제1부반송파 영역에서 자원을 할당할 서브 섹터들과 제2부반송파 영역에서 자원을 할당할 서브 섹터들로 분리한다. 이때 인접한 서브 섹터들에 대해서는 동일한 부반송파 영역에서 자원이 할당되지 않도록 하여야 한다. 이는 인접한 서브 섹터들에 대해서는 서로 다른 부반송파 영역에서 자원이 할당되도록 함으로써, 상호간의 간섭을 최소화하기 위함이다.

따라서 기존의 OFDM/OFDMA 시스템에서는 전체 부반송파 영역에서 부반송파들을 선택하여 서브 채널을 구성하였으나 본 발명에서는 서비스 영역 별로 전체 부반송파 영역의 1/2에 해당하는 부반송파 영역에서 부반송파들을 선택하여 서브 채널을 구성하도록 한다. 한편 서브 채널을 구성하기 위해 부반송파들을 선택하는 것은 이미 공지된 기술임에 따라 후술 될 상세한 설명에서는 구체적으로 개시되지는 않을 것이다.

삭제

도 1은 본 발명에서 제안하고 있는 셀 구조와, 상기 셀 구조에 대해 하향링크 자원이 할당된 예를 보이고 있는 도면이다. 상기 도 1에서는 이상적인 셀 형태를 가정하고 있으며, 7개의 셀들로 한정하고 있다.

도 1에서 보이듯이 각 셀들을 구성하는 섹터들은 복수의 영역들(일 예로,A와 B 영역들)로 나누어지고 있다. 상기 섹터들로부터 나누어진 영역은 서브 섹터가 된다. 따라서 하나의 섹터가 두개의 영역들로 나누어지는 경우에는 각 셀들은 6개의 서브 섹터들로 구성된다. 상기 하나의 섹터를 구성하는 두개의 서브 섹터들 중 하나의 서브 섹터는 빗금 표시를 하였으며, 나머지 하나의 서브 섹터는 빗금 표시를 하지 않았다. 이는 각 서브 섹터 별로 할당되는 하향링크 자원을 두 타입으로 구분하고 있기 때문이다. 즉 도면에서 빗금이 표기되지 않은 서브 섹터(zone A, 이하 "제1서비스 영역"이라 칭함)에 할당되는 하향링크 자원과 빗금으로 표시된 서브 섹터(zone B, 이하 "제2서비스 영역"이라 칭함)에 할당되는 하향링크 자원으로 구분할 수 있다. 이로써 동일한 셀 내에서 인접한 서브 섹터들 간에는 서로 직교성이 유지되는 하향링크 자원이 할당된다. 여기서 직교성이 유지된다는 것은 상호간에 간섭을 미치지 않음을 의미한다.

또한 하향링크 자원을 할당함에 있어 인접한 셀들 간의 간섭에 대해서도 고려하야여야 한다. 상기 도 1에서는 인접 셀들 간의 간섭을 고려하여 빗금 표시 즉, 영역 B에 되고 있음을 알 수 있다. 일 예로 제1셀(Cell #1)과 제2셀(Cell #2)의 경계 면에 위치하는 상기 제1셀(Cell #1)의 제6서브 섹터(sub_sector #6)와 상기 제2셀(Cell #2)의 제3서브 섹터(sub_sector #3)에 대해서는 직교성을 고려한 하향링크 자원이 할당되어야 한다. 따라서 상기 제1셀(Cell #1)의 제6서브 섹터(sub_sector #6)에는 빗금을 표시하였으나 상기 제2셀(Cell #2)의 제3서브 섹터(sub_sector #3)에는 빗금을 표시하고 있지 않다. 즉 상기 제1셀(Cell #1)의 제6서브 섹터(sub_sector #6)는 제2서비스 영역에 속하며, 상기 제2셀(Cell #2)의 제3서브 섹터(sub_sector #3)는 제1서비스 영역에 속한다.

도 2에서는 상기 도 1에서 보이고 있는 셀 구조에 대응하여 하향링크 자원을 분배하는 예를 보이고 있다.

상기 도 2를 참조하면, OFDM/OFDMA 시스템에서 사용되는 전체 부반송파 대역 폭을 일정한 대역폭을 가지는 복수의 구간들로 분할한다. 이때 상기 전체 부반송파 대역폭은 M개의 부반송파들로 구성됨을 가정한다. 그리고 상기 일정한 대역폭은 m개의 부반송파들을 포함하는 구간을 의미한다. 상기 도 2에서는 전체 부반송파 대역을 16개의 구간들로 분할하고 있다. 하지만 16이 아닌 2의 배수에 해당하는 양의 정수로 분할하더라도 본 발명이 동일하게 적용될 수 있음은 자명하다.

한편 상기 16개의 구간들은 동일한 대역폭(m8)을 갖는 두 개의 부반송파 영역들로 구분한다. 이를 '제1부반송파 영역'과 '제2부반송파 영역'이라 칭한다. 상기 도 2에서 상기 제1부반송파 영역은 빗금 표시되지 않은 영역이며, 상기 제2부반송파 영역은 빗금 표시된 영역이다. 상기 전체 부반송파 대역에서 상기 제1부반송파 영역과 상기 제2부반송파 영역은 교번적으로 할당된다. 즉 상기 전체 부반송파 대역에 해당하는 16개 구간들을 두개의 구간씩 그룹을 지어 8개의 그룹들을 정한다. 그리고 상기 8개의 그룹들 중 홀수 번째 그룹들의 집합을 상기 제1부반송파 영역으로 지정하고, 짝수 번째 그룹들의 집합을 상기 제2부반송파 영역으로 지정한다.

전술한 바와 같이 구분되는 부반송파 대역에 의해 상기 도 1에서 보인 서비스 영역별로의 하향링크 자원이 할당된다. 즉 상기 도 1에서 보인 서비스 영역 중 제1서비스 영역에 대해서는 상기 부반송파 대역에 있어 제1부반송파 영역에 존재하는 부반송파들로부터 하향링크 자원을 할당한다. 그리고 상기 도 1에서 보인 서비스 영역 중 제2서비스 영역에 대해서는 상기 부반송파 대역에 있어 제2부반송파 영역에 존재하는 부반송파들로부터 하향링크 자원을 할당한다. 따라서 상기 제1서비스 영역에서는 OFDM/OFDMA 시스템에서 할당 가능한 자원 중 1/2에 해당하는 자원만을 사용할 수 있으며, 상기 제2서비스 영역에서는 나머지 1/2의 자원만을 사용할 수 있게 된다.

한편 서비스 영역 별로 매핑되어진 부반송파 영역에서 하향링크 자원을 할당하는 구체적인 방안을 기존의 OFDM/OFDMA 시스템에서 자원을 할당하는 통상적인 방안을 따르도록 한다. 즉 특정 서브 섹터 내에서 서브 채널 별로 주파수 할당 패턴을 정의하고, 상기 정의된 주파수 할당 패턴에 따라 해당 부반송파 영역에서 선택되어지는 부반송파들을 해당 서브 채널에 대한 자원으로 할당한다. 상기 주파수 할당 패턴은 같은 서비스 영역에 속하는 서브 섹터들에 대해서는 동일하게 정의될 수도 있다. 즉 제1서비스 영역에 속하는 모든 서브 섹터들에 대해 서브 채널 별 주파수 할당 패턴을 동일하게 정의하며, 제2서비스 영역에 속하는 모든 서브 섹터들에 대해 서브 채널 별 주파수 할당 패턴을 동일하게 정의한다. 또한 제1서비스 영역과 제2서비스 영역에 속하는 모든 서브 섹터들에 대해 서브 채널 별 주파수 할당 패턴을 동일하게 정의하거나 서로 다르게 정의하는 것도 가능하다. 하지만 바람직하기로는 각 서브 섹터에 대해 서브 채널 별 주파수 할당 패턴을 서로 다르게 정의하는 것이다. 이는 후술 될 각 서브 섹터들에 대한 부하 평균화 방안을 적용하기에는 서로 다른 주파수 할당 패턴을 정의하는 것이 효과적이기 때문이다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 자원을 할당하기 위해 부반송파 영역을 구분하고 있는 예들을 보이고 있는 도면이다. 상기 도 3a 내지 상기 도 3d에서 보이고 있듯이 본 발명의 실시를 위해서는 전체 부반송파 영역을 동일한 대역폭을 가지는 두 개의 부반송파 영역들로 구분하고 있음을 알 수 있다.

상기 도 3a에서는 전체 부반송파 영역을 복수의 구간들로 구분한다. 그리고 2개의 구간들을 하나의 단위로 하여 제1부반송파 영역 및 제2반송파 영역으로 지정하는 예를 보이고 있다. 상기 도 3b에서는 전체 부반송파 영역을 복수의 구간들로 구분한다. 그리고 각 구간들을 하나의 단위로 하여 제1부반송파 영역 및 제2반송파 영역으로 지정하는 예를 보이고 있다. 상기 도 3c에서는 전체 부반송파 영역을 복수의 구간들로 구분한다. 그리고 4개의 구간들을 하나의 단위로 하여 제1부반송파 영역 및 제2반송파 영역으로 지정하는 예를 보이고 있다. 상기 도 3d에서는 전체 부반송파 영역을 복수의 구간들로 구분한다. 그리고 전체 부반송차 영역의 반에 해당하는 영역을 하나의 단위로 하여 제1부반송파 영역 및 제2반송파 영역으로 지정하는 예를 보이고 있다.

한편 상기 도 3a 내지 도 3d에서는 도시하고 있지 않더라도 다양한 변형 예들이 제안될 수 있을 것이다. 이는 전체 부반송파 영역을 구분하는 구간들의 개수와, 그 구간들의 배열들을 변경함으로써 가능하다. 하지만 이는 동일 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사항일 것이다.

A-2. 송신장치의 구현 예

이하 앞서 살펴본 하향링크 자원 할당 방안에 의해 하향링크 자원을 할당하고, 할당된 하향링크 자원에 의해 데이터를 전송하기 위한 송신장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 하나의 셀을 구성하는 송신장치의 구조를 보이고 있는 도면이다. 상기 도 4에서는 앞에서 설명한 바와 같이 하나의 셀이 6개의 서브 섹터들로 구성됨을 가정하고 있다. 즉 서브 섹터 별로 고유한 송신 안테나들이 구비된다. 상기 도 4에서 보이듯이 기지국의 송신장치는 각 서브 섹터별로의 사용자 데이터를 전송하기 위한 6개의 송신기들(410 내지 460)과, 부반송파 할당부(470)로 구성된다. 한편 상기 송신기들(410 내지 460) 각각은 맵퍼(412, 422, 462), 역고속 푸리에 변환부(IFFT부)(414, 424, 464) 및 병/직렬 변환 및 보호구간 삽입부(416, 426, 466)로 구성된다.

상기 도 4를 참조하면, 각 서브 섹터 별로 구분되어지는 사용자 데이터들은 대응하는 송신기(410 내지 460)로 제공된다. 상기 도 4에서는 각 송신기(410 내지 460) 별로 K명의 사용자들이 전송되는 구조를 제안하고 있다. 하지만 각 송신기 별로 할당되어지는 사용자의 수는 추후에 설명될 자원 재 할당에 의해 변화될 수 있다.

제1맵퍼(412)로는 User #1 내지 User #K에 대응한 사용자 데이터들이 입력되고, 제2맵퍼(422)로는 User #K+1 내지 User #2K에 대응한 사용자 데이터들이 입력되며, 제3맵퍼(462)로는 User #2K+1 내지 User #3K에 대응한 사용자 데이터들이 입력된다.

상기 각 맵퍼들(412 내지 462)은 각 사용자 별로 제공되는 사용자 데이터를 각 사용자 별로 하향링크에 대응하여 할당된 부반송파에 매핑하여 출력한다. 즉 상기 각 맵퍼들(412 내지 462)은 각 사용자 별로 할당된 부반송파들에 의해 사용자 데이터들을 IFFT부들(414, 424, 464)의 입력 포인트들로 매핑한다. 이때 상기 각 맵퍼들(412 내지 462)에 대한 부반송파의 할당은 부반송파 할당부(470)에 의해 이루어진다.

상기 부반송파 할당부(470)는 하나의 셀을 구성하는 각 서브 섹터 별로 하향링크의 부반송파들을 할당한다. 일예로 상기 부반송파 할당부(470)는 OFDM/OFDMA 시스템에서 사용되는 전체 부반송파 대역을 동일한 대역을 갖는 제1부반송파 영역과 제2부반송파 영역으로 분할한다. 상기 전체 부반송파 대역을 제1부반송파 영역과 제2부반송파 영역으로 분할하는 예들을 도 2와 도 3a 내지 도 3d에서 보이고 있다. 상기 도 2와 상기 도 3a 내지 상기 도 3d에서 상기 제1반송파 영역에 대해서는 빗금 표시하지 않았으며, 상기 제2반송파 영역에 대해서는 빗금 표시하였다.

그리고 상기 맵퍼들(412, 422, 462) 중 홀수 번째 송신기들을 구성하는 맵퍼들에 대해서는 상기 제2부반송파 영역에서 부반송파를 할당하며, 짝수 번째 송신기들을 구성하는 맵퍼들에 대해서는 상기 제1부반송파 영역에서 부반송파를 할당한다. 상기 부반송파의 할당은 미리 결정된 부반송파 할당 패턴에 의해 이루어진다. 상기 홀수 번째 송신기들을 구성하는 맵퍼들에 대해서는 동일한 부반송파 할당 패턴이 사용될 수 있으며, 상기 짝수 번째 송신기들을 구성하는 맵퍼들에 대해서도 동일한 부반송파 할당 패턴이 사용될 수 있다.

전술한 예에서 상기 홀수 번째 송신기들은 하나의 셀을 구성하는 서브 섹터들 중 홀수 번째 서브 섹터를 커버하며, 상기 짝수 번째 송신기들은 하나의 셀을 구성하는 서브 섹터들 중 짝수 번째 서브 섹터를 커버한다. 도 1에서 상기 홀수 번째 서브 섹터에 대해서는 빗금 표시하였으며, 상기 짝수 번째 서브 섹터들에 대해 서는 빗금 표시하지 않았다.

한편 상기 부반송파 할당부(470)는 외부로부터 각 서브 섹터 별 자원 할당 정보를 제공받는다. 그리고 상기 자원 할당 정보에 의해 각 서브 섹터에서의 부하를 측정한 후 상기 서브 섹터들의 부하를 평균화하기 위한 자원 재할당을 수행한다. 상기 자원 재할당은 각 서브 섹터들에 대응한 부반송파 할당 패턴을 변경하거나 각 서브 섹터들을 커버하는 안테나들의 빔 폭을 조정하는 것에 의해 이루어질 수 있다. 즉 부하가 다른 서브 섹터들에 비해 상대적으로 큰 서브 섹터에 대해서는 부반송파를 추가로 할당하거나 안테나에 의해 형성되는 빔 폭을 좁힘으로써, 부하를 줄인다. 상기 부하가 상대적으로 큰 서브 섹터에 대해 부반송파를 추가로 할당하는 경우에는 상기 서브 섹터에 인접한 서브 섹터에 대해 할당된 부반송파를 회수함으로써, 전체적으로 할당된 부반송파의 자원이 일정하게 유지되도록 한다. 이에 반해 상기 부하가 상대적으로 큰 서브 섹터에 대해 빔 폭을 좁히는 경우에는 상기 서브 섹터에 인접한 서브 섹터의 빔 폭을 넓히도록 한다. 전술한 바와 같이 자원을 재할당하는 구체적인 방안에 대해서는 후술하도록 한다.

상기 맵퍼들(412, 422, 462)에 의해 상기 부반송파 별로 매핑된 사용자 데이터들은 상기 맵퍼들(412, 422, 462) 각각에 대응하는 IFFT부들(414, 424, 464)로 제공된다. 상기 IFFT부들(414, 424, 464)은 상기 사용자 데이터 별로 IFFT 변조를 수행하여 시간 영역의 사용자 신호를 P/S 변환 및 보호구간 삽입부들(416, 426, 466)로 출력한다.

상기 P/S 변환 및 보호구간 삽입부들(416, 426, 466)은 병렬 사용자 신호들 을 직렬로 변환하고, 상기 직렬로 변환된 사용자 데이터에 대해 보호구간(Cyclic Prefix)을 삽입하여 출력한다. 상기 보호구간이 삽입된 사용자 신호는 상기 P/S 변환 및 보호구간 삽입부들(416, 426, 466) 각각에 대응한 송신 안테나들(Ant #1, Ant #2, , Ant #6)을 통해 송신된다.

A-2. 수신장치의 구현 예

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도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 할당된 하향링크 자원을 통해 전송되는 사용자 데이터를 수신하는 수신장치의 구조를 보이고 있는 도면이다. 상기 도 5에서 보이듯이 이동단말의 수신장치는 보호구간 제거 및 직/병렬 변환부(510), 고속 푸리에 변환부(520), 채널 결합부(530), 부반송파 선택부(550) 및 복조부(540)로 구성된다.

상기 도 5를 참조하면, 하향링크를 통해 전송되는 사용자 데이터는 수신 안테나(ANT_Tx)로 수신된다. 상기 수신 안테나를 통해 수신된 사용자 데이터는 보호구간 제거 및 S/P 변환부(510)로 제공된다. 상기 보호구간 제거 및 S/P 변환부 (510)는 상기 사용자 데이터에 삽입된 보호구간을 제거한 후 병렬 형태의 사용자 데이터들로 변환한다.

상기 보호구간이 제거된 사용자 데이터들은 FFT부(520)로 제공된다. 상기 FFT부(520)는 상기 사용자 데이터별로의 FFT 변환을 통해 주파수 영역의 신호로 출력한다. 상기 주파수 영역의 신호로 변환된 사용자 데이터들은 채널 결합부(530)로 제공된다. 상기 채널 결합부(530)는 상기 사용자 데이터들을 채널 별로 결합하여 출력한다. 부반송파 선택부(550)는 기지국으로부터의 하향링크 자원 할당 정보를 수신하고, 상기 하향링크 자원 할당 정보에 의해 자신에게 할당된 부반송파들을 선택한다. 상기 부반송파 선택부(550)에 의해 선택된 부반송파들과 상기 채널 결합이 이루어진 사용자 데이터는 복조부(540)로 제공된다. 상기 복조부(540)는 상기 사용자 데이터를 상기 선택된 부반송파에 의해 복조한다.

B. 상향링크에 대한 구현 예

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후술 될 설명에서는 상향링크에 대한 섹터화 방안과 이에 따른 상향링크 자원 할당 방안에 대해 구체적으로 살펴볼 것이다. 그리고 본 발명에서 제안하고 있는 상향링크 자원 할당 방안과 이를 통해 데이터를 전송하기 위한 수신장치의 동작에 대해 구체적으로 살펴볼 것이다.

B-1. 상향링크에 대한 섹터화와 자원 할당 방안

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본 발명에서는 상향링크에 대한 자원을 할당하기 위해 하나의 셀을 구성하는 각 섹터들을 복수의 서브 섹터들로 분할하는 것을 제안한다. 후술 될 본 발명의 상세한 설명에서는 각 섹터들을 두개의 서브 섹터로 분리함으로써, 총 6개의 서브 섹터들로 분할된 구조를 바람직한 실시 예로써 제시할 것이다. 이는 도 5를 통해 잘 보이고 있다. 하지만 본 발명이 하나의 셀이 6개의 서브 섹터들로 이루어진 셀 구조에 한정되는 것은 아님에 주의하여야 한다. 즉, 하나의 셀이 6 이상이고 2의 배수 개수만큼의 서브 섹터들로 구성되는 셀 구조에서는 동일하게 적용될 수 있다.

한편 본 발명에서는 상향링크에 대한 자원 할당 방안으로써, 두 가지 실시 예들을 제안할 것이다. 그 첫 번째 자원 할당 방안은 하향링크 자원 할당을 위해 분할된 부반송파 영역들을 추가로 분할하여 상향링크에 대한 자원을 할당하는 것이다. 그 두 번째 자원 할당 방안은 하향링크 자원 할당을 위해 분할된 부반송파 영역들을 그대로 이용하여 상향링크에 대한 자원을 할당하는 것이다.

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도 6은 상향링크에 대한 자원을 할당하기 위해 본 발명에서 제안하고 있는 셀 구조와, 상기 셀 구조에 대해 상향링크 자원이 할당된 예를 보이고 있는 도면이다. 상기 도 6에서는 이상적인 셀 형태를 가정하고 있으며, 7개의 셀들로 한정하고 있다.

상기 도 6에서 보이듯이 각 셀들은 6개의 서브 섹터들로 구성된다. 그리고 상기 각 서브 섹터들은 서로 다른 표시에 의해 구분되고 있다. 이는 각 서브 섹터 별로 서로 다른 상향링크 자원이 할당됨을 나타낸다. 즉 상기 6개의 서브 섹터들은 할당되는 상향링크 자원에 의해 6개의 서비스 영역들(zone A 내지 zone F, 이하 "제1 내지 제6서비스 영역"이라 칭함)에 해당한다. 그리고 상기 두 개의 서비스 영역, 즉 빗금으로 표시된 영역(zone A, zone C, zone E)과, 빗금으로 표시되지 않은 영역(zone B, zone D, zone F)으로 구분할 수 있다. 이로써 동일한 셀 내에서 인접한 서브 섹터들 간에는 서로 직교성이 유지되는 상향링크 자원이 할당된다. 여기서 직교성이 유지된다는 것은 상호간에 간섭을 미치지 않음을 의미한다.

또한 상향링크 자원을 할당함에 있어 인접한 셀들 간의 간섭에 대해서도 고려하야여야 한다. 상기 도 6에서는 인접 셀들 간의 간섭을 최소화하기 위해, 동일한 부반송파가 상향링크 자원으로 할당되는 서로 다른 셀에서의 서브 섹터들은 최대한 이격될 수 있도록 한다. 일예로 제1셀(Cell #1)의 제6서브 섹터(sub_sector #6)에 할당된 부반송파는 상기 제2셀(Cell #2)에서 상기 제1셀(Cell #1)의 제6서브 섹터(sub_sector #6)와 가장 멀리 이격된 제6서브 섹터(sub_sector #6)에서 재사용될 수 있도록 한다. 즉 각 셀에서 동일한 인덱스를 가지는 서브 섹터들에 대해서는 동일한 부반송파가 상향링크 자원으로 재사용된다. 따라서 서로 다른 셀에서 동일한 인덱스를 가지는 서브 섹터들은 동일한 서비스 영역에 속한다 할 것이다.

이하 상기 도 6에서 보인 셀 구조에 대응하여 상향링크 자원을 할당하는 예들을 상세히 살펴보면 다음과 같다. 앞에서도 밝힌 바와 같이 본 발명에서는 상향링크 자원을 할당하는 두 가지 실시 예들을 제시할 것이다.

a) 상향링크 자원을 할당하기 위한 첫 번째 실시 예

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전체 부반송파 대역을 같은 크기를 가지는 제1부반송파 영역과 제2부반송파 영역으로 분할한다. 그리고 상기 제1부반송파 구간을 하나의 셀 내에서 제1서비스 영역의 각 섹터들에 대응하는 서브 구간들로 분할하고, 상기 분할된 서브 구간들에서 선택된 부반송파들을 상기 제1서비스 영역의 각 섹터들에 대한 상향링크 자원으로 할당한다. 한편 상기 제2부반송파 구간을 동일한 셀 내에서 제2서비스 영역의 각 섹터들에 대응하는 서브 구간들로 분할하고, 상기 분할된 서브 구간들에서 선택된 부반송파들을 상기 제2서비스 영역의 각 섹터들에 대한 상향링크 자원으로 할당한다.

도 7에서는 상향링크 자원을 할당하는 첫 번째 실시 예를 위해 하향링크 자원에 대응하여 상향링크 자원이 분배된 예를 보이고 있다.

상기 도 7을 참조하면, OFDM/OFDMA 시스템에서 사용되는 전체 부반송파 대역폭(M, 부반송파들의 개수)을 두 개의 부반송파 영역들로 구분한다. 이를 '제1부반송파 영역'과 '제2부반송파 영역'이라 칭한다. 상기 도 7에서 제1부반송파 영역은 빗금 표시되지 않은 영역이며, 제2부반송파 영역은 빗금 표시된 영역이다. 그리고 상기 제1부반송파 영역과 상기 제2부반송파 영역 각각은 일정한 대역폭(m)을 가지는 복수의 구간들로 분할된다. 상기 도 7에서는 제1부반송파 영역과 제2부반송파 영역 각각이 8개의 구간들로 분할된 예를 도시하고 있다. 한편 전술한 자원 분배 예는 하향링크 자원을 할당하기 위해 전체 부반송파 대역을 분할한 구조와 동일하다.

하지만 상향링크 자원을 할당하기 위해서는 상기 복수의 구간들 각각을 추가로 분할한다. 이때 추가로 분할되는 구간을 '서브 구간'이라 한다. 상기 서브 구간의 개수는 하나의 셀을 구성하는 서브 섹터 수의 양의 정수 배된 값을 2로 나눈 몫에 의해 정의될 수 있다. 도 7에서는 하나의 구간을 3개의 서브 구간들로 분할하는 예를 보이고 있다. 따라서 상향링크 자원으로 할당할 전체 부반송파 대역은 6개의 서로 다른 종류의 서브 구간들로 구성된다. 상기 6개의 서로 다른 종류의 서브 구간들 중 3개의 서브 구간들은 상기 제1반송파 영역으로부터 분할된 것이며, 나머지 3개의 서브 구간들은 상기 제2부반송파 영역으로부터 분할된 것이다. 이와 같이 분할된 각 서브 구간들은 zone A 내지 zone F 각각을 위한 부반송파 대역이 된다. 여기서 zone A 내지 zone F는 상기 도 6에서 정의되고 있다. 따라서 상기 도 7에서는 상기 6개의 서로 다른 종류의 서브 구간들을 구분하여 표시하고 있다.

앞에서 밝힌 바와 같이 상기 서브 구간들을 구분하기 위한 표시들은 하나의 셀 내에서 서브 섹터들을 구분하기 위한 표시와 일대일로 매핑된다. 즉 상기 도 6에서의 각 서브 섹터들은 상기 도 7에서의 표시들 중 자신이 가지는 고유한 표시와 일치하는 표시를 가지는 서브 구간에서 부반송파를 할당 받게 된다. 이와 같이 각 서브 섹터 별로 상향링크 자원으로 할당할 수 있는 부반송파 구간들(서브 구간들)을 구분함으로써, 인접한 서브 섹터들 간의 간섭뿐만 아니라 인접 셀에서 사용되는 하향링크 자원과도 간섭이 발생하는 것을 차단할 수 있게 된다.

한편 전술한 상향링크 자원 할당 예는 하향링크 자원이 도 2에서 보이고 있는 부반송파 할당 구조에 의해 이루어지는 경우에 한정하여 설명하였다. 하지만 하 향링크 자원이 도 3a 내지 도 3d 중 어느 형태의 부반송파 할당 구조를 사용하더라도 동일하게 적용될 수 있을 것이다. 그리고 전술한 예에서는 전체 부반송파 대역을 6가지 종류의 서브 구간들로 구분한 예를 보이고 있다. 하지만 전체 부반송파 대역을 6가지 종류의 서브 구간들로 구분할 경우, 특정 사용자는 특정 주파수 대역 하나만을 사용하게 되어 주파수 다이버시티 이득을 얻기 힘들다. 따라서 바람직하기로는 전체 부반송파 대역을 12가지 종류의 서브 구간들로 분할하여야 한다.

b) 상향링크 자원을 할당하기 위한 두 번째 실시 예

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상기 상향링크 자원을 할당하는 두 번째 실시 예를 적용하기 위해서는 첫 번째 실시 예와 동일하게 전체 부반송파 대역을 제1부반송파 영역과 제2부반송파 영역으로 분할한다. 그리고 상기 제1부반송파 영역에서 할당할 수 있는 총 서브 채널들을 하나의 셀 내에서 제1서비스 영역에 속하는 서브 섹터들의 수만큼의 서브 채널 그룹들로 분할한다. 이는 상기 제2부반송파 영역에 대해서도 동일하게 적용된다. 따라서 상기 총 서브 채널들의 수는 상기 서브 섹터들의 수로 나눠 떨어지는 정수로써 결정하는 것이 바람직하다. 이하 설명의 편의를 위해 상기 제1부반송파 영역과 상기 제2부반송파 영역 각각에서 할당할 수 있는 총 서브 채널들의 수는 60개라 가정한다. 이와 같이 총 서브 채널들의 수가 120개라 가정할 시 제1및 제2서비스 영역 각각이 3개의 서브 섹터들로 구성되면, 각 서브 섹터 별로 20개의 서브 채널들(서브 채널 그룹)이 상향링크 자원으로 할당된다.

예컨대, 제1부반송파 영역으로부터 할당되는 60개의 서브 채널들을 세 개의 서브 채널 그룹들로 분할한다. 즉 1 내지 20 번째 서브 채널들을 제1서브 채널 그룹으로 분할하고, 21 내지 40번째 서브 채널을 제2서브 채널 그룹으로 분할하며, 41 내지 60번째 서브 채널을 제3서브 채널 그룹으로 분할한다. 그리고 상기 제1서브 채널 그룹에 속하는 1 내지 20번째 서브 채널을 첫 번째 서브 섹터(sub_sector #1)의 상향링크 자원으로 할당하고, 상기 제2서브 채널 그룹에 속하는 21 내지 40번째 서브 채널을 세 번째 서브 섹터(sub_sector #3)의 상향링크 자원으로 할당한다. 상기 제3서브 채널 그룹에 속하는 41 내지 60번째 서브 채널은 다섯 번째 서브 섹터(sub_sector #5)의 상향링크 자원으로 할당한다.

한편 제2부반송파 영역으로부터 할당되는 60개의 서브 채널들을 세 개의 서브 채널 그룹들로 분할한다. 즉 1 내지 20 번째 서브 채널을 제1서브 채널 그룹으로 분할하고, 21 내지 40번째 서브 채널을 제2서브 채널 그룹으로 분할하며, 41 내지 60번째 서브 채널을 제3서브 채널 그룹으로 분할한다. 그리고 상기 제1서브 채널 그룹에 속하는 1 내지 20번째 서브 채널을 두 번째 서브 섹터(sub_sector #2)의 상향링크 자원으로 할당하고, 상기 제2서브 채널 그룹에 속하는 21 내지 40번째 서브 채널을 네 번째 서브 섹터(sub_sector #4)의 상향링크 자원으로 할당한다. 상기 제3서브 채널 그룹에 속하는 41 내지 60번째 서브 채널은 여섯 번째 서브 섹터(sub_sector #6)의 상향링크 자원으로 할당한다.

전술한 설명에서는 서브 채널을 분할하여 할당하는 방안을 제시하였다. 하지만 서브 채널들을 구성하기 위한 부반송파 할당 패턴들을 분할하고, 분할된 부반송파 할당 패턴들을 각 서브 섹터 별로 할당할 수도 있다. 이때 상기 제1부반송파 영역에서의 부반송파 할당 패턴들과 상기 제2부반송파 영역에서의 부반송파 할당 패턴들은 서로 동일한 부반송파 할당 패턴들로 결정될 수 있다. 물론 서도 다른 부반송파 할당 패턴들로 결정될 수도 있다.

한편 전술한 바에 의해 상향링크 자원을 할당하게 되면, 인접 셀들에 있어 인접 서브 섹터들 간의 간섭을 방지할 수 있다. 이때 셀 단위로 독립적인 부반송파 할당 패턴을 사용할 경우 인접 셀들에 있어 인접 서브 섹터들 간의 간섭이 발생할 수 있다. 따라서 모든 셀들에 대해 동일한 부반송파 할당 패턴과 동일한 분할 법칙을 적용한다. 즉 모든 셀에 적용되는 부반송파 할당 패턴이 동일하도록 한다. 이와 같은 룰을 적용하면, 동일한 부반송파들로 구성된 서브 채널을 상향링크 자원으로 사용하는 이동단말은 각 셀의 동일한 인덱스를 가지는 서브 섹터들에 위치하게 된다. 이는 FRF가 1인 상황에서 주파수 재사용 거리가 최대가 되므로, 효율적인 주파수 재사용 효과를 얻을 수 있다. 즉 간섭의 영향이 낮은 상황에서 주파수 재사용이 가능하다.

C. 부하 평균화 (load balancing) 방안

이하 특정 서브 섹터에 부하가 편중되는 문제를 해소하기 위해 각 서브 섹터 들의 부하를 평균화하기 위한 부하 평균화(load balancing) 방안에 대해 구체적으로 살펴보도록 한다. 본 발명에서는 부하 평균화 방안으로써, 두 가지 실시 예들을 제안할 것이다. 그 첫 번째 부하 평균화 방안은 각 서브 섹터 별로 하향링크 및 상향링크에 대해 할당된 자원을 부하 평균화(load balancing)를 위해 재분배하는 고정 빔 방식이다. 즉 상기 고정 빔 방식은 특정 빔에 트래픽이 몰리는 경우, 인접 빔으로부터 자원을 빌려 사용하는 방식이다. 그 두 번째 부하 평균화 방식은 각 서브 섹터의 서비스 영역을 조절하는 빔 폭 조정 방식이다. 즉 상기 빔 폭 조정 방식은 트래픽이 몰리는 특정 빔의 폭을 줄임으로써, 인접 빔으로 소프터 핸드오프를 유도하는 방식이다.

C-1. 부하 평균화를 위한 제1실시 예

삭제

도 8은 고정 빔 방식을 적용하여 상향링크 및 하향링크 자원을 재분배함으로써, 부하를 평균화 하는 예를 보이고 있는 도면이다. 상기 도 8에서는 두개의 서브 섹터들(820, 840)로 분할된 하나의 섹터 내에서의 자원 재분배를 예시하는 것이다. 이때 상기 서브 섹터 별(820, 840)로 안테나 빔(810, 830)이 제공되고 있으며, 상기 안테나 빔들(810, 830)은 동일한 빔 폭으로 고정되어 있다. 후술 될 설명에서는 제1서브 섹터(820)에서의 부하가 제2서브 섹터(840)의 부하에 비해 상대적으로 큼을 가정한다.

상기 도 8을 참조하면, 제1서브 섹터(820)와 제2서브 섹터(840)에서의 상향링크 자원 및 하향링크 자원에 대한 할당은 앞에서 제안된 방안에 의해 할당된다. 초기 자원 할당은 상기 제1서브 섹터(820)와 상기 제2서브 섹터(840) 내에서의 부하가 동일하다고 가정하여, 각각에 대해 동일한 크기의 자원이 할당되어 있을 것이다. 상기 제1서브 섹터(820)와 상기 제2서브 섹터(840) 내의 사용자들은 할당된 상향링크 자원과 하향링크 자원에 의해 사용자 데이터를 송/수신하게 된다.

전술한 상황에서 상기 제1서브 섹터(820) 내의 부하가 증가하게 되면, 상기 제1서브 섹터(820)에 할당된 자원이 부족한 현상이 발생하게 된다. 상기 부하가 증가하게 되는 요인은 다양하다. 대표적으로, 서브 섹터(820) 내의 사용자 수가 증가하거나 사용자에 의해 향상된 서비스 품질(QoS)이 요구되는 등이 될 수 있다. 이와 같은 상황이 발생하게 되면, 추가 자원의 할당이 당연히 요구될 것이다. 본 실시 예에서는 인접한 제2서브 섹터(840)에 할당된 자원을 빌려서 상기 제1서브 섹터(820)에 대해 자원으로 추가 할당한다. 이러한 동작을 자원 재할당이라 한다. 이를 위해서는 단순히 상기 제1서브 섹터(820)의 부하 증가만을 고려하는 것이 아니라 상기 제2서브 섹터(840)에서의 부하, 즉 잉여 자원 존재 여부를 고려하여야 할 것이다.

구체적으로, 제1서브 섹터(820)를 커버하는 제1안테나 빔(810)을 생성하는 제1송신장치(도시하지 않음)에서는 상기 제1서브 섹터(820) 내에서의 부하를 주기적으로 확인하는 동작을 수행한다. 이는 자신에게 할당된 자원의 사용 율에 의해 확인할 수 있다. 예컨대 상기 제1송신장치는 자신에게 할당된 자원이 소정 기준 치 이상으로 사용되고 있다면, 자원이 부족하다고 인식한다.

상기 제1송신장치는 부하의 증가로 인해 상향링크 자원 또는 하향링크 자원의 부족이 발생하면, 인접한 제2송신장치(도시하지 않음)로 필요 자원을 요청한다. 상기 제2송신장치는 제2서브 섹터(840)를 커버하는 제2안테나 빔(830)을 생성한다. 상기 제2송신장치는 상기 제1송신장치로부터 자원 재 할당 요청이 접수되면, 자신에게 할당된 자원들 중 잉여 자원을 상기 제1송신장치가 사용할 것을 허락한다. 즉 상기 제2송신장치는 상기 잉여 자원에 해당하는 부반송파들을 상기 제1송신장치로 알려준다. 상기 제1송신장치는 상기 제2송신장치로부터 재 할당된 자원, 즉 부반송파들을 사용하여 사용자 데이터를 송신하거나 수신한다.

전술한 예에서는 각 서브 섹터들 간에 있어서의 자원 재분배를 고려하고 있으나, 상기 서브 섹터들의 자원 관리를 담당하는 상위 계층(일 예로 기지국 제어기가 될 수 있음)에 의해 수행될 수도 있다. 이 경우에는 자원의 추가 할당이 필요한 서브 섹터가 상위 계층으로 자원 할당 요청하도록 한다. 그리고 상기 상위 계층은 자신이 관리하는 서브 섹터들 중 잉여 자원이 존재하는 서브 섹터의 자원을 회수하여 추가 자원 할당을 요청한 서브 섹터로 재분배한다.

한편 전술한 바에 의해 자원을 재분배하게 되면, 동일 섹터 내의 빔 간에는 간섭이 없으나 인접 섹터 또는 인접 셀의 인접 빔과의 간섭은 존재할 수 있다. 하지만 이러한 이유로 인해 발생되는 간섭은 기존의 방식에 비해 그 크기가 작다.

C-2. 부하 평균화를 위한 제2실시 예

삭제

도 9는 빔 폭 조정 방식을 적용하여 상향링크 및 하향링크 자원을 재분배함으로써, 부하를 평균화 하는 예를 보이고 있는 도면이다. 상기 도 9에서는 두개의 서브 섹터들(920, 940)로 분할된 하나의 섹터 내에서의 자원 재분배를 예시하는 것이다. 이때 상기 서브 섹터 별(920, 940)로 안테나 빔(910, 930)이 제공되고 있으며, 상기 안테나 빔들(910, 930)은 동일한 빔 폭으로 고정되어 있다. 후술 될 설명에서는 제1서브 섹터(920)에서의 부하가 제2서브 섹터(940)의 부하에 비해 상대적으로 큼을 가정한다.

상기 도 9를 참조하면, 제1서브 섹터(920)와 제2서브 섹터(940)에서의 상향링크 자원 및 하향링크 자원에 대한 할당은 앞에서 제안된 방안에 의해 할당된다. 초기 자원 할당은 상기 제1서브 섹터(920)와 상기 제2서브 섹터(940) 내에서의 부하가 동일하다고 가정하여, 각각에 대해 동일한 크기의 자원이 할당되어 있을 것이다. 상기 제1서브 섹터(920)와 상기 제2서브 섹터(940) 내의 사용자들은 할당된 상향링크 자원과 하향링크 자원에 의해 사용자 데이터를 송/수신하게 된다.

전술한 상황에서 상기 제1서브 섹터(920) 내의 부하가 증가하게 되면, 상기 제1서브 섹터(920)에 할당된 자원이 부족한 현상이 발생하게 된다. 상기 부하가 증가하게 되는 요인은 다양하다. 대표적으로, 서브 섹터(920) 내의 사용자 수가 증가하거나 사용자에 의해 향상된 서비스 품질(QoS)이 요구되는 등이 될 수 있다. 이와 같은 상황이 발생하게 되면, 부하를 줄이기 위한 절차가 진행될 것이다. 본 실시 예에서는 부하를 줄이기 위해 제1안테나 빔(910)의 폭을 줄인다. 상기 제1안테나 빔(910)의 폭을 줄이게 되면, 서비스 영역이 좁아짐에 따라 부하가 감소하게 된다.

한편 상기 제1안테나 빔(910)의 폭이 줄어들게 되면, 상기 제1안테나 빔(910)에 의해 사용자 데이터를 송/수신하지 못하게 되는 사용자가 일부 발생하게 된다. 이러한 사용자에 대해서는 인접 안테나 빔, 즉 제2안테나 빔(930)에 의해 사용자 데이터의 송/수신을 계속할 수 있도록 하여야 한다. 한편 전술한 바를 적용하기 위해서는 단순히 상기 제1서브 섹터(920)의 부하 증가만을 고려하는 것이 아니라 제2서브 섹터(940)의 부하도 고려하여야 할 것이다.

구체적으로, 제1서브 섹터(920)를 커버하는 제1안테나 빔(910)을 생성하는 제1송신장치(도시하지 않음)에서는 상기 제1서브 섹터(920) 내에서의 부하를 주기적으로 확인하는 동작을 수행한다. 이는 자신에게 할당된 자원의 사용 율에 의해 확인할 수 있다. 예컨대 상기 제1송신장치는 자신에게 할당된 자원이 소정 기준 치 이상으로 사용되고 있다면, 자원이 부족하다고 인식한다.

상기 제1송신장치는 부하의 증가로 인해 상향링크 자원 또는 하향링크 자원의 부족이 발생하면, 인접한 제2송신장치(도시하지 않음)로 현재 안테나 빔 폭을 넓혀 줄 것을 요청한다. 상기 제2송신장치는 제2서브 섹터(940)를 커버하는 제2안테나 빔(930)을 생성한다. 상기 제2송신장치는 상기 제1송신장치로부터의 요청이 접수되면, 자신의 부하 정도를 감안하여 상기 제2안테나 빔(930)의 폭을 넓힐 수 있는 지를 검사한다. 상기 안테나 빔의 폭을 넓힌다는 것은 자신의 부하를 증가시키는 것에 해당한다.

상기 제2송신장치는 상기 제2안테나 빔(930)의 폭을 넓힐 수 있다고 판단되면, 상기 제1송신장치에게 안테나 빔 폭을 줄일 것을 허락한다. 그리고 상기 제2송신장치는 상기 제2안테나 빔(930)의 폭을 넓힘으로써 자신의 부하를 증가시킨다. 한편 상기 제1송신장치는 상기 제2송신장치로부터의 허락을 득하게 되면, 상기 제1안테나 빔(910)의 폭을 줄여 자신의 부하를 감소시킨다.

그리고 더 이상 상기 제1안테나 빔(910)을 통해 사용자 데이터를 송/수신하지 못하게 된 사용자 단말은 상기 제2안테나 빔(930)을 통해 사용자 데이터를 송/수신하기 위해 상기 제2서브 섹터(940)로의 소프터 핸드오프를 시도할 것이다. 상기 소프터 핸드오프에 성공하게 되면, 상기 사용자 단말은 상기 제2안테나 빔(930)을 통해 사용자 데이터의 송/수신을 지속하게 된다.

전술한 예에서는 각 서브 섹터들 간에 있어서의 자원 재분배를 고려하고 있으나, 상기 서브 섹터들의 자원 관리를 담당하는 상위 계층(일 예로 기지국 제어기가 될 수 있음)에 의해 수행될 수도 있다. 이 경우에는 현재 할당된 자원이 부족할 정도의 부하를 가지는 서브 섹터가 상위 계층으로 안테나 빔 폭의 조정을 요청하도록 한다. 상기 상위 계층은 상기 안테나 빔 폭의 조정을 요청한 서브 섹터의 인접 서브 섹터들 중 잉여 자원이 존재하는 서브 섹터에 대해 안테나 빔 폭을 넓힐 것을 요청한다. 그리고 상기 안테나 빔 폭의 조정을 요청한 서브 섹터로 안테나 빔의 폭을 조정할 것을 허락한다.

D. 크로스 타임 슬롯 (Cross Time Slot)

통상적으로 각 셀의 상/하향 전송 비가 상이할 경우, CTS 형상이 발생한다. 본 발명을 적용하게 되면 상기 CTS 현상을 완화시킬 수 있다. 이는 서로 간섭으로 작용할 수 있는 부 반송파들에 대해서는 인접 셀에서 가장 멀리 이격시킴으로써 가능할 것이다.

도 10은 본 발명에서의 CTS 현상을 보이고 있는 도면이다. 상기 도 10에서 제4셀(Cell #4)은 하향링크를 통해 사용자 데이터를 전송하는 상황이며, 그 외의 셀들(Cell #1, Cell #2, Cell #3, Cell #5, Cell #6, Cell #7)은 상향링크를 통해 사용자 데이터를 전송하는 상황을 가정하고 있다.

상기 도 10을 참조하면, Cell #4의 특정 서브 섹터에서 하향링크를 통해 사용자 데이터를 수신하고 있는 제1단말(1010)에게 주된 영향을 주는 간섭은 인접한 서브 섹터에 위치하는 단말로 인한 것이다. 이때 상기 인접한 서브 섹터는 동일한 셀(Cell #4)을 구성하는 서브 섹터와 인접한 셀(Cell #1, Cell #3, Cell #7)을 구성하는 서브 섹터를 포함한다.

본 발명에서는 앞에서도 설명하였듯이 인접한 서브 섹터에 대해서는 서로 다른 부반송파 영역에서 부반송파들이 할당된다. 따라서 상기 제1단말(1010)은 자신이 속한 서브 섹터의 인접 섹터에 위치하는 단말로 인한 간섭을 회피할 수 있다.

단지 상기 도 10에서 보이고 있는 바와 같이 인접 셀(Cell #1, Cell #3, Cell #7)을 구성하는 서브 섹터들 중 상기 단말이 위치한 서브 섹터와 동일한 부반송파 영역으로부터 부반송파를 할당 받은 서브 섹터에 위치하는 단말들(1020, 1030, 1040)로 인한 간섭(1022, 1032, 1042)은 발생한다. 하지만 이러한 간섭은 상 기 제1단말(1010)에 대해 치명적인 간섭으로 작용하지는 못한다.

D. SDMA 시스템의 적용 예

본 발명에서 제안하는 바는 공간분할다중접속(SDMA ; Space Division Multiple Access) 방식을 사용하는 시스템(이하 "SDMA 시스템"이라 칭함)에 적용될 수 있다. 상기 SDMA 시스템은 용량을 늘리기 위해 기지국에 다수의 협대역-빔(narrow-beam)을 사용한다. 한편 SDMA 시스템에 본 발명을 적용한다고 할 때, 하나의 셀을 구성하는 6개의 서브 섹터들 각각은 소정 개수(K)의 빔들로 형성될 수 있다.

도 11은 SDMA 시스템에 본 발명을 적용한 일예를 보이고 있는 도면이다. 상기 도 11에서는 서브 섹터 별로 M 개의 서브 채널들이 할당되고, 각 서브 섹터들은 K개의 협대역 빔들로 구성됨을 가정하고 있다. 따라서 각 협대역 빔별로는 M/K개의 서브 채널들이 할당된다. 이때 상기 각 협대역 빔 별로 할당된 서브 채널들은 상호 직교성이 유지되도록 한다. 상기 각 협대역 빔 별로 서브 채널을 할당하는 것은 앞에서 살펴본 자원 할당 방안을 그대로 적용할 수 있다.

한편 동일 서브 섹터 내에 형성된 빔들 간의 로드 컨트롤(load control)은 가변적인 채널 차용(channel borrowing)을 통해 수행된다. 상기 가변적인 채널 차용은 앞에서 살펴본 부하 평균화 방안 중 첫 번째 실시 예와 동일하게 구현될 수 있다. 이때 이루어질 수 있는 채널 차용은 두 가지로 구분할 수 있다. 그 첫 번째가 동일 서브 섹터 내의 빔들 간의 채널 차용이며, 그 두 번째가 인접 서브 섹터 내의 빔과의 채널 차용이다. 상기 인접 서브 섹터는 동일 셀 내에 존재하는 서브 섹터이거나 인접 셀에 존재하는 서브 섹터가 될 수 있다.

상기 도 11을 참조하면, 동일 서브 섹터 내에서는 인접한 빔들(inter-beam at the same sub_sector) 간의 채널 차용을 통해 부하 평균화를 수행하고 있다. 이는 도 11에서 실선으로 표시하였다. 이와 같은 채널 차용이 이루어질 수 있는 것은 동일 서브 섹터 내의 빔들에 대해서는 서로 직교성이 유지되도록 서브 채널을 할당하였기 때문이다.

그렇지 않고 인접한 서브 섹터(inter-sub_sector at the other sector)와의 채널 차용을 통해 부하 평균화를 수행하는 경우에는, 인접한 서브 섹터 내의 빔들 중 자신의 주변 빔들과의 직교성이 유지되는 서브 채널들이 할당된 빔으로부터 채널을 차용하게 된다. 상기 주변 빔은 자신과 동일한 셀 내에서 존재하는 빔뿐만 아니라 자신과 마주하는 인접 셀을 구성하는 빔이 될 수도 있다.

앞에서도 밝힌 바와 같이 상기 인접한 서브 섹터는 두 가지로 구분되어질 수 있다. 즉 자신과 동일한 셀을 구성하는 서브 섹터이거나 자신이 마주보고 있는 서브 섹터가 될 수 있다. 만약 자신과 동일한 셀을 구성하는 서브 섹터로부터 채널을 차용하고자 하는 경우에는 서브 섹터 내에서 자신의 위치와 동일 위치의 빔으로부터 채널을 차용한다. 그렇지 않고 자신과 마주보는 서브 섹터로부터 채널을 차용하고자 하는 경우에는 마주하는 서브 섹터 내에서 자신과 대각으로 존재하는 빔으로부터 채널을 차용한다. 전술한 바와 같이 인접 서브 섹터로부터 채널을 차용하는 예들은 상기 도 11에서 점선으로 표시되고 있다.

도 12는 SDMA 시스템에 본 발명을 적용한 다른 예를 보이고 있는 도면이다. 상기 도 12에서는 서브 섹터 별로 M 개의 서브 채널들이 할당되고, 각 서브 섹터들은 K개(짝수)의 협대역 빔들로 구성됨을 가정하고 있다. 그리고 M개의 서브 채널들을 직교성을 가지는 두 개의 서브 그룹들로 분할하고, 각 빔들에 대해 순차적으로 상기 서브 그룹들을 할당한다. 즉 각 빔 별로 M/2 개씩 인접 빔과 직교성이 유지되도록 할당한다. 상기 각 협대역 빔 별로 서브 채널을 할당하는 것은 앞에서 살펴본 자원 할당 방안을 그대로 적용할 수 있다.

상기 도 12를 참조하면, 동일 서브 섹터 내에서는 인접한 빔들 간의 채널 차용을 통해 부하 평균화를 수행하고 있다. 이는 도 12에서 실선으로 표시하였다. 이와 같은 채널 차용이 이루어질 수 있는 것은 M 개의 서브 채널들을 두 개의 서브 그룹들로 분할하고, 동일 서브 섹터 내에서 인접한 빔들에 대해서는 서로 다른 서브 그룹에 의해 서브 채널들이 할당되도록 하였기 때문이다. 따라서 인접한 빔들 간에는 직교성이 유지된다.

그렇지 않고 인접한 서브 섹터와의 채널 차용을 통해 부하 평균화를 수행하는 경우에는, 동일 셀 내의 서브 섹터의 특정 빔으로부터 채널을 차용하거나 마주보는 빔으로부터 채널을 차용한다. 이때 마주보는 빔은 자신이 속한 셀에 인접한 셀에 속한다. 따라서 서브 섹터의 경계에 위치하는 빔의 경우에는 자신과 경계를 이루고 있는 빔과 자신과 마주보는 빔 양쪽으로부터 채널을 차용할 수 있다. 전술한 바와 같이 인접 서브 섹터로부터 채널을 차용하는 예들은 상기 도 12에서 점선으로 표시되고 있다.

전술한 두 가지 예들에서 알 수 있는 바와 같이 동일 서브 섹터 내에서 다중 빔들의 로드 컨트롤은 가변적인 채널 차용을 통해 수행된다. 그리고 동일 셀 또는 인접 셀의 인접 섹터 간의 채널 차용을 통한 부하 평균화 방안은 인접 셀의 마주보는 빔의 할당된 서브 채널들과 직교한 서브 채널들을 동일 셀의 인접 서브 섹터 혹은 인접 셀의 마주보는 서브 섹터로부터 차용된다. 그리고 인접 빔 또는 인접 섹터로부터 차용한 자원은 반드시 내부 영역, 경로 이득(path-gain) 혹은 채널 상태가 좋은 단말에게 할당하여 차용 채널간의 간섭을 줄인다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의한 섹터화 및 자원 할당을 수행함으로써 하기와 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫 번째로, 동일 셀 내에서 주요 성능 저하의 원인이 되는 인접 섹터들 간의 간섭을 최소화할 수 있다.

두 번째로 서로 다른 셀 내에 존재하나 연접하여 있는 섹터들 간의 간섭을 최소화할 수 있다. 이는 인접 셀 간의 간섭을 회피하는 것에 해당할 것이다.

세 번째로, 인접 섹터가 직교성을 가지는 인접 부 반송파 대역을 사용하도록 함으로써, 동시에 두 인접 섹터들의 자원 할용이 가능하여 소프트 핸드오프의 지원이 가능하다.

네 번째로, 서브 섹터들 간의 부하 분배가 가능함으로써, 부하가 편중되는 문제를 해소할 수 있다.

다섯 번째로, 상향링크와 하향링크가 동시에 전송됨으로 인해 발생할 수 있는 간섭을 줄일 수 있다.

Claims (22)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 직교 주파수 분할 다중 방식의 이동통신시스템에서, 섹터별로 자원을 할당하는 방법에 있어서,

   전체 부반송파 대역을 동일한 크기를 가지는 제1부반송파 영역과 제2부반송파 영역으로 분할하는 과정과,

   미리 결정된 제1부반송파 할당 패턴에 의해 상기 제1부반송파 영역으로부터 선택된 부반송파들을 하나의 셀을 구성하는 복수의 섹터들 중 제1서비스 영역의 섹터들에 대한 하향링크 자원으로 할당하는 과정과,

   미리 결정된 제2부반송파 할당 패턴에 의해 상기 제2부반송파 영역으로부터 선택된 부반송파들을 제2서비스 영역의 섹터들에 대한 하향링크 자원으로 할당하는 과정과,

   상기 섹터들 중 하나의 섹터에서의 하향링크에 대한 부하가 인접한 섹터에서의 하향링크에 대한 부하에 비해 상대적으로 높을 경우, 제1 동작과 제2동작 중 하나를 수행하는 과정을 포함하며;

   상기 하나의 셀은 2의 배수로써 6 이상의 섹터들로 구성되며, 상기 제1서비스 영역의 섹터들과 상기 제2서비스 영역의 섹터들은 상호 인접하고,

   상기 제1동작은 상기 인접한 섹터에 대해 할당된 하향링크 자원을 해제한 후 상기 하나의 섹터의 하향링크 자원으로 재할당하는 과정을 포함하고, 상기 제2동작은 상기 하나의 섹터를 형성하는 안테나 빔 폭을 좁히고 상기 인접한 섹터를 형성하는 안테나 빔 폭을 넓히는 과정을 포함함을 특징으로 하는 자원 할당방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제1부반송파 영역과 상기 제2부반송파 영역은,

   소정 크기를 가지는 복수의 부반송파 대역들로 분할됨을 특징으로 하는 자원 할당방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 제1부반송파 영역과 상기 제2부반송파 영역은,

   상기 전체 부반송파 대역에 걸쳐 고르게 분포함을 특징으로 하는 자원 할당방법.
8. 제5항에 있어서,

   서로 다른 셀을 구성하고 있으나 상호 간에 인접한 섹터들에 대해 서로 다른 부반송파 영역에서 선택된 부반송파들을 하향링크 자원으로 할당함을 특징으로 하는 자원 할당방법.
9. 제5항에 있어서,

   상기 제1부반송파 구간을 상기 제1서비스 영역의 각 섹터들에 대응하는 서브 구간들로 분할하고, 상기 제1서비스 영역의 각 섹터들에 대응하는 서브 구간들에서 선택된 부반송파들을 상기 제1서비스 영역의 각 섹터들에 대한 상향링크 자원으로 할당하는 과정을 포함하는 자원 할당방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제2부반송파 구간을 상기 제2서비스 영역의 각 섹터들에 대응하는 서브 구간들로 분할하고, 상기 제2서비스 영역의 각 섹터들에 대응하는 서브 구간들에서 선택된 부반송파들을 상기 제2서비스 영역의 각 섹터들에 대한 상향링크 자원으로 할당하는 과정을 포함하는 자원 할당방법.
11. 제10항에 있어서,

    상기 섹터들 중 하나의 섹터의 상향링크에 대한 부하가 인접한 섹터에서의 상향링크에 대한 부하에 비해 상대적으로 높을 시, 상기 인접한 섹터에 대해 할당된 상향링크 자원을 해제한 후 상기 하나의 섹터의 상향링크 자원으로 재할당하는 과정을 포함하는 자원 할당방법.
12. 삭제
13. 제10항에 있어서,

    상기 섹터들 중 하나의 섹터에서의 상향링크에 대한 부하가 인접한 섹터에서의 상향 링크에 대한 부하에 비해 상대적으로 높을 시, 상기 하나의 섹터를 형성하는 안테나 빔 폭을 좁히고 상기 인접한 섹터를 형성하는 안테나 빔 폭을 넓히는 과정을 포함하는 자원 할당방법.
14. 섹터 별로 사용자 데이터를 전송하는 직교 주파수 분할 다중 방식의 이동통신시스템에서 자원을 할당하는 장치에 있어서,

    전체 부반송파 대역을 동일한 크기를 가지는 제1부반송파 영역과 제2부반송파 영역으로 분할하고, 제1부반송파 할당 패턴에 의해 상기 제1부반송파 영역으로부터 선택된 부반송파들을 제1서비스 영역의 섹터들에 대한 하향링크 자원으로 할당하며, 제2부반송파 할당 패턴에 의해 상기 제2부반송파 영역으로부터 선택된 부반송파들을 제2서비스 영역의 섹터들에 대한 하향링크 자원으로 할당하고, 상기 섹터들 중 하나의 섹터에서의 하향링크에 대한 부하가 인접한 섹터에서의 하향링크에 대한 부하에 비해 상대적으로 높을 경우, 제1 동작과 제2동작 중 하나를 수행하는 부반송파 할당부와,

    각 섹터별로 전송할 사용자 데이터들을 입력하고, 상기 사용자 데이터들을 상기 각 섹터 별로 할당된 하향링크 자원에 해당하는 부반송파들에 매핑하는 맵퍼들과,

    상기 부반송파 별로 매핑된 각 사용자 데이터들을 시간 영역의 사용자 신호들로 변환하는 역고속 푸리에 변환부들과,

    상기 시간 영역의 사용자 신호들 각각에 대해 보호구간을 삽입한 후 각 섹터 별 송신 안테나들을 통해 전송되도록 하는 보호구간 삽입부들을 포함하며;

    상기 제1서비스 영역의 섹터들은 전체 섹터들 중 인접하지 않는 섹터들로 구성되며, 상기 제2서비스 영역의 섹터들은 상기 전체 섹터들 중 상기 제1서비스 영역의 섹터들을 제외한 나머지 섹터들로 구성되고,

    상기 제1동작은 상기 인접한 섹터에 대해 할당된 하향링크 자원을 해제한 후 상기 하나의 섹터의 하향링크 자원으로 재할당하고, 상기 제2동작은 상기 하나의 섹터를 형성하는 안테나 빔 폭을 좁히고 상기 인접한 섹터를 형성하는 안테나 빔 폭을 넓힘을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
15. 제14항에 있어서,

    상기 제1부반송파 영역과 상기 제2부반송파 영역은,

    소정 크기를 가지는 복수의 부반송파 대역들로 분할됨을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
16. 제14항에 있어서,

    상기 제1부반송파 영역과 상기 제2부반송파 영역은,

    상기 전체 부반송파 대역에 걸쳐 고르게 분포함을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
17. 제14항에 있어서,

    상기 부반송파 할당부는,

    서로 다른 셀을 구성하고 있으나 상호 간에 인접한 섹터들에 대해서 서로 다른 부반송파 영역에서 선택된 부반송파들을 하향링크 자원으로 할당함을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
18. 제14항에 있어서,

    상기 부반송파 할당부는,

    상기 제1부반송파 구간을 상기 제1서비스 영역의 각 섹터들에 대응하는 서브 구간들로 분할하고, 상기 제1서비스 영역의 각 섹터들에 대응하는 서브 구간들에서 선택된 부반송파들을 상기 제1서비스 영역의 각 섹터들에 대한 상향링크 자원으로 할당함을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
19. 제18항에 있어서,

    상기 부반송파 할당부는,

    상기 제2부반송파 구간을 상기 제2서비스 영역의 각 섹터들에 대응하는 서브 구간들로 분할하고, 상기 제2서비스 영역의 각 섹터들에 대응하는 서브 구간들에서 선택된 부반송파들을 상기 제2서비스 영역의 각 섹터들에 대한 상향링크 자원으로 할당함을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
20. 제19항에 있어서,

    상기 부반송파 할당부는,

    상기 전체 섹터들 중 하나의 섹터에서의 하향링크에 대한 부하가 인접한 섹터에서의 상향링크에 대한 부하에 비해 상대적으로 높을 시, 상기 인접한 섹터에 대해 할당된 상향링크 자원을 해제한 후 상기 하나의 섹터의 상향링크 자원으로 재할당함을 특징으로 하는 자원 할당 장치.
21. 삭제
22. 제19항에 있어서,

    상기 부반송파 할당부는,

    상기 전체 섹터들 중 특정 섹터에서의 상향링크에 대한 부하가 인접한 섹터에서의 상향링크에 대한 부하에 비해 상대적으로 높을 시, 상기 특정 섹터를 형성하는 안테나 빔 폭을 좁히고 상기 인접한 섹터를 형성하는 안테나 빔 폭을 넓힘을 특징으로 하는 자원 할당 장치.

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