KR101095469B1 - Wireless communication system using fixed relay stations and method for resource allocation thereof - Google Patents
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Abstract
고정 중계기(Fixed Relay Station, FRS)를 이용한 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법이 제공되며, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 셀의 각 섹터 및 고정 중계기에 자원을 할당하는 방법이 제공된다.A resource allocation method of a wireless communication system using a fixed relay station (FRS) is provided. More specifically, a method of allocating resources to each sector of a cell and a fixed relay in a wireless communication system is provided.
고정 중계기가 적용된 자원 할당 방법은 (a) 셀(cell)을 기지국을 중심으로 일정 각도를 갖는 복수의 섹터로 분할하는 단계, (b) 상기 분할된 섹터를 상기 기지국으로부터의 경로 손실(path-loss)를 기준으로 내부 영역 및 외부 영역으로 분할하는 단계, (c) 상기 셀에 할당된 자원을 복수의 서브 집합으로 분할하는 단계 및 (d) 상기 분할된 서브 집합을 상기 내부 영역, 외부 영역 및 고정 중계기(Fixed Relay Station, FRS)에 할당하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 고정 중계기는 상기 외부 영역과 상기 셀의 공통되는 경계면에 위치할 수 있다.In the resource allocation method to which the fixed repeater is applied, (a) dividing a cell into a plurality of sectors having an angle with respect to a base station, and (b) path-loss from the base station (C) dividing the resources allocated to the cell into a plurality of subsets, and (d) dividing the divided subsets into the inner region, the outer region, and the fixed region. Assigning to a fixed relay station (FRS). The fixed repeater may be located at a common interface between the outer region and the cell.
고정 중계기, 자원 할당 Fixed repeater, resource allocation
Description
본 발명은 고정 중계기(Fixed Relay Station, FRS)를 이용한 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 셀의 각 섹터 및 고정 중계기에 자원을 할당하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a resource allocation method of a wireless communication system using a fixed relay station (FRS), and more particularly, to a method of allocating resources to each sector of a cell and a fixed relay in a wireless communication system. .
직교 주파수 분할 다중(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 기반의 멀티 캐리어(carrier) 통신은 멀티 경로 페이딩(fading)에 대한 강성과 대역폭(bandwidth)의 효율적인 사용 등의 장점으로 인해 차세대 무선 통신 방식으로 각광 받고 있다. 특히 직교 주파수 분할 다중(OFDM)을 바탕으로 한 멀티플 액세스 기술 중 대표격인 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA)는 얼마 전에 국제표준으로 채택된 와이브로(WiBro: mobile Wi-MAX) 등의 차세대 통신 사업의 주요 스펙으로 자리 잡는 등 널리 사용될 것으로 기대되고 있다.Multicarrier communication based on orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) has been spotlighted as a next generation wireless communication method due to advantages such as stiffness for multipath fading and efficient use of bandwidth. have. In particular, Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA), which is a representative multiplex access technology based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), is widely used as the WiBro (mobile Wi-MAX) standard. It is expected to be widely used as it is becoming a major specification of next generation communication business.
다중 셀(Multi-cell) 환경에서 무선 통신이 수행되는 경우, 인접한 셀(cell)들로부터의 셀간 간섭(Inter-Cell Interference, ICI)로 인하여 무선 통신의 품질이 저하될 수 있다. 또한, 셀룰러 구조의 무선 통신에서, 셀 외곽 지역에서의 무선 통신은 거리에 따른 경로손실(path-loss)로 인하여 품질이 저하될 수 있다.When wireless communication is performed in a multi-cell environment, the quality of wireless communication may be degraded due to inter-cell interference (ICI) from adjacent cells. In addition, in the wireless communication of the cellular structure, the wireless communication in the outer region of the cell may be degraded due to path-loss with distance.
이러한 셀간 간섭(ICI)을 감소시키기 위한 기술로, "Flexible Fractional Frequency Reuse Approach", 3GPP TSG RAN WG1 Meeting No.43, Korea, November, 2005.에서 제안된 FFFR(Flexible Fractional Frequency Reuse Approach) 기술과 S. Yun, S.Y. Park, Y. Lee, E. Alsusa and C.G. Kang, "Spectrum efficient region-based resource allocation with fractional loading for FH-OFDMA cellular systems", IEE Electronics Letters, vol. 41, June 2005.에서 제안된 FH-OFDMA에서의 주파수 로딩(frequency loading) 방식 등이 있다.As a technique for reducing such inter-cell interference (ICI), the Flexible Fractional Frequency Reuse Approach (FFFR) and S proposed in the "Flexible Fractional Frequency Reuse Approach", 3GPP TSG RAN WG1 Meeting No.43, Korea, November, 2005. Yun, SY Park, Y. Lee, E. Alsusa and C.G. Kang, "Spectrum efficient region-based resource allocation with fractional loading for FH-OFDMA cellular systems", IEE Electronics Letters, vol. 41, June 2005. There is a frequency loading scheme in FH-OFDMA.
먼저, 선행기술 FFFR(Flexible Fractional Frequency Reuse Approach)은 셀 단위로 유동적인 주파수 재사용(Frequency Reuse)을 제안하며 기본적으로 다운링크(Downlink)를 전제로 한다. 선행기술 FFFR은 인접한 3개의 셀이 서로 다른 자원을 할당 받도록 하여 셀간 간섭(ICI)을 감소시키지만 이는 기본적으로 주파수 재사용률(Frequency Reuse Factor, FRF)이 1/3으로 주파수 사용 효율이 떨어진다.First of all, the prior art Flexible Fractional Frequency Reuse Approach (FFFR) proposes a flexible frequency reuse on a cell basis and basically assumes downlink. Prior art FFFR reduces the inter-cell interference (ICI) by allowing three adjacent cells to be allocated different resources, but the frequency use efficiency is inferior as the frequency reuse factor (FRF) is 1/3.
주파수 재사용률(FRF)은 셀룰러 네트워크에서 동일한 주파수가 사용될 수 있는 비율을 나타낸다. 주파수 재사용률(FRF)은 1/K로 표시될 수 있으며, K는 전송을 위해 동일 주파수를 사용할 수 없는 셀의 수를 나타낸다. 주파수 재사용률(FRF)의 일반적인 값은 1/3, 1/4, 1/7, 1/9 및 1/12가 있다.Frequency reuse rate (FRF) refers to the rate at which the same frequency can be used in a cellular network. The frequency reuse rate (FRF) can be expressed as 1 / K, where K represents the number of cells that cannot use the same frequency for transmission. Common values of frequency reuse (FRF) are 1/3, 1/4, 1/7, 1/9 and 1/12.
한편, FH-OFDMA에서의 주파수 로딩 방식(Frequency Loading for FH-OFDMA)은 업링크(Up-Link) FH-OFDMA에서 셀간 간섭(ICI)을 줄이기 위한 기술로서, 인접 셀(Cell)에 강력한 셀간 간섭(ICI)를 제공하는 셀 외곽의 단말들에게 반송파를 적게 할당하여 인접한 셀(Cell)에 셀간 간섭(ICI)을 적게 미치도록 한다. 이에, 셀의 외곽 지역 사용자에 대한 서비스 품질(Quality of Service, QoS)가 하락하는 단점이 있다. 즉, 선행기술인 FH-OFDMA에서의 주파수 로딩 방식(Frequency Loading for FH-OFDMA)은 셀 외곽의 서비스 품질(QoS)이 오히려 심각하게 악화된다는 단점이 있다.Meanwhile, frequency loading for FH-OFDMA is a technique for reducing inter-cell interference (ICI) in up-link FH-OFDMA, and has strong inter-cell interference in adjacent cells. By allocating fewer carriers to terminals outside the cell that provide the (ICI), the inter-cell interference (ICI) is reduced to an adjacent cell. As a result, the quality of service (QoS) for the user in the outer region of the cell decreases. That is, the prior art frequency loading for FH-OFDMA has a disadvantage in that the quality of service (QoS) outside the cell is rather severely deteriorated.
종래의 한국공개특허 제2007-0027468호는 하향 링크를 위한 전체 무선 자원을 트래픽 자원 집합과 제어 자원 집합으로 분할한 뒤, 트래픽 자원 집합을 셀 영역에 따라 제1 트래픽 자원 집합과 제2 트래픽 자원 집합으로 분할하고, 이동 단말기가 영향받는 셀 간 간섭 양에 따라, 제1 트래픽 자원 집합 또는 제2 트래픽 자원 집합의 자원을 이동 단말기를 위한 트래픽 채널에 할당하는 방법을 개시하고 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2007-0027468 discloses dividing an entire radio resource for a downlink into a traffic resource set and a control resource set, and then dividing the traffic resource set into a first traffic resource set and a second traffic resource set according to a cell area. A method of allocating a resource of a first traffic resource set or a second traffic resource set to a traffic channel for a mobile terminal according to the amount of interference between cells affected by the mobile terminal is disclosed.
또한, 종래의 한국공개특허 제2008-0032991호는 주파수 영역을 송신 전력이 높고 주변 셀의 간섭이 적은 주파수 영역 및 송신 전력이 낮고 주변 셀의 간섭이 큰 주파수 영역으로 구분하고, 구분된 각 주파수 영역마다 송신 전력 및 단말기의 수를 다르게 할당하여 주파수를 재사용하는 방법을 개시하고 있다.In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-0032991 discloses a frequency domain divided into a frequency domain having high transmission power and low interference of neighboring cells and a frequency domain having low transmission power and high interference of neighboring cells, and each divided frequency range. A method of reusing a frequency by allocating different transmission powers and the number of terminals is disclosed.
이러한 종래 기술은 셀간 간섭을 줄이기 위하여 자원을 할당 또는 재사용하는 방법을 개시하고 있으나, 경로 손실로 인해 채널 상황이 좋지 못한 셀 외곽 지역에서의 서비스 품질(QoS)를 개선하는 방법에 대하여 개시하고 있지 않다.Although the prior art discloses a method of allocating or reusing resources to reduce inter-cell interference, it does not disclose a method of improving quality of service (QoS) in an out-of-cell region where channel conditions are poor due to path loss. .
본 발명의 일 실시예는 셀을 구성하는 섹터의 외부 영역의 외부 경계에 고정 중계기를 위치시키고, 섹터의 외부 영역 및 내부 영역과 고정 중계기에 대하여 셀에 할당된 자원을 분할하고 할당하여, 셀 외곽 지역에서의 무선 통신의 품질을 향상시켜 서비스 품질(Quality of Service, QoS)를 개선시키고자 한다.An embodiment of the present invention locates a fixed repeater at an outer boundary of an outer region of a sector constituting a cell, divides and allocates the resources allocated to the cell for the outer region and the inner region of the sector and the fixed repeater, so that the outer portion of the cell The quality of service (QoS) is to be improved by improving the quality of wireless communication in the area.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면은 (a) 셀(cell)을 기지국을 중심으로 일정 각도를 갖는 복수의 섹터로 분할하는 단계, (b) 상기 분할된 섹터를 상기 기지국으로부터의 경로 손실(path-loss)를 기준으로 내부 영역 및 외부 영역으로 분할하는 단계, (c) 상기 셀에 할당된 자원을 복수의 서브 집합으로 분할하는 단계 및 (d) 상기 분할된 서브 집합을 상기 내부 영역, 외부 영역 및 고정 중계기(Fixed Relay Station, FRS)에 할당하는 단계를 포함하고, 상기 고정 중계기는 상기 외부 영역과 상기 셀의 공통되는 경계면에 위치하는 고정 중계기가 적용된 자원 할당 방법을 제공한다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, the first aspect of the present invention (a) dividing a cell into a plurality of sectors having a predetermined angle with respect to the base station, (b) the divided sector Dividing a into an inner region and an outer region based on a path-loss from the base station, (c) dividing a resource allocated to the cell into a plurality of subsets, and (d) the divided portion Allocating a subset to the inner region, the outer region and a fixed relay station (FRS), wherein the fixed repeater is a resource allocation to which a fixed repeater located at a common interface of the outer region and the cell is applied; Provide a method.
본 발명의 제 1 측면에서, 상기 (c) 단계에서 상기 자원은 세 개의 서브 집합으로 분할되고, 상기 (d) 단계에서 상기 외부 영역에 상기 서브 집합 중 하나의 서브 집합이 할당되고, 상기 내부 영역 및 상기 고정 중계기(FRS)에 상기 서브 집합 중 나머지 서브 집합이 할당된다.In a first aspect of the invention, in step (c), the resource is divided into three subsets, and in step (d), one subset of the subsets is allocated to the outer area, and the inner area And the remaining subset of the subsets is allocated to the fixed repeater (FRS).
또한, 본 발명의 제 2 측면은 사용자 단말과 통신하는 적어도 하나의 기지국 및 상기 사용자 단말 및 상기 기지국 중 적어도 하나와 통신하는 고정 중계기(fixed relay station, FRS)를 포함하고, 상기 기지국에 할당된 셀은 상기 기지국으로부터의 경로 손실(path-loss)를 기준으로 내부 영역 및 외부 영역으로 분할되며, 상기 셀에 할당된 자원은 3개의 서브 집합(sub set)으로 분할되어, 상기 내부 영역 및 상기 고정 중계기(FRS)에 상기 3개의 서브 집합 중 2개의 서브 집합이 할당되고, 상기 외부 영역에 나머지 1개의 서브 집합이 할당되는 고정 중계기(FRS)를 이용한 무선 통신 시스템을 제공한다.In addition, a second aspect of the invention includes at least one base station communicating with a user terminal and a fixed relay station (FRS) in communication with at least one of the user terminal and the base station, the cell assigned to the base station Is divided into an inner region and an outer region based on a path-loss from the base station, and resources allocated to the cell are divided into three subsets. Provided is a wireless communication system using a fixed repeater (FRS) in which two subsets of the three subsets are allocated to the FRS, and the remaining one subset is allocated to the external region.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 고정 중계기(FRS)에 다수의 자원을 할당하여, 기지국과의 통신에 있어서 경로 손실(path-loss)에 의한 영향을 감소시켜 셀 외곽 지역에서의 무선 통신의 서비스 품질(QoS)를 개선시킬 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present invention, by assigning a plurality of resources to the fixed repeater (FRS), to reduce the influence of the path-loss in the communication with the base station to wireless communication in the outer region of the cell Can improve the quality of service (QoS).
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대 해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted for simplicity of explanation, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. . In addition, when a part is said to "include" a certain component, which means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 배열 시스템을 응용한 고정 중계기가 적용된 자원 할당 방법이 적용되는 셀의 구조를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a structure of a cell to which a resource allocation method applied to a fixed repeater using a multi-antenna array system according to an embodiment of the present invention is applied.
본 발명의 일 실시예에 따른 자원 할당 방법이 적용되는 셀의 구조는 기지국으로부터의 경로 손실(path-loss)의 크기를 기준으로 내부 영역(inner region) 및 외부 영역(outer region)으로 분할된 구조와 방향성(directional) 안테나에 의하여 기지국(110)을 기준으로 120도씩 분할되어 3등분되는 구조를 포함하며, 또한 인접한 셀과의 접촉면의 중앙에 고정 중계기(Fixed Relay Station, FRS)(120)가 위치하는 구조를 포함한다.The structure of a cell to which a resource allocation method according to an embodiment of the present invention is applied is divided into an inner region and an outer region based on the size of a path loss from a base station. And a structure that is divided into three parts divided by 120 degrees with respect to the
따라서 본 발명의 일 실시예에 자원 할당 방법이 적용되는 셀은 6개의 섹터, 즉 a, b, c, A, B 및 C를 포함하며, 인접 셀과의 접촉면의 중앙에 위치한 고정 중계기(FRS)(120)를 포함한다.Accordingly, a cell to which a resource allocation method is applied in an embodiment of the present invention includes six sectors, namely a, b, c, A, B, and C, and a fixed repeater (FRS) located at the center of a contact surface with an adjacent cell. 120.
이동 단말(mobile station, MS)이 셀의 내부 영역에 위치하는지 또는 외부 영역에 위치하는지 여부의 판단은 이동 단말과 홈(home) 기지국 사이의 채널 환경을 이동 단말과 그 이외의 기지국 사이의 채널 환경과 비교하여 수행된다.The determination of whether a mobile station (MS) is located in an inner region or an outer region of a cell is performed by determining a channel environment between the mobile terminal and a home base station. Is performed in comparison with
일단, 이동 단말과 인접한 하나 이상의 기지국 사이의 채널 환경은 파일럿 신호를 이용하여 측정될 수 있으며, 측정 결과에 따라 가장 채널 환경이 좋은 기지국이 이동 단말의 홈(home) 기지국으로 설정된다.First, the channel environment between the mobile terminal and one or more adjacent base stations can be measured using a pilot signal, and the base station having the best channel environment is set as the home base station of the mobile terminal according to the measurement result.
이후 홈 기지국 이외의 기지국과의 채널 환경 중 가장 양호한 채널 환경과 홈 기지국 사이의 채널 환경을 비교하여, 그 차이가 일정 수준 이상인 경우 이동 단말은 내부 영역에 위치하는 것으로 판단되고, 그 차이가 일정 수준 이하인 경우 이동 단말은 외부 영역에 위치하는 것으로 판단될 수 있다.Thereafter, the channel environment between the home base station and the best channel environment among the base station other than the home base station is compared. When the difference is more than a certain level, the mobile terminal is determined to be located in the internal region, and the difference is a certain level. In the following case, the mobile terminal may be determined to be located in an external area.
또한, 이동 단말이 기지국을 중심으로 어느 방향에 위치하는지 여부의 판단은 기지국이 이동 단말의 신호를 수신한 방향을 기준으로 수행된다.In addition, the determination of which direction the mobile terminal is located with respect to the base station is performed based on the direction in which the base station receives the signal of the mobile terminal.
보다 상세하게는, 수신 안테나는 크게 전방향성(omni-directional) 안테나 및 방향성(directional) 안테나로 구분될 수 있다. 전방향성 안테나는 전방향, 즉 360°로부터 전송되는 신호를 수신하지만, 방향성 안테나는 특정 방향에서 오는 신호만을 수신한다.More specifically, the receiving antenna may be largely divided into an omni-directional antenna and a directional antenna. Omni-directional antennas receive signals transmitted from all directions, i.e. 360 °, while directional antennas only receive signals from a particular direction.
본 발명의 일 실시예에서 기지국은 120°의 수신 영역을 갖는 방향성 안테나를 이용하여 신호를 수신한다. 따라서, 기지국이 이동 단말로부터 신호를 수신한 경우, 어느 방향성 안테나가 신호를 수신하였는지 여부를 판단하여 이동 단말이 120°씩 분할된 세 방향 중 어느 방향에 위치하였는지 여부가 판단될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the base station receives a signal using a directional antenna having a reception area of 120 °. Accordingly, when the base station receives a signal from the mobile terminal, it may be determined whether the directional antenna has received the signal, and in which direction the mobile terminal is located in three directions divided by 120 °.
본 발명의 일 실시예에서, 이동 단말은 전방향성 안테나를 이용하여 신호를 전송한다. 즉, 이동 단말이 전송하는 신호는 특정 방향으로 전송되는 것이 아니라 360°에 걸쳐 전방향으로 균일하게 전송된다.In one embodiment of the invention, the mobile terminal transmits a signal using an omni-directional antenna. That is, the signal transmitted by the mobile terminal is not transmitted in a specific direction but uniformly transmitted in all directions over 360 °.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 기지국은 인접 기지국과 교신하며, 이러한 교신을 통해 다른 기지국에 수신되는 이동 단말의 신호의 크기를 알 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, the base station communicates with an adjacent base station, and through this communication, the size of a signal of the mobile terminal received by another base station can be known.
본 발명의 일 실시예에 따른 인접 셀 사이의 인접한 영역은 하나의 공유 구역으로 취급될 수 있으며, 이러한 구역에 위치한 이동 단말은 이러한 공유 구역을 담당하는 둘 이상의 기지국에 연결될 수 있다.Adjacent regions between adjacent cells according to an embodiment of the present invention may be treated as one shared zone, and a mobile terminal located in such a zone may be connected to two or more base stations in charge of such a shared zone.
즉, 셀 1의 A영역(131), 셀 2의 A영역(132), 셀 3의 A영역(133)은 하나의 공유 구역으로 취급될 수 있다. 따라서, 이동 단말(100)이 셀 1의 A영역(131)에 위치하는 경우, 이동 단말(100)은 이동 단말(100)이 위치한 공유 구역을 담당하는 기지국(110, 111 및 112) 중 하나 이상의 기지국과 연결될 수 있다.That is, the
이 경우, 이동 단말(100)은 세 개의 기지국(110, 111 및 112) 모두와 연결될 필요는 없으며, 통신하고자 하는 기지국을 선택할 수 있다. 또한, 공유 구역을 담당하는 기지국(110, 111 및 112) 중 모든 기지국 또는 일부의 기지국이 이동 단말(100)과 통신을 하는 경우, 이동 단말(100)이 사용하는 자원을 중복적으로 사용하여 충돌이 일어나는 일이 없도록, 일단 이동 단말(100)에 할당된 자원은 더 이상 사용되지 않는 것이 바람직하다.In this case, the
이하에서, 외부 영역에 위치한 이동 단말이 고정 중계기(FRS)를 통하여 기지국과 통신하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method in which a mobile terminal located in an external area communicates with a base station through a fixed repeater (FRS) will be described.
셀의 외부 영역에 위치한 이동 단말은 위치한 외부 영역을 포함하는 공유 구역에 위치한 모든 고정 중계기(FRS)와 연결될 수 있으며, 이동 단말은 이러한 고정 중계기(FRS) 중에서 채널 환경이 상대적으로 양호한 하나 이상의 고정 중계기(FRS) 를 선택할 수 있다.The mobile terminal located in the outer area of the cell may be connected to all fixed relays (FRS) located in the shared area including the outer area in which the mobile terminal is located. (FRS) can be selected.
외부 영역에 위치한 이동 단말은 데이터를 선택된 고정 중계기(FRS)(120)로 전송하며, 이러한 전송은 외부 영역에 할당된 자원을 이용하여 수행된다.The mobile terminal located in the outer area transmits data to the selected fixed repeater (FRS) 120, which is performed using resources allocated to the outer area.
이 경우 이동 단말에 대하여 정상적인 통신에 필요한 기본 비트 레이트(bit-rate)가 제약 조건으로 설정되고, 채널 환경이 양호하여 제약으로 설정된 비트 레이트(bit-rate)를 만족할 수 있는 고정 중계기(FRS)가 이동 단말과 통신을 수행할 수 있다.In this case, a basic bit rate required for normal communication is set as a constraint for the mobile terminal, and a fixed repeater (FRS) capable of satisfying the bit rate set as a constraint due to a good channel environment is provided. Communicate with the mobile terminal.
제약으로 설정된 비트 레이트(bit-rate)를 만족시키는 고정 중계기(FRS)가 하나도 없는 경우, 가장 채널 환경이 양호한 고정 중계기(FRS)가 선택되고, 이동 단말은 선택된 고정 중계기(FRS)를 통하여 무선 통신을 수행한다.If no fixed repeater (FRS) satisfies the bit rate set by the constraint, the fixed repeater (FRS) having the best channel environment is selected, and the mobile terminal wirelessly communicates through the selected fixed repeater (FRS). Do this.
고정 중계기(FRS)는 인접한 다수의 기지국과 통신을 수행하며, 본 발명의 일 실시예에서 고정 중계기(FRS)(120)는 2개의 기지국(110 및 111)과의 통신을 수행할 수 있다. 고정 중계기(FRS)(120)는, 고정 중계기(FRS)에 할당된 자원을 이용하여, 이동 단말로부터 수신한 데이터를 기지국(110)으로 전송한다.The fixed repeater (FRS) communicates with a plurality of adjacent base stations, and in one embodiment of the present invention, the fixed repeater (FRS) 120 may communicate with two
따라서, 내부 영역 및 고정 중계기(FRS)에 할당된 자원이 동일한 경우, 기지국(110)은 이동 단말(100)의 위치가 내부 영역인지 또는 외부 영역인지 여부와 관계없이 내부 영역 및 고정 중계기(FRS)에 할당된 자원에 의하여 데이터를 수신할 수 있다.Therefore, when the resources allocated to the inner region and the fixed repeater (FRS) are the same, the
고정 중계기(FRS)는 셀과 셀의 경계에 위치하며, 셀의 외부 영역에 위치한 이동 단말은 고정 중계기(FRS)를 통하여 기지국과의 통신을 수행한다. 이 경우, 고 정 중계기(FRS)는 상대적으로 높은 지역에 위치하여 기지국과의 가시선(line of sight, LOS)를 확보할 수 있고, 다중 입출력(multi input multi output, MIMO)를 적용하여 통신환경을 개선시킬 수 있다.The fixed repeater (FRS) is located at the boundary between the cell and the cell, and the mobile terminal located in the outer region of the cell communicates with the base station through the fixed repeater (FRS). In this case, the fixed repeater (FRS) is located in a relatively high area to secure a line of sight (LOS) with the base station, and applies a multi input multi output (MIMO) to establish a communication environment. Can be improved.
기지국은 고정 중계기(FRS)로부터 수신한 데이터에 대하여 연성 판정(soft decision)을 수행하고, 인접한 기지국이 동일한 이동 단말로부터 동일한 데이터를 수신한 경우, 연성 판정의 결과를 비교하고 최대비결합(maximum ratio combining, MRC) 등의 결합기술을 사용하거나 또는 고정 중계기 선택 다이버시티(selection diversity)를 사용하여 최대의 수신 신호대 간섭 및 잡음비(signal to interference and noise ratio, SINR)를 확보한다.The base station performs a soft decision on the data received from the fixed repeater (FRS), and when the adjacent base station receives the same data from the same mobile terminal, compares the results of the soft decision and maximizes the maximum ratio. The maximum received signal-to-interference and noise ratio (SINR) is obtained by using a combination technique such as combining (MRC) or fixed diversity selection diversity.
이처럼 셀 외부 영역에서 이동 단말이 고정 중계기(FRS)를 통하여 무선 통신을 수행하는 경우, 기지국과 직접 통신하는 경우에 비해 통신 환경이 개선될 수 있다.As such, when the mobile terminal performs wireless communication through a fixed repeater (FRS) in an area outside the cell, the communication environment may be improved as compared with the case where the mobile terminal directly communicates with the base station.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 분할되어 할당된 자원을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating divided and allocated resources according to an embodiment of the present invention.
전체 할당이 가능한 자원의 집합(set)은 3개의 서브 집합 α, β, γ를 포함하며, 이러한 서브 집합 α, β, γ에 포함된 자원은 셀의 외부 영역, 내부 영역 및 고정 중계기(FRS)에 할당될 수 있다.The set of fully assignable resources includes three subsets α, β, and γ, and the resources included in these subsets α, β, and γ are the outer, inner, and fixed repeaters of the cell. Can be assigned to
예를 들어, 도 2를 참조하여 설명하면, 기지국의 방향성 안테나를 기준으로 방향에 대하여 분할된 섹터에 대한 할당의 경우, 셀 1의 내부 영역 a와 외부 영역 A(131) 및 외부 영역 A의 경계면에 위치한 고정 중계기(FRS)(120)에 대해 자원이 할당될 수 있다. 즉, 외부 영역 A(131)에 자원의 서브 집합 α에 포함된 자원이 할당되고, 내부 영역 a 및 고정 중계기(FRS)(120)에 자원의 서브 집합 β 및 γ에 포함된 자원이 할당될 수 있다.For example, referring to FIG. 2, in the case of allocation to a sector divided with respect to a direction based on a directional antenna of a base station, an interface between an inner region a and an
이 경우, 내부 영역 a와 고정 중계기(FRS)에는 동일한 서브 집합에 포함된 자원이 할당되지만, 동일한 자원이 동시에 할당되지 않는다. 즉, 서브 집합 β 및 γ 에 포함된 자원 중 내부 영역 a에 할당된 자원은 고정 중계기(FRS)에 할당되지 않고, 또한 고정 중계기(FRS)에 할당된 자원은 내부 영역 a에 할당하지 않는다.In this case, resources included in the same subset are allocated to the inner region a and the fixed repeater FRS, but the same resources are not allocated at the same time. That is, resources allocated to the inner region a among the resources included in the subsets β and γ are not allocated to the fixed repeater FRS, and resources allocated to the fixed relay FRS are not allocated to the inner region a.
이처럼 자원이 할당되는 경우, 하나의 셀에 대한 자원의 서브 집합은 각각 3번 중복적으로 할당될 수 있다. 예를 들어, 외부 영역 A에 자원의 서브 집합 α가, 외부 영역 B에 서브 집합 β가, 외부 영역 C에 서브 집합 γ가 할당되며, 내부 영역 a에 서브 집합 β, γ가, 내부 영역 b에 서브 집합 α, γ가, 내부 영역 c에 서브 집합 α, β가 할당될 수 있다.As such, when resources are allocated, a subset of resources for one cell may be allocated three times each. For example, the subset α of the resource is assigned to the outer region A, the subset β is assigned to the outer region B, and the subset γ is assigned to the outer region C, and the subset β, γ is assigned to the inner region a, and the inner region b is assigned to the inner region b. Subsets α and γ can be assigned to the inner region c.
다시 말해, 전술한 바와 같이 하나의 셀은 기지국을 중심으로 3개의 영역, 예를 들어 A와 a, B와 b, C와 c로 분할될 수 있으며, 전술한 자원 할당에 의해 이러한 3개의 영역은 각각 전체 자원 집합인 3개의 서브 집합 α, β, γ를 모두 할당 받을 수 있다.In other words, as described above, one cell may be divided into three areas, for example, A and a, B and b, C and c, with respect to the base station. Each of the three subsets α, β, and γ, which is the entire resource set, can be allocated.
또한, 각 영역은 내부 영역, 외부 영역 및 고정 중계기를 포함하며, 내부 영역에 위치한 단말 및 고정 중계기에는 두 개의 서브 집합의 자원들 중에서 할당되고, 외부 영역에 위치한 단말에는 나머지 하나의 서브 집합의 자원들 중에서 할당된다.In addition, each zone includes an inner zone, an outer zone, and a fixed repeater, and a terminal located in the inner zone and a fixed repeater are allocated among two subsets of resources, and a terminal located in the outer zone has a resource of the other subset. Among them.
따라서, 도 2를 참조하면, 셀의 외부 영역에 서브 집합 α 의 자원이 할당되고, 내부 영역 및 고정 중계기(FRS)에 서브 집합 β 또는 γ의 자원이 할당된 경우, 고정 중계기(FRS)(120)는 외부 영역에 위치한 이동 단말(100)의 신호를 서브 집합 α의 자원을 이용하여 수신하고, 이를 서브 집합 β 또는 γ의 자원을 이용하여 기지국(110)으로 전송한다.Therefore, referring to FIG. 2, when a resource of subset α is allocated to an outer region of a cell and a resource of subset β or γ is allocated to an inner region and a fixed repeater FRS, a fixed repeater (FRS) 120. ) Receives a signal of the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 중계기가 적용된 자원 할당 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a flow of a resource allocation method to which a fixed repeater is applied according to an embodiment of the present invention.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서 셀과 셀의 경계면에 고정 중계기(FRS)가 위치한다.As described above, in one embodiment of the present invention, a fixed repeater (FRS) is located at a cell-cell interface.
단계(S110)에서, 셀을 기지국으로부터의 방향을 기준으로 다수의 섹터로 분할한다. 다시 말해, 셀을 기지국을 중심으로 일정 각도를 갖는 다수의 섹터로 분할한다.In step S110, the cell is divided into a plurality of sectors based on the direction from the base station. In other words, the cell is divided into a plurality of sectors having an angle with respect to the base station.
예를 들어, 셀은 기지국을 중심으로 120도의 중심각을 갖는 3개의 섹터로 분할될 수 있다.For example, the cell may be divided into three sectors having a center angle of 120 degrees around the base station.
단계(S120)에서는, 단계(S110)에서 분할된 섹터를 기지국으로부터의 경로 손실(path-loss)을 기준으로 내부 영역 및 외부 영역으로 분할하며, 다시 말해, 기지국으로부터의 경로 손실(path-loss)이 적은 내부 영역과 경로 손실이 큰 외부 영역으로 섹터를 분할한다.In step S120, the sector divided in step S110 is divided into an inner region and an outer region based on the path-loss from the base station, that is, the path-loss from the base station. The sector is divided into a smaller inner area and an outer area with greater path loss.
따라서, 단계(S110)에서 셀이 기지국을 중심으로 120도의 중심각을 갖는 3개의 섹터로 분할되는 경우, 분할된 섹터는 다시 내부 영역 및 외부 영역으로 분할되 어 셀은 총 6개의 영역으로 분할될 수 있다.Therefore, when the cell is divided into three sectors having a center angle of 120 degrees around the base station in step S110, the divided sector is divided into an inner region and an outer region, so that the cell may be divided into a total of six regions. have.
이 경우, 전술한 바와 같이, 외부 영역과 다른 셀과의 경계면에 고정 중계기(FRS)가 위치한다.In this case, as described above, the fixed repeater FRS is positioned at an interface between the outer region and another cell.
단계(S130)에서, 셀 또는 섹터에 할당된 전체 자원의 집합을 다수의 서브 집합으로 분할한다. 예를 들어, 셀 또는 섹터에 할당된 자원의 전체 집합은 서브 집합 α, β, γ로 분할될 수 있다.In step S130, the entire set of resources allocated to the cell or sector is divided into a plurality of subsets. For example, the entire set of resources allocated to a cell or sector can be divided into subsets α, β, and γ.
단계(S140)에서, 섹터에 포함된 내부 영역, 외부 영역 및 고정 중계기에 단계(S130)에서 분할된 서브 집합 자원을 할당한다. 예를 들어, 외부 영역에 자원의 서브 집합 α가 할당되고, 내부 영역 및 고정 중계기(FRS)에 서브 집합 β와 γ의 자원들이 서로 중복되지 않게 할당될 수 있다.In step S140, the subset resource divided in step S130 is allocated to the internal area, the external area, and the fixed repeater included in the sector. For example, a subset α of resources may be allocated to the outer region, and resources of subsets β and γ may be allocated to the inner region and the fixed repeater FRS so as not to overlap each other.
이처럼 내부 영역 및 고정 중계기(FRS)에 동일하면서도 외부 영역에 비해 다수인 자원을 할당하여 외부 영역에서의 서비스 품질(QoS)를 향상시킬 수 있다.In this way, the same quality is allocated to the internal area and the fixed relay (FRS), but more resources than the external area can improve the quality of service (QoS) in the external area.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 중계기(FRS)를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우의 데이터 전송률의 차이를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a difference between data rates when a fixed repeater (FRS) is used and an unused fixed relay (FRS) according to an embodiment of the present invention.
도 4는 송신 파워 레벨(dB)에 대한 최대 데이터 전송률(Mbps)의 관계를 나타내는 그래프를 도시하며, 최대 데이터 전송률은 셀 전체에서 도달할 수 있는 최대의 데이터 전송률을 의미한다.4 shows a graph showing the relationship of the maximum data rate (Mbps) to the transmission power level (dB), where the maximum data rate means the maximum data rate that can be reached throughout the cell.
이 경우, 도시된 바와 같이 고정 중계기를 사용한 경우(210)가 고정 중계기를 사용하지 않은 경우(220)보다 더 큰 값의 최대 데이터 전송률을 갖는다. 이처럼 고정 중계기를 사용하여 자원을 할당하는 경우 데이터 전송률의 향상이 이루어져 서비스 품질(QoS)이 개선된다.In this case, as shown, the case of using the fixed
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.One embodiment of the present invention can also be implemented in the form of a recording medium containing instructions executable by a computer, such as a program module executed by the computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, computer readable media may include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transmission mechanism, and includes any information delivery media.
본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.While the methods and systems of the present invention have been described in connection with specific embodiments, some or all of those elements or operations may be implemented using a computer system having a general purpose hardware architecture.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분 산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 배열 시스템을 응용한 고정 중계기가 적용된 자원 할당 방법이 적용되는 셀의 구조를 도시한 도면,1 is a diagram illustrating a structure of a cell to which a resource allocation method applied to a fixed repeater using a multi-antenna array system according to an embodiment of the present invention is applied;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 분할되어 할당된 자원을 도시한 도면,2 is a diagram illustrating divided and allocated resources according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 중계기가 적용된 자원 할당 방법의 흐름을 도시한 순서도,3 is a flowchart showing a flow of a resource allocation method to which a fixed repeater is applied according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 중계기(FRS)를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우의 데이터 전송률의 차이를 도시한 도면.4 is a diagram illustrating a difference between data rates with and without using a fixed repeater (FRS) according to an embodiment of the present invention.
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