KR20090105304A - 직교 주파수 분할 다중 접속 기반 움직이는 네트워크에서의 인지 무선 통신을 이용한 효율적인 자원 할당 장치 및 방법 - Google Patents

직교 주파수 분할 다중 접속 기반 움직이는 네트워크에서의 인지 무선 통신을 이용한 효율적인 자원 할당 장치 및 방법 Download PDF

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KR20090105304A
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Abstract

본 발명은 인지 능력을 가진 직교 주파수 분할 다중 접속 기반 움직이는 네트워크에서의 효율적인 자원 할당 장치 및 방법에 관한 것으로서, 셀룰러 단말에게 미치는 간섭의 크기를 이용하여, 상기 간섭의 크기가 임계치 이하인 하나 이상의 셀룰러 단말을 선택하는 과정과, 상기 선택된 셀룰러 단말이 할당받은 자원을 내부 단말에게 차용 할당하는 과정을 포함하여, 셀룰러 단말에게 평균적으로 임계치 이하의 적은 간섭을 미치면서 시스템 내 사용할 수 있는 자원을 최대한으로 활용할 수 있으며, 이에 따라 시스템 전체적인 주파수 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
이동 중계기(Mobile Relay Station : MRS), 우선 순위 단말, 차 순위 단말, 자원 할당, 인지 통신

Description

인지 능력을 가진 직교 주파수 분할 다중 접속 기반 움직이는 네트워크에서의 효율적인 자원 할당 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR EFFICIENT RESOURCE ALLOCATION IN OFDMA-BASED MOVING NETWORKS WITH COGNITION}
본 발명은 인지 능력을 가진 직교 주파수 분할 다중 접속 기반 움직이는 네트워크에서의 효율적인 자원 할당 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 셀룰러 시스템과 MRS 기반 시스템이 공존하는 환경에서 MRS와 내부 단말 간 링크에 대한 효율적인 자원 할당 장치 및 방법에 관한 것이다.
버스나 기차, 그리고 유람선과 같은 이동 차량에 탑승하여 이동하는 사용자에게 서비스를 제공하기 위해, 차량에 이동 중계기(Mobile Relay Station : 이하 'MRS'라 칭함)를 장착하고, 기지국(Base Station : BS)이나 고정된 중계기를 통해 통신하는 시나리오가 표준 등에서 최근 고려되고 있다.
상기 MRS 기반 시스템의 첫 번째 특징은 이동성이다. 이에 따라 주로 핸드오버와 같은 이동성 관리에 관련된 기술들이 제안되어 왔으며, 상기 MRS의 수가 셀 내에 증가함에 따라 MRS의 이동성을 고려한 자원 할당 방안이 주로 연구되어 왔다. 기존에는 대형 셀 안에, 중계기 사용 없이 직접 통신이 이루어지는 셀룰러 시스템과 상기 MRS 기반 시스템이 공존하는 환경에서, 두 시스템이 같은 주파수 대역 내 자원을 나누어 사용하는 방안이 제안되었으며, 이 경우, 상기 자원은 시간이나 주파수에 대해 직교성을 가지도록 나누는 것이 기본적인 방법이다.
상기 MRS 기반 시스템의 또 다른 특징은 전력 절약 효과이다. 상기와 같은 이동 차량에 장착된 MRS와 내부 단말들 간 거리는, 기지국과 고정 중계기, 그리고 단말들 사이의 거리보다 훨씬 가깝다. 따라서, 이동 차량 내부에 MRS를 위한 안테나를 설치할 경우, 기지국과 MRS 사이의 통신이 오류 없이 가능하다면, 상기 MRS는 아주 작은 세기의 송신 전력을 가지고도 내부 단말들에게 서비스가 가능하며, 외부에 미치는 간섭의 크기도 작다.
지금까지는 상기 MRS의 이동성을 고려한 자원 할당 방안이 주로 연구되었으며, 상기 MRS와 내부 단말 간 채널 특성은 별로 고려되지 않았다. 또한, 대형 셀 안에 셀룰러 시스템과 MRS 기반 시스템이 공존하는 환경에서, MRS의 수가 많아질 경우, 두 시스템이 같은 주파수 대역 내 자원을 나누어 사용하는 방안 외에 다른 방안을 모색할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 인지 능력을 가진 직교 주파수 분할 다중 접속 기반 움직이는 네트워크에서의 효율적인 자원 할당 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 셀룰러 시스템과 MRS 기반 시스템이 공존하는 환경에서 MRS와 내부 단말 간 링크에 대한 효율적인 자원 할당 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 셀룰러 시스템과 MRS 기반 시스템이 공존하는 환경에서 MRS가 우선 순위 단말에게 미치는 간섭의 크기와 인지적 자원의 사용으로 획득할 수 있는 평균 데이터 전송률을 계산하여 우선 순위 단말을 선택하는 장치 및 방법과 이를 지원할 수 있는 프레임 구조를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 셀룰러 시스템과 MRS 기반 시스템이 공존하는 환경에서 차 순위 단말에게 우선 순위 단말의 자원을 차용 할당할 시, 차 순위 단말에게 임계치 이상의 QoS를 보장할 수 있는 MRS의 송신 전력 값과, 각 우선 순위 단말별로, 해당 우선 순위 단말에게 임계치 이하의 간섭을 미치면서 최대로 전송 가능한 MRS의 송신 전력 값을 계산하고, 상기 계산된 두 송신 전력 값을 이용하여 상기 MRS의 송신 전력을 결정함으로써 차 순위 단말에게 자원을 차용 할당하기 위한 우선 순위 단말을 선택할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 셀룰러 시스템과 이동 중계기(Mobile Relay Station : MRS) 기반 시스템이 공존하는 환경에서 MRS의 내부 단말에 대한 자원 할당 방법은, 셀룰러 단말에게 미치는 간섭의 크기를 이용하여, 상기 간섭의 크기가 임계치 이하인 하나 이상의 셀룰러 단말을 선택하는 과정과, 상기 선택된 셀룰러 단말이 할당받은 자원을 내부 단말에게 차용 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 셀룰러 시스템과 이동 중계기(Mobile Relay Station : MRS) 기반 시스템이 공존하는 환경에서 MRS의 내부 단말에 대한 자원 할당 장치는, 셀룰러 단말에게 미치는 간섭의 크기를 이용하여, 상기 간섭의 크기가 임계치 이하인 하나 이상의 셀룰러 단말을 선택하는 셀룰러 단말 선택기와, 상기 선택된 셀룰러 단말이 할당받은 자원을 내부 단말에게 차용 할당하는 MAP 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 셀룰러 시스템과 이동 중계기(Mobile Relay Station : MRS) 기반 시스템이 공존하는 환경에서 MRS의 프레임 구조는, 기지국의 MAP을 수신하고, 상기 수신된 MAP을 해석하여 상기 기지국이 셀룰러 단말에게 할당한 자원의 위치를 확인하는 제 1 구간과, 상기 셀룰러 단말에게 할당된 자원을 내부 단말에게 차용 할당하고, 상기 내부 단말에게 차용 할당한 자원의 위치를 포함하는 MAP을 생성하여 상기 내부 단말에게 전송하는 제 2 구간과, 상기 차용 할당한 자원을 통해 상기 내부 단말에게 데이터를 전송하는 제 3 구간을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 셀룰러 시스템과 MRS 기반 시스템이 공존하는 환경에서 MRS와 내부 단말 간 링크에 대한 효율적인 자원 할당 장치 및 방법을 제공함으로써, 셀룰러 단말에게 평균적으로 임계치 이하의 적은 간섭을 미치면서 시스템 내 사용할 수 있는 자원을 최대한으로 활용할 수 있으며, 이에 따라 시스템 전체적인 주파수 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 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 대형 셀에 시간 분할 듀플렉스(Time-Division Duplexing : 이하 ‘TDD’라 칭함) 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access : 이하 'OFDMA'라 칭함) 기반 셀룰러 시스템과 MRS 기반 시스템이 공존하는 환경에서 MRS와 내부 단말 간 링크에 대한 효율적인 자원 할당 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 자원 고갈에 따른 문제를 해결하기 위해 인지 통신(cognitive radio)에 대한 관심이 높아지고 있다. 상기 인지 통신은 기존에 할당된 주파수를 효과적으로 사용하기 위해, 우선 순위 사용자가 사용하지 않는 시간이나 채널을 센싱(sensing)하여 차 순위 사용자에게 차용 할당함으로써, 추가적인 주파수 할당 없이 차 순위 사용자로 하여금 동일한 자원을 이용하여 통신하도록 하는 방안이다. 본 발명은 MRS와 내부 단말 간 링크에 대한 효율적인 자원 할당을 위해, 셀룰러 단말에게 할당된 자원을 MRS 기반 단말이 사용할 수 있도록 공유하는 시나리오와 이를 위한 프레임 구조를 제안한다. 구체적으로, 본 발명은 MRS가 우선 순위 단말에게 미치는 간섭의 크기와 인지적 자원의 사용으로 획득할 수 있는 평균 데이터 전송률을 계산하여 우선 순위 단말을 선택하는 방안과 이를 지원할 수 있는 프레임 구조를 제안한다.
또한, 기존의 인지 통신에서는 비어 있는 시간이나 채널을 계속 센싱하고 있어야 하지만, 본 발명에 따른 기술을 IEEE 802.16e 또는 IEEE 802.16j 기반 OFDMA 시스템에 도입할 경우, 기지국에서 MAP 정보를 통해 우선 순위 단말이 사용할 자원을 알려줄 수 있기 때문에, 시간이 흘러 정보가 갱신되기 전까지는 초기에 결정된 우선 순위 단말의 자원을 이용하여 차 순위 단말이 주기적으로 통신을 수행할 수 있다.
이하, 본 발명에서 우선 순위 단말(이하 ‘MS1'라 칭함)은 기지국으로부터 직접 서비스를 받는 단말을 의미하고, 차 순위 단말(이하 ‘MS2'라 칭함)은 MRS의 내부에서 상기 MRS의 서비스를 받는 단말을 의미한다. 이하 본 발명에 따른 평균 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio : 이하 'SNR'이라 칭함)는 거리 감쇄, 음영 효과 등이 복합적으로 고려되어 장시간 동안 측정되는 값이지만, 본 발명에서는 거리 감쇄의 영향만을 고려하도록 한다. 또한, 본 발명에서 고려하고 있는 셀룰러 시스템은 TDD 시스템이므로 상향링크와 하향링크가 대칭적이라고 가정한다.
이하 본 발명에서 기지국과 단말 i 간, 기지국과 MRS j 간, 그리고 MRS j와 단말 i 간 채널은 각각
Figure 112008023951710-PAT00001
,
Figure 112008023951710-PAT00002
및
Figure 112008023951710-PAT00003
으로 표기하도록 한다. 상기 MRS j에서의 송신 전력은
Figure 112008023951710-PAT00004
로 표기하고, 단말 i의 송신 전력은
Figure 112008023951710-PAT00005
로 표기하며, 기지국에서의 송신 전력은
Figure 112008023951710-PAT00006
로 표기한다. 또한, 단말 i에서 기지국과 MRS j로부터 받는 수신 신호 크기는 각각
Figure 112008023951710-PAT00007
와
Figure 112008023951710-PAT00008
, 기지국에서 단말 i와 MRS j로부터 받는 수신 신호 크기는 각각
Figure 112008023951710-PAT00009
와
Figure 112008023951710-PAT00010
, 그리고 MRS j에서 기지국과 단말 i로부터 받는 수신 신호 크기는
Figure 112008023951710-PAT00011
와
Figure 112008023951710-PAT00012
로 표기한다.
Figure 112008023951710-PAT00013
는 각 수신단에서의 잡음 신호 크기를 나타낸다. 또한, 본 발명은 MS2가 MS1의 자원을 빌려 사용할 때, MS1은 MS2로부터 수신되는 평균 간섭 전력을 임계치(Q)까지 허용하는 상황을 가정한다.
도 1은 본 발명에 따른 TDD OFDMA 기반 셀룰러 시스템과 MRS 기반 시스템이 공존하는 환경에서 MRS와 MS2 간 링크를 고려한 시스템 모델을 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 셀 안에는 하나의 기지국(100)과 하나 이상의 MRS(110), 상기 기지국(100)과 1-홉으로 통신하는 하나 이상의 MS1(120-1), 상기 MRS(110)의 도움으로 기지국(100)과 2-홉으로 통신하는 하나 이상의 MS2(120-2)가 존재한다고 가정한다. 이때, 상기 MRS(110)는 디코딩 후 전달 방식을 사용하여 상기 기지국(100)과 MS2(120-2) 사이에서 신호를 중계한다. 즉, 상기 MRS(110)는 수신된 신호를 복호화한 후 다시 부호화하는 과정을 통해, MRS-MS 링크에 맞게 신호를 생성하고 이를 송신한다. 또한, 상기 MRS(110)는 송수신을 동시에 하지 않는 반 이중 방식을 가정한다.
먼저, 상기 도 1의 a와 같이, 하향링크에서 MS1(120-1)이 MRS(110)로부터 가까운 위치에 존재하는 경우, 상기 MRS(110)가 MS2(120-2)에게 전송하는 신호(103)는 상기 MS1(120-1)에게 간섭(104)으로 작용할 수 있다. 또한, MRS(110)가 기지국(100)으로부터 가까운 위치에 존재하는 경우, 상기 기지국(100)이 MS1(120-1)에게 전송하는 신호(101)는 상기 MRS(110)로부터 서비스 받는 MS2(120-2)에게 간섭(102)으로 작용할 수 있다. 또한, 상기 도 1의 b와 같이, 상향링크에서 MS1(120-1)이 MRS(110)로부터 가까운 위치에 존재하는 경우, 상기 MS1(120-1)이 기지국(100)에게 전송하는 신호(105)는 상기 MRS(110)에게 간섭(108)으로 작용할 수 있다. 또한, MRS(110)가 기지국(100)으로부터 가까운 위치에 존재하는 경우, 상기 MS2(120-2)가 MRS(110)에게 전송하는 신호(107)는 상기 기지국(100)에게 간섭(106)으로 작용할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따라 MS2(120-2)에게 MS1(120-1)의 자원을 차용 할당할 시, 상기 MRS(110)는 기지국(100)으로부터 적당히 멀리 떨어진 위치에 존재하여야 하고, 상기 MRS(110)로부터 적당히 멀리 떨어진 위치에 존재하는 MS1(120-1)를 검색하여, 상기 검색된 MS1(120-1)의 자원을 MS2(120-2)에게 차용 할당함으로써, 서로 간에 적은 양의 간섭을 미치면서도 효율적으로 자원을 활용할 수 있다. 이를 위해 본 발명에서는 하향링크에서 MRS(110)가 MS1(120-1)에게 미치는 간섭의 크기와 인지적 자원의 사용으로 획득할 수 있는 MS2(120-2)의 평균 데이터 전송률을 계산하여, 상기 MS2(120-2)에게 자원을 차용 할당할 MS1(120-1)을 선택하는 방안을 제안한다. 상향링크에서도 역시 동일한 방법을 적용할 수 있으며, 이하 설명에서는 하향링크를 기준으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 MRS의 송/수신 장치 구성을 도시한 블럭도이다.
도시된 바와 같이, MRS는 RF수신기(200), ADC(Analog to Digital Converter)(202), OFDM복조기(204), 자원 디매핑기(206), 복호/복조기(208), MAP 해독기(210), MAP생성부(220), 부호/변조기(222), 자원 매핑기(224), OFDM변조기(226), DAC(Digital to Analog Converter)(228), RF송신기(230), SNR 계산기(232), 코드 검출기(234), 우선 순위 단말 선택기(236), 차 순위 단말 데이터 전송률 계산기(238), 자원 차용 할당 승인 요청 송신기(240), 자원 차용 할당 응답 수신기(242)를 포함하여 구성된다.
도 2를 참조하면, 상기 RF수신기(200)는 안테나를 통해 수신되는 RF신호를 기저대역 신호로 변환하여 출력한다. 상기 ADC(202)는 상기 RF수신기(200)로부터의 기저대역 아날로그 신호를 디지털 샘플데이터로 변환하여 출력한다. 상기 OFDM복조기(204)는 상기 ADC(202)로부터의 샘플데이터를 OFDM복조하여 부반송파 값들을 출력한다. 여기서, 상기 OFDM복조는 CP(Cyclic Prefix) 제거, FFT(Fast Fourier Transform) 연산 등을 포함하는 의미이다. 통상적인 기능에 더하여 상기 OFDM복조기(204)는 MS1이 상향링크에서 기지국으로 전송하는 신호를 탐지하여 상기 SNR 계산기(232) 및 코드 검출기(234)로 출력한다. 상기 자원 디매핑기(206)는 프레임내 미리 정해진 영역에서 수신되는, 기지국으로부터의 MAP 및 하향링크 데이터 혹은 MS2로부터의 상향링크 데이터를 상기 OFDM복조기(204)로부터의 데이터에서 추출하여 출력한다. 상기 복호/복조기(208)는 상기 자원 디매핑기(206)로부터의 데이터를 미리 정해진 방식으로 복조 및 복호하여 MAP 및 하향링크 데이터 혹은 상향링크 데이터를 출력한다. 상기 MAP 해독기(210)는 상기 복호/복조기(208)로부터의 MAP을 해독하고, 상기 MAP에 따라 상기 MRS의 전반적인 송신 동작 및 수신 동작을 제어한다.
상기 MAP 생성부(220)는 각 MS2에 대해 자원 스케줄링을 수행하고, 상기 스케줄링 결과를 이용해서 MAP을 생성한다. 이때, 상기 MAP은 MS2들로 전송되는 자원 할당 정보들을 포함한다. 또한, 상기 MAP 생성부(220)는 상기 스케줄링 결과에 따라 상기 MRS의 전반적인 송신 동작 및 수신 동작을 제어한다. 상기 부호/변조기(222)는 기지국으로의 상향링크 데이터, 혹은 MS2로의 하향링크 데이터 및 상기 MAP 생성부(220)로부터의 MAP을 미리 정해진 방식에 따라 부호(coding) 및 변조(modulation)하여 출력한다. 상기 자원 매핑기(224)는 상기 부호/변조기(222)로부터의 데이터를 미리 정해진 자원에 매핑하여 출력한다. 상기 OFDM변조기(226)는 상기 자원 매핑기(224)로부터의 자원 매핑된 데이터를 OFDM변조하여 출력한다. 상기 DAC(228)는 상기 OFDM변조기(226)로부터의 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 상기 RF송신기(230)는 상기 DAC(228)로부터의 기저대역 신호를 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
상기 SNR 계산기(232)는 상기 OFDM복조기(204)로부터 MS1이 상향링크에서 기지국으로 전송하는 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호의 파일럿 심볼을 이용하여 채널을 추정하며, 상기 추정된 채널을 이용하여 상기 MS1의 상향링크 수신 SNR을 계산한다.
상기 코드 검출기(234)는 상기 OFDM복조기(204)로부터 MS1이 상향링크에서 기지국으로 전송하는 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호의 부반송파의 정해진 위치에 코드를 추출한 후, 상기 추출된 코드에 대해 상관 연산을 수행하여 가장 상관값이 높은 코드를 해당 수신 신호의 코드로서 검출한다. 여기서, 상기 코드는 상기 MS1의 송신 전력 크기에 따라 선택된 코드이다. 다른 방법으로, 전체 코드를 송신 전력에 따른 다수 개의 그룹으로 분류하여, 상향링크 등록 구간에서 상향링크 등록 메시지 전송 시, MS1이 송신 전력 크기에 따른 코드를 선택하여 MRS로 전송하면, 상기 MRS가 상향링크 등록 구간에서 상기 코드를 검출할 수도 있다. 또 다른 방법으로, MS1이 상향링크 데이터 전송 시, 송신 전력을 나타내는 코드를 제어 채널을 통해 MRS로 전송하거나, 각 MS1들이 최소 크기의 송신 전력으로 전송한다고 가정하여 상기 코드를 검출할 수도 있다.
상기 우선 순위 단말 선택기(236)는 상기 검출된 코드를 이용하여 해당 MS1의 송신 전력을 계산하고, 상기 계산된 MS1의 송신 전력과 상향링크 수신 SNR을 이용하여, MS2에게 자원을 차용 할당할 MS1을 선택한다. 즉, 상기 우선 순위 단말 선택기(236)는 MS2에게 임계치 이상의 QoS를 보장할 수 있는 MRS의 송신 전력 값과, 각 MS1별로, 해당 MS1에게 임계치 이하의 간섭을 미치면서 최대로 전송 가능한 MRS의 송신 전력 값을 계산하고, 상기 계산된 두 송신 전력 값을 이용하여 상기 MRS의 송신 전력을 결정함으로써 상기 MS2에게 자원을 차용 할당하기 위한 MS1을 선택한다.
상기 차 순위 단말 데이터 전송률 계산기(238)는 상기 선택된 MS1의 자원을 상기 MS2에게 차용 할당함으로써 획득할 수 있는 평균 데이터 전송률을 계산한다.
상기 자원 차용 할당 승인 요청 송신기(240)는 상기 선택된 MS1의 식별자와 상기 계산된 MS2의 평균 데이터 전송률을 기지국으로 피드백하여, 상기 MS1의 자원에 대한 MS2로의 차용 할당 승인을 요청한다.
상기 자원 차용 할당 응답 수신기(242)는 상기 MS1의 자원에 대한 MS2로의 차용 할당 승인 요청에 대한 응답을 상기 기지국으로부터 수신한다. 이때, 상기 응답이 해당 MS1의 자원에 대한 MS2로의 차용 할당을 승인하는 확인 응답일 경우, 상기 자원 차용 할당 응답 수신기(242)는 상기 MAP 생성부(220)를 제어하여, 상기 MAP 생성부(220)로 하여금 상기 MAP 해독기(210)에 의해 해독된 MAP에서 상기 선택 된 MS1이 기지국으로부터 할당받은 자원의 위치를 확인하고, 상기 검색된 MS1에게 할당된 자원을 MS2에게 차용 할당하며, 상기 MS2에게 차용 할당한 자원의 위치를 포함하는 MAP을 생성하여 상기 부호/변조기(222)로 출력한다. 이로써, 상기 MRS는 상기 차용 할당된 자원을 통해 상기 MS2에게 하향링크 데이터를 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 송신 장치 구성을 도시한 블럭도이다.
도시된 바와 같이, 기지국은 스케줄러(300), MAP 생성부(302), 부호/변조기(304), 자원 매핑기(306), OFDM변조기(308), DAC(310), RF(Radio Frequency)송신기(312), 자원 차용 할당 승인 요청 수신 및 응답 송신기(314)를 포함하여 구성된다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 스케줄러(300)는 각 MS1 및 MRS에 대한 자원 스케줄링을 수행하고, 상기 스케줄링 결과를 MAP 생성부(302)로 제공한다. 또한, 상기 스케줄러(300)는 상기 스케줄링 결과에 따라 상기 기지국의 전반적인 송신 동작 및 수신 동작을 제어한다. 상기 MAP 생성부(302)는 상기 스케줄러(300)로부터의 스케줄링 결과를 이용해서 MAP을 생성한다. 이때, 상기 MAP은 MS1 및 MRS로 전송되는 자원 할당 정보들을 포함한다. 상기 부호/변조기(304)는 하향링크 데이터 및 상기 MAP 생성부(302)로부터의 MAP을 미리 정해진 방식에 따라 부호(coding) 및 변조(modulation)하여 출력한다. 상기 자원 매핑기(306)는 상기 부호/변조기(304)로부터의 데이터를 미리 정해진 자원에 매핑하여 출력한다. 상기 OFDM변조기(308) 는 상기 자원 매핑기(306)로부터의 자원 매핑된 데이터들을 OFDM변조하여 OFDM심볼을 발생한다. 여기서, 상기 OFDM변조는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산, CP(Cyclic Prefix) 삽입 등을 포함하는 의미이다. 상기 DAC(310)는 상기 OFDM변조기(308)로부터의 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. RF송신기(312)는 상기 DAC(310)로부터의 기저대역 신호를 RF 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
상기 자원 차용 할당 승인 요청 수신 및 응답 송신기(314)는 MRS로부터 상기 MRS가 선택한 MS1의 자원에 대한 MS2로의 차용 할당 승인 요청을 수신하여, 상기 스케줄러(300)로 상기 요청에 포함되어 있는 상기 선택된 MS1의 식별자와 상기 MS2의 평균 데이터 전송률을 출력한다. 이때, 상기 스케줄러(300)는 상기 MS1의 식별자와 상기 MS2의 평균 데이터 전송률을 이용하여 상기 MS1의 자원에 대한 MS2로의 차용 할당이 가능한지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 상기 MRS로 해당 MS1의 자원에 대한 MS2로의 차용 할당을 승인하는 확인 응답 혹은 차용 할당이 불가함을 알리는 응답을 생성하여 상기 자원 차용 할당 승인 요청 수신 및 응답 송신기(314)로 출력한다. 이때, 상기 자원 차용 할당 승인 요청 수신 및 응답 송신기(314)는 상기 응답을 상기 MRS에게 전송한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD OFDMA 기반 셀룰러 시스템과 MRS 기반 시스템이 공존하는 환경에서 MRS가 MS2에게 MS1의 하향링크 자원을 차용 할당하기 위한 방법의 절차를 도시한 흐름도이다.
상기 도 4를 참조하면, MRS는 401단계에서 MS2가 제 1 임계치(
Figure 112008023951710-PAT00014
dB) 이상의 수신 신호 대 잡음 및 간섭 비(Signal-to-Interference plus Noise Ratio : 이하 'SINR'이라 칭함) 값을 가지도록 보장하는 상기 MRS의 최소 송신 전력 값
Figure 112008023951710-PAT00015
을 계산한다. 여기서, 상기 MRS는 현재 위치에서 기지국으로부터 수신하는 신호의 평균 SNR을 측정하거나 기지국으로부터의 거리
Figure 112008023951710-PAT00016
에 따른 거리 감쇄 영향을 계산하여, MS2가 기지국으로부터 받는 수신 신호 크기
Figure 112008023951710-PAT00017
를 계산할 수 있고, 이를 이용하여 MS2가 제 1 임계치(
Figure 112008023951710-PAT00018
dB) 이상의 SINR 값을 가지도록 보장하는 최소 송신 전력 값
Figure 112008023951710-PAT00019
을 계산할 수 있다. 혹은, 상기 MRS는 매핑 테이블에서 기지국으로부터의 거리
Figure 112008023951710-PAT00020
에 매핑된 최소 송신 전력 값
Figure 112008023951710-PAT00021
을 검색함으로써, 상기 최소 송신 전력 값
Figure 112008023951710-PAT00022
을 획득할 수도 있다.
이후, 상기 MRS는 403단계에서 상기 계산된 최소 송신 전력 값
Figure 112008023951710-PAT00023
과 상기 MRS에서 송신 가능한 최대 송신 전력 값으로 기 정의된
Figure 112008023951710-PAT00024
사이의 값으로 송신 전력 값을 결정한다. 여기서, 상기 송신 전력 값을 결정하는 방법 으로는 여러 가지 실시 예가 가능하며, 본 발명에서는 언급하지 않기로 한다.
이후, 상기 MRS는 405단계에서 각 MS1별로, 해당 MS1에게 제 2 임계치(Q) 이하의 간섭을 미치면서 최대로 전송 가능한 상기 MRS의 송신 전력 값
Figure 112008023951710-PAT00025
을 계산한다. 여기서, 상기 Q는
Figure 112008023951710-PAT00026
의 조건을 만족하는 간섭 허용량을 의미한다. 이때, 각 MS1별 상기 MRS의 최대 송신 전력 값
Figure 112008023951710-PAT00027
은, 하기 <수학식 1>과 같이, 상기 MRS에서 송신 가능한 최대 송신 전력 값으로 기 정의된
Figure 112008023951710-PAT00028
를 넘지 않도록 한다.
Figure 112008023951710-PAT00029
여기서, 상기
Figure 112008023951710-PAT00030
은 상기 MS1이 상향링크에서 기지국으로 전송하는 신호를 탐지하여 계산한다. 상기
Figure 112008023951710-PAT00031
을 계산하는 방법으로 도 6과 같이 다양한 실시 예가 가능하다. 그 중 첫 번째 방안은 MS1이 상향링크 등록 과정을 거쳐 상기 MRS와 새롭게 통신을 시작하는 경우에 관한 것으로, 상기 도 6의 a와 같이, 전체 코드를 송신 전력에 따른 다수 개의 그룹으로 분류하여, 상향링크 등록 구간에서 상향링크 등록 메시지 전송 시, MS1이 송신 전력 크기에 따른 코드를 선택하 여 MRS로 전송하면, 상기 MRS가 상향링크 등록 구간에서 상기 코드를 탐지하는 방안이다. 다음 두 번째 방안은 MS1이 상향링크 데이터 전송 시, 상기 도 6의 b와 같이, 송신 전력을 나타내는 코드를 제어 채널을 통해 MRS로 전송하는 방안이다. 다음으로 세 번째 방안은 MRS가 각 MS1들이 최소 크기의 송신 전력으로 전송한다고 가정하는 방안이다. 마지막 방안은 MS1이 상향링크에서 기지국으로 전송하는 신호를 탐지하여, 상기 신호에 적용된 코드를 검출하는 방안이다.
이후, 상기 MRS는 407단계에서 각 MS1별로 계산한 상기 MRS의 최대 송신 전력 값
Figure 112008023951710-PAT00032
을 상기 403단계에서 결정된 송신 전력 값과 비교하여, 상기 결정된 송신 전력 값 이상의 최대 송신 전력 값을 가지는 MS1을 검색한다.
여기서, 상기 검색된 MS1의 최대 송신 전력 값은 상기 403단계에 의해 하기 <수학식 2>의 조건을 만족하게 된다.
Figure 112008023951710-PAT00033
이후, 상기 MRS는 409단계에서 상기 검색된 MS1의 자원을 상기 MS2에게 차용 할당함으로써 획득할 수 있는 평균 데이터 전송률을 계산한다. 여기서, 상기 MS2가 획득할 수 있는 평균 데이터 전송률은 하기 <수학식 3>과 같이 계산할 수 있다.
Figure 112008023951710-PAT00034
Figure 112008023951710-PAT00035
여기서, 상기
Figure 112008023951710-PAT00036
는 MS2가 측정한 값을 피드백 받음으로써 획득하거나, 혹은
Figure 112008023951710-PAT00037
과
Figure 112008023951710-PAT00038
가 비슷하다는 가정하에
Figure 112008023951710-PAT00039
을 측정하여 상기
Figure 112008023951710-PAT00040
으로 사용할 수도 있다.
이후, 상기 MRS는 411단계에서 상기 407단계에서 검색된 MS1의 식별자와 상기 계산된 MS2의 평균 데이터 전송률을 기지국으로 피드백하고, 이후 상기 기지국으로부터 이에 대한 확인 응답을 수신한다.
이후, 상기 MRS는 413단계에서 상기 기지국으로부터 MAP이 수신되는지 여부를 검사한다. 상기 MAP이 수신될 시, 상기 MRS는 415단계에서 상기 수신된 MAP을 해석하여 상기 검색된 MS1에게 할당된 자원의 위치를 확인한다. 이후, 상기 MRS는 417단계에서 상기 검색된 MS1에게 할당된 자원을 MS2에게 차용 할당하고, 상기 MS2에게 차용 할당한 자원의 위치를 포함하는 MAP을 생성하여 상기 MS2에게 전송한다. 이후, 상기 MRS는 419단계에서 상기 차용 할당된 자원을 통해 상기 MS2에게 하향링크 데이터를 전송한다.
이후, 상기 MRS는 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD OFDMA 기반 셀룰러 시스템과 MRS 기반 시스템이 공존하는 환경에서 기지국이 MRS의 요청에 따라 MS1의 하향링크 자원을 MS2에게 차용 할당하기 위한 방법의 절차를 도시한 흐름도이다.
상기 도 5를 참조하면, 기지국은 501단계에서 MRS로부터 자원 차용 할당을 위해 검색한 MS1의 식별자와 상기 검색된 MS1의 자원을 MS2에게 차용 할당함으로써 획득할 수 있는 MS2의 평균 데이터 전송률이 수신되는지 여부를 검사한다.
상기 MS1의 식별자와 MS2의 평균 데이터 전송률이 수신될 시, 상기 기지국은 503단계에서 상기 수신된 MS1의 식별자와 MS2의 평균 데이터 전송률을 이용하여, 상기 MS1의 자원에 대한 MS2로의 차용 할당이 가능한지 여부를 검사한다. 예를 들어, 상기 MS1이 높은 QoS를 보장받아야하는 단말일 경우, 상기 기지국은 상기 MS1의 자원에 대한 차용 할당이 불가함을 판단할 수 있다. 상기 MS1의 자원에 대한 MS2로의 차용 할당이 가능할 시, 상기 기지국은 505단계에서 상기 MRS로 해당 MS1의 자원에 대한 MS2로의 차용 할당을 승인하는 확인 응답을 전송한다. 반면, 상기 MS1의 자원에 대한 MS2로의 차용 할당이 불가능할 시, 상기 기지국은 505단계에서 상기 MRS로 해당 MS1의 자원에 대한 MS2로의 차용 할당이 불가함을 알리는 응답을 전송한다.
이후, 상기 기지국은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 자원 할당을 위한 TDD 프레임 구조를 도시한 도면이다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 프레임 구조에서, MRS는 수신한 기지국 신호를 가공하여 품질을 향상시킨 후 재전송하는 방법을 사용하며, 기지국처럼 자기의 프리앰블과 MAP을 전송한다. 상기 MRS는 셀 내 어느 위치에서도 기존 시스템에 방해를 주지 않고 통신을 수행할 수 있어야 한다. 만약, 상기 MAP을 기지국과 동시에 같은 주파수 대역을 이용하여 전송한다면, 기존 셀룰라 단말(MS1)에게 간섭을 미치게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 TDD 프레임 구조는 기본적으로 비동기식 브로드캐스팅 프레임 구조를 고려한다. 기지국의 MAP에 포함된 정보 중, MRS에게 할당된 자원에 대한 정보는 다음 프레임 정보를 가리키며, 상기 MAP에 포함된 정보 중 MS1에 할당된 자원에 대한 정보는 현재 프레임에 대한 정보를 가리키는 경우,
Figure 112008023951710-PAT00041
프레임 이후에 대한 정보를 가리키는 경우로 나눌 수 있다. 상기 두 가지 경우에 대해 각각 살펴보기로 한다.
상기 도 7 및 도 8은 상기 MAP에 포함된 정보 중 MS1에 할당된 자원에 대한 정보가 현재 프레임에 대한 정보를 가리키는 경우, MRS->MS 하향링크 및 MS->MRS 상향링크 자원 할당을 위한 프레임 구조를 도시한 도면이다. 상기 도 7을 이용하여 먼저 하향링크 자원 할당을 위한 프레임 구조를 살펴보면, MRS는 앞에서 언급한 시나리오에 따라 상향링크 구간에 MS1이 기지국으로 전송하는 신호(705)를 이용하여 상기 MS1의 평균 수신 SNR을 측정(715)하고, COG-FB(cognitive feedback) 제어 채 널(717)을 통해 자기가 찾은 MS1의 식별자와 MS2가 획득할 수 있는 평균 데이터 전송률을 피드백한다. 이때, 상기 기지국에서는 상기 MS1의 식별자와 MS2가 획득할 수 있는 평균 데이터 전송률을 이용하여 상기 MS1에게 할당되는 자원을 포함하는 MRS->MS 링크를 위한 자원 묶음을 하향링크 MAP(701)을 통해 알려주며, 상기 MRS는 상기 기지국과 동기를 맞추면서(707) 상기 하향링크 MAP(701)을 수신한다.
상기 MAP(701)에 포함되는 정보 중 상기 MRS에게 할당된 자원에 대한 정보는 다음 프레임을 위한 것이기 때문에, 상기 MRS는 MS2와의 링크 상태에 따라 스케줄링하여 MRS MAP을 미리 만들어 놓을 수 있다. 그러나, MS1에 할당된 자원에 대한 정보는 현재 프레임에 대한 정보를 나타내기 때문에, MRS는 상기 정보를 이용하여 MS1에게 할당된 하향링크 자원의 위치를 알아내야 한다. 따라서, MRS는 인지적으로 사용되지 않는 링크에 할당된 MS2들을 위한 데이터와 MRS MAP을 미리 만들어 놓고, 이를 전송(709)한다. 그러면서, t1 시간 동안 기지국의 MAP을 복호화하여 현재 프레임에서 MS1에 할당된 자원의 위치를 파악하고, 인지적으로 사용하는 자원에 할당된 MS2들을 위한 데이터에 대해 상기 파악된 위치에 맞게 미리 부호화 과정을 수행한다. 또한, 상기 MRS는 상기 인지적으로 사용하는 자원에 할당된 MS2들을 위한 작은 MAP 정보를 생성하여 COG-CCH(COGnitive Control CHannel)(711)을 통해 전송하고, 상기 MS1에 해당하는 데이터 버스트(703)와 동일한 위치의 데이터 버스트(713)를 통해 상기 인지적으로 사용하는 자원에 할당된 MS2들을 위한 데이터를 전송한다. 이때, 상기 기지국에서는 MS1에 해당하는 데이터 버스트(703)를 하향링크 프레임의 뒤쪽에 할당해줌으로써 상기 MRS에게 필요한 t1 시간을 확보해준다.
다음으로, 상기 도 8을 이용하여 상향링크 자원 할당을 위한 프레임 구조를 살펴보면, 상향링크 자원 할당에서는 기지국에서 받은 MAP을 확인하여 바로 데이터를 만들어 보낼 필요가 없기 때문에, 상기 도 7에 비해 t2 만큼의 시간적 여유가 생긴다는 차이점이 있다.
상기 도 9 및 도 10은 상기 MAP에 포함된 정보 중 MS1에 할당된 자원에 대한 정보가
Figure 112008023951710-PAT00042
프레임 이후에 대한 정보를 가리키는 경우, MRS->MS 하향링크 및 MS->MRS 상향링크 자원 할당을 위한 프레임 구조를 도시한 도면이다. 이 경우, 상기 도 7 및 도 8 대비 상기 도 9 및 도 10의 달라지는 점은, MRS가 기지국의 MAP을 통해 MS1의 위치를 확인하여 바로 데이터를 만들 필요 없기 때문에, COG-CCH 피드백 없이 MRS MAP을 통해 인지적으로 사용하는 자원 및 인지적으로 사용하지 않는 자원에 할당된 MS2들을 위한 할당 정보를 한번에 보낼 수 있게 된다.
도 11은 본 발명에 따라 MS2가 획득 가능한 평균 데이터 전송률에 대한 모의 실험 결과를 나타낸 그래프이다. 상기 모의 실험에서 고려한 환경은 다음과 같다.
- 주파수 대역 = 9.766KHz
-
Figure 112008023951710-PAT00043
- 맨하탄 스트릿 모델(Manhattan street model)을 따르는 셀 내 MRS의 위치
- Q = 0.01, 0.1
여기서, 단일 셀을 가정할 경우, 셀 간 간섭이 없기 때문에 <수학식 1>에서 계산한
Figure 112008023951710-PAT00044
을 모두 사용할 경우 MRS 내부 SINR이 아주 큰 값을 갖게 된다. 따라서 보다 현실적인 결과를 얻기 위해 모의 실험에서는 상기 <수학식 1>의 조건을 만족하면서
Figure 112008023951710-PAT00045
이 되도록 제한을 두고 수행하였다.
상기 도 11을 참조하면, 기지국이 셀 중앙에 위치하며 하나의 MS1이 고정된 위치에 존재하는 경우, MRS가 셀 중앙에 가까워질수록 기지국으로부터 받는 간섭의 양이 많아져서 MS2의 평균 데이터 전송률이 감소하며, 또한 MRS가 MS1과 가까워질수록 Q 제한의 영향이 커져서 상기 MS2의 평균 데이터 전송률이 감소한다. 반면, 기지국과 MS1으로부터 멀어질수록 MS2가 획득할 수 있는 평균 데이터 전송률은 증가함을 확인할 수 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.
도 1은 본 발명에 따른 TDD OFDMA 기반 셀룰러 시스템과 MRS 기반 시스템이 공존하는 환경에서 MRS와 MS2 간 링크를 고려한 시스템 모델을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 MRS의 송/수신 장치 구성을 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 송신 장치 구성을 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD OFDMA 기반 셀룰러 시스템과 MRS 기반 시스템이 공존하는 환경에서 MRS가 MS2에게 MS1의 하향링크 자원을 차용 할당하기 위한 방법의 절차를 도시한 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD OFDMA 기반 셀룰러 시스템과 MRS 기반 시스템이 공존하는 환경에서 기지국이 MRS의 요청에 따라 MS1의 하향링크 자원을 MS2에게 차용 할당하기 위한 방법의 절차를 도시한 흐름도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 MRS에서 수신 신호의 코드 검출을 통한 송신 전력 계산 방법을 도시한 예시도,
도 7 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 프레임 구조를 도시한 도면, 및
도 11은 본 발명에 따라 MS2가 획득 가능한 평균 데이터 전송률을 나타낸 그래프.

Claims (22)

  1. 셀룰러 시스템과 이동 중계기(Mobile Relay Station : MRS) 기반 시스템이 공존하는 환경에서 MRS의 내부 단말에 대한 자원 할당 방법에 있어서,
    셀룰러 단말에게 미치는 간섭의 크기를 이용하여, 상기 간섭의 크기가 임계치 이하인 하나 이상의 셀룰러 단말을 선택하는 과정과,
    상기 선택된 셀룰러 단말이 할당받은 자원을 내부 단말에게 차용 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 셀룰러 단말을 선택하는 과정은,
    상기 내부 단말이 제 1 임계치 이상의 수신 신호 대 잡음 및 간섭 비(Signal-to-Interference plus Noise Ratio : SINR) 값을 가지도록 보장하는 상기 MRS의 최소 송신 전력 값을 계산하는 과정과,
    상기 계산된 최소 송신 전력 값을 고려하여 송신 전력 값을 결정하는 과정과,
    각 셀룰러 단말별로, 해당 셀룰러 단말에게 제 2 임계치 이하의 간섭을 미치면서 최대로 전송 가능한 MRS의 송신 전력 값을 계산하는 과정과,
    각 셀룰러 단말별로 계산한 최대 송신 전력 값이 상기 결정된 송신 전력 값 이상인 하나 이상의 셀룰러 단말을 검색하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    각 셀룰러 단말별 최대로 전송 가능한 MRS의 송신 전력 값과 상기 결정된 송신 전력 값은, 상기 MRS에서 송신 가능한 최대 송신 전력 값보다 크지 않음을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    각 셀룰러 단말별 최대로 전송 가능한 MRS의 송신 전력 값은, 해당 셀룰러 단말의 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio : SNR)과 송신 전력 중 적어도 하나를 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 SNR은 해당 셀룰러 단말이 상향링크에서 기지국으로 전송하는 신호를 탐지하여 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 송신 전력은,
    해당 셀룰러 단말이 상기 MRS로의 상향링크 등록 구간에서 송신 전력 크기에 따른 코드를 선택하여 전송하는 상향링크 등록 메시지를 수신하거나, 혹은 해당 셀룰러 단말이 상향링크 데이터 전송 시, 제어 채널을 통해 전송하는, 송신 전력을 나타내는 코드를 수신하거나, 혹은 각 셀룰러 단말의 송신 전력을 최소 크기의 송신 전력으로 가정하거나, 혹은 해당 셀룰러 단말이 상향링크에서 기지국으로 전송하는 신호를 탐지하여, 상기 신호에 적용된, 송신 전력을 나타내는 코드를 검출하여 획득하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 단말의 평균 데이터 전송률을 계산하는 과정과,
    상기 계산된 평균 데이터 전송률과 상기 선택된 셀룰러 단말의 식별자를 기지국으로 전송하여, 상기 선택된 셀룰러 단말의 자원에 대한 상기 내부 단말로의 차용 할당 승인을 요청하는 과정을 더 포함하며,
    상기 선택된 셀룰러 단말이 할당받은 자원을 내부 단말에게 차용 할당하는 과정은, 상기 기지국으로부터 상기 요청에 대한 확인 응답이 수신될 시 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 셀룰러 단말 선택 후,
    기지국으로부터 수신되는 MAP을 해독하여 상기 선택된 셀룰러 단말이 기지국으로부터 할당받은 자원의 위치를 확인하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 자원 차용 할당 후,
    상기 내부 단말에게 차용 할당한 자원의 위치를 포함하는 MAP을 생성하여 상기 내부 단말로 전송하는 과정과,
    상기 차용 할당한 자원을 통해 상기 내부 단말에게 데이터를 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 셀룰러 시스템과 이동 중계기(Mobile Relay Station : MRS) 기반 시스템이 공존하는 환경에서 MRS의 내부 단말에 대한 자원 할당 장치에 있어서,
    셀룰러 단말에게 미치는 간섭의 크기를 이용하여, 상기 간섭의 크기가 임계치 이하인 하나 이상의 셀룰러 단말을 선택하는 셀룰러 단말 선택기와,
    상기 선택된 셀룰러 단말이 할당받은 자원을 내부 단말에게 차용 할당하는 MAP 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 셀룰러 단말 선택기는,
    상기 내부 단말이 제 1 임계치 이상의 수신 신호 대 잡음 및 간섭 비(Signal-to-Interference plus Noise Ratio : SINR) 값을 가지도록 보장하는 상기 MRS의 최소 송신 전력 값을 계산하는 수단과,
    상기 계산된 최소 송신 전력 값을 고려하여 송신 전력 값을 결정하는 수단과,
    각 셀룰러 단말별로, 해당 셀룰러 단말에게 제 2 임계치 이하의 간섭을 미치면서 최대로 전송 가능한 MRS의 송신 전력 값을 계산하는 수단과,
    각 셀룰러 단말별로 계산한 최대 송신 전력 값이 상기 결정된 송신 전력 값 이상인 하나 이상의 셀룰러 단말을 검색하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    각 셀룰러 단말별 최대로 전송 가능한 MRS의 송신 전력 값과 상기 결정된 송신 전력 값은, 상기 MRS에서 송신 가능한 최대 송신 전력 값보다 크지 않음을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    각 셀룰러 단말별 최대로 전송 가능한 MRS의 송신 전력 값은, 해당 셀룰러 단말의 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio : SNR)과 송신 전력 중 적어도 하나를 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    해당 셀룰러 단말이 상향링크에서 기지국으로 전송하는 신호를 탐지하여 상기 SNR을 계산하는 SNR 계산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    해당 셀룰러 단말이 상기 MRS로의 상향링크 등록 구간에서 송신 전력 크기에 따른 코드를 선택하여 전송하는 상향링크 등록 메시지를 수신하거나, 혹은 해당 셀룰러 단말이 상향링크 데이터 전송 시, 제어 채널을 통해 전송하는, 송신 전력을 나타내는 코드를 수신하거나, 혹은 각 셀룰러 단말의 송신 전력을 최소 크기의 송신 전력으로 가정하거나, 혹은 해당 셀룰러 단말이 상향링크에서 기지국으로 전송하는 신호를 탐지하여, 상기 신호에 적용된, 송신 전력을 나타내는 코드를 검출하여 상기 송신 전력을 획득하는 코드 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 내부 단말의 평균 데이터 전송률을 계산하는 내부 단말 데이터 전송률 계산기와,
    상기 계산된 평균 데이터 전송률과 상기 선택된 셀룰러 단말의 식별자를 기지국으로 전송하여, 상기 선택된 셀룰러 단말의 자원에 대한 상기 내부 단말로의 차용 할당 승인을 요청하는 자원 차용 할당 승인 요청 송신기를 더 포함하며,
    상기 MAP 생성부(220)는 상기 기지국으로부터 상기 요청에 대한 확인 응답이 수신될 시 상기 선택된 셀룰러 단말이 할당받은 자원을 내부 단말에게 차용 할당하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 10 항에 있어서,
    기지국으로부터 수신되는 MAP을 해독하여 상기 선택된 셀룰러 단말이 기지국으로부터 할당받은 자원의 위치를 확인하는 MAP 해독기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 10 항에 있어서, 상기 MAP 생성부는,
    상기 내부 단말에게 차용 할당한 자원의 위치를 포함하는 MAP을 생성하여 상기 내부 단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 셀룰러 시스템과 이동 중계기(Mobile Relay Station : MRS) 기반 시스템이 공존하는 환경에서 MRS의 프레임 구조에 있어서,
    기지국의 MAP을 수신하고, 상기 수신된 MAP을 해석하여 상기 기지국이 셀룰러 단말에게 할당한 자원의 위치를 확인하는 제 1 구간과,
    상기 셀룰러 단말에게 할당된 자원을 내부 단말에게 차용 할당하고, 상기 내부 단말에게 차용 할당한 자원의 위치를 포함하는 MAP을 생성하여 상기 내부 단말에게 전송하는 제 2 구간과,
    상기 차용 할당한 자원을 통해 상기 내부 단말에게 데이터를 전송하는 제 3 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레임 구조.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 셀룰러 단말은 상기 내부 단말에게 해당 자원을 차용 할당하기 위해 기 선택한 단말임을 특징으로 하는 프레임 구조.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 셀룰러 단말은, 상기 MRS가 해당 셀룰러 단말에게 미치는 간섭의 크기가 임계치 이하인 단말임을 특징으로 하는 프레임 구조.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 기지국이 셀룰러 단말에게 할당한 자원의 위치는 프레임의 뒷 부분임을 특징으로 하는 프레임 구조.
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