KR20120029982A - 캐리어 집성(Ｃａｒｒｉｅｒ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ) 기술을 이용한 리소스 스케줄링 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면 캐리어 집성(Carrier Aggregation)을 이용하여 비연속적인 리소스를 단말에 할당하기 위한 스케줄링 방법을 제공한다. 상기 스케줄링 방법은 상기 단말로부터 전력 잔여량에 대한 보고(Power headroom Report)를 수신하는 단계와; 할당되지 않고 남아 있는 리소스 블록들(Resource Blocks) 중에서 상기 전력 잔여량에 대한 보고에 기초하여, 상기 단말에 할당할 비연속적인 리소스 블록들을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서 상기 결정된 비연속적인 리소스 블록들은 불필요 방사의 발생을 억제할 수 있다. 상기 스케줄링 방법은 상기 결정된 비연속적인 리소스 블록들을 상기 단말에 할당하는 단계를 더 포함할 수 있다.

Description

캐리어 집성(Ｃａｒｒｉｅｒ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ) 기술을 이용한 리소스 스케줄링 방법{METHOD FOR scheduling resources using carrier aggregation technique}
본 발명은 캐리어 집성(Carrier Aggregation) 기술에서 스케줄링에 관한 것이다.
WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 무선 접속(radio access) 기술을 기반으로 하는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 무선 통신 시스템은 전세계에서 광범위하게 전개되고 있다. WCDMA의 첫 번째 진화 단계로 정의할 수 있는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)는 중기적인(mid-term) 미래에서 높은 경쟁력을 가지는 무선 접속 기술을 3GPP에 제공한다.
장기적인 미래에서 높은 경쟁력을 제공하기 위한 것으로서 E-UMTS가 있다. E-UMTS는 기존의 WCDMA UMTS에서 진화한 시스템으로 3GPP에서 표준화 작업을 진행하고 있다. E-UMTS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라 불리기도 한다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다.
E-UMTS는 크게 단말(User Equipment; UE)과 기지국, 네트워크(E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이(Access Gateway; AG)로 구성된다. 통상적으로 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및/또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시 송신할 수 있다. LTE 시스템에서는 다양한 서비스를 하향 전송하기 위해 직교주파수 분할 다중화 방식(Orthogonal frequency divisional multiplexing; OFDM)과 다중안테나(Multi-input Multi-out; MIMO)를 사용하고 있다.
OFDM은 고속 데이터 하향링크 접속 시스템을 대표한다. OFDM의 이점은 할당된 전체 스펙트럼이 모든 기지국에의해 사용될 수 있는 높은 스펙트럼 효율성이다. OFDM 변조에서 전송 대역은 주파수 영역에서 복수의 직교하는 부반송파로 나누어지고, 시간 영역에서 복수의 심볼로 나누어진다. OFDM은 전송 대역을 복수의 부반송파로 분할하므로 부반송파 당 대역폭은 감소하고 반송파당 변조 시간은 증가한다. 상기 복수의 부반송파가 병렬로 전송되므로, 특정 부반송파의 디지털 데이터 또는 심볼 전송률은 단일 반송파보다 낮아진다.
OFDM은 직렬로 입력되는 데이터를 N개의 병렬 데이터로 변환하여, N개의 직교 부반송파(subcarrier)에 실어 전송한다. 부반송파는 주파수 차원에서 직교성을 유지한다. 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; OFDMA)은 OFDM을 변조 방식으로 사용하는 시스템에 있어서 이용 가능한 부반송파의 일부를 각 사용자에게 독립적으로 제공하여 다중 접속을 실현하는 다중 접속 방법을 말한다.
또한 OFDM과 연동하여 용량(capacity)를 늘릴 수 있는 방안 중 가장 많이 이용되고 있는 방식이 다중안테나(Multiple input mulple output; MIMO) 기술이다.
다중안테나(Multiple input mulple output; MIMO) 시스템은 복수의 송수신 안테나를 사용하는 통신 시스템이다.
즉, 무선통신시스템의 송신단 혹은 수신 단에서 다중안테나를 사용하여 용량증대 혹은 성능개선을 꾀하는 기술이다. 여기서는 MIMO를 다중안테나라 칭하기로 한다.
요약하면, 다중안테나 기술이란, 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않고 여러 안테나에서 수신된 단편적인 데이터 조각을 한데 모아 완성하는 기술을 응용한 것이다. 특정 범위에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나 특정 데이터 전송 속도에 대해 시스템 범위를 증가시킬 수 있어 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있는 차세대 이동통신 기술로써, 데이터 통신 확대 등으로 인해 한계 상황에 다다른 이동통신의 전송량 한계를 극복할 수 있는 차세대 기술로 관심을 모으고 있다.
MIMO 시스템은 송수신 안테나의 수가 증가함에 따라 추가적인 주파수 대역폭의 증가없이 채널 용량을 선형적으로 증가시킬 수 있다. MIMO 기술은 다양한 채널 경로를 통과한 심볼을 이용하여 전송 신뢰도를 높일 수 있는 공간 다이버시티(spatial diversity) 방식과, 복수의 송신 안테나를 사용하여 각 안테나가 동시에 별개의 데이터 스트림을 전송하여 전송 레이트를 증가시키는 공간 멀티플렉싱(spatial multiplexing) 방식이 있다.
한편, 3GPP 및 IEEE 802.11에서는 MIMO 시스템을 지원할 뿐만 아니라 서로 다른 다중의 캐리어(carrier)를 함께 사용하여 단말(또는 User Equipment; UE)에게 더 많은 데이터를 전송할 수 있는 방식인 캐리어 집성(carrier aggregation; CA) 기술에 대한 표준화 작업을 진행 중이다. 상기 CA 기술은 둘 이상의 CC(Component Carrier) 를 집성하는 기술이다. LTE-A 에서 CA 는 기존 Rel-8 LTE 시스템과의 하위 호환성을 고려하여 CC 라는 기본 대역폭 단위를 정의한다. 현재 최대 100 MHz 까지 최대 5개의 CC를 사용하는 전송 대역폭에 대한 CA 기술이 논의되고 있으며, 이에 따라 LTE-A를 지원하는 단말은 단말 자신의 능력(Capability)에 따라서 하나의 LTE-A 셀에서 지원되는 복수의 CC 를 동시 송수신 할 수도 있다.
현행 LTE-A 규격에서 논의되고 있는 상기 CA 기술은 크게 인터 밴드(inter-band) CA 와 인트라 밴드(intra-band) CA 기술로 나뉠수 있다. 상기 인터 밴드(inter-band) CA는 서로 다른 대역에 존재하는 각 CC를 집성하여 사용하는 방법이며, 인트라 밴드(intra-band) CA는 동일 주파수 대역내의 각 CC 를 집성하여 사용하는 방법이다. 또한, 상기 CA 기술은 더 상세하게는 다시 인트라 밴드(Intra-Band) 연속(Contiguous) CA, 인트라 밴드(Intra-Band) 비연속(Non-Contiguous) CA와 인터밴드(Inter-Band) 비연속(Non-Contiguous) CA로 나뉘어 진다.
전술한 캐리어 집성(carrier aggregation; CA) 기술의 개념만이 제시되었고, 단말에게 캐리어 컴포넌트(Carrier Component)들을 어떠한 방식으로 할당하는지에 대해서는 제시되지 않았다.
따라서, 본 발명의 목적은 캐리어 집성(CA) 기술에서 단말을 위해 스케줄링을 하는 방식을 제안하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의하면 캐리어 집성(Carrier Aggregation)을 이용하여 비연속적인 리소스를 단말에 할당할 때, 발생가능한 불요 방사(Unwanted emission)를 억제하는 스케줄링 방법을 제공한다.
구체적으로, 전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의하면 캐리어 집성(Carrier Aggregation)을 이용하여 비연속적인 리소스를 단말에 할당하기 위한 스케줄링 방법을 제공한다. 상기 스케줄링 방법은 상기 단말로부터 전력 잔여량에 대한 보고(Power headroom Report)를 수신하는 단계와; 할당되지 않고 남아 있는 리소스 블록들(Resource Blocks) 중에서 상기 전력 잔여량에 대한 보고에 기초하여, 상기 단말에 할당할 비연속적인 리소스 블록들을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서 상기 결정된 비연속적인 리소스 블록들은 불필요 방사의 발생을 억제할 수 있다. 상기 스케줄링 방법은 상기 결정된 비연속적인 리소스 블록들을 상기 단말에 할당하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 결정된 비연속적인 리소스 블록들은 제1 대역과 제2 대역에 걸쳐서 위치할 수 있다. 상기 제1 대역과 제2 대역은 인트라 밴드에 해당할 수 있다.
상기 결정하는 단계에서 상기 비연속적인 리소스 블록들을 이용하기 위한 BOrequired와 상기 단말의 전력 잔여량이 비교될 수 있다.
상기 결정하는 단계에서, 상기 비연속적인 리소스 블록들을 이용하여 상기 단말이 전송을 할 때 불필요 방사가 발생하지 않도록 하기 위해서 감소시켜야 하는 전력의 양과 상기 단말의 전력 잔여량이 비교될 수 있다.
상기 결정된 리소스 블록들은 불필요 방사가 발생하지 않도록 하기 위해서 감소시켜야 하는 전력양의 값이 상기 단말의 전력 잔여량과 비교하여 더 작은 값을 갖는 리소스 블록들에 해당할 수 있다.
상기 비연속적인 리소스 블록들의 개수에 따라서 상기 감소시켜야 하는 전력의 양이 달라질 수 있다.
상기 결정 단계에서는 상기 비연속적인 리소스 블록들의 개수에 따라서 상기 감소시켜야 하는 전력의 양이 다르게 표현된 테이블을 이용할 수 있다.
구체적으로, 전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 캐리어 집성(Carrier Aggregation)을 이용하여 비연속적인 리소스를 할당하기 위한 스케줄링 방법이 또한 제공된다. 상기 스케줄링 방법은 할당되지 않고 남아 있는 리소스 블록들(Resource Blocks) 중에서 단말에 할당할 리소스 블록들을 선정하는 단계와; 상기 선정된 리소스 블록들이 비연속적인지 판단하는 단계와; 비연속적인 경우 상기 단말로부터 보고되는 전력 잔여량(Power headroom)에 기초하여, 상기 선정된 비연속적인 리소스 블록들이 상기 단말에게 적합한지 판단하는 단계와; 상기 적합한 경우, 상기 선정된 비연속적인 리소스 블록들을 상기 단말에 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 선정된 비연속적인 리소스 블록들이 상기 단말에게 적합한지 판단하는 단계에서, 상기 리소스 블록들이 비연속적인 경우, 상기 비연속적인 리소스 블록들을 이용하여 상기 단말이 전송을 수행할 때 불필요 방사가 발생하지 않도록 하기 위해서 감소시켜야 하는 전력의 양과 상기 단말로부터 보고되는 전력 잔여량(Power headroom)을 비교될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 캐리어 집성(Carrier Aggregation)을 이용하여 비연속적인 리소스를 단말에 할당할 때, 불요 방사(Unwanted emission)의 발생 가능성을 고려하여, 스케줄링을 수행함으로써, UE Tx RF 규격의 강화 없이, 전반적인 시스템의 망 안정성 향상 및 UE Tx RF 소비 전력과 비용 절감을 얻을 수 있다.
도 1은 일반적인 다중안테나 시스템의 안테나 구성도이다.
도 2는 인트라 밴드(intra-band) 캐리어 집성(Carrier Aggregation; CA)을 도시한 개념도이다.
도 3은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 인터 밴드(inter-band) 캐리어 집성을 도시한 개념도이다.
도 4는 각각의 CA 지원 방식을 위한 단말의 송신부의 기본 구성을 나타낸다.
도 5는 2x20 MHz LTE-A 인트라 밴드(intra-band) CA에서 2개의 클러스터 리소스 블록(RB) 할당에 따라 필요한 파워 백오프(power backoff)의 양을 dB 단위로 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스케줄링 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스케줄링 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 도시된 바와 같이 상기 기지국(100)은 저장 수단(101)와 컨트롤러(102)와 송수신부(103)를 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 대해서 구체적으로 설명하기에 앞서, 이해를 도모하고자 간략하게 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 다중안테나 시스템의 안테나 구성도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이 송신 안테나의 수를 NT 개로, 수신 안테나의 수를 NR개로 동시에 늘리게 되면, 송신기나 수신기에서만 다수의 안테나를 사용하게 되는 경우와 달리 안테나 수에 비례하여 이론적인 채널 전송 용량이 증가하므로, 전송 레이트(또는 전송율)을 향상시키고, 주파수 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
채널 전송 용량의 증가에 따른 전송율은 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트(Ro)에 다음과 같은 레이트 증가율(Ri)이 곱해진 만큼 이론적으로 증가할 수 있다. 즉, 예를 들어, 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다.
이와 같은 다중안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후 이를 실질적인 데이터 전송률 향상으로 이끌어 내기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있으며, 이들 중 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.
Figure pat00001
현재까지의 다중안테나 관련 연구 동향을 살펴보면 다양한 채널 환경 및 다중접속 환경에서의 다중안테나 통신 용량 계산 등과 관련된 정보 이론 측면 연구, 다중안테나 시스템의 무선 채널 측정 및 모형 도출 연구, 그리고 전송 신뢰도 향상 및 전송률 향상을 위한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발한 연구가 진행되고 있다.
일반적인 MIMO 채널(channel) 환경을 갖는 단말 구조에서 각 수신 안테나에 들어오는 수신신호는 다음과 같이 표현 될 수 있다.
Figure pat00002
여기서 각 송수신 안테나간의 채널은 송수신 안테나 인덱스에 따라 구분할 수 있으며, 송신 안테나 j로부터 수신 안테나 i를 거치는 채널을 hij로 표시되며, 만일 송신 할 때 LTE 와 같이 프리코딩(precoding) 기법(scheme)을 사용할 경우 송신신호 x 는 수식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00003
여기서 프리코딩 행렬(precoding matrix) W의 i는 j번째 송신안테나와 번째 정보간의 가중치를 의미하며, 이때 각 송신되는 신호의 전송 전력을 P1, P2, P3,....PN라 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보는 다음과 같이 대각 행렬 P로 나타낼 수 있다.
Figure pat00004
한편, 캐리어 집성(carrier aggregation; CA) 기술은 전술한 바와 같이, 크게 인터 밴드(inter-band) CA 와 인트라 밴드(intra-band) CA 기술로 나뉠수 있다. 상기 인터 밴드(inter-band) CA는 서로 다른 대역에 존재하는 각 CC를 집성하여 사용하는 방법이며, 인트라 밴드(intra-band) CA는 동일 주파수 대역내의 각 CC 를 집성하여 사용하는 방법이다. 또한, 상기 CA 기술은 더 상세하게는 다시 인트라 밴드(Intra-Band) 연속(Contiguous) CA, 인트라 밴드(Intra-Band) 비연속(Non-Contiguous) CA와 인터밴드(Inter-Band) 비연속(Non-Contiguous) CA로 나뉘어 진다.
도 2는 인트라 밴드(intra-band) 캐리어 집성(Carrier Aggregation; CA)을 도시한 개념도이다. 도 2의 (a)는 인트라 밴드 근접(continguous) CA를 나타내고 있고, 도 2의 (b)는 인트라 밴드 비근접(non-continguous) CA를 나타내고 있다.
LTE-Advance의 경우 고속 무선 전송의 실현을 위하여 업 링크(Uplink) MIMO 와 캐리어 집성(Carrier Aggregation)을 포함한 다양한 기법이 추가되어 있다. LTE-Advance에서 논의되고 있는 CA는 도 2의 (a)에 나타낸 인트라 밴드(intra-band) 연속(Contiguous) CA와 도 2의 (b)에 나타낸 인트라 밴드(intra-band) 비연속(Non-Contiguous) CA로 나누어 질 수 있다.
도 3은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 인터 밴드(inter-band) 캐리어 집성을 도시한 개념도이다. 도 3의 (a)는 인터 밴드 CA을 위한 낮은 밴드와 높은 밴드의 결합을 나타내고 있고, 도 3의 (b)는 인터 밴드 CA를 위한 비슷한 주파수 밴드의 결합을 나타내고 있다.
즉, 도 3의 인터 밴드 캐리어 집성은 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이 인터 밴드(inter-band) CA의 RF 특성이 서로 다른 낮은 밴드(low-band)와 높은 밴드(high-band)의 캐리어(carrier)들 간의 인터 밴드(inter-band) CA와 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이 RF(radio frequency) 특성이 유사하여 각 컴포넌트 캐리어(component carrier)별로 공통의 RF 단자를 사용할 수 있는 유사 주파수의 인터 밴드(inter-band) CA로 나누어 질 수 있다.
Figure pat00005
표 1은 3GPP TS36.101에 정의된 동작 주파수 대역(operating bands)를 나타내며, 이를 기준으로 도 2와 도 3의 4가지의 CA 케이스(case)가 구분된다.
LTE-Advanced 또는 802.11 VHT에서의 단말기(또는 User Equipment; UE)는 기본적으로 MIMO 기술(technology)를 지원하며, 캐리어 집성(carrier aggregation)을 통한 광대역 주파수 사용으로 매우 높은 데이터(data) 전송속도를 얻을 수 있게 되었다. 하지만 이러한 CA와 MIMO 시스템(system) 모두를 지원하는 단말의 구조는 매우 복잡하며, 또한 다양한 방식으로 지원될 수 있다.
즉, 기존 MIMO를 지원하기 위해서는 계층(layer) 개수에 따른 RF 체인(chain)이 각각 따로 존재를 하여야 하며, 이 구조에서 CA를 지원하기 위해서는 각 운영자(operator)들이 보유하고 있는 주파수에 따라 인트라 밴드(intra-band) 연속(contiguous) CA 지원 방식과 인터 밴드(inter-band) 비연속(non-contiguous) CA 지원 방식으로 나누어 질 수 있다.
기본적으로 CA 기술을 지원하는 단말의 아키텍처는 동시에 지원 가능한 CA의 CC(Component Carrier)의 개수 별로 송수신부가 요구된다. 하지만 단말의 구현상의 여러 이점들을 고려하여, 인트라-밴드(Intra-Band) 연속(Contiguous) CA의 경우 광 대역의 송수신부를 적용한 단일 RF 구조의 적용이 현재 활발히 논의되고 있다.
각각의 CA 지원 방식을 위한 단말의 송신부의 기본 구성이 도 4 에 제시되어 있다.
도 4은 각각의 CA 지원 방식을 위한 단말의 송신부의 기본 구성을 나타낸다.
도 4의 (a)는 인트라 밴드 연속 CA를 위한 송신부의 구성을 나타내는데, 상기 송수신부는 하나의 베이스밴드와, 하나의 IFFT(inverse fast fourier tramsform)와 하나의 DAC(Digital to Analog Convector)와 하나의 합성기와 하나의 PA(Power Amplifier), 하나의 안테나를 포함한다.
도 4의 (b)는 인트라 밴드 연속 CA 및 인트라 밴드 비연속 CA를 모두 지원하는 송신부의 구성을 나타내며, 도시된 바와 같이 다중 베이스밴드와, 다중 IFFT와 다중 DAC를 포함한다. 제1 DAC를 거쳐 변환된 아날로그 신호는 제1 합성기 에 의해 L1(즉, 제1 중간주파수(IF1))와 합성되고, 상기 합성된 신호는 다시 컴바인더(combiner)에 의해 제2 DAC를 거쳐 변환된 아날로그 신호와 결합되고, 상기 결합된 신호는 L2(즉, 제2 중간 주파수(IF2))와 결합된 후, PA(Power Amplifier)에 의해서 증폭된 후, RF 필터를 거쳐 하나의 안테나를 통해 송신된다.
도 4의 (c)는 인트라 밴드 연속 CA 및 인트라 밴드 비연속 CA를 모두 지원하는 또 다른 송신부의 구성을 나타내며, (b)와 달리 제1 DAC를 거쳐 변환된 아날로그 신호는 제1 합성기에 의해 L1(즉, 제1 중간주파수(IF1))와 합성되고, 제2 DAC를 의해 변환된 아날로그 신호는 L2(즉, 제2 중간 주파수(IF2))와 합성된 후, 상기 제1 합성기 및 제2 합성기 각각에 의해서 합성된 신호는 컴바인더에 의해서 컴바인된 후, PA에 의해서 증폭된 후, RF 필터를 거쳐 하나의 안테나를 통해 송신된다.
도 4의 (d)는 인트라 밴드 연속 CA 및 인트라 밴드 비연속 CA를 모두 지원하고, 때에 따라서는 인트라 밴드 CA를 지원하는 송수신부의 구조를 나타낸다. 이 송수신부는 도 4의 (c)에 도시된 송수신부와 달리 하나 또는 다중 RF 필터 및 안테나를 거쳐 송신된다.
한편, 앞서 언급한 인트라 밴드(intra-band) CA에 의하면, 비연속적인 리소스 블록(Resource Block)들이 단말에게 할당되게 된다. 이외에도, 새롭게 제안되고 있는 Clustered DFT-S-OFDM 기법에 의하면 한 개의 DFT 블록을 사용하고 불연속적인 부 반송파 할당을 허용하고 있으며, 이에 따라 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)-PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 간 또는 PUSCH-PUSCH 간의 동시 전송이 새롭게 허용되었다. 이에 따라 주파수 측면에서 다이버시티 이득(Frequency diversity)을 얻을 수 있으며, 특히 기존에 불가능한 PUCCH 와 PUSCH 간의 동시 전송을 허용함으로써 기지국의 데이터 스케줄링 시 유연성과 효율 향상을 얻을 수 있다.
이와 같이 비연속적인 리소스 블록(Discontinuous RB)을 할당함에 있어서 각각의 연속적인 리소스 블록(RB)의 집합을 통상적으로 클러스터(cluster)로 칭하기도 한다.
이러한 비연속적인 리소스 블록(discontinuous RB) 할당은 주파수 다이버시티에 의한 이득과 스케줄링 유연성 및 효율 향상에 따른 이득을 얻을 수 있지만, SEM(Spectrum Emission Mask) 이나 SE(Spurious Emission)를 포함한 불요 방사(Unwanted emission) 측면에서, IM(intermodulation)에 의하여 많은 문제가 제기되고 있다.
이와 같이 불요 방사 측면에 의해서 단말의 송신 파워는 백오프(backoff), 즉 감소될 필요가 있다.
도 5은 2x20 MHz LTE-A 인트라 밴드(intra-band) CA에서 2개의 클러스터 리소스 블록(RB) 할당에 따라 필요한 파워 백오프(power backoff)의 양을 dB 단위로 나타낸다.
도 5에서 리소스 블록(RB) 할당은 각 CC(Component Carrier)의 양쪽 끝부분부터 개수를 증가시키면서 수행되었다. 또한 필요한 파워 백오프(power backoff)는 LTE-A 규격에서 논의되고 있는 ACLRUTRA1/2, 2x20 MHz SEM, SE 를 모두 만족하기 위하여 필요한 파워 백오프(power backoff), 즉 BOrequired를 나타낸다.
도 5에서 나타난 바와 같이 비연속적인 리소스 블록(Discontinuous RB) 할당에 의하여, LTE-A에서는 최악의 경우 10 dB 보다 큰 파워 백오프(power backoff)가 필요할 수도 있다.
즉 도 5의 (a)에서 나타난 바와 같이 안쪽의 리소스 블록들, 즉 각기 1번 쪽 방향의 리소스 블록을 할당하는 경우, 필요한 백오프의 양이 최대가 된다. 또한, 도 5의 (b)에서, 수평은 제1 캐리어 컴포넌트(CC1)을 나타내고, 수직은 제2 캐리어 컴포넌트(CC2)를 나타내고, 오른쪽 막대그래프에서 어두워질수록 많은 양의 백오프가 필요하는 것을 나타낸다. 도 5의 (b)에서는 각 캐리어 컴포넌트에서 첫 번째 리소스 블록들을 할당하는 경우, 가장 어두워져 최대 10db이상의 백오프가 필요한 것을 알 수 있다.
이와 같이 비연속적인 리소스 블록(Discontinuous RB)을 할당하는 경우, 단말이 자신 또는 인접 시스템에 미치는 영향을 감소시키기 위해서는, 리소스 블록(RB) 할당 패턴에 따라서 최대 10 dB 이상의 많은 파워 백오프(backoff) 가 요구되고, 이는 시스템의 서비스 영역 및 용량 감소를 가져오게 된다.
이하에서는 전술한 파워 백오프를 감안하여 본 발명의 실시예들에 따라 단말에게 리소스, 예컨대 업링크 리소스를 스케줄링 하는 방안에 대해서 설명한다.
첫 번째 방안은 비연속적인 리소스 블록들을 할당할 때, 각각 클러스터(cluster)에서 연속적인 리소스 블록의 길이를 특정 값 이상으로 한정하는 것일 수 있다. 예를 들어 클러스터에서 연속적인 RB 길이를 20 이상으로 한정하는 경우, 불요 방사(unwanted emission)을 억제하기 위하여 필요한 파워 백오프(Backoff)는 모든 경우에 단지 2.5 dB 만 요구될 수 있다. 이 방식은 가장 간단한 형태이면서, 불요방사(unwanted emission)의 방지 측면에서 좋은 특성을 보일 수 있다.
다른 방안으로는, 단말의 전력 잔여량을 고려하여, 앞서 언급한 바와 같이 기지국(예컨대 eNode B)가 업링크 자원, 즉 리소스 블록을 할당할 때, 불요 방사(unwanted emission)가 발생하지 않는 범위에서 비연속적인 리소스 블록들을 할당할 수 있게 할 수 있다.
이해를 돕고자 간략하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 단말(또는 UE)의 사용 가능한 여유 전력 또는 잔여 전력의 양을 의미하는 PH(Power headroom)를 보고하는 보고 메시지, 예컨대 PHR(power headroom reporting) 메시지 또는 정보를 기지국, 예컨대 eNodeB에게 전송한다.
상기 PHR(power headroom reporting) 메시지 또는 정보는 단말이 어느 정도의 파워를 추가적으로 사용할 수 있는지 알려주기 위함이다. 즉 상기 PHR(power headroom reporting) 메시지 또는 정보는 단말기기 최대로 송신할 수 있는 파워에서 현재 단말이 송신하고 있는 파워 값의 차이를 의미한다.
이와 같이 상기 단말이 상기의 전력 잔여량을 기지국에 알려주는 이유는, 특정 단말에게 상기 단말의 능력을 벗어나는 양의 무선 자원을 할당하지 않기 위해서이다. 예를 들어 최대 송신 가능 전력이 10 W인 단말을 가정해 보자. 그리고 현재 단말이 10Mhz의 주파수 대력을 사용하여 9W의 출력을 쓰고 있다고 가정하자. 이 단말에게 20Mhz의 주파수 대역을 할당한다면, 9W*2=18W의 전력이 필요하다, 그러나 상기 단말의 최대 파워가 10W이므로, 상기 단말에 게 20Mhz를 할당한다면, 상기 단말은 상기 주파수 대역을 모두 사용할 수 없거나, 혹은 전력이 모자라게 되어, 기지국이 상기 단말의 신호를 제대로 수신할 수 없을 것이다
즉, 상기 PHR(power headroom reporting) 메시지 또는 정보에 의하여 PH(power headroom)에 여유가 없는 단말에 불필요하게 업링크(uplink) 자원이 할당되는 것을 방지함으로써, 전체 시스템의 용량을 극대화 할 수 있다.
따라서, 단말의 전력 잔여량을 고려하여, 앞서 언급한 바와 같이 기지국(예컨대 eNode B)가 업링크 자원, 즉 리소스 블록을 할당할 때, 불요 방사(unwanted emission)가 발생하지 않는 범위에서 비연속적인 리소스 블록들을 할당할 수 있게 할 수 있다.
이와 같은 방안은 다시 여러 형태로 구현될 수 있다.
첫 번째 형태는, 현재 단말의 전력 잔여량과, 단말에게 할당할 리소스 블록(RB) 패턴에서 요구되는 백오프(Backoff)(BOrequired)를 고려하여 비연속적인 리소스 블록들의 패턴을 제한하는 것이다.
다른 형태는, 리소스 블록들 중에서 단말에게 할당하는 것으로 선택된 리소스 블록(RB)들이 비연속적인 경우에 그 비연속적인 패턴에서 요구되는 백오프의 양과 단말의 전력 잔여량을 비교하여, 백오프의 양이 더 크다면, 현재 선택된 비연속적인 리소스 블록들을 사용하지 않고, 다시 다른 리소스 블록들을 선택하도록 하는 것이다.
이하에서는 이에 대해서 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스케줄링 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 먼저 기지국 또는 eNodeB는 업링크 리소스를 스케줄링한다(S110), 즉 상기 기지국 또는 eNodeB는 할당되지 않고 남아 있는 리소스 블록들(Resource Blocks) 중에서 단말에 할당할 리소스 블록들을 선택한다.
이어서, 상기 선택된 리소스 블록들이 비연속적인지 판단한다(S120). 비연속적이 아니라면, 상기 선택된 리소스 블록들을 상기 단말에게 할당하고 종료한다.
그러나, 비연속적이라면, 상기 단말로부터 수신한 PHR 메시지 또는 정보에 기초하여 상기 단말의 전력 잔여량과, 상기 비연속적인 리소스 블록들에 의해서 요구되는 파워 백오프의 값을 비교한다(S130).
상기 단말의 전력 잔여량 보다 상기 비연속적인 리소스 블록들에 의해서 요구되는 파워 백오프의 값이 크거나 같은 경우에는 선택된 비연속적인 리소스 블록들을 사용하지 않고(S140), 다시 다른 리소스 블록들을 선택하기 위해 상기 S110과정으로 궤한한다.
이에 따라서 단말은 항상 현재 전력 잔여량 보다 적은 파워 백오프(power backoff)가 필요한 리소스 블록들을 이용하여 송신을 할 수 있으므로, 대역 외의 불요 방사(unwanted emission)가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스케줄링 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7에 도시된 다른 실시예에 따른 스케줄링 방법은 단말에게 할당할 리소스 블록들을 선택함에 있어서, 미리 단말의 전력 잔여량 보다 적은 파워 백오프(power backoff)가 필요한 리소스 블록들만을 선택할 수 있게 하는 방안이다.
구체적으로, 상기 단말로부터 전력 잔여량에 대한 보고(Power headroom Report)를 수신한 후, 할당되지 않고 남아 있는 리소스 블록들(Resource Blocks) 중에서 상기 전력 잔여량에 대한 보고에 기초하여, 상기 단말에 할당할 비연속적인 리소스 블록들을 선택할 수 있다(S210).
이어서, 상기 선택된 비연속적인 리소스 블록들을 상기 단말에 할당할 수 있다(S220).
이 방안은 남아 있는 리소스 블록들 중에서 단말에게 할당할 리소스 블록들을 선택할 때부터 미리 미리 단말의 전력 잔여량 보다 적은 파워 백오프(power backoff)가 필요한 리소스 블록들만을 선택하므로, 보다 절차가 간소화될 수 있는 장점이 있다.
특히, 통상적으로 업링크 자원을 스케줄링 할때, 채널의 품질, 유효 자원의 량 등을 포함한 다양한 매개 변수를 고려하여, 데이터 전송율을 최적화 하면서 셀 내의 단말이 요구하는 QoS(Quality of Service)를 만족시킬 수 있도록 스케줄링을 하므로, 상기 PHR을 추가적으로 상기 매개 변수에 단순하게 추가하는 것으로 달성될 수 있다.
또한, 상기 리소스 블록들을 선택할 때에, 주파수 다이버시티(Frequency diversity)나 스케줄링(scheduling) 효율 등의 측면에서 가장 이득이 높은 좋은 리소스 블록들의 패턴을 추가적으로 고려할 수 있도록 함으로써, 시스템 이득을 더 높이는 것도 가능하다.
한편, 비연속적인 리소스 블록들로 인하여 요구되는 전력 감소량, 즉 백오프(BOrequired)는 사전에 룩업 테이블(look-up table) 형태로 구현이 가능하다. 도 5에 도시된 RF 특성을 고려한 룩업 테이블이 오류! 참조 원본을 찾을 수 없습니다.> 에 제시되어 있다.
일반적으로, PHR 은 1 dB 간격으로 정의될 수 잇으므로, 파워 백오프(BOrequired) 값의 분해능(resolution)도 1 dB 간격으로 표현될 수 있다.
Figure pat00006
각주1) 클러스터 RB 할당에서 최소의 연속하는 RB 개수를 나타내고, 각주2) 할당되는 RB의 총 개수를 나타낸다.
리소스 블록들의 패턴은 할당된 대역폭 내에서 양쪽 가장 외곽부터 RB 사이즈가 증가하는 경우에 대해서 산출된 값으로써, 2x20 MHz 에서 가장 많은 파워 백오프(BOrequired)값을 요구하는 경우이다. 따라서 클러스터의 시작 위치(RBstart) 에 따라 <표 1>의 값보다 작은 파워 백오프(Back off)만 요구하는 경우도 발생한다.
한편, 지금까지 설명한 방법은 저장매체에 저장될 수 있고, 제어부에 의해서 실행될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이 상기 기지국(100)은 저장 수단(101)와 컨트롤러(102)와 송수신부(103)를 포함한다.
상기 저장 수단(101)은 전술한 방법을 저장한다.
상기 컨트롤러들(102)은 상기 저장 수단(101) 및 상기 송수신부(103)를 제어한다. 구체적으로 상기 컨트롤러(102)은 상기 저장 수단(101)에 저장된 상기 방법들을 각기 실행한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.

Claims (12)

  1. 캐리어 집성(Carrier Aggregation)을 이용하여 비연속적인 리소스를 단말에 할당하기 위한 스케줄링 방법으로서,
    상기 단말로부터 전력 잔여량에 대한 보고(Power headroom Report)를 수신하는 단계와;
    할당되지 않고 남아 있는 리소스 블록들(Resource Blocks) 중에서 상기 전력 잔여량에 대한 보고에 기초하여, 상기 단말에 할당할 비연속적인 리소스 블록들을 결정하는 단계와; 여기서 상기 결정된 비연속적인 리소스 블록들은 불필요 방사의 발생을 억제하며;
    상기 결정된 비연속적인 리소스 블록들을 상기 단말에 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결정된 비연속적인 리소스 블록들은 제1 대역과 제2 대역에 걸쳐서 위치하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 대역과 제2 대역은 인트라 밴드에 해당하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 결정하는 단계에서
    상기 비연속적인 리소스 블록들을 이용하기 위한 BOrequired와 상기 단말의 전력 잔여량이 비교되는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 결정하는 단계에서
    상기 비연속적인 리소스 블록들을 이용하여 상기 단말이 전송을 할 때 불필요 방사가 발생하지 않도록 하기 위해서 감소시켜야 하는 전력의 양과 상기 단말의 전력 잔여량이 비교되는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 결정된 리소스 블록들은
    불필요 방사가 발생하지 않도록 하기 위해서 감소시켜야 하는 전력양의 값이 상기 단말의 전력 잔여량과 비교하여 더 작은 값을 갖는 리소스 블록들에 해당하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 비연속적인 리소스 블록들의 개수에 따라서 상기 감소시켜야 하는 전력의 양이 달라지는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 결정 단계에서는
    상기 비연속적인 리소스 블록들의 개수에 따라서 상기 감소시켜야 하는 전력의 양이 다르게 표현된 테이블을 이용하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  9. 캐리어 집성(Carrier Aggregation)을 이용하여 비연속적인 리소스를 할당하기 위한 스케줄링 방법으로서,
    할당되지 않고 남아 있는 리소스 블록들(Resource Blocks) 중에서 단말에 할당할 리소스 블록들을 선정하는 단계와;
    상기 선정된 리소스 블록들이 비연속적인지 판단하는 단계와;
    비연속적인 경우 상기 단말로부터 보고되는 전력 잔여량(Power headroom)에 기초하여, 상기 선정된 비연속적인 리소스 블록들이 상기 단말에게 적합한지 판단하는 단계와;
    상기 적합한 경우, 상기 선정된 비연속적인 리소스 블록들을 상기 단말에 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 선정된 비연속적인 리소스 블록들이 상기 단말에게 적합한지 판단하는 단계에서
    상기 리소스 블록들이 비연속적인 경우, 상기 비연속적인 리소스 블록들을 이용하여 상기 단말이 전송을 수행할 때 불필요 방사가 발생하지 않도록 하기 위해서 감소시켜야 하는 전력의 양과 상기 단말로부터 보고되는 전력 잔여량(Power headroom)을 비교하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 결정된 비연속적인 리소스 블록들은 제1 대역과 제2 대역에 걸쳐서 위치하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 대역과 제2 대역은 인트라 밴드에 해당하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
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