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KR100650116B1 - Method and frame structure for supporting dynamic channel allocation and dynamic power allocation in frequency reuse partitioning based ofdma system - Google Patents

Method and frame structure for supporting dynamic channel allocation and dynamic power allocation in frequency reuse partitioning based ofdma system Download PDF

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KR100650116B1
KR100650116B1 KR1020050081791A KR20050081791A KR100650116B1 KR 100650116 B1 KR100650116 B1 KR 100650116B1 KR 1020050081791 A KR1020050081791 A KR 1020050081791A KR 20050081791 A KR20050081791 A KR 20050081791A KR 100650116 B1 KR100650116 B1 KR 100650116B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mobile terminal
frequency reuse
slot
channel
ofdma system
Prior art date
Application number
KR1020050081791A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
장경희
차인석
허주
Original Assignee
인하대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

A dynamic channel allocation method and a dynamic power allocation method of an OFDMA system based on a frequency reuse partitioning scheme, and a frame structure for supporting the same are provided to enable a mobile terminal to receive a better channel by dynamically allocating a sub carrier of a channel group having a high SINR(Signal to Interference and Noise Ratio). A dynamic channel allocation method of an OFDMA system based on a frequency reuse partitioning scheme includes the steps of: selecting a mobile terminal having a minimum ratio that the sum of an allocated transmission ratio is divided by a transmission ratio, which the mobile terminal requests, as a prior channel allocation candidate(S410); and dynamically allocating a sub carrier of the sub channel group by selecting a predetermined sub channel group of sub channel groups having a first frequency reuse ratio by a mobile terminal in an inner cell, and a predetermined sub channel group of sub channel groups having a second frequency reuse ratio by a mobile terminal in an outer cell(S420).

Description

주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 채널 할당 방법 및 동적 전력 할당 방법과 이를 지원하는 프레임 구조{METHOD AND FRAME STRUCTURE FOR SUPPORTING DYNAMIC CHANNEL ALLOCATION AND DYNAMIC POWER ALLOCATION IN FREQUENCY REUSE PARTITIONING BASED OFDMA SYSTEM} Dynamic Channel Allocation Method and Dynamic Power Allocation Method and Supported Frame Structure in ODFDMA System Based on Frequency Reuse Rate Partition System

도 1은 일반적인 주파수 재사용율 분할 방식을 개략적으로 나타낸 도.1 is a schematic diagram illustrating a general frequency reuse rate division scheme.

도 2는 본 발명을 구현하기 위한 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 플랫폼의 기본적인 셀 구조도.2 is a basic cell structure diagram of a frequency reuse rate division scheme based OFDMA platform for implementing the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 주파수 재사용율 분할 방식 기반 동적 채널 할당 방식을 적용하기 위한 무선자원구조를 나타낸 도. 3 is a diagram illustrating a radio resource structure for applying a dynamic channel allocation scheme based on a frequency reuse rate division scheme according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 동적 채널 할당 알고리즘에 대한 흐름도.4 is a flow diagram for a dynamic channel allocation algorithm in accordance with the present invention.

도 5a는 본 발명에 따른 동적 채널 할당 알고리즘에 따라 무선 자원을 이동 단말에게 할당하기 위하여 공평성을 기준으로 채널을 할당할 이동 단말 선택에 대한 도. 5A illustrates mobile terminal selection for allocating channels on a fairness basis to allocate radio resources to mobile terminals according to the dynamic channel allocation algorithm in accordance with the present invention.

도 5b는 본 발명에 따른 동적 채널 할당 알고리즘에 따라 이동 단말의 위치 정보를 기준으로 주파수 재사용율 1 또는 3인 서브 채널 그룹 내에서 가장 좋은 서브 캐리어를 이동 단말에게 할당하는 것을 나타낸 도. FIG. 5B is a diagram illustrating allocating a best subcarrier to a mobile terminal within a subchannel group having a frequency reuse rate of 1 or 3 based on location information of the mobile terminal according to the dynamic channel allocation algorithm according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 동적 전력 할당 알고리즘에 대한 흐름도.6 is a flow diagram for a dynamic power allocation algorithm in accordance with the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 주파수 재사용율 분할방식에 기반을 둔 동적 채널 및 전력 할당 기법을 적용하기 위하여 제안된 프레임 구조를 나타낸 도.7 illustrates a proposed frame structure for applying a dynamic channel and power allocation scheme based on a frequency reuse rate division scheme according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 동적 채널 및 전력 할당 방식을 적용하기 위한 기본적인 파라미터를 나타낸 도.8 illustrates basic parameters for applying a dynamic channel and power allocation scheme according to the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 동적 채널 및 전력 할당 기법을 위한 슈퍼 프레임을 시작하는 첫 번째 상, 하향 링크 슬롯을 나타낸 도.9 illustrates a first phase, downlink slot starting a super frame for a dynamic channel and power allocation scheme in accordance with the present invention.

도 10은 본 발명에 따른 동적 채널 및 전력 할당 기법을 위한 슈퍼 프레임을 시작하는 첫번째 상, 하향 링크 슬롯을 제외한 나머지 상, 하향 링크 슬롯을 나타낸 도.FIG. 10 is a diagram illustrating a first phase and a downlink slot other than the first phase and downlink slot starting a super frame for a dynamic channel and power allocation scheme according to the present invention. FIG.

도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 동적 채널 및 전력 할당 기법을 적용하였을 때 발생하는 하향 및 상향 링크 오버헤드 양을 나타낸 도.11 and 12 are diagrams illustrating the amount of downlink and uplink overhead generated when applying a dynamic channel and power allocation scheme according to the present invention.

도 13은 본 발명에 따른 매 슬롯 단위로 적응 변조만을 수행하는 상향 및 하향 링크 슬롯 구조를 나타낸 도.13 is a diagram illustrating uplink and downlink slot structures for performing adaptive modulation only in units of slots according to the present invention.

도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 동적 채널 및 전력 할당 기법의 오버헤드를 줄이기 위하여 슬롯 단위의 적응 변조 및 프레임 단위의 동적 자원 할당을 적용하였을 때 발생하는 하향 및 상향 링크 오버헤드 양을 나타낸 도.14 and 15 are diagrams illustrating the amount of downlink and uplink overhead generated when adaptive modulation in units of slots and dynamic resource allocation in units of frames are applied to reduce overhead of the dynamic channel and power allocation scheme according to the present invention. .

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

201-207 : 셀 201a-207a : 내부 셀201-207: cell 201a-207a: inner cell

201b-207b : 외부 셀201b-207b: foreign cell

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에 관한 것으로, 특히 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access : 이하, OFDMA라 칭함) 시스템에서 동적 자원 할당 방식을 고려한 적응전송 전력 할당 방식을 적용하여 시스템의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 채널 할당 방법 및 동적 전력 할당 방법과 이를 지원하는 프레임 구조 및 슬롯 구조에 관한 것이다.The present invention relates to an orthogonal frequency division multiple access system, and more particularly, in an orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) system, an adaptive transmission power allocation scheme considering a dynamic resource allocation scheme is proposed. The present invention relates to a dynamic channel allocation method and a dynamic power allocation method of a frequency reuse rate division based OFDMA system capable of improving performance, and a frame structure and a slot structure supporting the same.

무선 환경에서 이동성이 보장되며 고속의 전송이 가능한 새로운 서비스에 대한 필요성이 대두되고 있다. 이러한 필요성에 따라 국내에서는 2.3GHz 대역의 휴대 인터넷 서비스와 이동 고속 무선 패킷 데이터 MBWA(Mobile Broadband Wireless Access) 서비스를 위한 기술 개발 및 표준화 작업이 진행 중이다.There is a need for a new service that guarantees mobility in a wireless environment and enables high-speed transmission. In accordance with this need, technology development and standardization for mobile Internet service in the 2.3 GHz band and mobile high-speed wireless packet data MBWA (Mobile Broadband Wireless Access) service is in progress.

직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : 이하, OFDM라 칭함) 방식은 높은 전송 효율과 간단한 채널 등화 방식 때문에 가장 주목받는 기술 중의 하나이다. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (hereinafter, referred to as OFDM) is one of the most noticed technologies because of high transmission efficiency and simple channel equalization.

OFDM 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 송신기(기지국) 및 수신기(이동 단말)의 동작을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.The operation of a transmitter (base station) and a receiver (mobile terminal) in a wireless communication system using the OFDM scheme will be briefly described as follows.

OFDM 방식의 송신기에서 입력 데이터는 스크램블러, 부호화기, 인터리버를 거쳐서 서브 캐리어(Sub-Carrier)로 변조된다. 이때, 상기 송신기는 다양한 가변 전송률을 제공하게 되는데, 상기 전송률에 따라서 각기 다른 부호화율, 인터리빙 크기 및 변조방식을 갖게 된다.In an OFDM transmitter, input data is modulated into a sub-carrier through a scrambler, an encoder, and an interleaver. In this case, the transmitter may provide various variable data rates, and have different coding rates, interleaving sizes, and modulation schemes according to the data rates.

통상적으로 상기 부호화기는 1/2, 3/4 등의 부호율을 사용하고, 연집 에러를 막기위한 인터리버의 크기는 OFDM 심볼당 부호화된 비트 수에 따라 결정된다. 상기 변조방식은 요구된 데이터 전송률에 따라 QPSK(Quarature Phase Shift Keying), 8PSK(8ary PSK), 16QAM(16ary Quarature Amplitude Modulation), 64QAM(64ary QAM) 등을 사용한다. Typically, the coder uses code rates such as 1/2, 3/4, etc., and the size of the interleaver to prevent the aggregation error is determined according to the number of encoded bits per OFDM symbol. The modulation scheme uses QPSK (Quarature Phase Shift Keying), 8PSK (8ary PSK), 16ary Quarature Amplitude Modulation (16QAM), and 64QAM (64ary QAM) according to the required data rate.

상기한 구성들에 의해 소정 개수의 서브 캐리어로 변조된 심호는 IFFT 블럭을 통과하여 하나의 OFDM 신호를 형성한다. 상기 OFDM 신호는 다중 경로 채널 환경에서의 심볼간 간섭을 제거하기 위해 보호구간(Guard Time)이 삽입된 뒤 심볼 파형 생성기를 통과하여 최종적으로 무선 주파수부에 의해 무선 채널로 전송된다.The above described symbols are modulated into a predetermined number of subcarriers and pass through the IFFT block to form one OFDM signal. The OFDM signal is inserted through a symbol waveform generator after a guard time is inserted to remove intersymbol interference in a multipath channel environment and finally transmitted to a radio channel by a radio frequency unit.

이에 대응하여 수신기에서는 상기 송신기의 역 과정이 일어나며 아울러 동기화 과정이 부가된다. 먼저, 정해진 심볼들을 이용하여 주파수 옵셋 및 심볼 옵셋을 추정하는 과정이 선행되어야 한다. 그 뒤에 송신기에서 삽입된 보호구간을 제거한 데이터 심볼이 FFT블럭을 통과하여 소정 개수의 파일럿들이 포함된 소정 개수의 서브 캐리어로 복원된다. Correspondingly, in the receiver, the reverse process of the transmitter occurs and a synchronization process is added. First, a process of estimating a frequency offset and a symbol offset using predetermined symbols should be preceded. After that, the data symbol having the guard interval inserted from the transmitter is passed through the FFT block and restored to a predetermined number of subcarriers including a predetermined number of pilots.

경로 지연 현상을 극복하기 위해 등화기는 채널 상태를 추정하여 수신신호로부터 채널에 의한 신호 왜곡을 제거한다. 상기 등화기를 통과하여 채널응답이 보상된 데이터는 비트열로 변환되어 디인터리버를 통과한 다음, 에러 정정을 위한 복호 화기와 디스크램블러를 거쳐서 최종 데이터로 복원된다.To overcome the path delay phenomenon, the equalizer estimates the channel state and removes the signal distortion caused by the channel from the received signal. The data whose channel response is compensated through the equalizer is converted into a bit string, passed through a deinterleaver, and then restored to final data through a decoder and a descrambler for error correction.

이러한 OFDM 방식에서는 입력 데이터를 단일 반송파로 고속 전송을 하는 대신 다수의 반송파상에서 병렬로 저속 전송을 행하게 된다. 즉, 상기 OFDM 방식은 변/복조부의 효율적인 디지털 구현이 가능하고, 주파수 선택적 페이딩이나 협대역 간섭에 대한 영향을 적게 받는 특징을 가진다.In such an OFDM scheme, instead of performing high-speed transmission of input data on a single carrier, low-speed transmission is performed in parallel on a plurality of carriers. That is, the OFDM scheme enables efficient digital implementation of the modulation / demodulation unit and has a small effect on frequency selective fading or narrowband interference.

한편, 이동성이 고려되는 셀룰러 환경에서 OFDM 다중 접속 기반의 시스템 성능을 결정하는 가장 중요한 특성은 주파수 재사용 효율이다.Meanwhile, in a cellular environment in which mobility is considered, frequency reuse efficiency is the most important characteristic that determines system performance based on OFDM multiple access.

주파수 재사용율을 1로 할 경우, 기지국이 모든 무선 자원을 사용할 수 있기 때문에 기지국의 쓰루풋(Throughput) 측면에서 가장 이상적이라고 할 수 있으나, 주파수 재사용율을 1로 선정함에 따라 셀 간 간섭에 의한 심각한 성능 열화가 발생한다. If the frequency reuse rate is set to 1, the base station can use all the radio resources, which is the most ideal in terms of throughput of the base station. However, when the frequency reuse rate is set to 1, severe performance due to inter-cell interference is achieved. Deterioration occurs.

따라서 셀 간 간섭으로 인한 성능 열화 문제를 해결하여 주파수 재사용율 1을 구현하기 위하여, Flarion 사에서 개발한 Flash-OFDM 시스템은 OFDM의 서브 캐리어를 일정한 패턴으로 변경시키는 주파수 호핑 방식을 사용하고, LDPC(Low Density Parity Check) 채널 부호를 이용하여 셀 간 간섭에 의한 성능 열화를 최대한 방지하는 방식을 사용한다. Therefore, in order to solve the performance degradation problem caused by the inter-cell interference and implement the frequency reuse rate 1, the Flash-OFDM system developed by Flarion uses a frequency hopping method that changes the OFDM subcarriers to a certain pattern. Low Density Parity Check) A method that prevents performance degradation due to inter-cell interference is maximized by using channel codes.

이외에 주파수 재사용율 1을 구현하기 위하여 인접 셀과 서브 캐리어의 충돌을 줄일 수 있도록 서브 캐리어를 랜덤하게 천공(Puncturing)하는 방식 등이 연구되고 있다. In addition, a method of random puncturing of subcarriers has been studied to reduce collisions between adjacent cells and subcarriers in order to implement frequency reuse ratio 1.

그러나 주파수 재사용율을 1로 유지하는 시스템의 경우, 트래픽의 부하가 늘 어남에 따라 셀 간 간섭으로 인하여 채널 조건이 열악한 셀 경계에서의 성능 열화가 예상된다. However, in the case of a system with a frequency reuse ratio of 1, as the traffic load increases, performance degradation at the cell boundary with poor channel conditions is expected due to intercell interference.

따라서 주파수 효율의 향상 뿐 아니라 셀 경계와 같이 채널 조건이 열악한 지역에 위치한 이동 단말의 성능을 보장하기 위한 방법으로서 주파수 재사용율 분할(Frequency Reuse Partitioning) 방식에 대한 관심이 높아지고 있다. Therefore, interest in frequency reuse partitioning (Frequency Reuse Partitioning) is increasing as a method for ensuring the performance of a mobile station located in an area with poor channel conditions such as cell boundary as well as improving frequency efficiency.

주파수 재사용율 분할 방식은 셀룰러 시스템의 주파수 효율을 증가시킬 수 있는 효과적인 방법 중의 하나이다. Frequency reuse rate division is one of the effective ways to increase the frequency efficiency of cellular systems.

도 1은 일반적인 주파수 재사용율 분할 방식에 대한 개념을 보여주고 있다. 1 illustrates a concept of a general frequency reuse rate division scheme.

주파수 재사용율 분할 방식의 기본적인 아이디어는 셀을 기지국에서 이동 단말까지의 거리나 혹은 기지국에서 이동 단말로 전송되는 파일럿(Pilot) 신호의 세기를 기준으로 내부 셀(Inner Cell)과 외부 셀(Outer Cell)로 구분한다. 그리고 내부 셀과 외부 셀에서 각각 다른 주파수 재사용율을 적용하는 것이다. The basic idea of the frequency reuse rate division scheme is that the inner cell and the outer cell are based on the distance of the cell from the base station to the mobile station or the strength of the pilot signal transmitted from the base station to the mobile station. Separate by. In addition, different frequency reuse rates are applied to the inner and outer cells.

도 1의 경우, 이동 단말이 외부 셀 영역에 존재할 경우에는 주파수 재사용율 7인 서브 채널이 할당되며, 이동 단말이 내부 셀 영역에 있을 경우 주파수 재사용율 1인 서브 채널이 할당되는 것을 볼 수 있다.In the case of FIG. 1, a subchannel having a frequency reuse rate of 7 is allocated when the mobile terminal exists in the outer cell region, and a subchannel having a frequency reuse rate 1 is allocated when the mobile terminal is located in the inner cell region.

상기와 같이 내부 셀 및 외부 셀에 서로 다른 주파수 재사용율을 가진 채널을 할당하려는 이유는 일반적으로 기지국과 가까이 있는 이동 단말의 경우, 기지국에서 멀리 떨어져 있는 이동 단말에 비하여 경로 손실(Path Loss)에 의한 전력 손실이 적기 때문에 상대적으로 채널 상태가 좋지만, 셀 경계부근에 존재하는 이동 단말의 경우에는 경로 손실에 의한 전력 손실 및 셀 간 간섭의 영향을 심하게 받게 되므로, 성능이 열화되고 데이터 전송률이 제약을 받게 되어 셀룰러 시스템의 셀 반경을 제한하는 중요한 요인이 되기 때문이다. As described above, the reason for allocating channels having different frequency reuse rates to the inner cell and the outer cell is generally due to a path loss caused by a path loss compared to a mobile terminal far from the base station. Although the channel condition is relatively good because of the low power loss, the mobile terminal located near the cell boundary is severely affected by the power loss and inter-cell interference due to the path loss, thereby degrading performance and limiting the data rate. This is because it becomes an important factor for limiting the cell radius of the cellular system.

따라서 주파수 재사용율 분할 방식을 사용할 경우에 내부 셀 영역의 이동 단말은 일반적으로 채널 상황이 좋기 때문에, 적절한 QoS(Quality of Service) 수준 정도만을 보장할 수 있도록 낮은 주파수 재사용율의 채널을 할당하여 셀의 용량을 높이고, 또한 외부 셀 영역의 이동 단말은 상대적으로 채널 상황이 열악하므로, 높은 주파수 재사용율의 채널을 할당하여 셀 반경을 늘리고 셀 경계의 이동 단말 역시 내부 셀에 존재하는 이동 단말과 동일한 수준의 QoS 및 데이터 전송률을 보장할 수 있다. Therefore, when the frequency reuse rate division scheme is used, the mobile station in the internal cell region generally has a good channel condition. Therefore, a channel having a low frequency reuse rate is allocated to guarantee a proper level of quality of service (QoS). In addition, since the capacity of the mobile terminal in the outer cell region is relatively poor in channel conditions, the channel radius is increased by allocating a channel having a high frequency reuse rate, and the mobile terminal at the cell boundary has the same level as the mobile terminal in the inner cell. QoS and data rate can be guaranteed.

또한, 최근에 셀 간 간섭을 줄이면서 제한된 주파수 자원을 효과적으로 이용하기 위한 무선 자원 할당 방식이 연구되고 있다. Recently, a radio resource allocation scheme for effectively using limited frequency resources while reducing inter-cell interference has been studied.

만약, 채널이 안정적(Stationary)이고 이동 단말의 채널 응답을 송신단에서 정확히 안다고 가정하면, 워터-필링(Water-Filling)과 적응 변조(Adaptive Modulation) 기법을 결합한 방식이 최적인 것으로 알려져 있다. If the channel is stationary and the mobile terminal knows the channel response accurately, it is known that a method combining water-filling and adaptive modulation is optimal.

그러나 워터-필링(Water-Filling) 방식은 단일 이동 단말(Single-User) 시스템이거나 고정적인 자원 할당을 지원하는 다중 이동 단말(Multi-User) 시스템에서만 주로 연구되어 왔는데, 예를 들면 TDMA(Time Division Multiple Access)나 FDMA(Frequency Division Multiple Access)를 사용하는 시스템은 각각의 이동 단말들을 위하여 일정 시간 슬롯이나 주파수 채널을 할당한 다음, 각각의 이동 단말들이 가지고 있는 채널에 대하여 적응 변조 방식을 적용하였다. However, the water-filling method has been mainly studied only in a single-user system or a multi-user system that supports fixed resource allocation. For example, TDMA (Time Division) A system using multiple access (FDMA) or frequency division multiple access (FDMA) allocates a predetermined time slot or frequency channel for each mobile terminal and then applies an adaptive modulation scheme to the channel of each mobile terminal.

그러나 위와 같은 고정적인 자원 할당에 기반을 두고 적응 변조방식을 적용하는 다중 이동 단말 OFDM 방식으로는 실제 시스템이 제공할 수 있는 최적인 자원 할당을 할 수 없다. However, based on the fixed resource allocation as described above, the multiple mobile terminal OFDM scheme using the adaptive modulation scheme cannot perform the optimal resource allocation that can be provided by an actual system.

그 이유는 주파수 선택적 채널(Frequency Selective Channel)의 특성상 딥 페이딩(Deep Fading)을 겪게 되는 서브 채널이나, 전력을 많이 할당하기 어려운 서브 채널들이 존재하여 워터-필링(Water-Filling) 알고리즘을 적용하면, 사용되지 않는 채널들은 많이 존재하기 때문이다. The reason for this is that when the water-filling algorithm is applied because there are sub-channels that undergo deep fading due to the characteristics of frequency selective channels or sub-channels that are difficult to allocate a lot of power, This is because there are many unused channels.

그러나 한 이동 단말에게 딥 페이딩으로 보이는 채널이 다른 이동 단말에게는 딥 페이딩 채널이 아닐 수 있으며, 일반적으로 이동 단말의 수가 늘어나게 되면 OFDM을 구성하고 있는 각각의 서브 채널이 모든 이동 단말에게 딥 페이딩 채널일 확률이 점점 더 줄어들게 된다. However, a channel that appears to be deep fading to one mobile terminal may not be a deep fading channel to another mobile terminal. In general, as the number of mobile terminals increases, the probability that each subchannel constituting OFDM is a deep fading channel to all mobile terminals This is getting less and less.

즉, 이동 단말의 수가 늘어나면 늘어날수록 독립적인 채널을 겪게 됨에 따라 다중 이동 단말 다이버시티 이득(Multi-User Diversity Gain)을 얻을 수 있다. In other words, as the number of mobile terminals increases, the user experiences an independent channel, thereby obtaining multi-user diversity gain.

따라서 모든 이동 단말의 채널 정보를 기준으로 각각의 이동 단말에게 상대적으로 좋은 채널을 동적으로 할당하고, 그러한 채널들을 사용하여 적응 변조방식을 적용한 후, 할당받은 채널의 상태에 따라 동적 전력을 할당함으로써 시스템이 제공할 수 있는 최적의 자원 할당에 좀 더 근접할 수 있는 방안들이 모색되고 있다.Therefore, the system by dynamically allocating a relatively good channel to each mobile terminal based on the channel information of all mobile terminals, applying the adaptive modulation scheme using such channels, and then assigning dynamic power according to the state of the allocated channel. There are ways to get closer to this optimal resource allocation that can be provided.

본 발명은 이러한 점을 감안한 것으로, 본 발명의 목적은 OFDMA 시스템에서 주파수 재사용율 분할 방식의 개념을 접목하여 이동 단말의 채널 상황을 근거로 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)이 높은 채널 그룹의 서브 캐리어를 동적으로 할당함으로써 이동 단말들이 보다 좋은 채널을 할당받을 수 있도록 한 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 채널 할당 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to combine a concept of a frequency reuse rate division scheme in an OFDMA system based on the channel situation of a mobile terminal, and thus has a high SINR (Signal to Interference and Noise Ratio). The present invention provides a dynamic channel allocation method of a frequency reuse rate division based OFDMA system in which a mobile station can be allocated a better channel by dynamically allocating a carrier.

본 발명의 다른 목적은 이동 단말별 할당받은 채널의 상태에 따라 동적으로 전력을 할당하여 다중 이동 단말 다이버시티 이득(Multi-user Diversity Gain)을 획득하도록 한 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 전력 할당 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to dynamically allocate power according to a state of a channel allocated to each mobile station to obtain a multi-user diversity gain. To provide an allocation method.

본 발명의 또 다른 목적은 OFDMA 시스템을 위한 동적 채널 할당과 동적 전력 할당 방식 등의 동적 자원 할당을 지원하기 위해 슬롯 단위로는 AMC(Adaptive Modulation and Coding)만을 적용하고 프레임 단위로 DAC(Dynamic Channel Allocation), DPA(Dynamic Power Allocation)와 AMC를 함께 사용하는 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 채널 및 전력 할당을 지원하는 프레임 구조 및 슬롯 구조를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to apply only AMC (Adaptive Modulation and Coding) as a slot unit and support DAC (Dynamic Channel Allocation) as a frame unit to support dynamic resource allocation such as dynamic channel allocation and dynamic power allocation scheme for an OFDMA system. In the present invention, the present invention provides a frame structure and a slot structure for supporting dynamic channel and power allocation in an OFDMA system based on a frequency reuse rate division scheme using a dynamic power allocation (DPA) and an AMC.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 채널 할당 방법은, 각각이 복수의 섹터들로 이루어 진 셀들로 형성된 셀 구조를 가지며, 상기 셀들은 상호 직교성을 가지는 적어도 하나의 서브 채널 그룹을 통해 해당 셀 내의 이동 단말들과의 데이터 통신을 수행하는 OFDMA 시스템의 채널 할당 방법에 있어서, 이동 단말이 현재까지 할당받은 전송률의 합을 이동 단말이 요구한 전송률로 나눈 비가 가장 작은 이동 단말을 우선적 채널 할당 후보로 선정하는 단계; 및 상기 우선적 채널 할당 후보로 선정된 이동 단말의 채널 정보 및 거리 정보를 이용하여 내부 셀에 있는 이동 단말은 제1 주파수 재사용율을 갖는 서브 채널 그룹 중에서, 외부 셀에 있는 이동 단말은 제2 주파수 재사용율을 갖는 서브 채널 그룹 중에서 소정 서브 채널 그룹을 선정하여 해당 서브 채널 그룹의 서브 캐리어를 동적으로 할당하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 한다.In order to achieve the object of the present invention, a dynamic channel allocation method of a frequency reuse rate division based OFDMA system according to the present invention has a cell structure formed of cells each consisting of a plurality of sectors, and the cells are orthogonal to each other. In a channel allocation method of an OFDMA system that performs data communication with mobile terminals in a corresponding cell through at least one subchannel group having a terminal, the sum of transmission rates allocated so far by the mobile terminal is determined as the transmission rate requested by the mobile terminal. Selecting a mobile terminal having the smallest ratio as a preferred channel allocation candidate; And among the sub-channel groups in which the mobile terminal in the inner cell has a first frequency reuse rate using channel information and distance information of the mobile terminal selected as the preferred channel assignment candidate, the mobile terminal in the outer cell reuses the second frequency. And selecting a predetermined subchannel group from among the subchannel groups having a rate and dynamically allocating subcarriers of the corresponding subchannel group.

상기 제1 주파수 재사용율은 주파수 재사용율이 1이고, 제2 주파수 재사용율은 주파수 재사용율이 3이며, 상기 소정 서브 채널 그룹은 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)이 높은 서브 채널 그룹인 것을 특징으로 한다.The first frequency reuse rate is a frequency reuse rate of 1, the second frequency reuse rate is a frequency reuse rate of 3, and the predetermined subchannel group is a subchannel group having a high Signal to Interference and Noise Ratio (SINR). It is done.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 전력 할당 방법은, 각각이 복수의 섹터들로 이루어진 셀들로 형성된 셀 구조를 가지며, 상기 셀들은 상호 직교성을 가지는 적어도 하나의 서브 채널 그룹을 통해 해당 셀 내의 이동 단말들과의 데이터 통신을 수행하는 OFDMA 시스템의 전력 할당 방법에 있어서, 소정 MCS(Modulation and Coding Scheme)이상의 SINR을 가진 이동 단말의 전력에서 기준 MCS 레벨의 전력을 뺀 후 저장하는 단계; 및 소정 MCS 레벨 이하의 SINR을 가진 이동 단말중에서 현재 MCS 레벨을 하나 증가 시키는데 필요한 SINR 값이 최소인 이동 단말에게 필요한 전력을 가산하여 이동 단말의 서브 채널 별 동적 전력 할당을 행하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 한다.A dynamic power allocation method of the frequency reuse rate division scheme based OFDMA system of the present invention for achieving the above object has a cell structure formed of cells each consisting of a plurality of sectors, wherein the cells have at least one orthogonality In a power allocation method of an OFDMA system that performs data communication with mobile terminals in a corresponding cell through a sub-channel group, power of a reference MCS level is determined from power of a mobile terminal having a SINR of more than a predetermined modulation and coding scheme (MCS). Subtracting and storing; And performing dynamic power allocation for each subchannel of the mobile terminal by adding power required for the mobile terminal having a minimum SINR value for increasing one current MCS level among mobile terminals having a SINR below a predetermined MCS level. It is done.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 채널 및 전력 할당 방법은, 각각의 셀이 내부 셀과 외부 셀로 이루어짐과 더불어 각각의 셀이 복수의 섹터들로 이루어진 셀들로 형성된 셀 구조를 가지며, 상기 셀들은 상호 직교성을 가지는 적어도 하나의 서브 채널 그룹을 통해 해당 셀 내의 이동 단말들과의 데이터 통신을 수행하는 OFDMA 시스템의 자원 할당 방법에 있어서, 각 기지국은 자신이 서비스를 제공하는 이동 단말로부터 채널 상황을 피드백받아 각 이동 단말의 공평성(Fairness)을 고려하여 각각의 이동 단말에 SINR이 높은 서브 채널 그룹들을 할당하는 단계; 및 상기 이동 단말별 할당받은 채널의 상태에 따라 전력을 할당하는 단계;를 수행하여 다중 이동 단말 다이버시티 이득을 획득하도록 함을 특징으로 한다.Dynamic channel and power allocation method of the frequency reuse rate division scheme based OFDMA system of the present invention to achieve the above object, each cell is composed of a plurality of sectors, each cell is composed of an inner cell and an outer cell In a method of allocating resources of an OFDMA system in which a cell structure is formed and the cells perform data communication with mobile terminals in a corresponding cell through at least one subchannel group having mutual orthogonality, each base station is provided with its own service. Allocating sub-channel groups having a high SINR to each mobile terminal in consideration of fairness of each mobile terminal by receiving a feedback of the channel condition from the providing mobile terminal; And allocating power according to a state of a channel allocated to each mobile terminal to obtain multiple mobile terminal diversity gains.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 자원 할당을 지원하는 프레임 구조는, 주파수 재사용율 분할 방식을 기반으로 하는 동적 자원 할당을 지원하기 위한 OFDMA 시스템의 프레임 구조에 있어서, 각각 4개의 슬롯으로 하나의 프레임이 구성되고, 각각 5개의 프레임으로 하나의 슈퍼 프레임이 구성됨을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a frame structure supporting dynamic resource allocation in an OFDMA system based on a frequency reuse rate division scheme may be applied to a frame structure of an OFDMA system for supporting dynamic resource allocation based on a frequency reuse rate division scheme. In this case, one frame is composed of four slots, and one super frame is composed of five frames.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 자원 할당을 지원하는 슬롯 구조는, 주파수 재사용율 분할 방식을 기반으로 하는 동적 자원 할당을 지원하기 위한 OFDMA 시스템의 슬롯 구조에 있어서, 상기 슬롯은 매 슬롯마다 이동 단말이 모든 서브 채널 그룹의 CINR 값을 측정하도록 CINR 측정용 프리엠블 가지며, 매 슈퍼 프레임마다 이동 단말이 내부 셀 영역에 있는지 또는 외부 셀 영역에 있는지의 구별을 위해 이동 단말에 해당 이동 단말의 위치 정보 전송을 위한 OFDM 심볼을 가지며, 이동 단말의 채널 정보를 이용한 서브 캐리어 재할당 및 적응 변조를 위한 복수개의 OFDM 심볼을 가지는 것을 특징으로 한다.The slot structure for supporting dynamic resource allocation of the frequency reuse rate division scheme based OFDMA system of the present invention for achieving the above object is a slot structure of the OFDMA system for supporting dynamic resource allocation based on the frequency reuse rate division scheme. In the slot, the slot has a preamble for CINR measurement so that the mobile station measures the CINR values of all sub-channel groups, and in each super frame, to distinguish whether the mobile station is in the inner cell region or the outer cell region. The mobile terminal has an OFDM symbol for transmitting location information of the mobile terminal, and has a plurality of OFDM symbols for subcarrier reallocation and adaptive modulation using channel information of the mobile terminal.

상기 슬롯은 하향 링크 슬롯으로, 슈퍼 프레임을 시작하는 첫 번째 하향 링크 슬롯인 것을 특징으로 한다.The slot is a downlink slot, characterized in that the first downlink slot to start a super frame.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 자원 할당을 지원하는 슬롯 구조는, 주파수 재사용율 분할 방식을 기반으로 하는 동적 자원 할당을 지원하기 위한 OFDMA 시스템의 슬롯 구조에 있어서, 상기 슬롯은 매 슬롯마다 이동 단말이 모든 서브 채널 그룹의 CINR 값을 측정하도록 CINR 측정용 프리엠블 가지며, 이동 단말의 채널 정보를 이용한 서브 캐리어 재할당 및 적응 변조를 위한 복수개의 OFDM 심볼을 가지는 것을 특징으로 한다.The slot structure for supporting dynamic resource allocation of the frequency reuse rate division scheme based OFDMA system of the present invention for achieving the above object is a slot structure of the OFDMA system for supporting dynamic resource allocation based on the frequency reuse rate division scheme. The slot includes a preamble for CINR measurement so that the mobile station measures CINR values of all subchannel groups in each slot, and has a plurality of OFDM symbols for subcarrier reallocation and adaptive modulation using channel information of the mobile station. It is characterized by.

상기 슬롯은 하향 링크 슬롯으로, 슈퍼 프레임을 시작하는 첫번째 하향 링크 슬롯 이외의 하향 링크 슬롯인 것을 특징으로 한다.The slot is a downlink slot, characterized in that the downlink slot other than the first downlink slot starting the super frame.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 자원 할당을 지원하는 슬롯 구조는, 주파수 재사용율 분할 방식을 기반으로 하는 동적 자원 할당 방식을 지원하기 위한 OFDMA 시스템의 슬롯 구 조에 있어서, 상기 슬롯은 매 슬롯마다의 적응변조를 위해, 매 슬롯마다 이동 단말이 모든 서브 채널 그룹의 CINR 값을 측정하도록 CINR 측정용 프리엠블 가지며, 매 슈퍼 프레임마다 이동 단말의 위치 정보 전송을 위한 OFDM 심볼을 가지며, 적응 변조를 위한 복수개의 OFDM 심볼을 가지는 것을 특징으로 한다.A slot structure for supporting dynamic resource allocation in an OFDMA system based on a frequency reuse rate division scheme according to the present invention for achieving the above object is a slot structure of an OFDMA system for supporting a dynamic resource allocation scheme based on a frequency reuse rate division scheme. In the group, the slot has a preamble for CINR measurement so that the mobile station measures the CINR value of all sub-channel groups in each slot for adaptive modulation in every slot, and for transmitting the location information of the mobile terminal every super frame It is characterized by having an OFDM symbol and a plurality of OFDM symbols for adaptive modulation.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 자원 할당 방식 운용 방법은, 주파수 재사용율 분할 방식을 기반으로 하는 OFDMA 시스템에서의 동적 채널 및 전력 할당 방식을 운용하기 위한 방법에 있어서, 매 슬롯마다 AMC(Adaptive Modulation and Coding)를 하면서 매 프레임 마다 DCA(Dynamic Channel Allocation)와 DPA(Dynamic Power Allocation)를 행하여 오버헤드를 감소시킴을 특징으로 한다.A method for operating a dynamic resource allocation method of an OFDMA system based on a frequency reuse rate division scheme according to the present invention for achieving the above object is a method for operating a dynamic channel and power allocation scheme in an OFDMA system based on a frequency reuse rate division scheme. In the present invention, the overhead is reduced by performing Dynamic Channel Allocation (DCA) and Dynamic Power Allocation (DPA) every frame while performing Adaptive Modulation and Coding (AMC) in every slot.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following examples are merely to illustrate the invention is not limited to the contents of the present invention.

본 발명은 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA/FDD(Frequency Division Duplexing) 시스템을 기반으로 하는 것으로, OFDMA 방식은 OFDM과 마찬가지로 입력 데이터를 IFFT 변환 및 FFT 변환을 통해 다수의 서브 캐리어 상에서 병렬로 전송하게 되나, 상기 다수의 서브 캐리어를 다수의 가입자 이동 단말기들별로 할당하는 다중 접속(Multiple Access) 방식에 의해 신호를 전송한다는 점에서 차이가 있는 것으로, 본 발명은 일반적인 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템을 따른다.The present invention is based on a frequency reuse rate division based OFDMA / FDD (Frequency Division Duplexing) system. Like OFDM, the OFDMA transmits input data in parallel on a plurality of subcarriers through IFFT and FFT transformation. There is a difference in that a signal is transmitted by a multiple access scheme in which the plurality of subcarriers are allocated to a plurality of subscriber mobile terminals, and the present invention is based on a general frequency reuse rate division based OFDMA system. .

도 2는 본 발명에 따른 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 플랫폼(Platform)을 위한 기본적인 셀 계획(Cell Planning)을 도시한 것이다.2 illustrates basic cell planning for a frequency reuse rate division scheme based OFDMA platform according to the present invention.

도시한 바와 같이, 각각의 셀(201-207)들은 정육각형의 구조를 가지며, 각 셀(201-207)들은 각각 세 개의 섹터(1,2,3)로 구성된다. As shown, each cell 201-207 has a regular hexagonal structure, and each cell 201-207 is composed of three sectors 1, 2, and 3, respectively.

또한, 주파수 재사용율 분할 방식의 개념을 각 셀(201-207)의 각각의 섹터(1,2,3)에 도입하여, 각각의 섹터(1,2,3)는 내부 셀(201a-207a) 및 외부 셀(201b-207b) 영역으로 나눈다. In addition, the concept of the frequency reuse ratio dividing scheme is introduced into each of the sectors 1, 2, 3 of each cell 201-207 so that each of the sectors 1, 2, 3 has an internal cell 201a-207a. And the foreign cells 201b-207b.

그리고 전체 망을 몇 개의 클러스터로 나누는데, 도 2와 같이 각 클러스터는 같은 셀의 세 개의 섹터로 구성된다. 즉, 본 발명에서 하나의 셀은 하나의 클러스터가 된다.The entire network is divided into several clusters. As shown in FIG. 2, each cluster is composed of three sectors of the same cell. That is, in the present invention, one cell becomes one cluster.

도 3은 도 2의 하나의 클러스터에서 사용할 수 있는 무선 자원 구조를 나타낸 것이다.3 illustrates a radio resource structure that can be used in one cluster of FIG. 2.

주파수 영역에서는 (301)과 같이 전체 대역이 32개의 서브 채널 그룹으로 구성되며(도면에는 일부만 도시), 각 서브 채널 그룹은 27개의 서브 캐리어로 구성되어 있는 경우를 가정하고, 9개의 연속된 서브 캐리어의 집합을 빈(302) 이라고 정의한다. (303)과 같이 빈(302)을 구성하는 9개의 서브 캐리어 중의 하나는 채널 추정이나 SINR 측정 등 여러 용도로 사용할 수 있는 파일럿 서브 캐리어이다. In the frequency domain, as shown in (301), the entire band is composed of 32 subchannel groups (only a part is shown in the drawing), and each subchannel group is assumed to be composed of 27 subcarriers. Define a set of bins as 302. One of the nine subcarriers constituting the bin 302 such as 303 is a pilot subcarrier that can be used for various purposes such as channel estimation and SINR measurement.

또한, 각각의 서브 캐리어 초기 전송 전력은 고정되어 있다고 가정한다. 서로 다른 서브 채널 그룹은 서로 다른 주파수 재사용율 값을 사용할 수 있으며, 주파수 재사용율(FPF) 1과 3의 두 값 중 한 값을 사용할 수 있다.It is also assumed that each subcarrier initial transmit power is fixed. Different subchannel groups may use different frequency reuse rates, and may use one of two values, ie, frequency reuse rates 1 and 3, respectively.

어떤 서브 채널 그룹의 재사용률이 1인 경우에는 클러스터에 속하는 세 섹터 모두 이 서브 채널 그룹의 모든 서브 캐리어를 사용할 수 있다. 재사용율이 3인 서브 채널 그룹의 경우에는 한 서브 채널 그룹을 구성하는 3개의 빈 중에 하나씩만을 클러스터를 구성하는 3개의 섹터에 분배한다. If a subchannel group has a reuse rate of 1, all three sectors of the cluster may use all subcarriers of the subchannel group. In the case of a subchannel group having a reuse rate of 3, only one of three bins constituting one subchannel group is distributed to three sectors constituting the cluster.

이동 단말은 한 슈퍼 프레임동안 모든 서브 채널 그룹에 대해 평균 SINR 값을 자신이 속한 섹터에 피드백한다. 각 섹터는 피드백 정보를 바탕으로 좋은 SINR 값을 가지는 서브 채널 그룹의 채널을 이동 단말에게 할당한 후, 할당된 채널의 수신 SINR을 바탕으로 전력을 할당하여 다중 이동 단말 다이버시티 이득 (Multi-user Diversity Gain)을 획득할 수 있게 한다. The mobile station feeds back an average SINR value for all subchannel groups to a sector to which it belongs during one super frame. Each sector allocates a channel of a sub-channel group having a good SINR value to the mobile terminal based on feedback information, and then allocates power based on the received SINR of the allocated channel to multi-user diversity gain (Multi-user Diversity). Gain).

본 발명이 제안하는 채널 할당 알고리즘을 도 4와 함께 살펴본다.The channel allocation algorithm proposed by the present invention will be described with reference to FIG. 4.

이동 단말에게 채널을 할당하기 위해서 먼저, 이동 단말이 현재까지 할당받은 전송률의 합과 이동 단말이 요구한 전송률의 비를 고려한다. 즉, 현재까지 할당받은 전송률의 합을 이동 단말이 요구한 전송률로 나눈 비가 가장 작은 이동 단말에게 우선적으로 채널을 할당한다(S410). In order to allocate a channel to a mobile terminal, first, a ratio of a sum of transmission rates allocated to the mobile terminal and a transmission rate requested by the mobile terminal is considered. That is, the channel is preferentially allocated to the mobile terminal having the smallest ratio of the sum of the allocated transmission rates divided by the transmission rate requested by the mobile terminal (S410).

다음, 이동 단말이 내부 셀(Inner Cell) 영역에 있는지, 아니면 외부 셀(Outer Cell) 영역에 있는지를 고려하여 채널을 할당한다(S420). Next, the channel is allocated in consideration of whether the mobile terminal is in the inner cell area or the outer cell area (S420).

주파수 재사용율 분할 방식의 기본 개념이 기지국과 가까운 곳의 이동 단말에는 주파수 재사용률이 낮은 채널을 할당하고, 먼 곳에 있는 이동 단말에는 주파수 재사용률이 높은 채널을 할당하는 것이므로, 이러한 개념을 채널 할당 알고리즘에 접목하여, 기지국에 근접한 이동 단말은 주파수 재사용율이 1인 서브 채널 그룹 들에서, 기지국에서 멀리 떨어진 이동 단말은 주파수 재사용율이 3인 서브 채널 그룹들에서 이동 단말의 채널 상황을 근거로 하여 SINR이 높은 좋은 서브 채널 그룹의 서브 캐리어를 동적으로 할당 받도록 한다. Since the basic concept of the frequency reuse rate division scheme is to assign a channel with a low frequency reuse rate to a mobile terminal near a base station, and to assign a channel with a high frequency reuse rate to a mobile terminal in a distant place, this concept is referred to as a channel allocation algorithm. In conjunction with, the mobile terminal in close proximity to the base station has a SINR based on the channel state of the mobile terminal in sub-channel groups having a frequency reuse rate of 1, and the mobile terminal far from the base station has a frequency reuse rate in a sub channel group having a frequency reuse rate of 3. The subcarriers of this high good subchannel group are dynamically allocated.

도 5a는 본 발명에 따른 채널 할당 알고리즘의 첫 번째 부분으로 각각의 이동 단말에 대하여 현재까지 할당받은 전송률의 합을 이동 단말이 요구한 전송률로 나눈 비가 가장 작은 이동 단말 1을 채널 할당 후보로 선정함을 보여주고 있다. FIG. 5A illustrates a first portion of a channel allocation algorithm according to the present invention, in which a mobile station 1 having the smallest ratio of the sum of the transmission rates allocated to each mobile terminal divided by the transmission rate requested by the mobile terminal is selected as the channel allocation candidate. Is showing.

도 5b는 이동 단말 1의 채널 정보 및 거리 정보를 이용하여 내부 셀에 있는 이동 단말은 주파수 재사용율 1인 서브 채널 그룹 중에서, 외부 셀에 있는 이동 단말은 주파수 재사용율 3인 서브 채널 그룹 중에서 가장 좋은 특성을 보이는 서브 채널 그룹을 선정하여 그 서브 채널 그룹의 서브 캐리어를 할당받는 과정이다. 이러한 과정을 반복하여 각각의 이동 단말에게 채널을 할당한다. FIG. 5B is a view illustrating the best use of a subchannel group having a frequency reuse rate of 1 in a mobile terminal in an inner cell using a channel information and distance information of a mobile terminal 1, and a subchannel group having a frequency reuse rate 3 in a mobile terminal in an outer cell. A process of selecting a subchannel group with characteristics and assigning subcarriers of the subchannel group. This process is repeated to allocate a channel to each mobile terminal.

다음은 본 발명에 따른 동적 전력 할당 알고리즘에 대하여 도 6a의 흐름도와 함께 살펴본다Next, a dynamic power allocation algorithm according to the present invention will be described with a flowchart of FIG. 6A.

이동 단말에게 전력을 할당하기 위해서는 채널 상황을 근거로 하여 다음의 두 단계를 통해 전체 이동 단말에게 전력을 할당한다. In order to allocate power to a mobile terminal, power is allocated to all mobile terminals in the following two steps based on channel conditions.

먼저, 특정 MCS(Modulation and Coding Scheme)레벨 이상의 SINR을 가진 이동 단말의 전력에서 기준 MCS 레벨의 전력을 뺀 후 저장한다(S610).First, the power of the mobile station having a SINR of a specific Modulation and Coding Scheme (MCS) level or higher is subtracted from the power of the reference MCS level and then stored (S610).

여기서, 상기 기준 MCS 레벨에 대하여 간략히 살펴보면, 일반적으로 시스템은 AMC를 위하여 여러 개의 사용 가능한 MCS 레벨을 설명한다. 예를 들어, WiBro시스템과 같은 경우 9개의 MCS 레벨을 설정하고 있다. 가장 낮은 MCS 레벨은 WiBro의 경우 1/12 Turbo Coding & QPSK에 해당하며, 가장 높은 MCS 레벨은 5/6 Turbo Coding & 64QAM에 해당한다. 기준 MCS 레벨은 9개의 MCS 레벨 중의 임의의 하나의 레벨, 예를 들면 6번째 MCS 레벨에 해당한다.Here, a brief description of the reference MCS level, the system generally describes a number of available MCS levels for AMC. For example, in the case of a WiBro system, nine MCS levels are set. The lowest MCS level corresponds to 1/12 Turbo Coding & QPSK for WiBro and the highest MCS level corresponds to 5/6 Turbo Coding & 64QAM. The reference MCS level corresponds to any one of nine MCS levels, for example the sixth MCS level.

상기와 같이 기준 MCS 레벨보다 좋은 채널을 가진 사용자로부터 전력을 회수하는 상기 단계(S610)를 통해 특정 MCS 레벨 이상의 SINR을 가진 모든 이동 단말의 감소된 전력을 저장시킨다. As described above, the step S610 of recovering power from a user having a channel higher than a reference MCS level stores the reduced power of all mobile terminals having an SINR higher than a specific MCS level.

이후, 상기 단계(S610)에서 회수된 전력을 바탕으로 전력을 분배하는 단계(S620)를 수행하게 된다. 상기 단계(S620)는 특정 MCS레벨 이하의 SINR을 가진 이동 단말중에서 현재 MCS 레벨을 하나 증가시키는데 필요한 SINR 값이 최소인 이동 단말에게 필요한 전력을 가산하여 이동 단말의 서브 채널 별 동적 전력 할당을 수행한다.Thereafter, a step of distributing power (S620) is performed based on the power recovered in the step S610. In step S620, the mobile station having a SINR below a specific MCS level adds power to a mobile station having a minimum SINR value required to increase one current MCS level and performs dynamic power allocation for each subchannel of the mobile station. .

여기서, 상기 단계(S610),(S620)는 내부 셀과 외부 셀에 대하여 독립적으로 운용되며, 낮은 SINR을 가진 이동 단말에게 증가시켜주는 전력의 총합은 높은 SINR을 가진 이동 단말에게서 얻은 전력의 총합을 넘지 못한다. In this case, the steps S610 and S620 are operated independently for the inner cell and the outer cell, and the sum of the powers increased to the MSs having a low SINR is the sum of the powers obtained from the MSs having a high SINR. Can't go over

모든 이동 단말에게 같은 전력을 할당하는 것 보다 채널 상황을 토대로 서브 채널 별 전력을 할당함으로써 다중 이동 단말 다이버시티를 얻을 수 있다. Rather than allocating the same power to all mobile terminals, multi-mobile terminal diversity can be obtained by allocating power for each subchannel based on channel conditions.

도 7은 본 발명에 따른 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 플랫폼을 위한 하향 링크 프레임 구조를 나타낸 것이다.7 shows a downlink frame structure for an OFDMA platform based on a frequency reuse rate division scheme according to the present invention.

하나의 슈퍼 프레임(701)은 5개의 프레임(702)으로 구성되며, 프레임은 5ms 단위의 슬롯(703) 4개로 구성된다.One super frame 701 is composed of five frames 702, and the frame is composed of four slots 703 in units of 5 ms.

DCA와 DPA를 동작시키기 위하여 필요한 채널 정보는 채널의 변화 속도에 따라 각각의 슬롯(703)이나 프레임(702), 혹은 슈퍼 프레임(701) 단위로 이동 단말에서 기지국으로 전송할 수 있다. The channel information necessary for operating the DCA and the DPA may be transmitted from the mobile terminal to the base station in units of slots 703, frames 702, or super frames 701 according to the rate of change of the channel.

도 8은 본 발명의 구현을 위한 파라미터를 나타낸 것이다.8 shows parameters for the implementation of the present invention.

DCA와 DPA에 따른 오버헤드의 양을 산출하기 위하여, 매 슬롯(703)마다 DCA와 DPA를 수행하기 때문에, 이동 단말은 슬롯(703) 단위로 기지국에 모든 그룹에 대한 채널 정보를 피드백하며, 기지국은 슬롯(703) 단위로 이동 단말에 채널 정보에 의하여 새로이 할당된 서브 캐리어 위치를 전송한다고 가정한다. Since DCA and DPA are performed in every slot 703 to calculate the amount of overhead according to DCA and DPA, the mobile station feeds back channel information for all groups to the base station on a slot 703 basis. It is assumed that the slot 703 transmits a newly allocated subcarrier position by channel information to the mobile terminal.

또한, 이동 단말의 위치 정보는 슈퍼 프레임(701) 단위로 한 번 전송한다고 가정한다. 그러면 DCA와 DPA를 수행하기 위하여 기지국이 전송해야 할 오버헤드는 다음과 같은 3가지로 분류할 수 있다. In addition, it is assumed that the location information of the mobile terminal is transmitted once in the unit of the super frame 701. Then, overhead to be transmitted by a base station in order to perform DCA and DPA can be classified into three types as follows.

*이동 단말의 위치 정보 (슈퍼 프레임 단위)* location information of mobile terminal (in super frame)

*이동 단말이 모든 서브 채널 그룹의 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio)을 측정할 수 있도록 기지국에서 제공되는 OFDM 프리엠블(Preamble)(매 슬롯 단위)OFDM preamble provided by the base station so that the mobile station can measure the carrier to interference and noise ratio (CINR) of all sub-channel groups (in units of slots)

*기지국이 이동 단말에게 할당한 서브 캐리어의 할당 정보 (매 슬롯 단위) * subcarrier allocation information assigned by the base station to the mobile terminal (in every slot)

도 9는 본 발명에 따른 동적 자원 할당 알고리즘을 위한 슈퍼 프레임을 시작하는 첫 번째, 상,하향 링크 슬롯을 나타낸 것으로, (901)은 슈퍼 프레임을 시작하는 첫번째 하향 링크 슬롯 구조이다. 9 shows a first, uplink, and downlink slot for starting a super frame for the dynamic resource allocation algorithm according to the present invention, and 901 is a first downlink slot structure for starting a super frame.

매 슬롯마다 이동 단말이 모든 서브 채널 그룹의 CINR값을 측정하도록 하나 의 CINR 측정용 프리엠블이 있으며, 또한 매 슈퍼 프레임마다 이동 단말의 위치 정보를 각 섹터에서 전송하기 위하여 하나의 OFDM 심볼이 사용된다. In each slot, there is one preamble for CINR measurement so that the mobile station measures CINR values of all sub-channel groups, and one OFDM symbol is used to transmit the position information of the mobile station in each sector every superframe. .

이동 단말이 내부 셀 영역에 있는지 또는 외부 셀 영역에 있는지의 여부는 이동 단말이 주파수 재사용율 1인 서브 채널 그룹에서 DCA와 DPA를 수행할 것인지 혹은 주파수 재사용율 3인 서브 채널 그룹에서 DCA와 DPA를 수행할 것인지를 결정하는 중요한 요소이다.Whether the mobile station is in the inner cell region or the outer cell region determines whether the mobile station performs DCA and DPA in a subchannel group with frequency reuse rate 1 or DCA and DPA in a subchannel group with frequency reuse rate 3 It is an important factor in deciding whether to perform.

이동 단말이 내부 셀 영역에 있으면 0으로 표시하고, 외부 셀 영역에 있으면 1로 표기하면, 각각의 이동 단말에게 할당된 서브 캐리어들에 이동 단말의 위치 정보를 동일하게 전송하는 경우, 별도의 코딩없이 하나의 OFDM 심볼로서 각각의 이동 단말에 그들의 위치 정보를 전송할 수 있다. If the mobile terminal is marked with 0 if it is in the inner cell area, and if it is marked with 1 if it is in the outer cell area, if the location information of the mobile terminal is transmitted to the subcarriers assigned to each mobile terminal in the same manner, no coding is required. It is possible to transmit their location information to each mobile terminal as one OFDM symbol.

또한, 슬롯의 뒷 부분에는 4개의 OFDM 심볼이 이동 단말의 채널 정보를 이용한 서브 캐리어 재할당 및 적응 변조를 위하여 전송된다. 여기서, 4개의 OFDM 심볼이 사용된 이유는 다음과 같다. In addition, four OFDM symbols are transmitted to the rear part of the slot for subcarrier reallocation and adaptive modulation using channel information of the mobile terminal. Here, the reason why four OFDM symbols are used is as follows.

이동 단말이 기지국에 전송한 채널 정보를 기준으로 기지국이 이동 단말에게 할당한 서브 캐리어 할당 정보의 양을 계산하기 위하여 한 섹터에서 지원할 수 있는 최대 이동 단말의 수를 64라고 가정하고, 이동 단말은 낮은 이동성(Low Mobility) 및 높은 데이터율(High Data Rate)를 요구하며, 기지국에서 각각의 이동 단말의 채널 정보를 기준으로 기지국이 가지고 있는 서브 캐리어를 이동 단말에 분배할 때, 한번에 9개의 인접한(Contiguous) 서브 캐리어들을 할당한다고 가정한다. In order to calculate the amount of subcarrier allocation information allocated by the base station to the mobile terminal based on the channel information transmitted by the mobile station to the base station, it is assumed that the maximum number of mobile terminals that can be supported in one sector is 64. It requires low mobility and high data rate, and when the base station distributes the subcarriers owned by the base station to the mobile terminal based on the channel information of each mobile terminal, nine contiguous at a time Assume that subcarriers are allocated.

그러면 16개의 주파수 재사용율 1인 채널 그룹과 16개의 주파수 재사용율 3 인 채널 그룹을 가지고 있는 섹터의 경우, 9개의 연속된 서브 캐리어의 단위로 (16 * 3 + 16) = 64 개가 존재한다. Then, for a sector having a channel group having 16 frequency reuse rates 1 and a channel group having 16 frequency reuse rates 3, there are (16 * 3 + 16) = 64 units of 9 consecutive subcarriers.

따라서 각각의 섹터는 각각 64개씩 9개의 연속된 서브 캐리어들의 집합을 이동 단말에게 할당하는 것이다. 따라서 64명을 구분하기 위해서는 6비트가 필요하며, 이것이 64개가 있어야 하므로 6 * 64 = 384 비트가 필요하다.Thus, each sector allocates a set of nine consecutive subcarriers, 64 each to a mobile terminal. Therefore, 6 bits are required to distinguish 64 people, and since 64 must be there, 6 * 64 = 384 bits.

또한, 채널 코딩으로 1/2 Turbo + 4 Repetition을 고려할 때, 총 384 * 2 * 4 = 3072 비트가 소요된다. 또한, 변조로서 QPSK를 고려한다면, DCA를 위한 서브 캐리어 할당 정보 전송을 위해서 필요한 하향 링크의 오버헤드는 3072/(768 * 2) = 2 OFDM 심볼이다. Also, considering 1/2 Turbo + 4 Repetition as the channel coding, it takes a total of 384 * 2 * 4 = 3072 bits. In addition, considering QPSK as modulation, the overhead of the downlink required for transmitting subcarrier allocation information for DCA is 3072 / (768 * 2) = 2 OFDM symbols.

따라서 매 슬롯 당 DCA와 DPA를 위해서 필요한 하향 링크 오버헤드는 CINR 측정용으로 사용되는 하나의 OFDM 프리엠블과 서브 캐리어 할당 정보에 해당하는 2개의 OFDM 심볼의 합으로 총 3 OFDM 심볼이다. Therefore, the downlink overhead required for DCA and DPA per slot is a total of 3 OFDM symbols, which is the sum of one OFDM preamble used for CINR measurement and two OFDM symbols corresponding to subcarrier allocation information.

낮은 이동성(Low Mobility)을 갖는 이동 단말을 가정할 때, DCA와 DPA 뿐만 아니라, AMC를 함께 사용할 수 있다. 만약, 9개의 선택 가능한 AMC모드를 가지고 있으며, 9개의 인접한 서브 캐리어로 구성되어 있는 빈의 단위로 AMC가 가능하다고 가정하며, 매 슬롯 단위로 AMC를 적용한다고 가정한다면, 9개의 AMC모드를 구분하는데 4 비트가 소요되고 채널 코딩 및 변조로서 1/2 Turbo + 4 Repetition 와 QPSK를 고려하면 추가로 필요한 데이터양은 (4 * 64 * 2 * 4) / (768 * 2) < 2 OFDM 심볼이다.Assuming a mobile terminal with low mobility, it is possible to use AMC as well as DCA and DPA. If it has 9 selectable AMC modes and assumes that AMC is possible in units of bins composed of 9 adjacent subcarriers, and assuming that AMC is applied in every slot unit, it is possible to distinguish 9 AMC modes. Taking 4 bits and taking into account 1/2 Turbo + 4 Repetition and QPSK as channel coding and modulation, the additional data required is (4 * 64 * 2 * 4) / (768 * 2) <2 OFDM symbols.

따라서 이동 단말의 채널 정보에 의한 서브 캐리어 재할당 및 적응 변조를 위하여 필요한 데이터 정보량은 4 OFDM 심볼이 된다. Therefore, the amount of data information required for subcarrier reallocation and adaptive modulation by channel information of the mobile terminal is 4 OFDM symbols.

도 9에서 (902)는 슈퍼 프레임을 시작하는 첫번째 상향 링크 슬롯 구조이다. DCA와 DPA를 위하여 필요한 상향 링크의 오버헤드 양은 다음과 같다. 9, 902 is a first uplink slot structure starting a super frame. The amount of overhead overhead required for DCA and DPA is as follows.

각각의 이동 단말은 하향 링크로부터 내려오는 CINR 측정용 OFDM 프리엠블을 통하여 전체 서브 채널 그룹에 대하여 이동 단말이 내부 셀 영역에 있다면, 주파수 재사용율으로 정해진 서브 채널 그룹에 대한 CINR 측정값을 전송하며, 외부 셀 영역에 있다면 주파수 재사용율 3으로 정해진 서브 채널 그룹에 대한 CINR 측정값을 전송한다. Each mobile station transmits the CINR measurement value for the subchannel group determined by the frequency reuse rate if the mobile station is in the inner cell region for the entire subchannel group through the downlink downlink OFDM preamble for CINR measurement. If it is in the outer cell region, it transmits the CINR measurement for the sub-channel group determined by the frequency reuse rate 3.

상향 링크의 오버헤드 값을 계산하기 위하여 이동 단말이 상향 링크용으로 24개의 유효 서브 캐리어를 할당 받았다고 가정한다. In order to calculate the overhead value of the uplink, it is assumed that the mobile station is allocated 24 valid subcarriers for the uplink.

이동 단말이 내부 셀에 있다고 가정할 때, 이동국은 주파수 재사용율 1로 할당된 16개의 서브 채널 그룹에 대하여 CINR 값을 기지국에 전송해야 한다. Assuming the mobile terminal is in an inner cell, the mobile station should send a CINR value to the base station for the 16 subchannel groups assigned with frequency reuse rate 1.

CINR 값은 32개로 분할되어 있으며, 따라서 5 비트로 표현된다고 할 때, 이동 단말이 기지국으로 전송해야 할 정보량은 16 * 5 = 80비트이다. The CINR value is divided into 32, and thus, represented by 5 bits, the amount of information to be transmitted to the base station by the mobile station is 16 * 5 = 80 bits.

또한, 1/2 Turbo + 2 Repetition의 채널 코딩과 QPSK변조를 고려할 때, 실제 필요한 OFDM 심볼의 수는 (80 * 2 * 2)/(24 * 2)<7 OFDM 심볼이다. In addition, considering channel coding and QPSK modulation of 1/2 Turbo + 2 Repetition, the actual number of required OFDM symbols is (80 * 2 * 2) / (24 * 2) <7 OFDM symbols.

도 10은 본 발명에 따른 동적 자원 할당 방식을 위한 슈퍼 프레임을 시작하는 첫번째 상, 하향 링크 슬롯을 제외한 나머지 상, 하향 링크 슬롯을 나타낸 것으로, (1001)과 (1002)는 슈퍼 프레임을 시작하는 슬롯 이외의 모든 경우에 대한 상향 및 하향 링크 슬롯의 구조이다. 10 illustrates a first phase starting a super frame for the dynamic resource allocation scheme and a remaining downlink slot except for a downlink slot, wherein 1001 and 1002 are slots starting a super frame. The structure of uplink and downlink slots for all other cases.

상향 링크 슬롯 구조(1001)의 경우 슈퍼 프레임을 시작하는 첫번째 상향 링크 슬롯 구조(902)와 그 구조가 동일하며, 하향 링크 슬롯 구조(1002)의 경우, 슈퍼 프레임을 시작하는 첫번째 하향 링크 슬롯 구조(901)와는 달리 이동 단말의 위치 정보를 알리는 OFDM 심볼이 없다. The uplink slot structure 1001 has the same structure as the first uplink slot structure 902 which starts the super frame, and the downlink slot structure 1002 has the same structure as the first downlink slot structure that starts the super frame ( Unlike 901, there is no OFDM symbol indicating the location information of the mobile terminal.

도 11과 12는 DCA와 DPA를 수행할 때 발생하는 전체적인 하향 링크 및 상향 링크 오버헤드의 양에 해당한다. 매 슬롯마다 DCA와 DPA를 수행하기 위해 이동 단말과 기지국에서 제공해야 하는 오버헤드가 상당히 많음을 알 수 있다. 11 and 12 correspond to the total amount of downlink and uplink overhead generated when performing DCA and DPA. It can be seen that the overhead required to be provided by the mobile station and the base station in order to perform DCA and DPA in each slot is considerable.

따라서 DCA와 DPA으로 인한 오버헤드를 줄이기 위한 대안으로, 매번 DCA와 DPA와 적응 변조를 함께 하는 것이 아니라 매 슬롯 마다 적응 변조를 하면서 매 프레임마다 한 번씩 DCA와 DPA를 하는 것을 고려한다. Therefore, as an alternative to reduce the overhead caused by DCA and DPA, consider performing DCA and DPA once every frame while adaptively modulating every slot, instead of performing adaptive modulation with DCA and DPA every time.

이 경우에는 적응 변조만을 수행하는 하향 및 상향 링크 슬롯 구조는 도 13의 (1301), (1302)와 같으며, 매 프레임을 시작하는 첫 번째 슬롯은 적응 변조와 DCA와 DPA를 동시에 수행하기 때문에 도 10의 (1001), (1002)와 같은 슬롯 구조를 가지며, 매 슈퍼 프레임을 시작하는 슬롯은 적응 변조와 DCA와 DPA를 수행하고 여기에 각각의 이동 단말의 위치 정보를 전송하기 때문에 도 9의 (901), (902)와 같은 슬롯 구조를 가진다. In this case, the downlink and uplink slot structures for performing only adaptive modulation are the same as in (1301) and (1302) of FIG. 13, and the first slot starting every frame simultaneously performs adaptive modulation and DCA and DPA. 10 has a slot structure such as 1001 and 1002, and a slot starting every super frame performs adaptive modulation and DCA and DPA, and transmits the location information of each mobile terminal to the slot of FIG. 901 and 902, respectively.

따라서 전체적인 하향 링크 오버헤드는 도 14와 같이 감소한다. 이를 매 슬롯마다 적응 변조만 하는 경우의 오버헤드가 3/42 * 100 = 7.1% 임을 감안할 때, DCA와 DPA 기법을 추가하는데, 약 1.35% 정도의 추가적인 오버헤드가 발생되는 것을 알 수 있다. Therefore, the overall downlink overhead is reduced as shown in FIG. Considering that the overhead of only adaptive modulation in each slot is 3/42 * 100 = 7.1%, the DCA and DPA schemes are added, and an additional overhead of about 1.35% is generated.

또한, 상향 링크의 오버헤드는 매 슬롯마다 자신이 할당받은 서브 채널에 대한 CINR만을 전송하면 되므로 1 OFDM 심볼이면 되며, 매 프레임마다 한 번씩 동적 자원 할당을 위하여 전체 서브 채널 그룹에 대한 CINR 값을 전송한다.In addition, since the uplink overhead needs to transmit only the CINR for the subchannel allocated to each slot, only one OFDM symbol is required. The CINR value for the entire subchannel group is transmitted once per frame for dynamic resource allocation. do.

도 15는 상향 링크의 오버헤드에 해당한다. 매 슬롯 단위로 동적 자원 할당 및 적응 변조를 하는 방식이 아닌, 매 슬롯 단위로 적응 변조를 수행하고 매 프레임 단위로 동적으로 자원을 할당하는 것만으로도 상당히 많은 상향 링크 오버헤드를 줄일 수 있다. 15 corresponds to overhead of the uplink. Rather than performing dynamic resource allocation and adaptive modulation in every slot unit, a significant amount of uplink overhead can be reduced by simply performing adaptive modulation in every slot unit and dynamically allocating resources in every frame unit.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below Or it may be modified.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 얻게 된다.As described above, the present invention obtains the following effects.

첫째, 각 기지국은 자신이 서비스를 제공하는 이동 단말로부터 채널 상황을 피드백받아 각 이동 단말의 공평성을 고려하여 각각의 이동 단말에 좋은 채널들을 할당한 후, 이동 단말 별 할당받은 채널의 상태에 따라 전력을 할당하여 다중 이동 단말 다이버시티 이득을 획드하도록 하는 동적 자원 할당 알고리즘을 하나의 기지국을 내부 셀 영역과 외부 셀 영역으로 나누고 기지국으로부터 멀리 떨어져 있는 외부 셀 영역의 이동 단말에게 주파수 재사용율이 높은 채널을 할당하는 주파수 재 사용율 분할방식의 셀 계획법에 적용하여 하향 링크의 쓰루풋 및 아웃티지 확률을 향상시킬 수 있게 된다.First, each base station receives the channel status from the mobile terminal providing its service and allocates good channels to each mobile terminal in consideration of the fairness of each mobile terminal, and then powers them according to the status of the allocated channel for each mobile terminal. The dynamic resource allocation algorithm divides one base station into an inner cell region and an outer cell region and allocates a channel having a high frequency reuse rate to a mobile terminal in an outer cell region far from the base station. The throughput and outage probability of the downlink can be improved by applying to the cell planning method of the frequency reuse partitioning scheme to be allocated.

둘째, 슬롯 단위로는 AMC만을 적용하고 프레임 단위로 DAC, DPA와 AMC를 함께 사용할 수 있도록 하여 오버헤드를 줄이며, 하향 링크 및 상향 링크에서 발생하는 오버헤드를 정량적으로 분석하여 하향 링크의 쓰루풋을 향상시킬 수 있게 된다.Second, it reduces overhead by applying only AMC as a slot unit and using DAC, DPA and AMC as a unit of slot, and improves downlink throughput by quantitatively analyzing overhead occurring in downlink and uplink. You can do it.

Claims (13)

각각이 복수의 섹터들로 이루어진 셀들로 형성된 셀 구조를 가지며, 상기 셀들은 상호 직교성을 가지는 적어도 하나의 서브 채널 그룹을 통해 해당 셀 내의 이동 단말들과의 데이터 통신을 수행하는 OFDMA 시스템의 채널 할당 방법에 있어서,A channel allocation method of an OFDMA system in which each cell has a cell structure formed of cells consisting of a plurality of sectors, and the cells perform data communication with mobile terminals in a corresponding cell through at least one subchannel group having mutual orthogonality. To 이동 단말이 현재까지 할당받은 전송률의 합을 이동 단말이 요구한 전송률로 나눈 비가 가장 작은 이동 단말을 우선적 채널 할당 후보로 선정하는 단계; 및 Selecting a mobile terminal having the smallest ratio of the sum of the transmission rates allocated so far by the transmission rate requested by the mobile terminal as the preferred channel assignment candidate; And 상기 우선적 채널 할당 후보로 선정된 이동 단말의 채널 정보 및 거리 정보를 이용하여 내부 셀에 있는 이동 단말은 제1 주파수 재사용율을 갖는 서브 채널 그룹 중에서, 외부 셀에 있는 이동 단말은 제2 주파수 재사용율을 갖는 서브 채널 그룹 중에서 소정 서브 채널 그룹을 선정하여 해당 서브 채널 그룹의 서브 캐리어를 동적으로 할당하는 단계; Based on the channel information and distance information of the mobile terminal selected as the preferred channel assignment candidate, the mobile terminal in the inner cell has a first frequency reuse rate, and the mobile terminal in the outer cell has a second frequency reuse rate. Dynamically allocating subcarriers of a corresponding subchannel group by selecting a predetermined subchannel group from among subchannel groups having a predetermined value; 로 이루어짐을 특징으로 하는 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 채널 할당 방법.Dynamic channel allocation method of a frequency reuse rate division based OFDMA system, characterized in that consisting of. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 주파수 재사용율은 주파수 재사용율이 1이고, 제2 주파수 재사용율은 주파수 재사용율이 3인 것을 특징으로 하는 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 채널 할당 방법.2. The method of claim 1, wherein the first frequency reuse rate is 1 and the second frequency reuse rate is 3. 각각이 복수의 섹터들로 이루어진 셀들로 형성된 셀 구조를 가지며, 상기 셀들은 상호 직교성을 가지는 적어도 하나의 서브 채널 그룹을 통해 해당 셀 내의 이동 단말들과의 데이터 통신을 수행하는 OFDMA 시스템의 전력 할당 방법에 있어서,A power allocation method of an OFDMA system in which each cell has a cell structure formed of cells consisting of a plurality of sectors, and the cells perform data communication with mobile terminals in a corresponding cell through at least one subchannel group having mutual orthogonality. To 소정 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨 이상의 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)을 가진 이동 단말의 전력에서 기 정해진 기준 MCS 레벨의 전력을 뺀 후 저장하는 단계; 및 Subtracting and storing power of a predetermined reference MCS level from power of a mobile terminal having a Signal to Interference and Noise Ratio (SINR) of a predetermined Modulation and Coding Scheme (MCS) level or higher; And 소정 MCS 레벨 이하의 SINR을 가진 이동 단말중에서 현재 MCS 레벨을 하나 증가시키는데 필요한 SINR 값이 최소인 이동 단말에게 필요한 전력을 가산하여 이동 단말의 서브 채널 별 동적 전력 할당을 행하는 단계;Performing dynamic power allocation for each subchannel of the mobile terminal by adding power required for the mobile terminal having the minimum SINR value required to increase the current MCS level among mobile terminals having a SINR below a predetermined MCS level by a minimum; 로 이루어짐을 특징으로 하는 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 전력 할당 방법.Dynamic power allocation method of the frequency reuse rate division based OFDMA system, characterized in that consisting of. 각각의 셀이 내부 셀과 외부 셀로 이루어짐과 더불어 각각의 셀이 복수의 섹터들로 이루어진 셀들로 형성된 셀 구조를 가지며, 상기 셀들은 상호 직교성을 가지는 적어도 하나의 서브 채널 그룹을 통해 해당 셀 내의 이동 단말들과의 데이터 통신을 수행하는 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 채널 및 전력 할당 방법에 있어서,Each cell consists of an inner cell and an outer cell, and each cell has a cell structure formed of cells consisting of a plurality of sectors, and the cells are mobile terminals in the cell through at least one subchannel group having mutual orthogonality. In a dynamic channel and power allocation method of a frequency reuse rate division based OFDMA system for performing data communication with each other, 각 기지국은 자신이 서비스를 제공하는 이동 단말로부터 채널 상황을 피드백받아 각 이동 단말의 공평성(Fairness) 및 이동 단말의 거리 정보를 고려하여 각각의 이동 단말에 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)이 높은 서브 채널 그룹들을 할당하는 단계; 및 Each base station receives the channel status from the mobile terminal providing its service and takes into account the fairness of each mobile terminal and distance information of the mobile terminal, and has a high SINR (Signal to Interference and Noise Ratio) for each mobile terminal. Assigning subchannel groups; And 상기 이동 단말별 할당받은 채널의 상태에 따라 전력을 할당하는 단계;Allocating power according to a state of a channel allocated to each mobile terminal; 를 수행하여 다중 이동 단말 다이버시티 이득을 획득하도록 함을 특징으로 하는 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 채널 및 전력 할당 방법.A dynamic channel and power allocation method of a frequency reuse rate division scheme based OFDMA system, characterized in that to obtain multiple mobile terminal diversity gain. 주파수 재사용율 분할 방식을 기반으로 하는 동적 자원 할당을 지원하기 위한 OFDMA 시스템의 프레임 구조에 있어서,In a frame structure of an OFDMA system for supporting dynamic resource allocation based on a frequency reuse rate division scheme, 각각 4개의 슬롯으로 하나의 프레임이 구성되고, 각각 5개의 프레임으로 하나의 슈퍼 프레임이 구성됨을 특징으로 하는 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 자원 할당을 지원하는 프레임 구조.A frame structure for supporting dynamic resource allocation in a frequency reuse rate division based OFDMA system, characterized in that one frame consists of four slots and one super frame consists of five frames. 제 5 항에 있어서, 상기 슬롯은 5ms 단위로 구성됨을 특징으로 하는 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 자원 할당을 지원하는 프레임 구조.The frame structure of claim 5, wherein the slot is configured in 5 ms units. 6. 주파수 재사용율 분할 방식을 기반으로 하는 동적 자원 할당을 지원하기 위한 OFDMA 시스템의 슬롯 구조에 있어서,A slot structure of an OFDMA system for supporting dynamic resource allocation based on a frequency reuse rate division scheme, 상기 슬롯은 매 슬롯마다 이동 단말이 모든 서브 채널 그룹의 CINR 값을 측정하도록 CINR 측정용 프리엠블 가지며, 매 슈퍼 프레임마다 이동 단말의 위치 정보를 전송하기 위한 OFDM 심볼을 가지며, 이동 단말이 내부 셀 영역에 있는지 또는 외부 셀 영역에 있는지의 구별을 위해 이동 단말에 해당 이동 단말의 위치 정보 전송을 위한 OFDM 심볼을 가지며, 이동 단말의 채널 정보를 이용한 서브 캐리어 재할당 및 적응 변조를 위한 복수개의 OFDM 심볼을 가지는 것을 특징으로 하는 OFDMA 시스템의 동적 자원 할당을 지원하는 슬롯 구조.The slot has a preamble for CINR measurement so that the mobile station measures the CINR values of all subchannel groups in every slot, and has an OFDM symbol for transmitting the location information of the mobile station every super frame, and the mobile station has an internal cell region. In order to distinguish whether a mobile station is located in a mobile station or an external cell region, the mobile station has an OFDM symbol for transmitting location information of the mobile station, and a plurality of OFDM symbols for subcarrier reallocation and adaptive modulation using channel information of the mobile station And a slot structure for supporting dynamic resource allocation in an OFDMA system. 제 7 항에 있어서, 상기 슬롯은 슈퍼 프레임을 시작하는 첫 번째 하향 링크 슬롯인 것을 특징으로 하는 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 자원 할당을 지원하는 슬롯 구조.8. The slot structure of claim 7, wherein the slot is a first downlink slot starting a super frame. 제 7 항에 있어서, 상기 이동 단말의 채널 정보를 이용한 서브 캐리어 재할당 및 적응 변조를 위한 OFDM 심볼은 4개의 OFDM 심볼인 것을 특징으로 하는 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 자원 할당을 지원하는 슬롯 구 조.10. The method of claim 7, wherein the OFDM symbols for subcarrier reallocation and adaptive modulation using the channel information of the mobile terminal are four OFDM symbols. Slot structure. 주파수 재사용율 분할 방식을 기반으로 하는 동적 자원 할당을 지원하기 위한 OFDMA 시스템의 슬롯 구조에 있어서,A slot structure of an OFDMA system for supporting dynamic resource allocation based on a frequency reuse rate division scheme, 상기 슬롯은 매 슬롯마다 이동 단말이 모든 서브 채널 그룹의 CINR 값을 측정하도록 CINR 측정용 프리엠블 가지며, 매 슈퍼 프레임마다 이동 단말의 위치 정보 전송을 위한 OFDM 심볼을 가지며, 이동 단말의 채널 정보를 이용한 서브 캐리어 재할당 및 적응 변조를 위한 복수개의 OFDM 심볼을 가지는 것을 특징으로 하는 OFDMA 시스템의 동적 자원 할당을 지원하는 슬롯 구조.The slot has a preamble for CINR measurement so that the mobile station measures CINR values of all subchannel groups in every slot, has an OFDM symbol for transmitting location information of the mobile station every superframe, and uses channel information of the mobile station. A slot structure for supporting dynamic resource allocation in an OFDMA system, characterized by having a plurality of OFDM symbols for subcarrier reallocation and adaptive modulation. 제 10 항에 있어서, 상기 슬롯은 하향 링크 슬롯으로, 슈퍼 프레임을 시작하는 첫번째 하향 링크 슬롯 이외의 하향 링크 슬롯인 것을 특징으로 하는 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의 동적 자원 할당을 지원하는 슬롯 구조.12. The slot structure of claim 10, wherein the slot is a downlink slot and is a downlink slot other than the first downlink slot starting a super frame. . 주파수 재사용율 분할 방식을 기반으로 하는 동적 자원 할당을 지원하기 위한 OFDMA 시스템의 슬롯 구조에 있어서,A slot structure of an OFDMA system for supporting dynamic resource allocation based on a frequency reuse rate division scheme, 상기 슬롯은 매 슬롯마다의 적응변조를 위해, 매 슬롯마다 이동 단말이 모든 서브 채널 그룹의 CINR 값을 측정하도록 CINR 측정용 프리엠블 가지며, 매 슈퍼 프레임마다 이동 단말의 위치 정보 전송을 위한 OFDM 심볼을 가지며, 적응 변조를 위한 복수개의 OFDM 심볼을 가지는 것을 특징으로 하는 OFDMA 시스템의 동적 자원 할당을 지원하는 슬롯 구조.The slot has a preamble for CINR measurement so that the mobile station measures the CINR values of all subchannel groups in every slot for adaptive modulation in every slot, and provides an OFDM symbol for transmitting location information of the mobile station every superframe. And a slot structure for supporting dynamic resource allocation in an OFDMA system, characterized by having a plurality of OFDM symbols for adaptive modulation. 주파수 재사용율 분할 방식을 기반으로 하는 OFDMA 시스템에서의 동적 자원 할당 방식을 운용하기 위한 방법에 있어서,A method for operating a dynamic resource allocation scheme in an OFDMA system based on a frequency reuse rate division scheme, 매 슬롯마다 AMC(Adaptive Modulation and Coding)를 하면서 매 프레임 마다 DCA(Dynamic Channel Allocation)와 DPA(Dynamic Power Allocation)를 행하여 오버헤드를 감소시킴을 특징으로 하는 주파수 재사용율 분할 방식 기반 OFDMA 시스템의동적 자원 할당 방식 운용 방법.Dynamic resources of the frequency reuse rate division based OFDMA system, which reduces overhead by performing Dynamic Channel Allocation (DCA) and Dynamic Power Allocation (DPA) every frame while performing Adaptive Modulation and Coding (AMC) in every slot. How assignment works.
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