KR100841933B1 - 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 통신 가능한 전체 주파수 대역을 이용한 주파수 중복 사용 방법에서는, 상기 무선 통신 시스템은 커버리지 영역을 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역으로 구분하고, (A-1) 제1 시간(T1) 동안 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 및 상기 제3 영역 모두에 대하여 상기 전체 주파수 대역을 할당하여 트래픽을 전송하는 단계; 및 (A-2) 제2 시간(T2) 동안 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 및 상기 제3 영역에 대하여 상기 전체 주파수 대역 중 서로 다른 3개의 서브 주파수 대역을 각각 할당하여 트래픽을 전송하는 단계를 포함한다.
기지국, 섹터, FA, 스케쥴링, 주파수 중복 사용, CINR, 임계치, offset, 오프셋

Description

무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR FREQUENCY REUSE IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 3섹터에 서로 다른 주파수를 이용하여 통신을 중계하는 종래의 기지국을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 3섹터에 동일한 주파수를 이용하여 통신을 중계하는 종래의 기지국을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 방식에서 사용되는 데이터 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 중복 사용 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 도 4의 주파수 중복 사용 방법에 따라 시간별로 발생되는 트래픽 전송을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5에서의 T1 시간 동안의 데이터 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5에서의 T2 시간 동안의 데이터 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 중복 사용 방법에 따라 시간별로 발생되는 트래픽의 전송을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 기지국 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 10은 주파수 중복 사용 플랜을 결정하기 위한 방법을 설명하는 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
900: 기지국 시스템
910: CINR(Carrier to Interference & Noise Ratio) 측정부
920: FR(Frequency Reuse) 적용부
930: 스케쥴러(scheduler)
940: 단말(station)
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 IEEE 802.16d/e, WiBro, WiMAX 표준 규격 등에 따른 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기지국 시스템에서 효율적인 트래픽 전송을 위한 주파수 중복 사용(reuse) 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적인 무선 통신 시스템은 PSS(Portable Subscriber Station: 단말), RAS(Radio Access Station: 기지국), 중계기(repeater) 및 소정 컨텐츠 서버 등을 포함한다. 상기 PSS은 무선망 내의 RAS의 중계를 받아 통화, 디지털 방송, 디지털 미디어 다운로드, 업로드 등의 통신 서비스를 받을 수 있으며, 상기 소정 컨텐츠 서버는 상기 PSS의 가입자를 관리하거나 상기 PSS에 필요한 콘텐츠를 제공할 수 있다. 또한, 상기 중계기는 상기 RAS 의 통신 중계만으로는 신호 감도가 떨어지는 지역을 커버하여 상기 PSS가 충분한 신호 감도를 유지하도록 할 수 있다.
근래의 무선 통신 시스템에서는 무선 자원량이 한정되어 있으므로 통신 서비스의 용도에 맞게 주파수를 적절히 할당할 수 있는데, 특히, 기지국 신호들 간의 간섭을 피하도록 기지국들이 충분한 거리를 이격하여 주파수를 중복 사용할 수 있다. 이때, 기지국 셀을 구성하는 복수의 섹터들은 서로 다른 주파수를 이용할 수 있고, 또는 상기 복수의 섹터들이 동일 주파수를 동시에 사용할 수도 있다.
도 1은 3섹터에 서로 다른 주파수를 이용하여 통신을 중계하는 종래의 기지국(RAS)을 설명하기 위한 도면이다. 즉, 도 1은 기지국에서 복수의 주파수 대역을 사용하는 스킴(scheme)을 나타낸다. 보다 구체적으로, 종래의 기지국(RAS)이 사용하는 무선 통신 시스템에서는 하나의 기지국이 커버할 수 있는 영역을 복수의 섹터들로 분할하고, 각 분할된 섹터에 3개의 주파수 대역 중 서로 다른 주파수 대역을 할당하여 기지국과 단말과의 통신 서비스를 제공한다. 즉, 상기 기지국(RAS)은 제1 섹터(110)에서 할당된 주파수 FA(Frequency Assignment)1로 단말과 통신하고, 제2 섹터(120)에서 할당된 주파수 FA2로 단말과 통신하며, 제3 섹터(130)에서 할당된 주파수 FA3으로 단말과 통신한다. 이 때, 상기 기지국의 제1 섹터(110), 제2 섹터(120), 및 제3 섹터(130) 각각은 서로 다른 주파수 대역에 각각 할당된 반송파를 사용하여 트래픽을 송수신한다.
도 1과 같은 종래의 무선 통신 시스템에서는, 각 섹터가 서로 다른 주파수를 사용하기 때문에 섹터 사이의 경계 부분이나 다른 기지국과의 셀 경계 부분에서 간섭으로 인한 CINR(Carrier to Interference & Noise Ratio) 저하가 거의 없어서 셀 커버리지가 커지는 장점이 있으나, 각 섹터에서 사용할 수 있는 주파수 대역폭은 하나의 좁은 대역으로 한정되어 있기 때문에, 도 2에서 설명하는 스킴의 무선 통신 시스템과 비교할 때 시스템 용량이 저하되는 단점이 있다.
도 2는 3섹터에 동일한 주파수를 이용하여 통신을 중계하는 종래의 기지국(RAS)을 설명하기 위한 도면이다. 도 2와 같은 스킴을 사용하는 무선 통신 시스템에서는, 기지국(RAS)의 각 섹터에서 하나의 주파수 대역을 사용하여 단말과의 통신을 중계한다. 즉, 도 3과 같이, 무선 통신 시스템에서는 각 섹터에서 모두 하나의 브로드한(broad) 주파수 대역을 사용하여 트래픽을 송수신함으로써, 시스템 용량을 증가시킬 수 있다. 또한, 이와 같은 방식에서는, 도 3과 같이, 데이터 프레임의 프리앰블(preamble) 및 FCH(Frame Control Header) 뒤에 실리는 컨트롤 메시지를 6번 반복 포함함으로써, 단말에서 컨트롤 메시지의 수신 에러를 줄일 수 있도록 한다.
그러나, 도 2와 같은 스킴의 무선 통신 시스템은, 섹터 간의 경계부분(210) 또는 인접한 다른 셀과의 경계부분(220)에서 신호 간섭이 빈번하게 발생될 수 있다. 즉, 도 2와 같은 스킴의 무선 통신 시스템은 각 섹터에서 동일한 주파수 대역을 이용하여 통신 서비스를 제공하기 때문에 인접한 섹터 또는 셀들 간의 경계 부분에서 신호 간섭이 빈번하게 발생하게 되고, 이러한 신호 간섭으로 인해 단말의 CINR이 저하되고, 이에 따라 통신 서비스가 불가능하거나 품질이 떨어질 가능성이 매우 높다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 낮은 주파수 중복 사용 계수와 높은 주파수 중복 사용 계수의 장점은 이용하고, 그 단점은 보완하기 위하여, 기지국과 단말 간의 통신 신호 세기에 따라 각 섹터 또는 셀에서의 하나의 전체 주파수 대역을 사용하는 스킴과 상기 전체 주파수 대역에서 분할된 복수의 주파수 대역을 사용하는 스킴을 일정 타임 스케쥴에 따라 제어하여 결정하는 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 기지국과 단말 간의 통신 신호 세기를 기반으로 셀 또는 섹터 간의 신호 간섭을 고려하여 주파수 중복 사용 플랜(plan)을 탄력적으로 적용함으로써, 셀 커버리지(coverage)와 시스템 용량을 최대화할 수 있는 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하고, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일면에 따른 주파수 중복 사용 방법은 무선 통신 시스템에서 커버리지 영역을 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역으로 구분하고, 통신 가능한 하나의 전체 주파수 대역을 이용하여, (A-1) 제1 시간(T1) 동안 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 및 상기 제3 영역 모두에 대하여 트래픽을 전송하는 단계, 및 (A-2) 제2 시간(T2) 동안 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 및 상기 제3 영역에 대하여 상기 전체 주파수 대역 중 서로 다른 3개의 서브 주파수 대역을 각각 할당하여 트래픽을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 주파수 중복 사용 방법은 (B-1) 단말과의 통신 신호로부터 CINR(CARRIER TO INTERFERENCE & NOISE RATIO)을 판단하는 단계, (B-2) 상기 CINR로부터 주파수 중복 사용 플랜을 생성하는 단계, 및 (B-3) 상기 주파수 중복 사용 플랜에 따라 제1 시간(T1) 동안에 복수의 커버리지 영역들 모두에 전체 주파수 대역을 할당(제1 스킴)하여 제1 트래픽을 전송하고, 상기 전체 주파수 대역을 상기 복수의 커버리지 영역들과 같은 수의 복수 서브 대역들로 분할하여 제2 시간(T2) 동안에 상기 복수의 커버리지 영역들 각각에 할당(제2 스킴)하여 제2 트래픽을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 기지국 시스템은 단말과의 통신 신호로부터 CINR을 판단하는 CINR 측정부, 상기 CINR과 임계치를 비교하여 선택적으로 복수의 커버리지 영역들 모두에 전체 주파수 대역을 할당(제1 스킴)하거나, 상기 복수의 커버리지 영역들과 같은 수의 서브 대역들로 분할된 복수의 서브 대역을 상기 복수의 커버리지 영역들 각각에 할당(제2 스킴)하도록 주파수 중복 사용 플랜을 결정하는 FR 적용부, 및 상기 할당된 주파수 대역을 시간에 따라 스케쥴링하는 스케쥴러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한 정되는 것은 아니다.
구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 복수의 커버리지 영역들 모두에 하나의 전체 주파수 대역을 할당하는 제1 스킴을 적용하거나, 상기 복수의 커버리지 영역들에 상기 전체 주파수 대역으로부터 분할된 서로 다른 서브 주파수 대역 각각을 할당하는 제2 스킴을 적용하고, 상기 제1 스킴 및 제2 스킴을 타임 스케쥴에 따라 제어하는 구성을 개시한다. 여기서, 기지국은 IEEE 802.16d/e, WiBro, WiMAX 표준 규격 등에 따른 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 스킴을 적용하는 기지국에 해당한다.
도 4 내지 도 7에서는 단말과의 통신 신호로부터 CINR을 판단하고, 상기 CINR의 판단 결과에 따라 주파수 중복 사용 플랜을 생성하여 하나의 기지국 내의 복수의 커버리지 영역들, 예를 들어 3섹터 모두에 대하여 복수의 서브 주파수 대역들(FA1, FA2, FA3…)을 포함하는 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3+…)을 할당하여 트래픽을 전송하거나 또는 상기 섹터들 각각에 서로 다른 서브 주파수 대역을 각각 할당하여 트래픽을 전송하는 구성을 중심으로 본 발명의 일례를 설명한다. 또한, 아래에서 기술하는 바와 같이 본 발명에 따른 주파수 중복 사용 방법에서 복수의 커버리지 영역들 모두에 대하여 상기 전체 주파수 대역을 할당하여 트래픽을 전송하는 시간과 상기 섹터들 각각에 서로 다른 서브 주파수 대역을 할당하여 트래픽을 전송하는 시간의 비율이 다양하게 설정될 수도 있음은 자명하다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 중복 사용 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4에 따른 주파수 중복 사용 방법을 설명하기 위하여 도 5 내지 도 7이 참조된다.
본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 아래에서 기술하는 바와 같이 모든 섹터에 전체 주파수 대역의 트래픽을 전송하고, 이어서 각각의 섹터에 상기 전체 주파수 대역으로부터 분할된 서로 다른 서브 주파수 대역의 트래픽을 전송함으로써 서비스 가능한 커버리지를 확대하는 한편, 시스템 용량을 증가시킬 수 있는 특징이 있다.
특히, 모든 섹터에 상기 전체 주파수 대역을 사용하는 제1 시간(T1)에는 복수의 서브 주파수 대역들(FA1, FA2, FA3)을 포함하므로, 종래의 복수의 서브 주파수 대역들만을 사용하는 방법 보다 시스템 용량이 증대될 수 있다. 그리고, 각 섹터에 상기 해당 서브 주파수 대역을 사용하는 제2 시간(T2)에는 하나의 주파수 대역을 사용하는 방법에서와 같이, 전송하는 데이터 프레임에 컨트롤 메시지를 6회 반복 포함할 필요가 없으므로 데이터 전송량을 증가시키고, 시스템 오버헤드를 줄일 수 있다. 상기 제1 및 제2 시간(T1, T2)은 주기 T에 해당하고, 상기 주기(T)에 따라 제1 및 제2 시간은 반복 스케쥴링된다.
보다 구체적으로, 도 4에서 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 제1 시간(T1)에서 셀에서 분할된 세 개의 섹터에 모두 3FA의 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)을 사용하여 트래픽을 전송한다(단계 401). 즉, 도 5에서와 같이, 상기 단계 401에서, 기지국은 제1 시간(T1)에 각각의 섹터들 모두에 상기 전체 주파수 대역을 할당하여 트래픽을 전송한다. 또한, 상기 기지국은 제2 시간(T2)에 제1 섹터(521), 제2 섹터(531), 및 제3 섹터(541)에 각각 상기 전체 주파수 대역으 로부터 분할된 서로 다른 서브 주파수 대역(FA1, FA2, FA3)을 할당하여 트래픽을 전송한다(단계 402).
이때, 상기 단계 401 및 상기 단계 402는 하나의 주기로 반복될 수 있으며, 고정형인 경우에, 상기 단계 401 및 상기 단계 402 각각의 시간 비율은 N:M, 예를 들면 1:1, 1:2, 2:1,… 등으로 고정되어 스케쥴링 될 수 있다. 이를 위하여, 상기 기지국은 단말과의 통신 신호로부터 CINR(CARRIER TO INTERFERENCE & NOISE RATIO)을 판단하고, 상기 CINR의 크기에 기초하여 상기 N:M을 스케쥴링한다. 예를 들어, 제1 시간(T1) 동안의 평균 CINR과 제2 시간(T2) 동안의 평균 CINR을 판단하여 그에 맞는 최적의 고정된 N;M이 결정될 수 있다.
또한, 가변형인 경우에, 상기 CINR을 체크하여 상기 단계 401과 같은 제1 스킴 적용 시간과 단계 402와 같은 제2 스킴 적용 시간의 비율이 실시간 가변되도록 할 수 있다. 즉, 가변형에서는 위와 같은 고정형 처럼 제1 시간(T1)과 제2 시간(T2)의 시간 비율이 N:M 등으로 고정되는 것이 아니라, 후술하는 바와 같이 CINR의 판단 결과에 기초하여 실시간으로 제1 시간(T1)과 제2 시간(T2)의 비율이 가변될 수 있다.
한편, 도 5를 살펴보면, 단말들(501, 503, 505)은 도면부호 511 내지 513으로 구분되는 각 영역 내에 위치하며, 기지국과 상기 단말들(501, 503, 505) 사이의 거리가 가깝고 이에 따라 간섭이 작아서 해당 단말들에 대하여 측정한 CINR이 제1 임계치(THV1) 보다 큰 경우에 적용된다. 따라서, 상기 기지국은 제1 스킴이 적용되는 동안 상기 단말들(501, 503, 505)의 CINR을 측정하여 상기 CINR이 임계 치(THV1) 보다 크다고 판단하면, 현재의 스킴을 통해서도 단말들과의 통신이 원활하다고 판단하여 상기 CINR을 스케쥴링을 위한 CINR로 결정하고 제1 스킴을 그대로 유지한다. 이때, 상기 단말들(501, 503, 505)은 상기 T1 시간에서 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)에 할당된 트래픽을 전송받고 양호한 채널 상태에서 기지국과의 원활한 통신 서비스를 받을 수 있다.
또한, 단말들(502, 504, 506)은 상기 도면부호 511 내지 513으로 구분되는 각 영역 밖에 위치하거나 간섭에 의한 신호 방해에 의하여 해당 단말들에 대하여 측정한 CINR이 상기 임계치(THV1) 이하인 경우에 적용된다. 상기 기지국은 제1 스킴이 적용되는 동안 상기 단말들(502, 504, 506)의 CINR이 상기 임계치(THV1) 이하로 측정되면, 상기 기지국은 현재의 제1 스킴을 제2 스킴으로 전환한다. 따라서, 상기 제1 스킴에서의 CINR이 상기 임계치(THV1) 보다 작은 단말들(502, 504, 506), 즉, 기지국과의 거리가 멀어 인접 셀 또는 인접 섹터와의 간섭이 큰 단말들(502, 504, 506)의 경우에는, 상기 T2 시간에 각각의 섹터별로 다른 서브 주파수 대역을 이용한 트래픽을 통해 적은 신호 간섭으로 통신 서비스를 받을 수 있다. 결론적으로, 상기 인접 셀 또는 인접 섹터와 근접한 상기 단말들(502, 504, 506)은 각각의 섹터에 할당된 서로 다른 서브 주파수 대역에 따라 전송되는 트래픽에 의해 통신하여, 신호 간섭을 적게 받으면서 통신 서비스를 받을 수 있다. 이때, 아래에서도 기술하는 바와 같이, 상기 제2 스킴으로 전환되는 경우에 상기 기지국은 상기 측정된 CINR에 양(plus)의 오프셋을 적용하여 이전 변조 레벨 보다 높은 레벨로 트래픽이 전송될 수 있게 할 수 있다. 이하 각 커버리지 영역 간의 경계 주변 영역도 인 접 영역의 영향으로 인하여 신호 간섭을 받으므로, 이 부분의 단말들은 도면부호 511 내지 513으로 구분되는 영역 밖에 위치하는 단말들(502, 504, 506)과 유사하게 취급될 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 도 5를 살펴보면, 상기 T2 시간에 이용되는 상기 임계치(THV2)는 상기 T1 시간에 이용되는 상기 임계치(THV1) 보다 크다. 즉, 상기 T2 시간 동안에는 신호 간섭이 많은 단말들(502, 504, 506)로 트래픽을 전송해야 하기 때문에 시스템 용량이 커지는 제2 스킴이 적용되도록 하며, 이에 따라서 기지국은 CINR이 커질 것을 반영하여 더 큰 임계치(THV2)를 사용한다. 상기 기지국은 제2 스킴이 적용되는 상기 T2 시간 동안 상기 단말들(502, 504, 506)의 CINR이 측정되면, 상기 CINR이 상기 제2 임계치(THV2) 보다 큰지를 판단하고, 상기 CINR이 상기 제2 임계치(THV2)보다 크다고 판단하면, 현재의 CINR이 충분히 크다고 판단하고, 시스템 용량을 증가시키기 위하여 상기 제2 스킴에서 상기 제1 스킴으로 전환한다. 이때, 상기 측정된 CINR에 음의 오프셋을 적용하여 이전 변조 레벨 보다 낮은 레벨로 트래픽이 전송될 수 있게 할 수 있다. 이때, 상기 기지국이 제2 스킴 에서 상기 단말들(502, 504, 506)의 CINR이 임계치(THV2) 이하라고 판단하는 경우에는, 상기 기지국은 현재의 제2 스킴 을 통해서 필요한 수준에서 단말들과의 통신이 유지되고 있다고 판단하여 동일한 변조 레벨로 제2 스킴 을 그대로 유지할 수 있다.
결국, 상기 CINR이 상기 임계치들(THV1, THV2) 보다 큰 단말들, 즉, 기지국과의 거리가 비교적 가까워서 신호 간섭이 적은 단말들인 경우에는, 상기 T1 시간에서 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)에 할당된 트래픽을 전송받고 적은 신호 간섭 과 함께 양호한 채널 상태에서 기지국과의 원활한 통신 서비스를 받을 수 있다. 또한, 상기 CINR이 상기 임계치들(THV1, THV2) 이하인 단말들, 즉, 기지국과의 거리가 멀어 인접 셀 또는 인접 섹터와의 간섭이 큰 단말들의 경우에는, 각각의 섹터별로 상기 전체 주파수 대역의 서브 대역들(FA1, FA2, FA3)을 통해 상기 T2 시간 동안에서의 트래픽을 통해 적은 신호 간섭으로 통신 서비스를 받을 수 있다.
이와 같이, 상기 임계치들(THV1, THV2)는 상기 제1 스킴 및 상기 제2 스킴 의 다른 채널 상태를 반영하여 각 시간마다 다르게 설정되며, 상기 기지국은 상기 임계치(THV1, THV2)를 통해 현재 스킴을 유지할 것인지 아니면 다른 스킴으로 전환할 것인지를 결정한다. 즉, 상기 기지국은 T1 시간 동안 CINR이 상기 제1 임계치(THV1) 이하인 경우 제1 스킴 에서 제2 스킴 으로 전환하며, T2 시간 동안 CINR 이 상기 제2 임계치(THV2) 보다 높은 경우 제1 스킴 에서 제2 스킴 으로 전환한다.
도 5에서, 도면부호 551 및 561은 각각 T1 시간 및 T2 시간에서 기지국과 통신하는 단말의 CINR과 미리 설정된 제1 또는 제2 임계치(THV1, THV2)를 비교하여 나타낸 그래프들이다. 그래프(551)를 살펴보면, T1 시간에서는 측정된 CINR이 제1 임계치(THV1) 이상인 단말들, 즉 도면부호 501, 503, 및 505에 해당하는 단말들만이 제1 스킴으로 기지국과 통신을 수행한다. 또한, 그래프(561)를 살펴보면 T2 시간에서는 제1 커버리지 영역(521), 제2 커버리지 영역(531), 제3 커버리지 영역(541) 내에서 기지국으로부터 멀거나 섹터 또는 셀 경계에 위치한 단말들(502, 504, 506)이 각각의 커버리지 영역에 대응되는 서브 주파수 대역을 통해 제2 스킴 으로 기지국과 통신한다. 따라서, 비록 T1 시간에 해당 커버리지 영역에 위치한 단 말의 CINR이 임계치(THV1)보다 작게 측정되었다 하더라도, 기지국은 제2 스킴 의 T2 시간에서 적은 신호 간섭에 따라 높은 품질의 서비스를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기지국은 상기 T1 시간에 제1 스킴 의 브로드한 다중 대역을 이용하여 시스템 용량을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 T2 시간에 제2 스킴 과 같이 신호 간섭을 적게 유지하고 컨트롤 메시지의 반복에 대한 부담이 적어지기 때문에 데이터 전송량을 증가시키고 시스템 오버헤드를 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 6 내지 도 7은 상기 T1 시간 및 T2 시간에서 기지국과 단말간 통신하는 데이터 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 6에서 보는 바와 같이, 기지국은 도 5의 T1 시간 동안에 사용 가능한 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)을 이용하여 단말로 데이터 프레임을 송신하여, CINR이 임계치(THV1) 이상인 단말들(501, 503, 505)을 커버할 수 있다. 상기 데이터 프레임은 프리앰블(preamble) 뒤에 붙고, FCH(Frame Control Header), 데이터 영역을 맵핑하는 컨트롤 메시지, 바디(body) 등을 포함한다. 이때, 도 6에서와 같이, 상기 컨트롤 메시지는 표준에 정의된 바와 같이 트래픽의 수신률을 높이기 위해 소정 횟수, 예를 들어 6번 반복되는 형태로 데이터 프레임에 포함된다.
또한, 도 7에서 보는 바와 같이, 기지국은 도 5의 T2 시간 동안 제1 커버리지 영역(521)에 상기 전체 주파수 대역의 서브 주파수 대역들 중 FA1을 통해 트래픽(701)을 전송하고, 상기 제2 커버리지 영역(531)에 상기 서브 주파수 대역들 중 FA2을 통해 트래픽(702)을 전송하고, 상기 제3 커버리지 영역(541)에 상기 서브 주파수 대역들 중 FA3을 통해 트래픽(703)을 송신한다. 그에 따라, T1 시간 동안에 상기 제1 커버리지 영역(521)에서 CINR이 임계치(THV1) 이하인 단말(502), 상기 제2 커버리지 영역(531)에서 CINR이 임계치(THV1) 이하인 단말(504), 상기 제3 커버리지 영역(541)에서 CINR이 임계치(THV1) 이하인 단말(506)은 T2 시간 동안에는 간섭이 작아지고, 따라서 T2 시간 동안에 상기 단말들(502, 504, 506)로도 서비스할 수 있게 된다. 이와 같이, 상기 제1 스킴이 적용된 T1 시간과 상기 제2 스킴이 적용된 상기 T2 시간을 통해 각 커버리지 영역들에 위치한 단말들이 충분한 수신률과 적은 시스템 오버 헤더를 통해 상기 기지국과 통신할 수 있다.
특히, 기지국은 상기 T2 시간 동안에, 도 7과 같이, 상기 제1 커버리지 영역(521), 상기 제2 커버리지 영역(531), 상기 제3 커버리지 영역(541)으로의 데이터 프레임에 하나의 컨트롤 메시지를 포함(컨트롤 메시지의 정확한 수신을 위하여 2회의 컨트롤 메시지를 포함 가능)시켜 전송할 수 있으므로, 전송 데이터의 용량을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일실시예로서, 하나의 기지국에서 셀을 3섹터로 나누어 3섹터 전체에 하나의 전체 주파수 대역을 사용하여 통신하는 스킴과 각 섹터에 상기 전체 주파수 대역 중 서로 다른 3개의 서브 주파수 대역을 사용하여 통신하는 스킴을 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시예로서, 인접하는 3개의 기지국 셀들이 커버하는 통신 영역에서 동일한 방법으로 적용할 수 있다.
도 8를 참조하여 설명하면, 인접하는 3개의 기지국 셀 영역(811, 812, 813)에 제1 시간(T1) 동안 하나의 전체 주파수 대역을 사용하여 통신하는 스킴과 제2 시간(T2) 동안 각 기지국 셀(821, 831, 841)에 상기 전체 주파수 대역 중 서로 다 른 서브 주파수 대역을 각각 사용하여 통신하는 스킴을 적용할 수 있다.
즉, 상기 제1 시간(T1)에서는 각각의 기지국들과 인접한 범위(811, 812, 813) 내의 단말, 즉 각각의 기지국이 측정하거나 단말로부터 보고 받은 CINR이 임계치(THV1) 보다 큰 단말로 트래픽이 전송된다. 다음으로, 제2 시간(T2)에서 상기 기지국들은 도 8의 제1 영역(821), 제2 영역(831), 및 제3 영역(841) 각각에 대하여 상기 3FA 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)으로부터 분할된 제1 서브 주파수 대역(FA1), 상기 제2 서브 주파수 대역(FA2), 및 상기 제3 서브 주파수 대역(FA3) 중 어느 하나씩 할당하여 트래픽을 전송한다. 이에 따라, 기지국으로부터 멀리 떨어져 있거나, 셀 경계 주위에 있는, CINR이 미약한 단말들에 대해서는, 신호 간섭에 따른 통신 장애의 가능성이 높으므로 제2 시간(T2)을 통해 서비스될 수 있다.
도 8에서, 상기 T1 및 T2의 각 시간에서 사용되는 데이터 프레임은 도 4의 주파수 중복 사용 방법에 따라 발생되는 도 6 및 도 7의 데이터 프레임과 유사하다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 기지국 시스템(900)의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 9를 참조하면, 상기 기지국 시스템(900)은 CINR 측정부(910), FR(Frequency Reuse) 적용부(920), 및 스케쥴러(scheduler)(930)를 포함한다.
상기 기지국 시스템(900)은 IEEE 802.16d/e, WiBro, WiMAX 표준 규격 등에 따른 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 스킴을 사용하는 휴대 인터넷 시스템 또는 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다.
상기 CINR 측정부(910)는 단말(1040)과의 통신 신호로부터 CINR을 판단한다. 상기 CINR 측정부(910)는 상향 링크에서 상기 단말(1040)이 보내는 신호의 세기를 측정하여 상기 CINR을 획득할 수 있다. 또는, 상기 CINR은 하향 링크에서 상기 단말(1040)이 측정하여 보고하는 값일 수 있다.
상기 FR 적용부(920)는 상기 CINR과 임계치(THV1, 또는 THV2)를 비교하여 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)을 결정한다. 이때, 상기 CINR 측정부(910)가 측정한 CINR이 제1 스킴 에서 측정되었다면, 상기 FR 적용부(920)는 제1 임계치(THV1)와 상기 CINR을 비교하고 상기 보고 받은 CINR이 제2 스킴 에서 측정되었다면, 상기 FR 적용부(920)는 제2 임계치(THV2)를 기준으로 상기 CINR을 비교하여 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)을 결정한다.
또한, 상기 스케쥴러(930)는 선택적으로 복수의 커버리지 영역들 모두에 대하여 상기 복수의 커버리지 영역들과 같은 수의 복수의 서브 대역들(FA1, FA2, FA3)을 포함하는 전체 주파수 대역, 예를 들어, FA1+FA2+FA3을 할당하여 제1 트래픽을 전송하거나, 상기 복수의 커버리지 영역들 각각에 대하여 해당 복수의 서브 대역들, 예를 들어, FA1, FA2, 또는FA3중 어느 하나를 각각 할당하여 제2 트래픽을 전송하도록 스케쥴링한다. 즉, 상기 스케쥴러(930)는 상기 FR 적용부(920)의 상기 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)에 따라 제1 스킴 을 적용하여 T1 시간 동안 복수의 커버리지 영역들 모두에 대하여 트래픽이 전송되도록 스케쥴링하고, T2 시간 동안 제2 스킴 을 적용하여 해당 복수의 서브 대역들을 각각 할당하여 제2 트래픽을 전송하도록 스케쥴링한다. 여기서, 상기 복수의 커버리지 영역들은 도 4에서 기술한 바와 같이 기지국의 각 섹터 영역이거나 또는 도 8에서 기술한 바와 같이 기지국의 전체 셀 영역일 수 있다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 스케쥴러(930)는 상기 FR 적용부(920)의 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)에 따라 제1 트래픽 또는 제2 트래픽의 전송을 고정적으로 수행할 수 있다. 즉, 상기 스케쥴러(930)는 제1 트래픽 전송 시간(T1)과 제2 트래픽 전송 시간(T2)의 비율을 고정형으로 하여 동작할 수 있다.
예를 들어, 상기 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)이 결정되면, 상기 스케쥴러(930)는 상기 FR 적용부(920)로부터의 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)에 따라 상기 복수의 커버리지 영역들 모두에 전체 주파수 대역을 이용하여 제1 스킴에 대한 제1 트래픽 전송을 N(자연수)번 스케쥴링하고 상기 복수의 커버리지 영역들 각각에 상기 전체 주파수 대역으로부터 분할된 서브 주파수 대역을 이용하여 제2 스킴에 대한 제2 트래픽 전송을 M(자연수)번 스케쥴링할 수 있다. 이때, 상기 N과 상기 M 간의 비율은 상기 CINR의 크기에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, N:M은 1:1, 1:2, 1:3, 1:4,…2:1, 2:2, 2:3,…등으로 결정될 수 있다. 여기서, 이와 같은 고정형을 위한 상기 N:M은 제1 트래픽 전송 시간(T1) 동안의 평균 CINR과 제2 트래픽 전송 시간(T2) 동안의 평균 CINR을 판단하여 그에 맞는 최적 값으로 결정될 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 스케쥴러(930)는 상기 FR 적용부(920)의 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)에 따라 제1 트래픽 또는 제2 트래픽의 전송을 가변적으로 수행할 수 있다. 즉, 상기 스케쥴러(930)는 제1 트래픽 전송 시간(T1)과 제2 트래픽 전송 시 간(T2)의 비율을 가변형으로 하여 동작할 수 있다. 상기 스케쥴러(930)는 상기 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)에 따라 상기 복수의 커버리지 영역들 모두에 대하여 전체 주파수 대역을 이용한 제1 트래픽 전송 시간(T1)과 상기 복수의 커버리지 영역들 각각에 상기 전체 주파수 대역으로부터 분할된 서브 주파수 대역들을 이용한 제2 트래픽 전송 시간(T2)을 실시간 가변적으로 스케쥴링할 수 있다. 이와 같은 가변형인 경우에, 제1 트래픽 전송 시간(T1) 동안의 각 단말로부터의 평균 CINR과 제2 트래픽 전송 시간(T2) 동안의 각 단말로부터의 평균 CINR을 실시간으로 판단하여, 제1 트래픽 전송 시간(T1)과 제2 트래픽 전송 시간(T2)의 비율이 결정될 수 있다.
한편, 상기 기지국 시스템(900)은 상기 CINR 측정부(910)를 통해 각 단말(1040)에 대한 CINR을 판단하고, 상기 FR 적용부(920)는 상기 판단된 CINR을 미리 설정된 임계치와 비교한다. 이때, 상기 FR 적용부(920)는 상기 측정되는 CINR이 제1 트래픽 전송 시간(T1)인 제1 스킴 적용 시간에서 측정되었는지, 또는 제2 트래픽 전송 시간(T2)인 제2 스킴 시간에서 측정되었는지를 판단하여 상기 측정된 CINR과 적절한 임계치를 비교할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 FR 적용부(920)는 상기 측정되는 CINR이 제1 스킴에서 측정되었다면 제1 임계치(THV1)과 비교하고, 상기 측정되는 CINR이 제2 스킴에서 측정되었다면 제1 임계치(THV1) 보다 큰 제2 임계치(THV2)와 비교하여 각 단말에 대한 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)을 결정할 수 있다. 위에서도 기술한 바와 같이, 일반적으로 신호 간섭이 적어 CINR이 크게 측정되는 제2 스킴에서 제1 임계치 보다 큰 제2 임계치를 만족하는 경우에는 충분 히 CINR이 고려되었다고 판단되므로 시스템 용량을 확대하기 위하여 제1 스킴으로 전환한다.
상기 FR 적용부(920)에서 결정된 상기 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)에 따라 상기 스케쥴러(930)가 동작한다. 상기 제1 스킴 적용 시간에 상기 CINR이 상기 제1 임계치(THV1) 보다 큰 경우에, 상기 복수의 커버리지 영역들 모두를 통하여 상기 제1 트래픽 전송을 위한 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)이 결정됨으로써, 이 경우에 상기 스케쥴러(930)는 해당 단말에 대하여 상기 제1 스킴을 유지한다. 또한, 상기 제1 스킴 적용 시간에 상기 CINR이 상기 제1 임계치(THV1) 이하인 경우라면, 상기 복수의 커버리지 영역들 각각에 상기 서브 주파수 대역들을 이용한 제2 트래픽 전송을 위한 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)이 결정됨으로써, 이 경우에는 상기 스케쥴러(930)는 해당 단말에 대하여 상기 제1 스킴 에서 상기 제2 스킴으로 전환한다. 즉, 상기 스케쥴러(930)는 이전의 트래픽 전송이 상기 제1 스킴의 제1 트래픽 전송이고, 상기 CINR이 상기 제1 임계치(THV1) 보다 큰 경우에는 해당 단말에 대하여 제1 트래픽 전송을 유지하고, 이전의 트래픽 전송이 상기 제1 트래픽 전송이고, 상기 CINR이 상기 제1 임계치(THV1) 이하인 경우에는 해당 단말에 대하여 상기 제2 스킴의 제2 트래픽 전송으로 전환할 수 있다. 일례로, 상기 스케쥴러(930)는 상기 제1 트래픽을 유지하는 경우에는 상기 CINR에 대응되는 변조 수준에 따라 상기 제1 트래픽 전송을 스케쥴링하고, 상기 제2 트래픽 전송으로 전환하는 경우에는 상기 CINR 보다 제1 오프셋(offset1)만큼 큰 값에 대응되는 변조 수준에 따라 상기 제2 트래픽 전송을 스케쥴링할 수 있다.
휴대 인터넷 시스템에서 사용되는 변조 방식으로는, 변조 레벨 순서에 따라 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) 1/12, 16-QAM(Quadrature Amplitude modulation), 64-QAM 등 10여가지가 사용되고 있다. 상기 CINR이 큰 경우에는, 데이터 전송량이 많은 높은 레벨의 변조 방식을 이용할 수 있다. 또한, 상기 CINR이 작은 경우에는, 데이터 전송량이 상대적으로 적은 낮은 레벨의 변조 방식을 이용할 수 있다.
또한, 상기 스케쥴러(930)는 이전의 트래픽 전송이 상기 제2 트래픽 전송이고, 상기 CINR이 상기 임계치(THV2) 보다 큰 경우에는 현재의 스킴을 통하여 충분히 높은 수준의 변조 레벨에서 통신한다고 판단하여, 해당 단말에 대하여 제1 트래픽 전송으로 전환할 수 있다. 상기 스케쥴러(930)는 이전의 트래픽 전송이 상기 제2 트래픽 전송이고, 상기 CINR이 상기 임계치(THV2) 이하인 경우에는 현재의 스킴을 통하여 단말들과의 통신이 필요한 수준만큼 유지된다고 판단하여, 해당 단말에 대하여 제2 트래픽 전송을 유지할 수 있다. 일례로, 상기 스케쥴러(930)는 상기 제2 트래픽을 유지하는 경우에는 상기 CINR에 대응되는 변조 수준에 따라 상기 제2 트래픽 전송을 스케쥴링하고, 상기 제2 트래픽 전송에서 상기 제1 트래픽 전송으로 전환하는 경우에는 상기 CINR 보다 제2 오프셋(offset1)만큼 작은 값에 대응되는 변조 수준에 따라 상기 제1 트래픽 전송을 스케쥴링할 수 있다.
결국, 상기와 같은 기지국 시스템(900)의 주파수 중복 사용을 통해 대역폭을 확장하여 시스템 용량을 증대 시키고 신호 간섭을 개선하여 셀 커버리지를 확대시킬 수 있다.
도 10은 주파수 중복 사용 플랜을 결정하기 위한 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 10을 참고하면, 상기 기지국 시스템(900)은 단계 1001에서 상기 CINR 측정부(910)를 통해 상기 측정된 CINR을 확인한다. 또한, 상기 기지국 시스템(900)은 단계 1002에서 상기 CINR이 제1 스킴에서 측정되었는지를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 CINR과의 비교를 위한 임계치를 THV1과 THV2로 다르게 설정한다.
만약, 상기 CINR이 제1 스킴 에서 측정되었다면, 상기 기지국 시스템(900)은 단계 1003에서 측정된 CINR(est)이 상기 제1 스킴 에서의 제1 임계치(THV1) 보다 큰 값인지를 판단한다. 상기 단계 1003의 판단 결과 상기 CINR(est)이 상기 임계치(THV1) 보다 크면, 상기 기지국 시스템(900)은 단계 1004에서, 상기 CINR(est)을 스케쥴링을 위한 CINR(sch)로 설정하고, 단계 1005에서와 같이 해당 단말에 대하여 제1 스킴 을 유지한다. 또한, 상기 단계 1003의 판단 결과 상기 CINR(est)이 상기 임계치(THV1) 이하이면, 해당 단말에 대하여 상기 기지국 시스템(900)은 단계 1010에서 제2 스킴 으로 전환한다. 이때, 상기 기지국 시스템(900)은 단계 1006에서와 같이, CINR(est)보다 제1 오프셋(offset1)만큼 큰 값을 반영하여 스케쥴링을 위한 상기 CINR(sch)을 설정한다. 상기 제1 오프셋(offset1) 값은 제1 스킴에서 적용되는 CINR(sch)과 제1 스킴 보다 높은 제2 스킴에서 적용되는 CINR(sch)의 차이를 보정하기 위하여 반영된다. 상기 제1 오프셋(offset1) 값은 제1 스킴에서의 CINR 평균값과 제2 스킴에서의 CINR 평균값을 고려하여 결정된다.
또한, 상기 단계 1002의 판단 결과 상기 CINR이 제2 스킴에서 측정되었다면, 상기 기지국 시스템(900)은 단계 1007에서 측정된 제1 CINR(est)이 상기 임계치(THV2) 보다 큰 값인지를 판단한다. 상기 단계 1007의 판단 결과 상기 CINR(est)이 상기 제2 임계치(THV2) 보다 크면, 상기 기지국 시스템(900)은 단계 1005에서, 해당 단말에 대하여 제1 스킴으로 전환한다. 또한, 이때 상기 기지국 시스템(900)은 단계 1008에서, CINR(est) 보다 제2 오프셋(offset2)만큼 작은 값을 반영하여 스케쥴링을 위한 상기 CINR(sch)을 설정할 수 있다. 상기 단계 1007의 판단 결과 상기 CINR(est)이 상기 임계치(THV2) 이하이면 상기 기지국 시스템(900)은 단계 1009에서 해당 단말에 대하여 상기 CINR(est)을 스케쥴링을 위한 CINR(sch)로 설정하고, 단계 1010에서 상기 제2 스킴을 그대로 유지한다. 상기 제2 오프셋(offset1) 값은 제2 스킴에서 적용되는 CINR(sch)과 제2 스킴 보다 낮은 제1 스킴에서 적용되는 CINR(sch)의 차이를 보정하기 위하여 반영된다. 상기 제2오프셋(offset1) 값은 제1 스킴에서의 CINR 평균값과 제2 스킴에서의 CINR 평균값을 고려하여 결정된다.
상기 제1 오프셋(offset1) 및 상기 제2 오프셋(offset2)은 상기 기지국 시스템(900)을 통해 커버되는 단말로의 변조(modulation) 레벨이 최적으로 설정되도록 하기 위하여 사용된다. 즉, 상기 기지국 시스템(900)이 이전에 제1 스킴을 적용하여 트래픽을 전송한 후, 새로 결정된 주파수 중복 사용 플랜에 따라 커버리지가 확장된 제2 스킴으로 전환되는 경우에, 상기 측정된 CINR에 양(plus)의 오프셋을 적용하여 이전 변조 레벨 보다 높은 레벨로 트래픽이 전송되도록 하고 이에 따라 데이터 전송량을 증가시켜 더 많은 단말들이 서비스받을 수 있도록 한다. 또한, 상 기 기지국 시스템(900)이 이전에 제2 스킴을 적용하여 트래픽을 전송한 후, 새로 결정된 주파수 중복 사용 플랜에 따라 커버리지가 축소된 제1 스킴으로 전환하는 경우에, 상기 측정된 CINR에 음(minus)의 오프셋을 적용하여 이전 변조 레벨 보다 낮은 레벨로 트래픽이 전송되도록 하고 이에 따라 데이터 전송량을 줄여 신호 간섭의 영향을 적게 받는 단말들이 서비스를 받을 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
위에서 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치에서는, 기지국과 단말 간의 통신 신호 세기에 따라 제1 스킴 또는 제2 스킴을 시분할적으로 적용함으로써, 낮은 주파수 중복 사용 계수와 높은 주파수 중복 사용 계수의 장점을 최대한 반영할 수 있고, 그 단점은 최소로 억제할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치에서는, 셀 또는 섹터 간의 신호 간섭을 고려한 주파수 중복 사용 플랜(plan)에 따라 제1 스킴 또는 제2 스킴을 탄력적으로 적용함으로써 셀 커버리지(coverage)와 시스템 용량을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치에서는, 각 커버리지 영역에만 해당하는 서브 주파수 대역을 이용하여 서비스되는 시간을 이용하고, 이때에는 데이터 프레임에 컨트롤 메시지를 반복 삽입하지 않는 구간을 설정할 수 있으므로, 데이터 전송량을 증가시킬 수 있고 데이터 프레임의 생성과 관련된 시스템의 오버헤더를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치 는, 섹터를 구분하는 기지국뿐만 아니라, 옴니 안테나 등 전 방향의 섹터를 커버하는 복수의 기지국들에 대하여도 기지국과 단말 간의 효율적인 트래픽 송수신을 지원할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치는, IEEE 802.16d/e, WiBro, WiMAX 표준 규격 등에 따른 휴대 인터넷 서비스를 중계하기 위한 기지국에서 고품질의 통신 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (30)

  1. 무선 통신 시스템에서 통신 가능한 전체 주파수 대역을 이용한 주파수 중복 사용 방법에 있어서,
    상기 무선 통신 시스템은 커버리지 영역을 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역으로 구분하고,
    (A-1) 제1 시간(T1) 동안 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 및 상기 제3 영역 모두에 대하여 상기 전체 주파수 대역을 할당하여 트래픽을 전송하는 단계; 및
    (A-2) 제2 시간(T2) 동안 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 및 상기 제3 영역에 대하여 상기 전체 주파수 대역 중 서로 다른 3개의 서브 주파수 대역을 각각 할당하여 트래픽을 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (A-1) 및 (A-2) 단계는 T 주기로 반복되며, 상기 T는 T=T1+T2 인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (A-1) 단계에서,
    상기 트래픽은 OFDMA방식으로 전송되며, 상기 트래픽의 전송 데이터 프레임 은 적어도 셋 이상의 컨트롤 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (A-2) 단계에서,
    상기 트래픽의 전송 데이터 프레임은 하나 또는 두개의 컨트롤 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법
  5. 제1항에 있어서,
    상기 커버리지 영역은 하나의 기지국이 커버하는 셀 영역이며, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 및 상기 제3 영역은 상기 셀에서 분할된 섹터 영역인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역은 하나의 기지국이 커버하는 셀 영역이며, 상기 제2 영역 및 제3 영역은 상기 기지국의 인접 기지국들이 커버하는 셀 영역인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법.
  7. 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법에 있어서,
    (B-1) 단말과의 통신 신호로부터 CINR(CARRIER TO INTERFERENCE & NOISE RATIO)을 판단하는 단계;
    (B-2) 상기 CINR로부터 주파수 중복 사용 플랜을 생성하는 단계; 및
    (B-3) 상기 주파수 중복 사용 플랜에 따라 제1 시간(T1) 동안에 복수의 커버리지 영역들 모두에 전체 주파수 대역을 할당(제1 스킴)하여 제1 트래픽을 전송하고, 상기 전체 주파수 대역을 상기 복수의 커버리지 영역들과 같은 수의 복수 서브 대역들로 분할하여 제2 시간(T2) 동안에 상기 복수의 커버리지 영역들 각각에 할당(제2 스킴)하여 제2 트래픽을 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 주파수 중복 사용 플랜에 따라 상기 제1 시간 및 상기 제2 시간 비율(T1:T2)이 고정되거나 또는 가변되는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (B-3) 단계에서, 상기 주파수 중복 사용 플랜은 T 주기로 반복되며, 상기 T는 T=T1+T2 인 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 (B-2) 단계에서, 상기 제1 스킴이 적용되는 동안 상기 CINR 이 제1 임 계치 보다 큰 경우 상기 주파수 중복 사용 플랜은 제1 스킴을 유지하고, 상기 CINR 이 제1 임계치 이하인 경우 제2 스킴으로 변경하는 플랜인 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 주파수 중복 사용 플랜은 상기 CINR이 상기 제1 임계치 이하인 경우에 상기 CINR 보다 제1 오프셋만큼 큰 값에 대응되는 변조 수준으로 상기 제2 스킴을 적용하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 (B-2) 에서, 상기 제2 스킴이 적용되는 동안 상기 CINR 이 제2 임계치 이하인 경우 상기 주파수 중복 사용 플랜은 제2 스킴을 유지하고, 상기 CINR 이 제2 임계치 보다 큰 경우 제1 스킴으로 변경하는 플랜인 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 주파수 중복 사용 플랜은 상기 CINR이 상기 제2 임계치 보다 큰 경우에 상기 CINR 보다 제2 오프셋만큼 작은 값에 대응되는 변조 수준으로 상기 제1 스킴을 적용하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 (B-3) 단계에서 상기 제1 트래픽의 전송 데이터 프레임은 적어도 셋 이상의 컨트롤 메시지를 포함하고, 상기 제2 트래픽의 전송 데이터 프레임은 하나 또는 두 개의 컨트롤 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 커버리지 영역들 각각은 기지국 전체 셀 영역 또는 기지국 섹터 영역인 것
    을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  16. 제7항에 있어서, 상기 주파수 중복 사용 방법은,
    IEEE 802.16d/e, WiBro, 및 WiMAX 중 적어도 어느 하나에 따른 통신 시스템에 이용되는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  18. 단말과의 통신 신호로부터 CINR(Carrier to Interference & Noise Ratio)을 판단하는 CINR 측정부;
    상기 CINR과 임계치를 비교하여 선택적으로 복수의 커버리지 영역들 모두에 전체 주파수 대역을 할당(제1 스킴)하거나, 상기 복수의 커버리지 영역들과 같은 수의 서브 대역들로 분할된 복수의 서브 대역을 상기 복수의 커버리지 영역들 각각에 할당(제2 스킴)하도록 주파수 중복 사용 플랜을 결정하는 FR(Frequency Reuse) 적용부; 및
    상기 할당된 주파수 대역을 시간에 따라 스케쥴링하는 스케쥴러
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2 스킴에서의 데이터 프레임은 컨트롤 메시지가 하나 또는 두개 코딩되는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 커버리지 영역들 각각은 기지국 전체 셀 영역 또는 기지국 섹터 영역인 것
    을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 스케쥴러는 상기 제1 스킴을 제1 시간(T1) 동안 스케쥴링하고 상기 제2 스킴을 제2 시간(T2) 동안 스케쥴링하며,
    상기 제1 시간 및 상기 제2 시간의 비율을 상기 CINR에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 스케쥴러는 상기 제1 스킴을 제1 시간(T1) 동안 스케쥴링하고 상기 제2 스킴을 제2 시간(T2) 동안 스케쥴링하며,
    상기 제1 시간 및 상기 제2 시간의 비율을 실시간 가변적으로 스케쥴링하는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 스케쥴러는 상기 제1 스킴을 제1 시간(T1) 동안 스케줄링하고, 상기 제2 스킴을 제2 시간(T2) 동안 스케줄링하며, 상기 제1 스킴 및 제2 스킴을 T 주기로 반복 스케쥴링하고, 상기 T는 T=T1+T2 인 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 FR 적용부는,
    상기 제1 스킴이 적용되는 때 상기 CINR을 수신하면 제1 임계치와 비교하고, 상기 제2 스킴이 적용되는 때 상기 CINR을 수신하면 제2 임계치와 비교하여 상기 주파수 중복 사용 플랜을 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제1 임계치는 상기 제2 임계치 보다 작은 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 FR 적용부는 상기 제1 스킴이 적용되는 동안 상기 CINR 이 제1 임계치 보다 큰 경우 제1 스킴을 유지하고, 상기 CINR 이 제1 임계치 이하인 경우 제2 스킴으로 변경하는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 FR 적용부는 상기 CINR이 상기 제1 임계치 이하인 경우에 상기 CINR 보다 제1 오프셋만큼 큰 값에 대응되는 변조 수준으로 상기 제2 스킴을 적용하는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  28. 제24항에 있어서,
    상기 FR 적용부는 상기 제2 스킴이 적용되는 동안 상기 CINR 이 제2 임계치 이하인 경우 상기 주파수 중복 사용 플랜은 제2 스킴을 유지하고, 상기 CINR 이 제2 임계치 보다 큰 경우 제1 스킴으로 변경하는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 FR 적용부는 상기 CINR이 상기 제2 임계치 보다 큰 경우에 상기 CINR 보다 제2 오프셋만큼 작은 값에 대응되는 변조 수준으로 상기 제1 스킴을 적용하는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  30. 제18항에 있어서, 상기 기지국 시스템은,
    IEEE 802.16d/e, WiBro, 및 WiMAX 중 적어도 어느 하나에 따른 통신 시스템에 이용되는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.
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