KR100967698B1 - 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 이를 위한기지국시스템 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 이를 위한기지국시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역으로 구분되는 커버리지 영역과, 상기 커버리지 영역 내의 단말에 트래픽을 전송하는 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법에 있어서, (A-1) 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 및 상기 제3 영역 모두에 하나의 특정 주파수 대역을 할당하여 제1 기간(T1) 동안 상기 트래픽을 전송하는 단계; (A-2) 상기 제1 영역에 상기 특정 주파수 대역을 할당하여 제2 기간(T2) 동안 트래픽을 전송하는 단계; (A-3) 상기 제2 영역에 상기 특정 주파수 대역을 할당하여 제3 기간(T3) 동안 트래픽을 전송하는 단계; 및 (A-4) 상기 제3 영역에 상기 특정 주파수 대역을 할당하여 제4 기간(T4) 동안 트래픽을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법을 제공한다.
Figure R1020087001188
기지국, 섹터, FA, FRF-1, 스케쥴링, 주파수 중복 사용, CINR

Description

무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 이를 위한 기지국시스템{FREQUCY REUSING METHOD IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND RADIO ACESS STATION SYSTEM FOR THE SAME}
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 이를 위한 기지국 시스템에 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 복수의 주파수들을 동시에 사용할 수도 있다.
도 1은 3섹터에 서로 다른 주파수를 이용하여 통신을 중계하는 종래의 기지국(RAS)을 설명하기 위한 도면이다. 도 1은 FRF-3(Frequency Reuse Factor-3) 스킴(scheme)을 나타낸다. 보다 구체적으로, 종래의 기지국(RAS)이 사용하는 FRF-3 스킴의 무선 통신 시스템에서는 하나의 기지국이 커버할 수 있는 영역을 복수의 섹터들로 분할하고, 각 분할된 섹터에 서로 다른 3개의 주파수 대역을 할당하여 기지국과 단말과의 통신 서비스를 제공한다. 여기서 하나의 기지국이 커러할 수 있는 영역을 셀(Cell)로 정의한다. 즉, 상기 영역은 제 1, 제 2 및 제 3 섹터(110, 120, 130)로 나뉘어지고, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 섹터(110, 120, 130)는 셀을 이룬다. 그리고, 서로 다른 세개의 주파수가 각 섹터로 할당됨으로써, 기지국(RAS)과 단말(PSS)과의 통신 서비스가 제공된다. FRF-3 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 FRF-3 스킴의 무선 통신 시스템에서는, 각 섹터가 서로 다른 주파수를 사용하기 때문에 섹터 사이의 경계 부분이나 다른 기지국과의 셀 경 계 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 대역으로 한정되어 있기 때문에, 시스템 용량이 저하되는 단점이 있다.
도 2는 3섹터에 동일한 복수의 주파수들을 이용하여 통신을 중계하는 종래의 기지국(RAS)을 설명하기 위한 도면이다. 도 2와 같은 FRF-1(Frequency Reuse Factor-1) 스킴에서는, 기지국(RAS)의 각 섹터에서 하나의 주파수 대역FA을 사용하여 단말과의 통신을 중계한다. 즉, 도 3과 같이, FRF-1 스킴의 무선 통신 시스템에서는 각 섹터에서 하나의 주파수 대역을 모두 사용하여 트래픽을 송수신함으로써, 시스템 용량을 증가시킬 수 있다. FRF-1 스킴에서는, 도 3과 같이, 예를 들어 QPSK1/12 변조방식에서 데이터 프레임의 프리앰블(preamble) 및 FCH(Frame Control Header) 뒤에 실리는 하나의 컨트롤 메시지가 여러 번, 예를 들어, 6번 반복적으로 전송될 수 있다.
그러나, 도 2와 같은 FRF-1 스킴의 무선 통신 시스템은, 섹터 간의 경계부분(210) 또는 인접한 다른 셀과의 경계부분(220)에서 신호 간섭이 빈번하게 발생될 수 있다. 즉, FRF-1 스킴의 무선 통신 시스템은 각 섹터 및 셀에서 동일한 주파수 대역을 이용하여 통신 서비스를 제공하기 때문에 인접한 섹터의 경계 부분(210) 또는 셀들 간의 경계 부분(220)에서 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 FRF와 높은 FRF의 장점은 이용하고, 그 단점은 보완하기 위하여, 기지국과 단말 간의 통신 신호 세기에 따라 각 섹터 또는 셀에서 FRF-1 스킴의 하나의 전체 주파수 대역을 시분할적으로 사용하는 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.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 복수의 섹터 안테나들 또는 기지국 옴니(omnidirectional) 안테나를 통하여 통신할 수 있는 복수의 커버리지 영역들 모두에 대하여 적어도 한번 전체 주파수 대역을 할당하여 트래픽을 전송하고, 상기 복수의 커버리지 영역들 각각에 대하여 적어도 한번 상기 전체 주파수 대역들을 할당하여 FRF-1(Frequency Reuse Factor-1) 스킴을 시분할적으로 적용하는 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 9에서는 먼저 하나의 기지국 내의 복수의 커버리지 영역들, 예를 들어 3섹터, 모두에 대하여 한번 복수의 주파수 대역들(FA1, FA2, FA3…)을 포함하는 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3+…)을 할당하여 트래픽을 전송하고, 순차적으로 다른 섹터들에 한번씩 상기 전체 주파수 대역을 할당하여 트래픽을 전송하는 구성을 중심으로 본 발명의 일례를 설명한다.　 그러나, 아래에서 기술하는 바와 같이 본 발명에 따른 주파수 중복 사용 방법에서 복수의 커버리지 영역들 모두에 대하여 상기 전체 주파수 대역을 할당하여 트래픽을 전송하는 횟수와 각각의 커버리지 영역에만 상기 전체 주파수 대역을 할당하여 트래픽을 전송하는 횟수의 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 9가 참조된다.
본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 세 개의 섹터(521, 531, 541)와 세 개의 주파수 (FA1, FA2, FA3)를 포함한다. 상기 제 1 내지 제 3 섹터 (521, 531, 541)는 상기 기지국(RAS)의 커버리지 영역을 구성하고, 상기 세 개의 주파수(FA1, FA2, FA3)는 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)을 구성한다. 본 발명에서, 전체 섹터 또는 각 섹터에 하나의 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)이 시분할적으로 할당됨으로써 트래픽이 전송된다. 결과적으로, 종래의 FRF-1 스킴이 적용되는 기지국과 비교하여, 통신 서비스가 가능한 커버리지 영역이 확대된다. 또한, 상기 전체 주파수 대역은 복수의 주파수 대역들(FA1, FA2, FA3)을 포함하므로, 종래의 FRF-3 스킴에서 보다 시스템 용량이 확대될 수 있다.　 그리고, 각 섹터에만 상기 전체 주파수 대역을 사용하는 기간을 사용하고, 이때에는 FRF-1 스킴과 같이 반복적인 컨트롤 메시지를 포함하는 데이터 프레임을 사용하지 않으므로 서비스를 위한 시스템의 오버 헤더가 감소될 수 있다.　
보다 구체적으로, 도 4에서 본 발명의 일실시예에 따른 기지국(RAS)은 T1 기간에서 셀에서 분할된 세 개의 섹터(521, 531, 541) 모두에 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)을 사용하여 트래픽을 전송한다(단계 401).　 즉, 도 5에서와 같이, 상기 단계 401에서, 기지국은 T1 기간에 FRF-1 스킴과 유사하게 각각의 섹터들 모두에 상기 전체 주파수 대역을 할당하여 트래픽을 전송한다.　 또한, 상기 기지국(RAS)은 T2 기간에서 제1 섹터(521)에만 상기 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)을 이용하여 트래픽을 전송하고(단계 402), T3 기간에서 제2 섹터(531)에만 상기 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)을 이용하여 트래픽을 전송하며(단계 403), T4 기간에서 제3 섹터(541)에만 상기 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)을 이용하여 트래픽을 전송한다(단계 404).
도 5에서, 도면부호 511, 512, 및 513은 T1 기간에서 각 섹터의 커버리지 영역 내에서 신호 간섭이 적은 영역들을 표시한다. 전술한 바와 같이, 상기 기지국(RAS)은 제 1 내지 제 3 섹터(521, 531, 541)을 갖는 커버리지 영역을 포함하고 있다. 각 섹터에는 두 개의 단말(PSS)들이 존재한다. 즉, 제 1 및 제 2 단말(501, 502)은 제 1 섹터(521)에, 제 3 및 제 5 단말(503, 504)은 제 2 섹터(531)에, 제 5 및 제 6 단말(505, 506)은 제 3 섹터(541)에 존재한다. 여기서, 상기 도면부호 511 내지 513으로 구분되는 영역 내에 위치하는 단말들(501, 503, 505)에 대한 CINR이 소정 임계치(THV) 이상이라고 가정된다.　 또한, 상기 도면부호 511 내지 513으로 구분되는 영역 밖에 위치하는 단말들(502, 504, 506)에 대한 CINR은 상기 임계치(THV) 보다 작다고 가정된다.　 이하 각 커버리지 영역 간의 경계 주변 영역도 인접 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.　
여기서, 상기 CINR은 상기 기지국이 하향 링크(down link) 시에 주기적으로 각각의 단말로부터 보고받거나, 상향 링크(up link) 시에 각 단말이 보내는 신호의 세기를 수신함으로써 측정될 수 있다.　 상기 CINR이 소정 크기 이상일 경우에 기지국과의 통신이 원활하게 이루어진다고 판단될 수 있다.　
상기 CINR이 상기 임계치(THV) 이상인 단말들(501, 503, 505), 즉, 기지국(RAS)과의 거리가 비교적 가까워서 신호 간섭이 적은 단말들(501, 503, 505)인 경우에는, 상기 T1 기간에서 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)에 할당된 트래픽을 전송받고 적은 신호 간섭과 함께 양호한 채널 상태에서 기지국(RAS)과의 원활한 통신 서비스를 받을 수 있다.　
만약, 상기 CINR이 상기 임계치(THV) 보다 작은 단말들(502, 504, 506), 즉, 기지국과의 거리가 멀어 인접 셀 또는 인접 섹터와의 간섭이 큰 단말들(502, 504, 506)의 경우에는, 한 방향의 섹터로만 전송되는 상기 T2 기간, T3 기간, 및 T4 기간 중에서 어느 하나의 기간 동안에서의 트래픽을 통해 적은 신호 간섭으로 통신 서비스를 받을 수 있다.　 결론적으로, 상기 인접 셀 또는 인접 섹터와 근접한 상기 단말들(502, 504, 506)은 단일 섹터로만 전송되는 트래픽에 따라 통신하여, 신호 간섭을 적게 받으면서 통신 서비스를 받을 수 있다.
도 5에서, 도면부호 551, 561, 571, 및 581은 각각 T1 기간 내지 T4 기간에서 기지국과 통신하는 단말의 CINR과 미리 설정된 임계치(THV)를 비교하여 나타낸 그래프들이다.　 그래프(551)를 살펴보면, T1 기간에서는 측정된 CINR이 임계치(THV) 이상인 단말들, 즉 도면부호 501, 503, 및 505에 해당하는 단말들만이 기지국과 통신을 수행한다.　 즉, T1 기간 동안, 제 1, 제 3 및 제 5 단말(501, 503, 505)이 상기 기지국(RAS)과 통신한다. 또한, 그래프(561)를 살펴보면 T2 기간에서는 제1 커버리지 영역(521) 내에 위치한 단말들(501, 502)만이 기지국과 통신하고, 그래프(571)를 살펴보면 T3 기간에서는 제2 커버리지 영역(531) 내에 위치한 단말들(503, 504)만이 기지국과 통신하며, 그래프(581)를 살펴보면 T4 기간에서는 제3 커버리지 영역(541) 내에 위치한 단말들(505, 506)만이 기지국과 통신할 수 있다. 따라서, 비록 해당 커버리지 영역에 위치한 단말의 CINR이 임계치(THV)보다 작게 측정되었다 하더라도, 기지국은 단말에 T1 기간을 제외한 다른 기간들에서 적은 신호 간섭에 따라 높은 품질의 서비스를 제공할 수 있다.　 이에 따라, 본 발명에 따른 3섹터 3FA의 기지국은 FRF-1 스킴과 같이 다중 대역을 이용하여 시스템 용량을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, FRF-3 스킴과 같이 신호 간섭을 적게 유지하기 때문에 셀 커버리지 영역을 확대할 수 있는 장점이 있다.　 또한, T1 기간 이외에서는 각 기간마다 해당 커버리지 영역에 위치한 단말에만 서비스를 제공함으로써, 시스템의 오버 헤더를 현저하게 감소시킬 수 있다.
이때, T1 기간 이외에 시분할된 T2 내지 T4 기간 동안에는 각 해당 커버리지 영역에 존재하지 않는 단말은 기지국과 통신하지 못하여 통신 끊김 현상이 발생할 수 있다.　 그러나, 예를 들어 상기 T1 기간, T2 기간, T3 기간, 및 T4 기간을 각각 5msec(밀리 초) 이내로 설정하고, T1 기간 내지 T4 기간이 반복되는 전체 주기를 20msec(밀리 초)로 설정함으로써 각 단말의 통신 끊김을 방지할 수 있다.
도 6 내지 도 9는 상기 T1 기간 내지 T4 기간에서 기지국과 단말간 통신하는 데이터 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 6에서 보는 바와 같이, 기지국은 도 5의 T1 기간 동안에 사용 가능한 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)을 이용하여 단말로 데이터 프레임을 송신하여, CINR이 임계치(THV) 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 기간 동안에 제1 커버리지 영역(521)에만 사용 가능한 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)을 통해 단일 컨트롤 메시지(1)를 포함하는 데이터 프레임(701)을 송신한다.　 그에 따라, T1 기간 동안에 상기 제1 커버리지 영역(521)에서 CINR이 임계치(THV) 보다 작았던 단말(502)은 간섭이 작아져 CINR이 임계치 보다 높아지게 되며, 따라서 T2 기간 동안에는 제1 커버리지 영역(521)의 상기 단말(502)로도 서비스할 수 있게 된다.　 이와 같이, 상기 T2 기간 동안 상기 제1 커버리지 영역(521)에서는 상기 단말(502)의 CINR이 높아지는 이유로 인해 충분한 수신률이 보장된다.
이때에는, 기지국은 도 5의 T2 기간 동안 상기 제1 커버리지 영역(521)으로의 데이터 프레임(701)에 반복없이 1회의 컨트롤 메시지만을 포함시켜 전송함으로써, 데이터 프레임의 생성과 관련된 무선 통신 시스템의 오버 헤더를 줄일 수 있는 효과가 있다. 도면부호 702는 프리앰블과 FCH를 제외하면 제2 커버리지 영역(531)으로 빈(vacant) 데이터 프레임을 나타내고, 도면부호 703은 프리앰블과 FCH 를 제외하면 제3 커버리지 영역(541)으로 빈 데이터 프레임을 나타내지만, 실제로 상기 빈 데이터 프레임들(702, 703)은 전송되지 아니할 수도 있다.　 그러나, 상기 T2 기간 동안에 상기 제2 커버리지 영역(531) 또는 상기 제3 커버리지 영역(541)에 위치하는 단말들은 기지국으로부터 아무런 데이터 프레임을 수신하지 아니하여도 끊김 없이 통신 서비스를 제공할 수 있다.　 즉, 일반적으로 사용자가 통신 서비스의 품질저하를 느끼려면 단말이 20msec(밀리 초) 이상의 기간 동안 기지국과 통신이 두절되어야 하지만, 기지국은 T1 내지 T4의 전체 주기를 20msec 이내로 설정하고, 상기 T1 기간 내지 상기 T4 기간 각각을 5msec 이내로 설정하여, 20msec 이내에서 해당 커버리지 영역에 위치한 단말로 적어도 1회 이상 데이터 프레임을 전송하도록 설정함으로써, 끊임없는 통신 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 도 8에서, 상기 기지국은 도 5의 T3 기간 동안에 제2 커버리지 영역(531)으로 사용 가능한 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)을 통해 데이터 프레임(802)을 송신한다.　 그에 따라, T1 기간 동안에 상기 제2 커버리지 영역(531)에서 CINR이 임계치(THV) 보다 작았던 단말(504)은 간섭이 작아져 CINR이 임계치 보다 높아지게 되며, 따라서 T3 기간 동안에는 제2 커버리지 영역(531)의 상기 단말(504)도 서비스할 수 있게 된다.　 이와 같이, 상기 T3 기간 동안 상기 제2 커버리지 영역(531)에서는 상기 단말(504)의 CINR이 높아지는 이유로 인해 충분한 수신률이 보장된다.
이때에도, 기지국은 도 5의 T3 기간 동안 상기 제2 커버리지 영역(531)으로의 데이터 프레임(802)에 반복없이 단일 컨트롤 메시지(1)만을 포함시켜 전송함으로써, 데이터 프레임의 생성과 관련된 무선 통신 시스템의 오버 헤더를 줄일 수 있는 효과가 있다.　 도면부호 801 및 도면부호 803은 각각 제1 커버리지 영역(521) 및 제3 커버리지 영역(541)으로의 빈 데이터 프레임을 나타내며, 결국, T3 기간 동안에도 데이터 프레임의 생성과 관련된 무선 통신 시스템의 오버 헤더를 줄일 수 있다.
마찬가지로, 도 9에서, 상기 기지국은 도 5의 T4 기간 동안에 제3 커버리지 영역(541)으로 사용 가능한 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)을 통해 데이터 프레임(903)을 송신한다.　 그에 따라, T1 기간 동안에 상기 제3 커버리지 영역(541)에서 CINR이 임계치(THV) 보다 작았던 단말(506)은 간섭이 작아져 CINR이 임계치 보다 높아지게 되며, 따라서 T4 기간 동안에는 제3 커버리지 영역(541)의 상기 단말(506)도 서비스할 수 있게 된다.　 이와 같이, 상기 T4 기간 동안 상기 제3 커버리지 영역(541)에서는 상기 단말(506)의 CINR이 높아지는 이유로 인해 충분한 수신률이 보장된다.　 이때에도, 기지국은 도 5의 T4 기간 동안 상기 제2 커버리지 영역(541)으로의 데이터 프레임(903)에 반복없이 단일 컨트롤 메시지(1)만을 포함시켜 전송함으로써, 데이터 프레임의 생성과 관련된 무선 통신 시스템의 오버 헤더를 줄일 수 있는 효과가 있다.　 이 때에도, 도면부호 901 및 도면부호 902는 각각 제1 커버리지 영역(521) 및 제2 커버리지 영역(531)로의 빈 데이터 프레임을 나타내고, T4 기간 동안에도 데이터 프레임의 생성과 관련된 무선 통신 시스템의 오버 헤더를 줄일 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 기지국은 종래의 FRF-1 스킴과 유사하게 복수 개의 주파수 대역을 이용하기 때문에, 시스템 용량이 증가된다. 또한, 본 발명에서는 종래의 FRF-3 스킴과 유사하게 신호 간섭이 적기 때문에, 커버리지 영역이 확대된다. 그리고, 일정 기간에는 단일 섹테에만 통신 서비스를 제공하기 때문에, 오버 헤더의 문제가 방지된다.
도 10은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 기지국 시스템의 주파수 중복 사용 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.　 이하에서는 각각 하나의 셀을 커버하고, 해당 셀에 FRF-1 스킴을 시분할하여 트래픽을 전송하는 인접하는 세 개의 서로 다른 기지국을 예로써 설명한다.　 또한, 도 10의 이해를 돕기 위해 도 11를 참조할 수 있다.　 도 11에서와 같이, 제 1 기지국(RAS1)은 제 1 셀(C), 제 2 기지국(RAS2)은 제 2 셀(C2), 제 3 기지국(RAS3)은 제 3 셀(C3)을 각각 커버한다. 일례로, 상기 세 개의 서로 다른 기지국들은 옴니 안테나를 사용하여 해당 셀의 전방위 커버리지 영역을 커버하거나 또는 여러 개의 섹터 안테나들을 이용하여 상기 전방위 커버리지 영역을 커버할 수 있다.
도 10에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 세 개의 서로 다른 기지국(RAS1, RAS2, RAS3)들은 상호 동기화하여, T1 기간에서 3FA 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)을 사용하여 트래픽을 전송한다(단계 1001).　 상기 T1 기간에서는 각각의 기지국들과 인접한 범위(1111, 1112, 1113) 내의 단말, 즉 각각의 기지국이 측정하거나 단말로부터 보고 받은 CINR이 임계치(THV) 이상인 단말로 트래픽이 전송된다.　
다음으로, T2 기간에서 제1 기지국(RAS1)만이 3FA 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)을 사용하여 상기 제1 기지국이 커버하는 제1 커버리지 영역(1121) 내의 단말로 트래픽을 전송한다.　 즉, T2 기간에서는 제1 기지국RAS1)과의 거리가 먼, 즉 제1 커버리지 영역(1121) 내에 위치하나, T1 기간에서 제1 기지국(RAS1)이 측정한 CINR이 임계치(THV) 보다 작았던 단말로도 트래픽이 전송될 수 있다.　 이때, 제1 커버리지 영역(1121)은 실질적으로 제 1 셀(C1)에 대응된다.
T3 기간에서는 제2 기지국만(RAS2)이 3FA 전체 주파수 대역(FA1+FA2+FA3)을 사용하여 상기 제2 기지국이 커버하는 제2 커버리지 영역(1131) 내의 단말로 트래픽을 전송한다.　 즉, T3 기간에서는 제2 기지국과의 거리가 먼, 즉 제2 커버리지 영역(1131) 내에 위치하나, T1 기간에서 제2 기지국(RAS2)이 측정한 CINR이 임계치(THV) 보다 적은 단말로도 트래픽이 전송될 수 있다.　 이때, 제2 커버리지 영역(1131)은 실질적으로 제 2 셀(C2)에 대응된다.
마찬가지로, T4 기간에서는 제3 기지국(RAS3)만이 3FA 전체 주파수 대역을 사용하여 상기 제3 기지국이 커버하는 제3 커버리지 영역(1141) 내의 단말로 트래픽을 전송한다.　 이 때에도 제3 커버리지 영역(1141) 내에 위치하나, T1 기간에 제3 기지국(RAS3)이 측정한 CINR이 임계치(THV) 보다 적은 단말로도 트래픽이 전송될 수 있다.　 이때, 제3 커버리지 영역(1131)은 실질적으로 제 3 셀(C3)에 대응된다.이와 같이, CINR이 큰 단말들에 대해서는 신호 간섭에 따른 통신 장애의 가능성이 희박하므로 복수의 기지국이 동시에 3FA 전체 주파수 대역을 사용하여 효율적으로 대역폭을 사용하는 T1기간을 통해 커버된다.　 또한, CINR이 미약한 단말들에 대해서는 신호 간섭에 따른 통신 장애의 가능성이 높으므로 T2 기간 내지 T4 기간을 통해 커버된다.
상술한 바와 같이 도 11의 T1 기간 내지 T4 기간은 각각 5msec(밀리 초) 이내가 적절하며, 상기 T1 기간 내지 상기 T4 기간을 합한 시간이 20msec(밀리 초) 이내로 설정되는 경우에 서비스의 품질은 저하되지 않는다.
이때, T1 기간 에는 트래픽의 수신률을 높이기 위해 각각의 데이터 프레임에 소정 횟수, 예를 들어 6번 반복되는 형태로 컨트롤 메시지가 포함되지만, 상기 T2 기간 내지 T4 기간 동안 각각의 데이터 프레임에는 반복없이 1회의 컨트롤 메시지만이 포함되며, 따라서 데이터 프레임의 생성과 관련된 무선 통신 시스템의 오버 헤더를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 10에서, T1, T2, T3, 및 T4의 각 기간에서 사용되는 데이터 프레임은 도 4의 주파수 중복 사용 방법에 따라 발생되는 도 6내지 도 9의 데이터 프레임과 유사하다.　
보다 구체적으로 도 11에서, 도면부호 1111, 1112, 및 1113로 구분되는 각 기지국들이 커버하는 영역은 T1 기간에서 셀간 신호 간섭이 적은 경계를 표시한다.　 따라서, 상기 도면부호 1111 내지 1113으로 구분되는 경계 내에 위치하는 단말(미도시)에 대한 CINR이 상기 임계치(THV) 이상일 수 있다.　 또한, 상기 도면부호 1111 내지 1113으로 구분되는 경계 밖에 위치하는 단말(미도시)에 대한 CINR은 상기 임계치(THV) 보다 작을 수 있다.
상기 CINR이 상기 임계치(THV) 이상인 단말, 즉, 각각의 기지국들과의 거리가 비교적 가까워서 신호 간섭이 적은 단말인 경우에는, 상기 T1 기간에서의 트래픽 전송에 따라 적은 신호 간섭과 함께 증가된 주파수 대역폭을 이용하여 해당 기지국과의 원활한 통신이 가능하다.　 만약, 상기 CINR이 상기 임계치(THV) 보다 작은 단말, 즉, 각 기지국으로부터 거리가 멀어 인접한 기지국과의 간섭이 큰 단말의 경우에는, 하나의 기지국에서 전송되는 상기 T2 기간, 상기 T3 기간, 또는 상기 T4 기간에서의 트래픽을 통해 적은 신호 간섭으로 통신이 가능하다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 기지국 시스템(1300)을 설명하기 위한 블록도이다.
도 12를 참조하면, 상기 기지국 시스템(1200)은 CINR 측정부(1210), FR(Frequency Reuse) 적용부(1220), 및 스케쥴러(scheduler)(1230)를 포함한다.
상기 기지국 시스템(1200)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(1210)는 단말(1240)과의 통신 신호로부터 CINR을 판단한다.　 상기 CINR 측정부(1210)는 상향 링크에서 상기 단말(1240)이 보내는 신호의 세기를 측정하여 상기 CINR을 획득할 수 있다.　 또는, 상기 CINR은 하향 링크에서 상기 단말(1240)이 측정하여 보고하는 값일 수 있다.　
상기 FR 적용부(1220)는 상기 CINR과 임계치(THV)를 비교하여 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)을 결정한다.　 또한, 상기 스케쥴러(1230)는 상기 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)에 따라 복수의 커버리지 영역들 모두에 대하여 트래픽이 전송되도록 스케쥴링한다.　 또는 상기 스케쥴러(1230)는 상기 복수의 커버리지 영역들 중 어느 하나의 영역에 트래픽이 전송되도록 스케쥴링할 수 있다.　 이때, 상기 스케쥴러(1230)는 상기 복수의 커버리지 영역들 각각에 대하여 하나의 전체 주파수 대역을 할당하여 주파수를 중복 사용한다.　 여기서, 상기 복수의 커버리지 영역들은 도 4에서 기술한 바와 같이 기지국의 각 섹터 영역이거나 또는 도 10에서 기술한 바와 같이 기지국의 전체 셀 영역일 수 있다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 FR 적용부(1220)는 상기 판단된 CINR을 기반으로 고정된 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)을 결정할 수 있다.
예를 들어, 상기 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)이 결정되면, 상기 스케쥴러(1230)는 상기 FR 적용부(1320)로부터의 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)에 따라 상기 복수의 커버리지 영역들 모두에 대한 트래픽 전송을 N(자연수)번 스케쥴링하고 상기 복수의 커버리지 영역들 중 어느 하나에 대한 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. 상기 복수의 커버리지 영역들 중 어느 하나에 대한 트래픽 전송에서는 상기 복수의 커버리지 영역들 각각에 대하여 순차적으로 한번씩 상기 복수의 주파수 대역들이 할당되도록 할 수 있다.　 즉, 상기 N과 상기 M 간의 비율과 상관없이, 상기 N과 M 전체 횟수에 대응되는 전체 주기 동안 도 11의 T2, T3, 및 T4 기간이 중복되지 않고 각 기간이 한번씩 시도되는 것이 바람직하다.
뿐만 아니라, 상기 FR 적용부(1220)는 상기 판단된 CINR을 기반으로 가변된 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)을 결정할 수도 있다.
보다 구체적으로, 상기 스케쥴러(1230)는 상기 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)에 따라 상기 복수의 커버리지 영역들 모두에 대한 제1 트래픽 전송과 상기 복수의 커버리지 영역들 중 어느 하나에 대한 제2 트래픽 전송을 실시간 가변적으로 스케쥴링할 수 있다.　 예를 들면, 상기 기지국 시스템(1200)은 상기 CINR 측정부(1210)를 통해 각 단말(1240)에 대한 CINR을 판단하고, 상기 FR 적용부(1220)는 상기 판단된 CINR을 미리 설정된 임계치(THV)와 비교한다.　 비교 결과, 상기 CINR이 상기 임계치(THV) 이상인 경우에 상기 FR 적용부(1220)는 상기 복수의 커버리지 영역들 모두를 통하여 상기 제1 트래픽 전송을 위한 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)을 결정할 수 있다.　 또한, 상기 CINR이 상기 임계치 보다 작은 경우라면 상기 FR 적용부(1220)는 상기 복수의 커버리지 영역들 중 어느 하나에 대한 제2 트래픽 전송을 위한 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)을 결정할 수 있다.
이에 따라, 상기 FR 적용부(1220)에서의 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)에 따라 상기 복수의 커버리지 영역들 모두에 대한 제1 트래픽 전송과 상기 복수의 커버리지 영역들 중 어느 하나에 대한 제2 트래픽 전송의 횟수 비율 N:M 등으로 고정되는 것이 아니라 실시간으로 가변될 수 있다.　 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)에 따라 상기 복수의 커버리지 영역들 모두에 대한 제1 트래픽 전송에 연이어 상기 복수의 커버리지 영역들 각각의 순차적인 제2 트래픽 전송이 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 스케쥴러(1230)는 상기 CINR이 상기 임계치(THV) 이상인 해당 단말로 슬립 모드(sleep mode) 메시지를 전송할 수 있다.　 상기 슬립 모드 메시지를 수신한 상기 해당 단말은 상기 슬립 모드 메시지에 따라 상기 제1 트래픽 전송의 횟수와 상기 제2 트래픽 전송의 횟수의 전체 전송 횟수에 따른 전체 기간 중 상기 제2 트래픽 전송의 기간 동안에 슬립 모드로 동작한다.　 즉, 상기 제1 트래픽 전송 기간 동안에 트래픽을 수신한 단말은 제2 트래픽 전송 기간 동안에 슬립 모드로 동작 함으로써, 단말의 배터리의 효율이 향상될 수 있다.　 이때, 상술한 바와 같이, 상기 제1 트래픽 전송과 상기 제2 트래픽 전송은 각각 5msec(밀리초) 이내로 설정될 수 있으며, 최소 20msec(밀리초) 이내에 다시 기지국과 통신할 수 있도록 설정됨으로써, 끊임 없는 통신 서비스를 받을 수 있다.
예를 들면, 상기 슬립 모드 메시지를 수신한 해당 단말은 도 5 또는 도 11에서의 상기 T2, T3, 및 T4 기간 동안에 슬립 모드로 동작할 수 있다.　 보다 구체적으로, 상기 FR 적용부(1220)의 판단 결과, 특정 단말의 CINR이 임계치(THV) 이상이면, 상기 기지국 시스템(1200)은 상기 단말이 충분히 가까운 거리에 위치하였다고 판단하고, T1 기간에서 상기 복수의 커버리지 영역들 모두에 대한 트래픽을 전송한다.　 또한, 상기 기지국 시스템(1200)의 상기 스케쥴러(1230)를 통해 상기 해당 단말에 상기 슬립 모드 메시지를 전송하고, 이에 따라 상기 해당 단말은 상기 T1 기간을 제외한 T2 기간 내지 T4 기간에서 상기 기지국 시스템(1200)과 통신하지 않는 슬립 모드로 동작할 수 있게 된다.　
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 스케쥴러(1230)가 상기 FR 적용부(1220)에서 새로 결정된 주파수 중복 사용 플랜을 수신하는 경우에는 CINR 측정부(1210)에서 판단된 CINR에 소정 오프셋(offset)을 적용시킬 수도 있다.　 상기 오프셋은 상기 기지국 시스템(1200)을 통해 커버되는 단말로의 모듈레이션(modulation) 레벨이 최적으로 설정되도록 하기 위함이다.　 즉, 상기 CINR이 작은 경우에는 낮은 레벨의 변조 방식을 이용할 수 있고, 상기 CINR이 큰 경우에는 높은 레벨의 변조 방식을 이용할 수 있다.　 보다 구체적으로 이전에 전체 섹터 또는 전체 셀로 트래픽을 전송한 후, 새로 결정된 주파수 중복 사용 플랜에 따라 특정 섹터 또는 특정 셀로만 트래픽을 전송하려는 경우, 상기 스케쥴러(1230)는 상기 CINR 측정부(1210)에서 판단된 CINR에 양(plus)의 오프셋을 적용하여 이전 모듈레이션 레벨 보다 높은 레벨로 트래픽이 전송될 수 있게 할 수 있다.
또한, 이전에 특정 섹터 또는 특정 셀로만 트래픽을 전송한 후, 새로 결정된 주파수 중복 사용 플랜에 따라 전체 섹터 또는 전체 셀로 트래픽을 전송하려는 경우, 상기 스케쥴러(1230)는 상기 CINR 측정부(1210)에서 판단된 CINR에 음(minus)의 오프셋을 적용하여 이전 모듈레이션 레벨 보다 낮은 레벨로 트래픽이 전송될 수 있게 할 수 있다.　 예를 들어, 휴대 인터넷 시스템에서 사용되는 모듈레이션 방식으로는, 모듈레이션 레벨 순서에 따라 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) 1/12, 16-QAM(Quadrature Amplitude modulation), 64-QAM 등 10여가지가 사용되고 있다.
도 13은 도 12의 기지국 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 3섹터 3FA의 기지국은 단말로부터 측정되는 CINR을 기반으로 모든 커버리지 영역들에 트래픽을 전송하는 횟수 또는 각각의 커버리지 영역에만 상기 전체 주파수 대역을 할당하여 트래픽을 전송하는 횟수의 비율을 결정할 수 있다.
도 13에서 보는 바와 같이, 상기 기지국 시스템(1200)은 단말의 CINR을 측정한다(단계 1301).　 상기 CINR은 상기 기지국이 하향 링크(down link) 시에 주기적으로 각각의 단말로부터 보고받거나, 상향 링크(up link) 시에 각 단말이 보내는 신호의 세기를 수신함으로써 측정될 수 있다.　 다음으로, 상기 기지국 시스템(1200)은 상기 측정된 단말의 CINR이 사전에 설정된 임계치(THV) 이상인지를 판단하고 상기 판단 결과에 따라 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)을 결정한다(단계 1302).　
위에서 기술한 바와 같이, 상기 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)에 따라 상기 기지국 시스템(1200)은 고정형 트래픽 전송 방식 또는 가변형 트래픽 전송 방식을 선택할 수 있다.　 상기 고정형 트래픽 전송 방식은, 위에서 기술한 바와 같이, 전체 주기에서 도 5또는 도 11의 T1 기간의 횟수를 N번 적용하고, T2 기간, T3 기간, 또는 T4 기간의 횟수를 적용하여, 그 횟수 비율이 일정하도록 하는 방식이다.
한편, 가변형 트래픽 전송 방식에서는, 상기 단계 1302에서의 판단 결과 상기 측정된 CINR이 상기 임계치 이상인 경우에는 상기 기지국 시스템(1200)은 상기 단말이 간섭이 적은 지역에 위치하였다고 판단하고, 해당 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)에 따라 상기 T1 기간을 적용한다(단계 1304).　 이에 상기 기지국 시스템(1200)은 상기 T1 기간에 따라 3FA 전체 주파수 대역을 사용하여 모든 커버리지 영역들에 트래픽을 전송하도록 스케쥴링 한다(단계 1305).　 즉, 상기 기지국 시스템(1200)은 단말의 CINR을 판단한 결과, 높은 CINR로 인해 인접 섹터 또는 인접 셀로부터의 간섭이 적을 것으로 판단하고, 모든 커버리지 영역에 3FA 전체 주파수 대역으로 트래픽을 전송한다.　 만약, 상기 단계 1302의 판단 결과, 상기 CINR이 상기 임계치(THV)보다 작은 경우, 상기 기지국 시스템(1200)은 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)에 따라 도 5또는 도 11의 T2 기간, T3 기간, 및 T4 기간 중에서 적어도 어느 하나의 기간을 적용한다(단계 1303).　 즉, 상기 단계 1302에서, 상기 CINR이 상기 임계치(THV)보다 작으면, 상기 기지국 시스템(1200)은 인접 섹터 또는 인접 셀로부터의 간섭이 발생할 것으로 예상하여 복수의 커버리지 영역들 중에서 해당 단말을 커버하는 영역으로만 트래픽을 전송한다.　
결국, 상기와 같은 기지국 시스템(1200)의 주파수 중복 사용을 통해 대역폭을 확장하여 시스템 용량을 증대 시키고 신호 간섭을 개선하여 셀 커버리지를 확대시킬 수 있다.
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.
위에서 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치에서는, 기지국과 단말 간의 통신 신호 세기에 따라 FRF-1 스킴을 시분할적으로 적용함으로써, 낮은 FRF와 높은 FRF의 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 FRF-1과 시분할 다중 접속을 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, FRF-1 스킴과 유사한 스킴을 이용하지만, 각 커버리지 영역에만 서비스되는 기간을 이용하고, 이때에는 데이터 프레임에 컨트롤 메시지를 반복 삽입하지 않는 구간을 설정할 수 있으므로 데이터 프레임의 생성과 관련된 시스템의 오버헤더를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치에서는, 기지국과 통신 신호 세기가 큰 단말의 경우에, 시분할적으로 일시적인 슬립(sleep) 모드가 가능하므로, 기지국 시스템 또는 단말에서 통신을 위한 전력을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치는, 섹터를 구분하는 기지국뿐만 아니라, 옴니 안테나를 사용하는 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.
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.
도 1은 3섹터에 서로 다른 주파수를 이용하여 통신을 중계하는 종래의 기지국을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 3섹터에 동일한 복수의 주파수들을 이용하여 통신을 중계하는 종래의 기지국을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에서의 기지국과 단말이 송수신하는 데이터 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 중복 사용 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 도 4에서의 주파수 중복 사용 방법에 따라 기간별로 발생되는 데이터 프레임의 송수신을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5에서의 T1 기간 동안에 송수신되는 데이터 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5에서의 T2 기간 동안에 송수신되는 데이터 프레임을 설명하기 위 한 도면이다.
도 8은 도 5에서의 T3 기간 동안에 송수신되는 데이터 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 5에서의 T4 기간 동안에 송수신되는 데이터 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 기지국 시스템의 주파수 중복 사용 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 도 10에서의 주파수 중복 사용 방법에 따라 기간별로 발생되는 데이터 프레임의 송수신을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 기지국 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 13은 도 12의 기지국 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

Claims (28)

  1. 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역으로 구분되는 커버리지 영역과, 상기 커버리지 영역 내의 단말에 트래픽을 전송하는 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법에 있어서,
    (A-1) 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 및 상기 제3 영역 모두에 하나의 특정 주파수 대역을 할당하여 제1 기간(T1) 동안 상기 트래픽을 전송하는 단계;
    (A-2) 상기 제1 영역에 상기 특정 주파수 대역을 할당하여 제2 기간(T2) 동안 트래픽을 전송하는 단계;
    (A-3) 상기 제2 영역에 상기 특정 주파수 대역을 할당하여 제3 기간(T3) 동안 트래픽을 전송하는 단계; 및
    (A-4) 상기 제3 영역에 상기 특정 주파수 대역을 할당하여 제4 기간(T4) 동안 트래픽을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (A-1) 내지 (A-4) 단계는 T 주기로 반복되며, 상기 T는 T=T1+T2+T3+T4 인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기간(T1), 상기 제2 기간(T2), 제3 기간(T3) 및 제4 기간(T4)은 각각 5msec(밀리 초) 이하 인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 주파수 대역은 적어도 하나의 서브 주파수로 분할되며, 상기 특정 주파수 대역과 상기 서브 주파수 중 하나가 상기 트래픽의 전송에 이용되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 (A-1) 단계에서,
    상기 트래픽은 OFDM방식으로 전송되며, 상기 트래픽의 전송 데이터 프레임은 적어도 둘 이상의 컨트롤 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 (A-2) 내지 (A-4) 단계에서,
    상기 트래픽의 전송 데이터 프레임은 하나의 컨트롤 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 커버리지 영역은 하나의 기지국이 커버하는 셀 영역이며, 상기 제1 영 역, 상기 제2 영역, 및 상기 제3 영역은 상기 셀에서 분할된 섹터 영역인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법.
  8. 제1 항에 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.
  9. 다수의 커버리지 영역을 포함하고, 기지국은 상기 다수의 커버리지 영역 내의 단말에 트래픽을 전송하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법에 있어서,　
    (B-1) 상기 복수의 커버리지 영역들 모두에 대하여 전체 주파수 대역을 할당하여 제1 기간 동안 트래픽을 전송하는 단계; 및
    (B-2) 상기 복수의 커버리지 영역들 중 어느 하나의 커버리지 영역에만 적어도 한번 상기 전체 주파수 대역을 할당하여 제2 기간 동안 트래픽을 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 전체 주파수 대역이 상기 복수의 커버리지 영역들 모두에서 중복 사용되는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 (B-2) 단계 후에,
    (B-3) 상기 (B-2) 단계에서 할당된 커버리지 영역을 제외하고, 상기 복수의 커버리지 영역들 중 어느 하나의 커버리지 영역에만 적어도 한번 상기 전체 주파수 대역을 할당하여 제3 기간 동안 트래픽을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 (B-3) 단계 후에,
    (B-4) 상기 (B-2) 및 (B-3) 단계에서 할당된 커버리지 영역을 제외하고, 상기 복수의 커버리지 영역들 중 어느 하나의 커버리지 영역에만 적어도 한번 상기 전체 주파수 대역을 할당하여 제4 기간 동안 트래픽을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 기간 및 제2 기간의 합을 일 주기로 하여 상기 (B-1) 및 (B-2) 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 기간 내지 제3 기간의 합을 일 주기로 하여 상기 (B-1) 내지 (B-3) 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 기간 내지 제4 기간의 합을 일 주기로 하여 상기 (B-1) 내지 (B-4) 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  15. 제9항 에 있어서,
    상기 전체 주파수 대역의 할당은,
    CINR(Carrier to Interference & Noise Ratio)이 임계치 보다 작은 단말의 위치에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 기간에 트래픽을 전송받는 단말 중 적어도 어느 하나에 슬립모드 메시지를 전송함으로써, 상기 제 2 기간 동안 슬립 모드로 작동되도록 하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  17. 제9항 에 있어서,
    상기 (B-1) 단계는, 컨트롤 메시지가 적어도 두 번 이상 반복적으로 구성된 데이터 프레임을 전송하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  18. 제9항 에 있어서,
    상기 트래픽의 전송은 한번의 컨트롤 메시지로 구성된 데이터 프레임을 전송하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  19. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 커버리지 영역들 각각은 인접한 기지국의 셀 영역 또는 단일 기지국의 섹터 영역인 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
  20. 단말과의 CINR을 판단하는 CINR 측정부;
    상기 CINR과 임계치를 비교하여 주파수 중복 사용 플랜을 결정하는 FR 적용부; 및
    상기 주파수 중복 사용 플랜에 따라 제1 기간 동안 복수의 커버리지 영역 모두에 하나의 주파수 대역을 할당하는 제 1 트래픽 전송 또는 제2 기간 동안 상기 복수의 커버리지 영역 중 적어도 어느 하나에 상기 하나의 주파수 대역을 할당하는 제 2 트래픽 전송을 스케쥴링 하는 스케쥴러를 포함하고,
    상기 하나의 주파수 대역은 상기 다수의 커버리지 영역에서 중복 사용되는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 트래픽 전송은 컨트롤 메시지가 적어도 두 번 이상 반복적으로 구성된 데이터 프레임의 전송이고,
    상기 제2 트래픽 전송은 한번의 컨트롤 메시지로 구성된 데이터 프레임의 전 송인 것
    을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 복수의 커버리지 영역들 각각은 인접한 기지국의 셀 영역 또는 단일 기지국의 섹터 영역인 것
    을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 제1 트래픽 전송 및 상기 제2 트래픽 전송의 횟수 비율이 고정되거나 또는 가변되는 것
    을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 스케쥴러는 상기 주파수 중복 사용 플랜에 따라 상기 제1 트래픽 전송을 N(자연수)번 스케쥴링하고 상기 제2 트래픽 전송을 M(자연수)번 스케쥴링하며,
    상기 N과 상기 M 간의 비율은 상기 CINR의 크기에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 스케쥴러는 상기 제2 트래픽 전송에서 상기 복수의 커버리지 영역들 각각에 대하여 순차적으로 한번씩 상기 하나의 주파수 대역을 할당하는 것
    을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 제1 트래픽 전송의 횟수와 상기 제2 트래픽 전송의 횟수는 상기 CINR의 크기에 따라 실시간 가변적으로 스케쥴링되는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  27. 제20항에 있어서,
    상기 스케쥴러는 상기 제1 기간 동안 상기 CINR이 상기 임계치 이상인 해당 단말로 슬립 모드 메시지를 전송하고, 상기 해당 단말은 상기 제 2 트래픽 전송의 기간 동안 슬립모드로 동작되는 것
    을 특징으로 하는 기지국 시스템.
  28. 제20항에 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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