KR101077036B1 - 셀간 간섭완화를 위한 통신 시스템, 기지국 및 기지국의 통신 제어 방법 - Google Patents

셀간 간섭완화를 위한 통신 시스템, 기지국 및 기지국의 통신 제어 방법 Download PDF

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Abstract

통신 시스템, 기지국 및 기지국의 통신 제어 방법이 개시된다. 기지국은 상기 기지국과 인접한 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 상기 인접 기지국으로부터 수신하는 수신부; 및 상기 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보 및 상기 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보에 기초하여 상기 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들 중 상기 기지국의 셀 가장자리 영역에 속하는 단말들을 선택하고, 상기 기지국이 사용 가능한 시간-주파수 자원 중에서 상기 선택된 단말들에게 할당할 일부의 시간-주파수 자원을 결정하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 일부의 시간-주파수 자원을 복수의 서브 시간-주파수 자원으로 분할하고, 상기 복수의 서브 시간-주파수 자원 각각에 대해 우선 순위를 부여하고, 상기 부여된 우선 순위에 따라 상기 선택된 단말들에게 상기 일부의 시간-주파수 자원을 할당한다. 본 발명에 따르면, 셀 간 경계에 위치하는 단말에서 발생하는 셀 간 간섭을 효율적으로 감소시킬 수 있게 된다.
기지국, 통신 시스템, 셀 간 간섭, 협력적 스케줄링, 자원 할당

Description

셀간 간섭완화를 위한 통신 시스템, 기지국 및 기지국의 통신 제어 방법{Inter-Cell Interference Mitigation Communication system, Base station and Method for controlling the base station}
본 발명의 일실시예들은 통신 시스템, 기지국 및 기지국의 통신 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 셀 간 경계에 위치하는 단말에서 발생하는 셀 간 간섭을 감소시킬 수 있도록 하는 통신 시스템, 통신 시스템을 구성하는 기지국 및 기지국의 통신 제어 방법에 관한 것이다.
최근 활발하게 연구되고 있는 차세대 멀티미디어 무선통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 보다 높은 데이터 전송률로 처리할 것을 요구한다. 이에 따라, 높은 데이터 전송률을 가질 수 있는 직교 주파수 다중 분할(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술이 주목 받고 있다.
OFDM 기술은 데이터 전송에 사용되는 주파수 대역을 다수의 직교 부반송파로 분할하여 데이터를 전송하는 다중 반송파 변조 기법이다.
직교 주파수 다중 분할 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식은 OFDM 기술에 주파수 분할 다중 접속(FDMA: Frequency Division Multiple Access) 기술, 시간 분할 다중 접속(TDMA: Time Division Multiple Access) 기술, 또는 코드 분할 다중 접속(CDMA: Code Division Multiple Access) 기술을 결합하여 다중 사용자의 다중화를 제공하는 기법이다.
도 1은 다중 셀 환경에서의 무선 통신 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선 통신 시스템(100)은 셀(cell) 구조를 갖는다. 여기서, 셀이란 주파수를 효율적으로 이용하기 위하여 넓은 지역을 작은 구역으로 세분한 구역을 의미하는 것으로서, 셀의 중심부에는 기지국(110 내지 130)이 설치되고, 기지국은 셀 내에 위치하는 단말들(111, 112, 113, 121, 122, 131, 132, 133)과 무선 통신을 수행한다.
일반적으로, 다중 셀 환경하에서 OFDM/OFDMA 시스템의 주파수 재사용 계수(FRF: Frequency Reuse Factor)는 "1"의 값을 갖는다. 즉, 모든 기지국들(110, 120, 130)은 동일한 주파수 대역을 이용하여 자신이 관할하는 셀 내에 존재하는 단말들(111, 112, 113, 121, 122, 131, 132, 133)과 무선 통신을 수행한다.
이 경우, 셀 간의 경계 영역에 속하는 단말들(112, 113, 121, 131, 132)의 경우, 서빙(serving) 기지국과 인접한 인접 기지국에서 전송되는 무선 신호에 의해 간섭(interference)을 받게 될 수 있다.
일례로, 기지국(110)의 셀 영역과 기지국(130)의 셀 영역의 경계 부근에 위치하는 단말(112)은 서빙 기지국인 기지국(110)과 무선 통신을 수행함과 동시에 인접 기지국인 기지국(130)으로부터 전송된 무선 신호를 수신하므로, 단말(112)에서 는 셀 간 간섭이 발생하게 된다.
이와 같은 셀 간 간섭을 줄이기 위한 일례로, SFR(Soft Frequency Reuse) 기법이 사용되는데, 종래의 SFR 기법은 셀 간 간섭이 덜한 단말(즉, 기지국(110, 120, 130)에 가까이 위치한 단말(111, 122, 133))과 셀 간 간섭이 심한 단말(즉, 기지국(110, 120, 130)의 셀 가장자리 영역에 위치한 단말(112, 113, 121, 131, 132))을 시간대별로 나누어 시간-주파수 자원을 할당함으로써 셀 간 간섭을 감소시킨다.
즉, 종래의 SFR 기법은 인접하여 위치하는 기지국(110)과 기지국(120)을 동기화 시켜놓고, 기지국(110)이 자신가 가까이 위치하는 단말(111)에게 시간-주파수 자원을 할당할 때에는 기지국(120)이 자신의 셀 가장자리 영역에 속하는 단말(131, 132)에게 자원을 할당하고, 기지국(120)이 자신과 가까이 위치하는 단말(133)에게 시간-주파수 자원을 할당할 때에는 기지국(110)이 자신의 셀 가장자리 영역에 위치한 단말(112, 113)에게 시간 주파수 자원을 할당하여 셀 간 간섭을 감소시킨다.
그러나, 종래의 SFR 기법은 기지국과 가까이 위치하는 단말의 수와 기지국의 셀 가장자리 영역에 속하는 단말의 수가 비슷한 경우에는 효율적이지만, 기지국과 가까이 위치하는 단말의 수와 기지국의 셀 가장자리 영역에 속하는 단말의 수 간의 차이가 큰 경우, 시간-주파수 자원이 낭비된다는 문제점이 발생한다.
예를 들어, 기지국(110)의 셀 가장자리 영역에 속하는 단말의 수가 급격히 증가하고 기지국(120)과 가까이 위치하는 단말의 수가 급격히 줄어든 경우, 기지국(110)은 늘어난 셀 가장자리 영역의 단말에 많은 시간-주파수 자원을 할당하여야 하는데, 이 경우, 기지국(120)은 동일한 시간-주파수 자원을 적은 수의 단말로 할당하게 되어, 기지국(120)에서 시간-주파수 자원이 낭비된다는 문제점이 발생한다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 셀 간 간섭을 효율적으로 감소시킬 수 있는 통신 시스템, 통신 시스템에서 사용되는 기지국 및 기지국의 통신 제어 방법을 제안하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 시간-주파수 자원의 낭비를 줄이면서 셀 간 간섭을 감소시킬 수 있는 통신 시스템, 통신 시스템에서 사용되는 기지국 및 기지국의 통신 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 기지국에 있어서, 상기 기지국과 인접한 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 상기 인접 기지국으로부터 수신하는 수신부; 및 상기 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보 및 상기 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보에 기초하여 상기 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들 중 상기 기지국의 셀 가장자리 영역에 속하는 단말들을 선택하고, 상기 기지국이 사용 가능한 시간-주파수 자원 중에서 상기 선택된 단말들에게 할당할 일부의 시간-주파수 자원을 결정하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 일부의 시간-주파수 자원을 복수의 서브 시간-주파수 자원으로 분할하고, 상기 복수의 서브 시간-주파수 자원 각각에 대해 우선 순위를 부여하고, 상기 부여된 우선 순위에 따라 상기 선택된 단말들에게 상기 일부의 시간-주파수 자원을 할당하는 기지국이 제공된다.
이 경우, 상기 인접 기지국은 상기 일부의 시간-주파수 자원을 상기 복수의 서브 시간-주파수 자원으로 분할하고, 상기 복수의 서브 시간-주파수 자원 각각에 대해 우선 순위를 부여하고, 상기 부여된 우선 순위에 따라 상기 인접 기지국의 셀 가장자리 영역에 속하는 단말들에게 복수의 서브 시간-주파수 자원을 할당하고, 상기 제어부에 의해 부여된 상기 우선 순위와 상기 인접 기지국에 의해 부여된 우선 순위는 서로 다를 수 있다.
또한, 상기 기지국은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식에 따라 상기 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들과 통신을 수행하고, 상기 인접 기지국은 OFDMA 방식에 따라 상기 인접 기지국에 속하는 단말들과 통신을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 복수의 기지국을 포함하는 통신 시스템에 있어서, 상기 복수의 기지국 각각은 상기 복수의 기지국 각각과 인접한 인접 기지국으로부터 상기 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 수신하고, 상기 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보에 기초하여 상기 복수의 기지국 각각의 셀 영역에 속하는 단말들 중 상기 복수의 기지국 각각의 셀 가장자리 영역에 속하는 단말들을 선택하고, 상기 복수의 기지국이 사용 가능한 시간-주파수 자원 중에서 상기 선택된 단말들에게 할당할 일부의 시간-주파수 자원을 결정하고, 상기 일부의 시간-주파수 자원을 복수의 서브 시간-주파수 자원으로 분할하고, 상기 복수의 서브 시간-주파수 자원 각각에 대해 우선 순위를 부여하고, 상기 부여된 우선 순위에 따라 상기 선택된 단말들에게 복수의 서브 시간-주 파수 자원을 선택적으로 할당하는 통신 시스템이 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 기지국의 통신 제어 방법에 있어서, 상기 기지국과 인접한 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 상기 인접 기지국으로부터 수신하는 단계; 상기 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보에 기초하여 상기 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들 중 상기 기지국의 셀 가장자리 영역에 속하는 단말들을 선택하는 단계; 상기 기지국이 사용 가능한 시간-주파수 자원 중에서 상기 선택된 단말들에게 할당할 일부의 시간-주파수 자원을 결정하는 단계; 상기 일부의 시간-주파수 자원을 복수의 서브 시간-주파수 자원으로 분할하는 단계; 상기 복수의 서브 시간-주파수 자원 각각에 대해 우선 순위를 부여하는 단계; 및 상기 부여된 우선 순위에 따라 상기 선택된 단말들에게 상기 일부의 시간-주파수 자원을 할당하는 단계를 포함하는 기지국의 통신 제어 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 셀 간 간섭을 효율적으로 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 시간-주파수 자원의 낭비를 줄이면서 셀 간 간섭을 감소시킬 수 있게 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발 명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일 치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 통신 시스템 및 기지국은 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 방식을 이용하는 통신 시스템 및 기지국에 적용될 수 있다.
특히, 본 발명의 일실시예에 따른 통신 시스템, 기지국 및 기지국의 통신 제어 방법은 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA) 방식을 이용하고, 주파수 재사용 계수가 "1"인 통신 시스템 및 기지국에 효율적으로 적용될 수 있으므로, 이하에서는 설명의 편의를 위해 OFDMA 방식을 이용하고, 주파수 재사용 계수가 "1"인 통신 시스템 및 기지국을 중심으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기지국의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국(200)은 송신부(210), 수신부(220), 및 제어부(230)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 기지국(200)은 통신 시스템을 구성하는 기지국 중 어느 하나의 기지국을 의미하는 것으로서, 기지국(200)의 구조 및 기지국(200) 에서 수행되는 동작은 통신 시스템을 구성하는 모든 기지국에서 동일할 수 있다. 이하 도 2를 참고하여 각 구성 요소 별 기능을 상술하기로 한다.
송신부(210) 및 수신부(220)는 기지국(200)의 셀 영역에 속하는 단말들 또는 기지국(200)과 인접한 인접 기지국과 무선 통신을 수행한다.
즉, 송신부(210)는 자신의 셀 영역에 속하는 단말들 또는 인접 기지국으로 무선 신호를 전송하고, 수신부(220)는 자신의 셀 영역에 속하는 단말들 또는 인접 기지국으로부터 전송된 무선 신호를 수신한다.
본 발명의 일실시예에 따른 기지국(200)은 셀 간 간섭을 감소시키기 위하여, 자신의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 인접 기지국과 공유하는데, 송신부(210) 및 수신부(220)는 이러한 단말들에 대한 정보를 상호 교환하는 역할을 수행한다.
즉, 기지국(200)과 인접 기지국은 셀 간 간섭을 감소시키기 위한 상호 협력적 스케줄링(Cooperative Distributed Scheduler)을 위해 기지국 각각이 알고 있는 단말들에 대한 정보를 상호 교환하는데, 송신부(210)는 기지국(200)의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 인접 기지국으로 전송하고, 수신부(220)는 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 인접 기지국으로부터 수신한다.
이 경우, 기지국(200)은 수신부(220)를 통해 자신의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 단말 각각으로부터 수집하고, 송신부(210)를 통해 수집된 단말들에 대한 정보는 인접 기지국으로 전송할 수 있다.
이에 따라, 기지국(200) 및 인접 기지국은 각각의 기지국의 셀 영역에 속하 는 단말들에 대한 정보를 공유하게 되어 상호 협력적 스케줄링이 가능하게 된다.
제어부(230)는 기지국(100)의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보 및 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보에 기초하여 기지국(100)의 셀 영역에 속하는 단말들 중 기지국(100)의 셀 가장자리 영역에 속하는 단말들을 선택하고, 기지국(100)이 사용 가능한 시간-주파수 자원 중에서 선택된 단말들에게 할당할 일부의 시간-주파수 자원을 결정한다. 이 경우, 사용 가능한 시간-주파수 자원 중 상기 일부의 시간-주파수 자원을 제외한 나머지 시간-주파수 자원은 셀 가장자리 영역이 아닌 셀 영역에 속하는 단말들에게 할당된다.
즉, 앞서 설명한 바와 같이, 단말에서 발생하는 셀 간 간섭 현상은 셀의 가장자리 영역에 속하는 단말들에서 심하게 발생하므로, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국(100)은 자신이 관할하는 셀 영역을 기지국(100)과 인접한 셀 영역 및 기지국(100)의 셀 가장자리 영역으로 구분하고, 구분된 각각의 셀 영역에 대해 서로 다른 시간-주파수 자원을 할당함으로써 셀 간 간섭 현상을 감소시킨다(이하에서는 설명의 편의를 위해, 기지국과 인접한 셀 영역을 "inner cell"로, 셀 가장자리 영역을 "outer cell"로 칭하기로 한다).
보다 상세하게, 제어부(230)는 결정된 일부의 시간-주파수 자원을 복수의 서브 시간-주파수 자원으로 분할하고, 복수의 서브 시간-주파수 자원 각각에 대해 우선 순위를 부여하고, 부여된 우선 순위에 따라 선택된 단말들에게 일부의 시간-주파수 자원을 할당한다.
여기서, 인접 기지국은 기지국(200)과 동일한 동작을 수행하고, 기지국(200) 이 사용 가능한 시간-주파수 자원과 동일한 시간-주파수 자원을 자신의 셀 영역에 속하는 단말들과의 무선 통신에 이용하므로, 인접 기지국에서도 상기 일부의 시간-주파수 자원을 복수의 서브 시간-주파수 자원으로 분할하고, 복수의 서브 시간-주파수 자원 각각에 대해 우선 순위를 부여하고, 상기 부여된 우선 순위에 따라 인접 기지국의 outer cell에 속하는 단말들에게 일부의 시간-주파수 자원을 할당한다.
이 경우, 기지국(200)은 인접 기지국에 의해 부여된 우선 순위와 다른 우선 순위를 복수의 서브 시간-주파수 영역에 부여함으로써, 셀 간 경계에서 발생하는 셀 간 간섭 현상을 감소시킨다.
이와 관련하여, 기지국(200)이 도 1의 기지국(110)과 대응되고, 인접 기지국이 도 1의 기지국(120)과 대응되는 경우를 일례로 설명하면 아래와 같다.
여기서, 기지국(110) 및 기지국(120)은 일부의 시간-주파수 자원을 서브 시간-주파수 자원 A, 서브 시간-주파수 자원 B, 및 서브 시간-주파수 자원 C로 분할하고, 기지국(110)이 서브 시간-주파수 자원 A에 제1 우선순위를, 서브 시간-주파수 자원 B에 제2 우선순위를, 서브 시간-주파수 자원 C에 제3 우선순위를 부여하고, 기지국(120)이 서브 시간-주파수 자원 B에 제1 우선순위를, 서브 시간-주파수 자원 C에 제2 우선순위를, 서브 시간-주파수 자원 A에 제3 우선순위를 부여하는 것으로 가정한다.
기지국(110)은 자신의 outer cell에 위치하는 단말들에 대해 먼저 서브 시간-주파수 자원 A를 할당하고, 서브 시간-주파수 자원 A이 모두 할당된 경우에 한해 서브 시간-주파수 자원 B 및 서브 시간-주파수 자원 C를 차례대로 할당하므로, 기 지국(110)은 기지국(120)의 셀 영역과의 경계 영역에 속하는 단말(113)에 대해 서브 시간-주파수 자원 A를 할당한다.
이에 반해, 기지국(120)은 자신의 outer cell에 위치하는 단말들에 대해 먼저 서브 시간-주파수 자원 B를 할당하고, 서브 시간-주파수 자원 B가 모두 할당된 경우에 한해 서브 시간-주파수 자원 C 및 서브 시간-주파수 자원 A를 차례대로 할당하므로, 기지국(120)은 기지국(110)의 셀 영역과 경계 영역에 속하는 단말(121)에 대해 서브 시간-주파수 자원 B를 할당한다.
이에 따라, 단말(113)은 기지국(120)으로부터 전송되는 무선 신호에 의한 간섭을 덜 받게 되고, 단말(121) 역시 기지국(110)으로부터 전송되는 무선 신호에 의한 간섭을 덜 받게 되어, 셀 간 경계 영역에 속하는 단말에서 발생하는 셀 간 간섭이 감소되게 된다.
이하에서는 도 3 내지 도 5를 참고하여, 셀 간 간섭을 감소시키기 위하여 기지국(200)에서 수행되는 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라서, 통신 시스템을 구성하는 복수의 기지국이 상호 협력적 스케줄링을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
기지국 A(310), 기지국 B(320), 및 기지국 C(330)는 서로 인접한 기지국으로서, 도 3에서는 기지국 A(310)에서 수행되는 동작을 중심으로 설명하지만, 상기 동작은 기지국 B(320) 및 기지국 C(330)에서 동일하게 수행될 수 있다.
먼저, 단계(S3401)에서, 기지국 A(310)는 기지국 B(320)로 Scheduling Information Report를 전송한다.
Scheduling Information Report는 기지국 A(310)의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 포함하는 메시지로써, 앞서 설명한 "기지국(200)의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보"와 대응된다. 또한, Scheduling Information Report는 도 3에 도시된 바와 같이 주기적으로 전송된다(단계(S3406)).
본 발명의 일실시예에 따르면, Scheduling Information Report는 기지국 A(310)의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨 정보, 위치 정보(일례로, GPS(Global Positioning System) 정보), 트래픽 타입(traffic type) 정보, 데이터 레이트(data rate) 정보, 및 주기적으로 전송되는 Scheduling Information Report의 주기(Scheduling Gap)에 대한 정보 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다음으로, 단계(S3402)에서, 기지국 B(320)는 기지국 A(310)로부터 수신한 Scheduling Information Report를 기지국 C(330)로 피기배킹(piggybacking)한다. 물론, 도 3에 도시된 바와 달리, 기지국 C(330)는 기지국 A(310)로부터 직접 Scheduling Information Report를 수신할 수도 있다.
단계(S3401) 및 단계(S3402)를 통해 기지국 B(320) 및 기지국 C(330)는 기지국 A(310)의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 공유하게 된다.
단계(S3403) 및 단계(S3404)에서, 기지국 B(320), 및 기지국 C(330)는 Scheduling Information Report에 대한 응답으로 Scheduling Information Ack를 기지국 A(310)로 전송한다.
여기서, 기지국 A(310)는 Scheduling Information Report를 주기적으로 전송하므로, 기지국 B(320) 및 기지국 C(330) 역시 Scheduling Information Ack를 주기적으로 전송한다(단계(S3408) 및 단계(S3409)).
Scheduling Information Ack는 기지국 B(320) 또는 기지국 C(330)의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 포함하는 메시지로써, 앞서 설명한 "인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보"와 대응된다. 따라서, Scheduling Information Ack는 기지국 B(320) 또는 기지국 C(330)의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 MCS 레벨 정보, 위치 정보, 트래픽 타입 정보, 데이터 레이트 정보, 및 주기적으로 전송되는 Scheduling Information Ack의 주기(Scheduling Gap)에 대한 정보 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
단계(S3403) 및 단계(S3404)를 통해 기지국 A(310)은 기지국 B(320) 및 기지국 C(330)의 셀 영역에 속하는 단말에 대한 정보를 공유하게 된다.
단계(S3405)에서, 기지국 A(310)는 자신의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보(즉, Scheduling Information Report에 포함된 정보) 및 기지국 B(320) 및 기지국 C(330)의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보(즉, Scheduling Information Ack에 포함된 정보)에 기초하여, 자신의 셀 영역 중 inner cell에 존재하는 단말들에게 할당할 일부의 시간-주파수 자원을 결정한다.
앞서 언급한 바와 같이, Scheduling Information Report 및 Scheduling Information Ack는 주기적으로 송수신되므로, 기지국 A(310)는 주기적으로 일부의 시간-주파수 자원을 결정한다(단계(S3410)).
여기서, MCS 레벨 정보 내지 위치 정보는 셀 간 간섭이 적은 inner cell에 단말이 위치하는지, 셀 간 간섭이 심한 outer cell에 단말이 위치하는지 여부를 판단하는데 이용될 수 있고, 트래픽 타입 정보 내지 데이터 레이트 정보는 기지국과 단말 간의 무선 통신에 요구되는 시간-주파수 자원의 양을 예측하는데 이용될 수 있다. 또한, 일부의 시간-주파수 자원의 결정은 기지국 A(310)에 포함되는 제어부에서 수행될 수 있다.
단계(S3405)(및 단계(S3410))에서 수행되는 동작을 보다 상세히 살펴보면 아래와 같다.
먼저, 기지국 A(310)는 기지국 A, B, 및 C(310, 320, 330)의 셀 영역에 속하는 모든 단말들의 MCS 레벨 정보 또는 위치 정보를 이용하여 기지국 A(310)의 outer cell에 속하는 단말들을 선택한다.
여기서, inner cell 및 outer cell은 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 셀 전체를 기준으로 분류될 수도 있고(inner cell은 도면 부호(410)의 영역과 대응되고, outer cell은 도면 부호(420)의 영역과 대응됨), 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 복수의 섹터(sector)로 구분된 셀의 일 섹터를 기준으로 분류될 수도 있다(inner cell은 도면 부호(430)의 영역과 대응되고, outer cell은 도면 부호(440)의 영역과 대응됨).
일례로, 기지국 A(310)는 기준 MCS 레벨 보다 큰 MCS 레벨을 갖는 단말을 inner cell에 위치하는 단말로, 기준 MCS 레벨 보다 낮은 MCS 레벨을 갖는 단말을 outer cell에 위치하는 단말로 분류할 수 있다. 이 때, 기준 MCS 레벨은 실험적으로 결정될 수 있다.
다른 일례로, 기지국 A(310)는 자신을 기준으로 하여 일정 영역을 inner cell로, 나머지 영역을 outer cell로 결정한 후, 단말의 위치 정보를 통해 단말이 inner cell에 속하는지, outer cell에 속하는지를 판단할 수도 있다. 이 경우, inner cell과 outer cell의 경계 역시 실험적으로 결정될 수 있다.
다음으로, 기지국 A(310)는 outer cell에 속하는 단말들의 개수, 트래픽 타입, 데이터 레이트 등을 이용하여 outer cell에 속하는 단말에 할당할 일부의 시간-주파수 자원을 결정한다. 다시 말해, 기지국 A(310) 내지 기지국 C(330)가 사용할 수 있는 시간-주파수 자원이 도 5에 도시된 바와 같이 표현되는 경우, 기지국 A(310)는 outer cell에 속하는 단말들에 할당하기 위한 시간-주파수 자원의 임계치(Rthr)를 결정한다(도 5에서, (x, y)는 (시간, 주파수) 또는 (주파수, 시간) 일 수 있다).
일례로, 기지국 A(310)가 outer cell에 속하는 단말들의 개수에 기초하여 임계치(Rthr)를 결정하는 경우, outer cell에 속하는 단말들의 개수가 많을수록 outer cell에 속하는 단말들을 위해 많은 양의 시간-주파수 자원을 할당되어야 하므로, 기지국 A(310)는 outer cell에 속하는 단말의 개수에 비례하여 임계치(Rthr)(즉, 일부의 시간-주파수 자원의 양)를 증가시킨다.
다른 일례로, 기지국 A(310)가 outer cell에 속하는 단말들의 트래픽 타입 정보 또는 데이터 레이트에 기초하여 임계치(Rthr)를 결정하는 경우, outer cell에 속하는 단말들에서의 데이터 전송량이 많을수록 outer cell에 속하는 단말들을 위해 많은 양의 시간-주파수 자원을 할당되어야 하므로, 기지국 A(310)는 이에 기초하여 임계치(Rthr)를 적절히 조절할 수 있다.
여기서, 기지국 A(310), 기지국 B(320), 및 기지국 C(330)는 각각의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 공유하므로, 기지국 A(310), 기지국 B(320), 및 기지국 C(330)에서 결정된 임계치(Rthr)는 도 5에 도시된 바와 같이 동일할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 기지국 A(310), 기지국 B(320), 및 기지국 C(330)가 도 5에 도시된 바와 같이 임계치(Rthr)를 결정하고, x축이 주파수이고, y축이 시간인 경우, 임계치(Rthr)는 아래의 수학식 1에 기초하여 결정될 수 있다.
Figure 112009062693829-pat00001
여기서, K는 기지국 식별 기호로서 A, B, C 중 어느 하나와 대응되고,
Figure 112009062693829-pat00002
는 기지국 K의 inner cell에 속하는 단말들에게 할당된 시간 자원의 총합,
Figure 112009062693829-pat00003
는 기지국 K의 outer cell에 속하는 단말들에게 할당된 시간 자원의 총합,
Figure 112009062693829-pat00004
는 기지국 K의 inner cell에 속하는 단말들의 개수,
Figure 112009062693829-pat00005
는 기지국 K의 outer cell에 속하는 단말들의 개수,
Figure 112009062693829-pat00006
는 기지국 K의 inner cell에 속하는 단말들 중 i번째 단말의 트래픽 타입에 따른 데이터 레이트,
Figure 112009062693829-pat00007
는 기지국 K의 outer cell에 속하는 단말들 중 j번째 단말의 트래픽 타입에 따른 데이터 레이트,
Figure 112009062693829-pat00008
는 Scheduling gap, m은
Figure 112009062693829-pat00009
동안 전송되는 프레임의 수,
Figure 112009062693829-pat00010
또는
Figure 112009062693829-pat00011
는 상기 i번째 또는 상기 j번째 단말의 MCS 레벨에서의 데이터 레이트를 각 각 의미한다.
마지막으로, 기지국 A(310)는 일부의 시간-주파수 자원을 복수의 서브 시간-주파수 자원으로 분할하고, 복수의 서브 시간-주파수 자원에 대해 우선순위를 부여하고, 부여된 우선순위에 따라 outer cell에 속하는 단말들에게 일부의 시간-주파수 자원을 할당한다.
일례로, 기지국 A(310)는 도 5에 도시된 바와 같이 일부의 시간-주파수 자원은 3개의 서브 시간-주파수 자원으로 분할하여 우선순위를 부여하고, 우선순위가 높은 순서대로 outer cell에 있는 단말들로 일부의 시간-주파수 자원을 할당할 수 있다.
이 경우, 기지국 A(310)에서 부여한 우선순위는 기지국 B(320) 및 기지국 C(330)에서 부여된 우선순위와 서로 상이하므로, 기지국 A(310), 기지국 B(320), 및 기지국 C(330)의 outer cell에 속하는 단말들은 서로 다른 서브 시간-주파수 자원을 할당받게 되고, 이에 따라 셀 경계 영역에서의 간섭 현상을 감소시킬 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 기지국의 통신 제어 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다. 이하, 도 6을 참고하여 각 단계별로 수행되는 과정을 설명한다.
먼저, 단계(S610)에서는 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 인접 기지국으로 전송한다.
단계(S620)에서는 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 인접 기지국으로부터 수신한다.
여기서, 단말들에 대한 정보는 MCS 정보, 위치 정보, 트래픽 타입 정보, 데이터 레이트 정보 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이에 따라, 기지국과 인접 기지국은 각각의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 공유하게 되어 상호 협력적 스케줄링을 위한 준비가 완료된다.
단계(S630)에서는 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보에 기초하여 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들 중 기지국의 셀 가장자리 영역에 속하는 단말들을 선택한다.
즉, 단계(S630)에서는 셀 간 간섭이 심할 것으로 예상되는 단말들을 선택한다.
단계(S640)에서는 기지국이 사용 가능한 시간-주파수 자원 중에서 선택된 단말들에게 할당할 일부의 시간-주파수 자원을 결정한다. 이 경우, 일부의 시간-주파수 자원을 제외한 나머지 시간-주파수 자원은 셀 가장자리 영역 이외의 영역에 속하는 단말들로 할당된다.
단계(S650)에서는 일부의 시간-주파수 자원을 복수의 서브 시간-주파수 자원으로 분할하고, 단계(S660)에서는 복수의 서브 시간-주파수 자원 각각에 대해 우선 순위를 부여하고, 단계(S670)에서는 부여된 우선 순위에 따라 선택된 단말들에게 일부의 시간-주파수 자원을 할당한다.
이 경우, 기지국과 인접 기지국은 서로 다른 우선 순위를 복수의 서브 시간- 주파수 자원에 할당함으로써, 셀 가장자리 영역에서 발생하는 셀 간 간섭을 감소시킬 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 기지국의 통신 제어 방법의 실시예들에 대하여 설명하였고, 앞서 도 2 내지 도 5에서 설명한 기지국에 관한 구성이 본 실시예에도 그대로 적용 가능하다. 이에, 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 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(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 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 통상적인 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 다중 셀 환경에서의 무선 통신 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기지국의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라서, 통신 시스템을 구성하는 복수의 기지국이 상호 협력적 스케줄링을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 inner cell과 outer cell의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 일부 시간-주파수 자원 및 복수의 서브 시간-주파수 자원의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 기지국의 통신 제어 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.

Claims (14)

  1. 기지국에 있어서,
    상기 기지국과 인접한 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 상기 인접 기지국으로부터 수신하는 수신부; 및
    상기 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보 및 상기 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보에 기초하여 상기 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들 중 상기 기지국의 셀 가장자리 영역에 속하는 단말들을 선택하고, 상기 기지국이 사용 가능한 시간-주파수 자원 중에서 상기 선택된 단말들에게 할당할 일부의 시간-주파수 자원을 결정하는 제어부
    를 포함하되,
    상기 제어부는
    상기 일부의 시간-주파수 자원을 복수의 서브 시간-주파수 자원으로 분할하고, 상기 복수의 서브 시간-주파수 자원 각각에 대해 우선 순위를 부여하고, 상기 부여된 우선 순위에 따라 상기 선택된 단말들에게 상기 일부의 시간-주파수 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인접 기지국은 상기 일부의 시간-주파수 자원을 상기 복수의 서브 시간-주파수 자원으로 분할하고, 상기 복수의 서브 시간-주파수 자원 각각에 대해 우선 순위를 부여하고, 상기 인접 기지국에 의해 부여된 우선 순위에 따라 상기 인접 기지국의 셀 가장자리 영역에 속하는 단말들에게 상기 일부의 시간-주파수 자원을 할당하고,
    상기 제어부에 의해 부여된 우선 순위와 상기 인접 기지국에 의해 부여된 우선 순위는 서로 다른 것을 특징으로 하는 기지국.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식에 따라 상기 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들과 통신을 수행하고,
    상기 인접 기지국은 OFDMA 방식에 따라 상기 인접 기지국에 속하는 단말들과 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보 및 상기 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보는 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨 정보 및 위치 정보 중에서 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 MCS 레벨 정보 및 상기 위치 정보 중에서 적어도 하나에 기초하여 상기 기지국의 셀 가장자리 영역에 속하는 단말들을 선택하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 기지국의 셀 가장자리 영역에 속하는 단말들의 개수에 기초하여 상기 일부의 시간-주파수 자원을 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 기지국의 셀 가장자리 영역에 속하는 단말들의 개수에 비례하여 상기 일부의 시간-주파수 자원의 양을 증가시키는 것을 특징으로 하는 기지국.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보 및 상기 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보는 트래픽 타입 정보 및 데이터 레이트 정보 중에서 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 트래픽 타입 정보 및 상기 데이터 레이트 정보 중에서 적어도 하나에 기초하여 상기 일부의 시간-주파수 자원을 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는 주기적으로 상기 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 상기 인접 기지국으로부터 수신하고,
    상기 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보는 상기 인접 기지국이 상기 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 전송하는 주기에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들 중 상기 기지국의 셀 가장자리 영역에 속하지 않는 단말들에 대해 상기 사용 가능한 시간-주파수 자원 중 상기 일부의 시간-주파수 자원을 제외한 시간-주파수 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 상기 인접 기지국으로 전송하는 송신부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는
    상기 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들 각각으로부터 상기 기지국의 셀 영 역에 속하는 단말들에 대한 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  12. 복수의 기지국을 포함하는 통신 시스템에 있어서,
    상기 복수의 기지국 각각은
    상기 복수의 기지국 각각과 인접한 인접 기지국으로부터 상기 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 수신하고,
    상기 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보에 기초하여 상기 복수의 기지국 각각의 셀 영역에 속하는 단말들 중 상기 복수의 기지국 각각의 셀 가장자리 영역에 속하는 단말들을 선택하고,
    상기 복수의 기지국이 사용 가능한 시간-주파수 자원 중에서 상기 선택된 단말들에게 할당할 일부의 시간-주파수 자원을 결정하고,
    상기 일부의 시간-주파수 자원을 복수의 서브 시간-주파수 자원으로 분할하고, 상기 복수의 서브 시간-주파수 자원 각각에 대해 우선 순위를 부여하고,
    상기 부여된 우선 순위에 따라 상기 선택된 단말들에게 복수의 서브 시간-주파수 자원을 선택적으로 할당하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 부여된 우선 순위는 상기 복수의 기지국 별로 서로 다른 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  14. 기지국의 통신 제어 방법에 있어서,
    상기 기지국과 인접한 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보를 상기 인접 기지국으로부터 수신하는 단계;
    상기 인접 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들에 대한 정보에 기초하여 상기 기지국의 셀 영역에 속하는 단말들 중 상기 기지국의 셀 가장자리 영역에 속하는 단말들을 선택하는 단계;
    상기 기지국이 사용 가능한 시간-주파수 자원 중에서 상기 선택된 단말들에게 할당할 일부의 시간-주파수 자원을 결정하는 단계;
    상기 일부의 시간-주파수 자원을 복수의 서브 시간-주파수 자원으로 분할하는 단계;
    상기 복수의 서브 시간-주파수 자원 각각에 대해 우선 순위를 부여하는 단계; 및
    상기 부여된 우선 순위에 따라 상기 선택된 단말들에게 상기 일부의 시간-주파수 자원을 할당하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국의 통신 제어 방법.
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