KR101100944B1

KR101100944B1 - Ｏｆｄｍ 이동 통신 시스템에 대한 전력 계획으로 셀간간섭을 조정하는 방법

Info

Publication number: KR101100944B1
Application number: KR1020050037648A
Authority: KR
Inventors: 크리스티안 게오르그 닥터. 게를라흐
Original assignee: 알까뗄 루슨트
Priority date: 2004-05-04
Filing date: 2005-05-04
Publication date: 2011-12-29
Also published as: US7636334B2; JP2005328519A; KR20060047736A; JP4834326B2; ES2298696T3; CN1694557A; CN100496157C; US20050265222A1; ATE385098T1; DE602004011479T2; EP1594260B1; DE602004011479D1; EP1594260A1

Abstract

네트워크(N)와 복수의 사용자 단말기(T1~Tn) 간의 무선 인터페이스 통신을 위해 OFDM과 같은 다중 반송파(multi-carrier) 기술을 이용하는 라디오 통신 시스템에서 전력 계획으로 셀간 간섭을 조정하는 방법으로서, 네트워크(N)는 셀 서비스 영역(C1~C7) 내측에 위치한 사용자 단말기(T1~Tn)와의 통신을 위한 수단들을 갖는 복수의 기지국(NE1~NE7)을 포함하고, 셀들은 인접하는 셀 패턴에 이어 배치되는데, 여기서, 인접 셀들은 동일한 번호를 갖지 않고, 동일한 번호를 갖는 셀들은 그 사이에 적어도 하나의 셀에 의해 분리되며, 자원 계획을 위한, 각 셀은 내부 셀 영역(IC)과 접경 셀 영역(OC)을 갖는데, 여기서, 셀간 간섭은 사용자 단말기(T)에 의해 수신된 서비스의 품질에 영향을 미친다.

네트워크, 사용자 단말기, 무선 인터페이스 통신, OFDM, 다중 반송파(multi-carrier), 라디오 통신 시스템, 전력 계획(power planning), 셀간 간섭

Description

ＯＦＤＭ 이동 통신 시스템에 대한 전력 계획으로 셀간 간섭을 조정하는 방법{METHOD FOR INTER-CELL INTERFERENCE COORDINATION WITH POWER PLANNING FOR OFDM MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 사용자 채널을 OFDM 시간-주파수 그리드(time-frequency gird)로 매핑하는 종래의 부 반송파의 예를 도시한다.

도 2는 네트워크와 사용자 단말기를 포함하는 종래의 OFDM 이동 통신 시스템의 블록도를 도시한다.

도 3의 A ~ C는 본원에 따른 시간-주파수군으로 OFDM 시간-주파수 그리드를 분할한 것을 예시적으로 도시한다.

도 4의 A, B는 본원에 따른 전력 계획을 사용하여 셀간 간섭을 조정하는 방법을 도시한다.

도 5는 본원에 따른 전력 계획을 갖는 셀간 조정 방법이 적용되는 경우에, 6각형 셀 패턴에서 접경 영역 내의 단말기들에 대한 자원 사용을 도시한다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

TFG1~TFG7 : T-F군

C1~C7 : 셀

IC : 내부 셀 영역

OC : 접경 셀 영역

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)와 같은, 다중 반송파 전송 기술을 이용하는 디지털 라디오 셀룰러 통신 시스템에 있어서, 셀간 간섭을 최소화하는 방법에 관한 것이다.

현재, 고속 디지털 라디오 및 텔레비전 신호의 전송을 위해, OFDM 기술을 이용하는 것과 같은, 많은 부 반송파를 사용하는 통신 시스템, 예컨대, DAB(Digital Audio Broadcasting) 및 DVB-T(Digital Video Broadcasting Terrestrial transmission mode) 시스템이 사용되고 있다. 또한, OFDM은 현행 LAN(current local area networks), 예컨대, HiperLAN 및 IEEE WLAN 시스템으로의 무선 액세스를 위한 광대역 무선 인터페이스의 실현을 위해 표준 고속 전송 기술(standard high bit rate transmission technique)을 폭넓게 받아들이게 되었다. 그리고 동일한 방식으로서, 고속 광대역 무선 이동 통신 시스템의 표준화를 위한, 3GPP(3rd Generation Partnership Project)는 최근에 RAN(radio access network)과 UE(user equipment) 사이의 HSDPA(high speed data packet access) 무선 인터페이스 통신을 위해 OFDM 기술의 애플리케이션을 고려하고 있다.

OFDM은 다중 반송파 전송 기술이므로, 가용 스펙트럼은 많은 부 반송파로 분 할되고, 이들 각각은 상대적으로 낮은 데이터 레이트(data rate)에서 데이터에 의해 변조된다. OFDM은 서로 다른 사용자에게 서로 다른 부 반송파를 할당함으로써 다수의 액세스를 지원한다. OFDM를 위한 부 반송파들은 효율적인 스펙트럼 사용을 제공하기 위해 직교이고, 가깝게 이격되어 있다. 각각의 협대역 부 반송파는 QPSK(quadrature phase-shift keying) 및 QAM(quadrature amplitude modulation)과 같은, 다양한 변조 포맷을 사용하여 변조된다.

고속 광대역 무선 이동 통신에 대한 인기가 증가함에 따라, 대역폭에 있어 효율적인 다수 액세스 방식(bandwidth-efficient multiple access schemes)을 포함하는 무선 통신 시스템이 각별한 관심을 받고 있다. 무선 시스템은 공유된 매체 시스템으로, 시스템의 모든 사용자들 사이에서 공유되는 고정된 가용 대역폭이 존재하므로, 라디오 액세스 시스템들은, 서비스를 받을 수 있는 사용자의 수와 서비스가 제공되는 데이터 레이트가 최대가 되도록 가능한 한 효율적인 것이 바람직하다.

통상적인 라디오 액세스 네트워크는 RNC(radio network controller)에 의해 제어되는 다수의 기지국을 포함하는, 소위 "셀룰러(cellular)" 시스템으로서 구현되는데, 이 기지국들은 그들의 셀 서비스 구역 내측에 위치한 복수의 사용자 이동 단말기와 통신한다. 본 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이, 그러한 셀룰러 무선 시스템은 시스템의 역량을 제한하는 특정한 셀 내(intra-cell) 및/또는 셀간(inter-cell) 간섭 문제를 나타낼 수 있는데, 셀 내 간섭(intra-cell interference)은, 한 사용자가, 그와 동일한 셀 내에서 통신하는 그 외의 사용자들 에 의해 야기되어 경험하게 되는 간섭이고, 셀간 간섭(inter-cell interference)은, 한 사용자가, 그가 위치한 셀 외의 셀들에서 통신하는 그 외의 사용자에 의해 야기되어 경험하게 되는 간섭으로 정의된다.

GSM(group special mobile)과 같은, 종래 기술에 따른 협대역 TDMA(time division multiple access) 시스템에서, 인접 기지국들은 가용 대역폭 중 서로 다른 비-중첩 부분(non-overlapping parts)을 사용한다. 그러나 서로 충분히 멀리 떨어져 있어 그들 간의 실질적인 간섭을 피할 수 있는 기지국들, 즉, 비-인접 기지국들은 가용 대역폭 중 동일한 부분을 사용할 수 있다.

그와 같은 주파수 "재사용(re-use)"에도 불구하고, 각 셀에서 사용 가능한 대역폭은 전체 가용 스펙트럼 중 작은 부분이다. 그 결과, 시스템은 낮은 "스펙트럼(spectral)" 효율을 갖는다.

종래 기술에 따른 CDMA(code division multiple access) 시스템에 있어서, 대역폭 전체가 각 기지국에 의해 사용되더라도 - 이는 주파수 "하나의 재사용(re-use of one)"을 의미함 - , 각 기지국 셀 내의 하향 통신(downlink communication)은 그 외의 인접한 고-전력 기지국의 수가 적어 곤란을 겪고, 따라서, 액세스 시스템의 역량을 제한한다. 이는, 전송 기지국과 간섭 기지국이 의도적 사용자(intended user)로부터 등거리에 있는 셀의 경계 영역에서 특히 심각하게 된다. 이러한 상황은 "소프트 핸드오버(soft handover)"에 의해 경감되고, 여기서 2 이상의 기지국은 사용자에게 동시에 전송한다. 그러나 이러한 소프트 핸드오버는, 최근에 표준화된 빠른 ARQ(fast automatic repeat request) 메커니즘을 사용하는 HSDPA 서비스에서는 이용할 수 없는데, 이는 ARQ가 단지 하나의 기지국이 포함되는 경우에만 유효하기 때문이다.

CDMA 경우에서와 마찬가지로, OFDM에 대해서도, 주파수 하나의 재-사용 방식, 즉, 5㎒ 채널 대역폭 내에서, 모든 주파수 혹은 OFDM 부 반송파가 모든 셀(every cell)에서 사용되는 방식에 기초한 네트워크 배치도 고려한다. 이와 같이 주파수 하나를 재사용하는 셀룰러 네트워크에서, 인접한 기지국들은 셀 커버리지의 에지에서 사용자에 대해 특히 강력한 간섭을 생성한다. 따라서, 주위 셀들의 트래픽 로딩에 의존하여, 기본 주파수 "하나 재사용(reuse-one)" OFDM 네트워크 배치는, CDMA 경우와 유사하게, 상대적으로 낮은 서비스 품질 및 셀 에지에서 사용자에 대한 잠재적으로 낮은 데이터 레이트를 야기할 수 있다.

OFDM 액세스 시스템에서 셀 전체를 가로지르는 데이터 레이트의 열화를 개선하고, 모든 사용자, 특히 셀 에지 사용자를 위해 간섭을 고르게 분포시키기 위해, 소정의 셀간 간섭 완화 기술이 제안되고 있다. 2003년 5월 19-23일자, France, Marine La Vallee, R1-030523, 3GPP TSG-RAN1Meeting #32, "Benefits of Frequency Hopping for the OFDM DL" 문헌에서는, 전송에 앞서, 채널 대역폭의 일부 혹은 전체에 걸쳐 각각의 OFDM 심볼 내에, 전송된 부 반송파를 별도로 인터리브하는 것을 주요 골자로 하는 해결책이 제안되었다. 이러한 가변 주파수 인터리빙은 각 셀(혹은 섹터)에 고유의 호핑 시퀀스(unique hopping sequence), 즉, 별개의 주파수 인터리버(interleaver) 시퀀스를 할당함으로써 간단히 실시된다. 따라서, 부분적인 주파수 로딩의 경우에, 간섭이 경감된다. 인접 셀은 서로 다른 주파수군을 사용하 여, 셀간 간섭을 피할 수 있다. 셀간 간섭을 스트립이기 위해 제안된 또 다른 해결책은, 2003년 10월 6-10일자, Korea, Seoul, R1-030970, 3GPP TSG RAN1 #34, "Revised text proposal for OFDM Traffic Multiplexing Solutions" 문헌에 개시되는데, 이는, 비동기 간섭 전송 및 부분적 주파수 로드의 경우에, 큰 다이버시티 이득과 작은 교차-간섭을 동시에 달성하는 특정 시간 주파수 매핑 패턴들에 기초한다.

본 발명의 목적은, OFDM 전송 기술을 사용하는 이동 통신 시스템에 있어서, 셀 접경(cell border)에서 서비스를 수신하는 사용자에 대한 서비스의 품질을 특히 개선하기 위해, 전력 계획 단계를 사용하여 셀간 간섭을 조정하기 위한 새로운 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이 목적은 청구항 1에 따른 전력 계획으로 셀간 간섭을 조정하는 방법에 의해 달성된다. 또한, 청구항 10에 따른 이동 무선 네트워크, 청구항 11에 따른 네트워크 요소, 및 청구항 12에 따른 사용자 단말기에 의해서도 달성된다.

본원의 유익한 구성은 종속 청구항들, 다음의 설명, 및 도면에서도 나타난다. 예를 들어, 제안된 본원을 사용함으로써, 라디오 자원을 보다 효과적으로 사용할 수 있고, 특히, 셀 접경 영역에 위치한 단말기들에 대해 보다 효과적으로 사용될 수 있다는 이점이 보여진다. 또한, 셀의 내부 원 구역(inner circle area)에서의 주파수 사용에 악영향을 미치지 않다는 장점이 있다. 본원은, 또한, 사용자 가 경험하는 서비스의 품질, 및 셀 전체 구역을 가로지르는 기지국 서비스의 커버리지 둘 다를 향상시킨다. 제안된 본원을 사용함으로써, 셀 트래픽 처리율은 증가될 수 있다. 또 다른 이점은, 빠른 ARQ(automated repeat request) 메커니즘이 셀의 전체 커버리지 구역, 즉, 셀 접경에 있는 단말기들에 대해서도 사용될 수 있다는 것이다.

이제, 도 1 ~ 5를 참조하여 본원의 실시예가 설명된다.

도 1은 OFDM 시간-주파수(T-E) 그리드에서 4개의 사용자 채널 A, B, C, 및 D에 대한 부 반송파(S1~SN)의 할당을 예시적으로 도시한다.

OFDM은, 하나 이상의 부 반송파(S1~SN)들을 하나의 사용자 또는 하나의 논리적 채널 A, B, C 혹은 D에 융통성 있게 할당하여 이러한 사용자 채널에 대한 데이터 레이트를 제어할 수 있다. 이는 TDMA 시스템에서 시간에 걸쳐 변화하기 때문에(예를 들어, 예컨대, 2ms인 K 심볼 주기(Ts)의 주기 변화와 함께), 도 1에 도시된 바와 같은 2차원 자원 할당 그리드, 이후에, T-F 그리드(T-F grid로 칭함)를 갖는다.

시간-주파수 그리드 위치 중 일부는 파일럿을 운반하거나 정보를 시그널링하기 위해 사용되므로, 데이터 전송을 위해 이용할 수 없을 수도 있다. 나머지 위치들의 사용자 할당은 주파수나 시간 혹은 그들의 조합에 기초하여 실시될 수 있다.

도 2는 이동 통신 시스템의 블록도를 도시하고, 여기서, 복수의 네트워크 요소(NE1~NEn)를 포함하는 이동 라디오 네트워크(N) 및 복수의 사용자 단말(T1~Tn)은 적어도 다운링크에서, OFDM와 같은 다중 반송파 변조 방식을 사용하여 무선 인터페이스 다운링크 채널(DC) 및 업링크 채널(UC)을 통해 데이터 정보를 교환한다. 네트워크 요소(NE1~NEn)는 예를 들어, 기지국, 라디오 네트워크 제어기, 코어 네트워크 스위치, 혹은 무선 이동 통신을 위해 일반적으로 사용되는 또 다른 통신 요소일 수 있다.

도 3의 A, B, C는 다수(S)로 분리된 “서브셋(subset)" - 이후에, "T-F 군(T-F groups)”(TFG1~TFGS)으로 칭함 - 에서 OFDM T-F 그리드의 2개의 예시적인 분할(partitionings)을 도시한다.

본원에 따르면, OFDM T-F 그리드는 도 3의 A 및 B에 도시된 바와 같이, 복수의 직교, 비-중첩 T-F 패턴으로 분할되고, 상기 T-F 패턴은 다수(S)의 분리된 서브셋 혹은 T-F 그룹(TFG1~TFGS), 즉, 각각이 도 3의 C에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 T-F 패턴으로 이루어진 T-F 군(TFG1~TFGS)으로 그룹화된다. OFDM T-F 그리드의 분할은 이동 네트워크(N)에 의해 실시될 수 있고, 또한, 통신에 앞서 이동 네트워크(N)에서 조작자에 의해 시작되어(introduced) 구현될(configured) 수 있다.

도 3의 A는 OFDM T-F 그리드가 분할되어, 15개의 서로 다른 부 반송파 주파수 부-대역(FS1~FS15)을 구성할 수 있고, 각각의 부-대역이 40개의 부 반송파를 갖고, 주파수 부-대역이 시간에 따라 달라지는 15개의 가능한 T-F 패턴들 중 하나를 도시한다. 그러한 T-F 패턴 중 하나 이상은 그룹화되어 하나의 T-F 군을 형성한다.

도 3의 B는 OFDM T-F 그리드가 분할되어, 상기 T-F 패턴이 시간(T)에 따라 동일한 부 반송파를 할당하는 16개의 가능한 T-F 패턴(FP1~FP16)들 중 2개를 도시한다. 시간에 따라 동일한 부 반송파를 일정하게 할당하므로, 이러한 T-F 패턴들은 이후에 “주파수 패턴”으로서 불릴 것이다.

본원에 따라 적어도 2개의 파일럿 채널이 병렬로 수신될 수 있도록 OFDM 통신 채널이 설계되는 OFDM T-F 그리드의 분할은, 이후에 하나의 해결책으로서 설명될 것이다. 예를 들어, 직류(DC)-반송파를 고려하지 않으면, 5㎒대역에 있는 704 부 반송파를 채택하고 주기 Ts가 2㎳ 내에서 OFDM 심볼들의 개수 K=12인 OFDM 시스템을 살펴본다.

파일럿 및 시그널링 정보는 번호 0, 12, 24, 36, 48, 60, 72부터 696까지에서 12번째 부 반송파마다 위치될 수 있다. 그래서, 예를 들어, 모든 짝수 OFDM 심볼, 즉, 부 반송파 0, 24, 48, 72등은 파일럿 정보를 운반하고, 그 외의 12, 36, 60등은 시그널링 정보를 운반하는 한편, 모든 홀수 OFDM 심볼, 즉, 부 반송파 12, 36, 60등은 파일럿 정보를 운반하고, 그 외의 0, 24, 48등은 시그널링 정보를 운반한다. 인접 셀, 예컨대, 셀 2(C2)에서, 파일럿/시그널링 부 반송파는 1, 13, 25, 37, 49, 61, 73부터 697까지의 주파수 방향 중 하나만큼 시프트된다. 이러한 구성은 원위치에 다시 도달할 때까지 12번의 시프트를 허용한다. 따라서, 12개의 서로 다른 인터리빙 비-중첩 파일럿/시그널링 패턴들이 가능하고, 임의의 구역에 배치될 수 있어, 인접 셀들은 결코 동일한 파일럿/시그널링 부 반송파를 사용하지 않는다.

16×44=704이므로, 16개 주파수 패턴(FP1~FP16)은 각각 44개의 부 반송파(sub-carrier)로 이루어진 것으로 정의될 수 있다. 44개의 부 반송파는, 예를 들 어, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 스트립(FPnSn)이 4개의 인접 부 반송파를 포함하는 한편 주파수 축에 걸쳐 분산된 11개의 주파수 스트립(FPnS1~FPnS11)에 위치될 수 있다. 그때, 동일한 주파수 패턴(FPn)의 스트립(FPnSn)들 사이의 거리는 16×4=64 부 반송파이고, 예를 들어, 제1 주파수 패턴(FP1)은 그것의 제1 주파수 스트립(FP1S1)에 할당된 부 반송파 0~3과, 제2 주파수 스트립(FP1S2)에 할당된 부 반송파 64~67과, 제3 주파수 스트립(FP1S3)에 할당된 부 반송파 128~131 등을 포함한다. 상술된 분할에 따르면, 각 주파수 패턴(FP1~FP16)은 파일럿 패턴의 시프트와 관계없이 모든 위치에 많아야 4개의 파일럿 혹은 시그널링 부 반송파를 포함한다. 따라서, 44 부 반송파들중 40 부 반송파가 12 OFDM 심볼들에 남아있게 되어, 데이터 전송용으로 가용인 각 2㎳ 블록마다 총 레이트 12×40=480 복소 부 반송파 심볼들(480 QAM 심볼들)을 준다.

각각의 기본 주파수 패턴(FP1 ~ FP16)은 셀 특정 파일럿 패턴에 관계없이 모든 셀 내에서 동일한 위치를 차지하고, 또한 각 패턴에 특정 전송 셀 파일럿 위치들을 수용하기에 충분한 장소를 포함하여, 그러한 패턴의 480개의 복소 부 반송파 심볼들의 기본 채널 데이터 레이트를 위해 적어도 항상 기본 개수의 시간-주파수 위치를 남겨두므로, 기본 주파수 패턴은 상기 전송 셀 파일럿들로부터 간섭을 받지 않고, 단지 서로 다른 파일럿 패턴을 갖는 인접 셀들로부터만 간섭을 받게 되는데, 최대, 전송 파일럿 위치에 대해 남겨진 4개 부 반송파 × 12개 OFDM 심볼들의 오버헤드 장소에 이르는 양만큼, 즉, 주파수 패턴의 총 장소(44×12)와 기본 채널 데이터 레이트에 대한 기본 수의 시간-주파수 위치(40×20)의 차이만큼의 간섭만을 받 는다.

도 3의 C는 T-F 군 인덱스(I)인 수평축과 전송 전력(P)인 수직축에 걸쳐 1차원으로만 배열된 T-F군(TFG1~TFGS)을 도시하는 간략화된 도면이다. 도 3의 A~C에 설명된 바와 같은 상세한 설명을 누락시키지 않고, 도면을 간략하게 표현하기 위해, T-F군은 이후에 블록으로서 도시된다.

이미 상술한 바와 같이, 하나 이상의 T-F 패턴은 T-F군에, 예를 들면, 도 3의 B와 관련하여, T-F군에 할당될 수 있는데, 주파수 패턴 1(FP1), 3(FP3), 및 10(FP10)은 T-F군 1(TFG1)에 할당될 수 있고, 주파수 패턴 2(FP2), 6(FP6), 7(FP7), 및 12(FP12)는 T-F군 2(TFG2)에 할당될 수 있고, 이용가능한 나머지 주파수 패턴(FP4, FP5, FP8, FP9, FP11, FP13, FP14, FP15, FP16)은 T-F군 3(TFG3)에 할당될 수 있다. 그때, 3, S=3의 분리 서브셋 혹은 T-F군(TFG1~TFG3)이 존재하고, 상기 T-F군(TFG1~TFG3)으로부터의 하나 이상의 T-F 패턴은 이동 라디오 네트워크(N)와의 통신을 위해 나중에 사용자 단말기(T)에 할당될 수 있다.

도 4의 A, B는 본원에 따른 셀간 간섭 조정 방법을 도시한다. 도 4의 A에서, 셀 계획 시나리오의 일례로서, 본원에 따른 7개 T-F군(TFG1~TFG7)으로 OFDM T-F군 그리드가 분할된 경우가 도시되고, 한편 도 4의 B는 본원에 따라 셀 중 하나(C3)에서 전력 제한이 어떻게 실시되는지의 일례를 도시한다.

이미 언급한 바와 같이, 상기 방법은, OFDM T-F 그리드 혹은 모든 T-F 패턴 세트가 T-F군으로 명명된 다수(S)의 분리된 서브셋에 배열된 경우에, 통신 이전의 자원 계획 절차(resource planning procedure)를 포함한다.

T-F 서브셋의 수 S는, 임의의 구역에 새로운 셀의 생성이 필요한 경우에 소정의 유연성을 갖도록, 예를 들어, 7, S=7 혹은 12, S=12일 수 있다.

도 4의 A는, OFDM T-F 그리드가 7개의 T-F 서브셋(TFG1~TFG7)으로 분리된 경우에, 본원에 따른 예시적인 셀 계획 시나리오를 도시한다. 도면의 예에서는 도시되지 않지만, 기지국은 각 셀의 중심에 위치하고, 그것은 셀 내에 위치한 사용자 단말기로/로부터 정보 신호를 중계한다. 각 셀룰러 영역은, 그들 각각이 내부 셀 영역(IC), 즉, 셀간 간섭이 충분히 약해져서 액세스 시스템의 역량을 제한하지 않는 기지국 근처의 구역, 및 셀간 간섭이 사용자에 의해 수신된 서비스의 품질에 악영향을 미치는 접경 셀 영역(OC)을 갖는, 6각형 셀(C1~C7)로 표시된다. 각 기지국에는, 전통적 셀 계획(classical cell planning)으로부터 공지된 바와 같이, 셀 번호가 멀리 떨어져서 다시 반복되기 전에 서로 다른 번호(C1~C7)가 할당된다. 임의의 셀에만 대응하는 시간-주파수 군에는 본원에 따른 특정 처리, 즉, 그 셀에는 감소된 전력만 송출하는 처리가 실시되는데, 그것의 전력은 한계 전력 값(PI)보다 작고, 상기 한계 전력값(PI)은 그 외의 T-F군이 그 셀에 송출할 수 있는 최대 전력(Pmax)보다도 더 작다. 특히, 도 4의 A의 예에서, 셀 1(C1)에 있어서, T-F 군 1(TFG1)에 감소된 전력이 송출되는 한편, 셀 C1에 있어서, 그 외의 T-F 군(TFG2~TFG7)에는 최대 전력(Pmax)이 송출될 수 있고; 셀 2(C2)에서, T-F 군 2(TFG2)은 전력 제한되고, 그 외의 T-F군(TFG1 및 TFG3~TFG7)에는 풀 전력이 송출될 수 있으며, 셀 7(C7)에 있어서, T-F 군 7(TFG7)에는 감소된 전력이 송출되고, 그 외의 T-F 군(TFG1~TFG6)에는 풀 전력이 송출될 수 있다.

제1 셀(C1)이 6개의 인접 셀들(C2~C7)을 갖는, 도 4의 A에 도시된 셀 패턴은 폭넓은 서비스 구역을 커버하도록 반복될 수 있다.

본원은, 셀의 내부 원(IC) 내의 자원 상황이 신호-대-간섭비(SIR)에 의해 충분히 한정되지 않고, 대역폭에 의해 한정된다는 사실에 기초하여, 내부 원 외측, 특히, 셀의 경계 영역(OC)에서, 셀간 간섭 상황에 의해 역량이 보다 제한된다. 이때, 본원에 따르면, 결정된 T-F 군(TFGn)을 사용하여 기지국 셀(Cn)이 사용자 단말기로 정보를 전송하는 전력은 결정된 전력값(PI)으로 제한된다. 이러한 전력값은 신호 및 간섭이 대략 동일하게 감소되는 셀 가장위치(OC)에서의 상황을 고려하여 선택되어야 한다. 전력값은, 그의 원 기지국과의 통신을 위해 상기 T-F 서브셋(TFGn)을 사용하는, 인접 셀의 접경 영역(OC)에 위치한 사용자 단말기에 대해 상당한 셀간 간섭을 생성할 만큼 높아서는 안된다. 전력은, 만족스러운 전송을 허용하기 위한 SIR을 보장해야 한다. 이에 반해, 가능하다면, 전력은, 셀의 내부 원(IC)에서 만족스러운 사용을 허용하지 못할만큼 낮아서도 안된다.

이는 도 4의 A의 예에 의해 보다 상세히 설명될 것이다. 본원에 따르면, OFDM 통신 채널은 단말기가 적어도 2개의 파일럿 채널을 병렬로 수신할 수 있도록 설계된다. 단말기(T)가 예를 들어, 셀 7(C7)의 기지국에 의해 제공되고, 내부 원(IC)으로부터 상기 셀의 셀 가장위치로 이동하는 경우에, 인접 셀, 예를 들어, 셀 1(OC71)의 방향에 있어서, 그 외의 기지국, 이 경우에는, 셀 1(C1)의 기지국이 가장 강한 간섭을 불러 일으킨다는 것을 (셀 7(C7)의) 원 서비스 기지국에 보고한다. 그때, (셀 7(C7)의) 원 기지국은 그 외부 셀 영역(OC71) 내의 단말기(T)에 T-F 군 1(TFG1)으로부터의 하나 이상의 T-F 패턴을 할당하고, 여기서, 셀 1(C1)의 기지국은 감소된 전력으로 전송하여, 셀 1(C1)의 기지국으로부터 방해된 단말기(T)가 겪은 신호-대-간섭 레벨은 임의의 레벨 이상으로 유지되므로 유용한 전송이 지속될 수 있다.

또한, 보다 일반적으로, 셀(Cn)에서 시작하여, 단말기가 또 다른 셀, 즉, Ci으로의 방향에 있는 접경 영역(OCni)에 접근한다면, 이러한 셀(Ci)에서 제한된 전력으로 송출되는 T-F 군(TFGi)으로부터의 할당된 하나 이상의 T-F 패턴을 얻는다고 말할 수 있다. 통신에 앞서, 네트워크 자원 계획이 실시되어, 각 기지국은 서로 다른 주파수군(TFG1~TFG7)에 할당되고, 그들은 제한된 전력으로 송출하고, 경계 영역(OC)에 도달하여 특정한 셀 번호로부터의 간섭을 보고할 때, 셀(IC)의 내부 원의 내측에 정보를 전송하고, 단말기를 적합한 T-F 군에 할당하기 위해, 그들은 제한된 전력으로 송출하고 각 기지국은 계획된 주파수 군(TFG1~TFG7) 전체에 대한 지식을 갖는다. 이러한 절차는 핸드오버가 발생하기 전에 실시된다.

또한, T-F 군, 예컨대, TFG1이 서브셋, 예컨대, 상기 셀 번호에 의존하여 한계 전력값(PI) 이상의 서로 다른 전력을 사용하는 2개의 서브셋(TFG1a, TFG1b)으로 더 분할된다면, 원리는 셀 코너(3개의 셀이 만나는 위치)와 관련하여 보다 강화될 수 있다.

제안된 소프트 네트워크 계획에 따르면, 내부 원에서는 모든 주파수들이 영향을 받지 않는다. 네트워크 계획에 의한 제약들은, 주파수의 가용성이 단지 약간 감소된, 예컨대, 6/7 혹은 6/12인 접경 영역에서만 발생한다.

도 4의 B는 본원의 기술에 따른 각 T-F군(TFG1~TFG7)에 대해 셀 3(C3)에서 전력이 어떻게 송출되는지에 대한 예를 도시한다. T-F 군 3(TFG3)은, 셀(C3) 내에 있는 그 외의 T-F 군(TFG1, TFG2 및 TFG4~TFG7)과의 통신을 위해 사용될 수 있는 최대 송출 전력(Pmax)에 비해 한계 전력값(PI)보다 작은 감소된 전력으로 송출된다.

셀 3의 방향에 있는 접경 영역(OC13)을 향해 인접 셀로부터 접근하는 단말기에 의해 사용되는 경우에, 비율(Pmax/PI)은 T-F 군 3(TFG3)과의 만족스러운 전송을 허용하는 SIR을 보장해야 한다.

내부 셀 영역(IC)에서의 조정을 사용하지 않는 인접 셀 내의 사용자 단말기에 대한 간섭의 평균을 내기 위해, 본원의 바람직한 실시예에서는, 이러한 단말기들에 대한 시간-주파수 패턴 혹은 시간-주파수 군 할당은 주기적으로, 예컨대, K인 OFDM 심볼들의 변경 주기마다 랜덤 혹은 의사 랜덤 방식으로 변경된다. 이는 모든 시간 주파수 패턴에 걸쳐 셀간 간섭이 보다 고르게 생성되도록 한다.

또한, 본원에 따라 전력 계획 방법으로 셀간 간섭을 조정하는 방법의 중요한 장점은, 원 기지국 셀 혼자, 셀의 전체 커버리지 구역에 대해 단말기에 대한 패킷들을 스케줄 하는 것을 허용한다는 것이다. 원 기지국 외에 어떠한 기지국도 단말기로의 데이터 패킷의 전송에 참가하지 못하기 때문에, HARQ(hybrid automated repeat request)와 같은 충분히 빠른 ARQ(automated repeat request)를 허용하고, 어떠한 패킷도 수신되거나 손상되지 않는다는 것을 수신기가 송신기에게 알리도록 허용하므로, 원 기지국으로부터 단말기로의 상기 손상된 패킷의 재송신을 위해 사 용될 수 있다.

도 5는, 본원에 따라 전력 계획으로 셀간 간섭을 조정하는 방법이 적용되는 경우에, 셀 반복 팩터 7을 갖는, 6각형 셀 패턴 내에서 접경 영역 내의 단말기를 위한 자원 사용을 도시한다.

평면 구역에서의 등방성 전파를 가정하고, 할당된 주파수 블록 번호를 갖는 그 외의 셀들로부터 스트립(strips)을 표시한다면, 도 5에 도시된 바와 같이, (골고루 분포된 단말기들에 대해) 전체 자원 사용을 부여하는 완전 대칭을 갖는 구역에 걸쳐 모든 주파수(1~7)가 골고루 사용된다. 본원에 따른 방법으로 고른 자원 사용이 달성된다. 이는, 이러한 해결책에 대한 T-F 패턴 자원의 가용성이 매우 높은, 즉, 셀의 접경 영역에서 이미 6/7이라는 것을 보여준다.

일반화를 위해, 본 발명의 설명을 위해서는, OFDM 변조 방식이 사용되었지만, 이는 OFDM과는 별도로 임의의 다중 반송파 변조 방식도 마찬가지로 채택될 수 있다.

또한, 본원은 전-방향 안테나를 갖는 6각형 셀 상황에 대해 설명되지만, 그 외의 패턴 및 셀 내의 섹터들에 대해 일반화될 수 있다.

여기서 설명된 방법을 수행하기 위한 수단들은, 이동 라디오 네트워크(N), 즉, 기지국 혹은 라디오 네트워크 제어기와 같은 네트워크 요소(NE) 내에, 또는 라디오 자원 매니저 엔티티에 의해, 네트워크 요소(NE)의 내측 혹은 외측 등 어디든 위치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 상기 수단들은 하드웨어 혹은 소프트웨 어의 형태로 구현된다.

본 발명의 무선 통신 시스템에 따르면, OFDM와 같은, 다중 반송파 전송 기술을 이용하는 디지털 라디오 셀룰러 통신 시스템에 있어서, 셀간 간섭을 최소화할 수 있게 된다.

Claims

네트워크(N)와 복수의 사용자 단말기(T1~Tn) 간의 무선 인터페이스 통신을 위해 OFDM과 같은 다중 반송파 기술(multi-carrier techniques)을 이용하는 라디오 통신 시스템에서 전력 계획(power planning)으로 셀간 간섭을 조정하는 방법으로서,

상기 네트워크(N)는, 그들의 셀 서비스 영역(C1~C7) 내측에 위치한 상기 사용자 단말기(T1~Tn)와의 통신을 위한 수단을 갖는 복수의 기지국(NE1~NE7)을 포함하고,

상기 셀들은, 인접 셀 패턴에 이어 배치되며, 인접 셀들은 동일한 번호를 갖지 않고, 동일한 번호를 갖는 셀들은 그들 사이에 있는 적어도 하나의 셀에 의해 분리되고,

자원 계획을 위해, 각 셀은, 내부 셀 영역(IC)과 접경 셀 영역(OC)을 갖고, 셀간 간섭은 사용자 단말기(T)에 의해 수신된 서비스의 품질에 영향을 미치며,

- OFDM 무선 통신 채널은, 단말기(T)가 상기 접경 셀 영역(OC)에서 간섭하는 각각의 셀 서비스 영역에 대해 하나씩, 적어도 2개의 파일럿 채널을 병렬로 수신할 수 있도록 설계되고,

- OFDM 시간-주파수 그리드는, 다수의 직교, 비-중첩 시간-주파수 패턴으로 분할되고, 상기 시간-주파수 패턴은, 다수(S)의 분리된 서브셋 혹은 시간-주파수 군(TFG1~TFG7)으로 그룹화되며, 상기 분리된 서브셋의 수(S)는 자원 계획을 위한 상기 셀 패턴으로부터의 서로 다른의 셀들의 수에 대응하고,

- 각 셀(C1~C7)에서, 모든 시간-주파수군(TFG1~TFG7)은 상기 단말기들과의 통신을 위해 사용되지만, 셀 번호(C3)에 대응하는 결정된 시간-주파수군(TFG3) 내에서의 송출은, 상기 시간-주파수군 내에서의 전송을 위해 이용 가능한 최대 전력(Pmax)보다 작은 어떤 전력값(PI)으로 제한된 감소된 전력으로 실시되고,

- 단말기(T)가 서비스 셀(C7)의 내부 셀 영역(IC)으로부터 상기 셀의 상기 접경 셀 영역(OC71)으로, 인접 셀(C1)의 방향으로 이동하는 경우에, 그 영역(OC71) 내의 상기 인접 셀들(C1)로부터의 파일럿 신호를 측정하고, 이러한 셀 파일럿 신호들로부터의 수신 강도에 대한 정보를 이동 라디오 네트워크(N)에 보고하고,

- 상기 단말기(T) 정보 - 네트워크 기준 - 에 기초하여, 상기 이동 라디오 네트워크(N)는 상기 인접 셀(C1)이 제한된 전력으로 송출하는 상기 시간-주파수군(TFG1)의 시간-주파수 패턴들을 상기 단말기(T)에 할당하는 것을 특징으로 하는 전력 계획에 의한 셀간 간섭 조정 방법.
제1항에 있어서, 시간-주파수군(TFG2~TFG7)과의 전송을 위해 이용가능한 최대 전력(Pmax)과, 셀(C1)에 있어 결정된 시간-주파수군(TFG1) 내에서의 전송을 위한 상기 제한된 전력값(PI) 사이의 비율은, 셀(C7)에서 시작하여 인접 셀(OC71)의 방향으로 상기 접경 영역으로 이동하는 단말기(T)에 의해 사용되는 경우에, 전력 제한된 시간-주파수군(TFG1)으로 만족스러운 전송을 허용하는 SIR을 보장하는 것을 특징으로 하는 전력 계획에 의한 셀간 간섭 조정 방법.
제1항에 있어서, 상기 시간-주파수군(TFG1)은, 분리된 서브셋, 예컨대, 시간 주파수군의 전력 제한을 위해 사용된 한계 전력값(PI) 이상의 다른 전력 한계를 갖고, 셀 번호(C1)에 의존하는 2개의 서브셋(TFG1a 및 TFG1b)으로 더 분할되어, 3개 셀의 셀 코너에서의 간섭을 처리하는 것을 특징으로 하는 전력 계획에 의한 셀간 간섭 조정 방법.
제1항에 있어서, 상기 이동 라디오 네트워크(N)는 HARQ와 같은, 상기 단말기(T)를 갖는 ARQ 메커니즘을 더 사용하여, 상기 단말기(T)로 전송될 때 잘못 수신된 패킷들에 대해 다시 스케줄링(reschedule)하는 것을 특징으로 하는 전력 계획에 의한 셀간 간섭 조정 방법.
제1항에 있어서, 조정을 사용하지 않는 상기 내부 셀 영역(IC)에서 상기 단말기(T)에 대한 상기 시간-주파수 패턴 혹은 시간-주파수군 할당은, 랜덤 혹은 의사 랜덤 방식으로 주기적으로 변경되어, 초래된 셀간 간섭을 상기 시간-주파수 패턴에 걸쳐 보다 고르게 형성하는 것을 특징으로 하는 전력 계획에 의한 셀간 간섭 조정 방법.
제1항에 있어서, 상기 기지국들(NE1~NE7)은 시간상으로 동기되지 않는 것을 특징으로 하는 전력 계획에 의한 셀간 간섭 조정 방법.
제1항에 있어서, 상기 OFDM 시간-주파수 그리드는 주파수 호핑을 사용하지 않는 다수의 직교, 비-중첩 주파수 패턴(FP1~FP16)으로 분할되는 것을 특징으로 하는 전력 계획에 의한 셀간 간섭 조정 방법.
제7항에 있어서, 서로 다른 셀들에서 상기 단말기(T)에 의해 수신된 상기 OFDM 시스템 파일럿 채널들은 데이터로서 더 높은 에너지를 갖는 파일럿 심볼들을 갖는 인터리빙 비-중첩 방식(interleaving non overlapping fashion)으로 설계되는 것을 특징으로 하는 전력 계획에 의한 셀간 간섭 조정 방법.
제7항에 있어서, 각 기본 주파수 패턴(FP1~FP16)은 셀 특정 파일럿 패턴에 관계없이 모든 셀 내에 동일한 위치를 차지하고, 각 패턴 내에 특정 전송 셀 파일럿 위치들을 수용하기에 충분한 장소를 더 포함하여, 그러한 패턴의 기본 채널 데이터 레이트를 위한 적어도 기본 수의 시간-주파수 위치를 항상 남겨둠으로써, 기본 주파수 패턴은 상기 전송 셀 파일럿들로부터 간섭받지 않고, 서로 다른 파일럿 패턴을 갖는 인접 셀로부터만 간섭을 받는데, 최대로, 전송 파일럿 위치에 대해 남겨진 오버헤드 장소에 이르는 양만큼, 즉, 상기 주파수 패턴의 총 장소와 상기 기본 채널 데이터 레이트에 대한 상기 기본 수의 시간-주파수 위치들 사이의 차이만큼만 간섭을 받는 것을 특징으로 하는 전력 계획에 의한 셀간 간섭 조정 방법.
OFDM 시간-주파수 그리드를 다수의 직교, 비-중첩 시간-주파수 패턴으로 분할하고, 그들을 다수(S)의 분리된 서브셋 혹은 시간-주파수군(TFG1~TFGS) - 상기 시간-주파수군은, 상기 시간-주파수 패턴들 중 적어도 하나를 포함함 - 으로 그룹화하며, 통신을 위해 상기 시간-주파수 패턴들 중 하나 이상을 사용자 단말기(T)에 할당하는 수단;

모든 시간-주파수 군(TFG1~TFGS)을 사용하여 셀 내측에 셀 파일럿 신호들을 전송하고, 각 셀 내의 상기 그룹들 중 하나에 대한 송출 전력을 제한하는 수단;

접경 셀 영역(OC71) 내에서 상기 셀 파일럿 신호들의 수신 강도 측정에 대한 단말기(T)로부터의 시그널링 정보를 수신하는 수단; 및

상기 정보를 분석하고, 간섭 셀(C1)이 어떤 전력값(PI)에 의해 제한된 감소된 전력으로 송출하는 시간-주파수군(TFG1)을 상기 단말기(T)에 할당하는 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 라디오 네트워크(N).
결정된 셀 패턴(C1~C7) 및/또는 다수(S)의 분리된 서브셋이나 시간-주파수 군(TFG1~TFGS) - 상기 시간-주파수군은, 적어도 하나의 시간-주파수 패턴을 포함함 - 내의 OFDM 시간-주파수 그리드 배치에 대한 정보를 수신하는 수단;

사용자 단말기(T)에 통신을 위해 하나 이상의 상기 시간-주파수 패턴을 할당하는 수단;

모든 시간-주파수군(TFG1~TFG7)을 사용하여 셀 내측에 셀 파일럿 신호들을 전송하고, 각 셀 내의 상기 군들 중 하나에 대해 송출 전력을 제한하는 수단;

접경 셀 영역(OC71) 내에서 상기 셀 파일럿 신호들의 수신 강도 측정에 대한 단말기(T)로부터의 시그널링 정보를 수신하는 수단; 및

상기 정보를 분석하고, 간섭 셀(C1)이 어떤 전력값(PI)으로 제한된 감소된 전력으로 송출하는 시간-주파수군(TFG1)을 상기 단말기(T)에 할당하는 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 엘리먼트(NE).
적어도 2개의 OFDM 파일럿 채널을 병렬로 수신하는 수단,

이동 라디오 네트워크(N) 통신으로 시간-주파수군들(TFG1~TFG7)로부터의 하나 이상의 시간 주파수 패턴을 교섭하는(negotiating) 수단,

접경 셀 영역(OC71) 내에서 간섭 인접 셀들로부터 OFDM 파일럿 신호들을 측정하고, 상기 이동 라디오 네트워크(N)에 상기 OFDM 파일럿 신호들의 측정에 대한 정보를 보고하는 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말기(T).