KR101176375B1 - 매크로셀 내에서 피코셀 통신을 위한 업링크 전력 제어 - Google Patents

매크로셀 내에서 피코셀 통신을 위한 업링크 전력 제어 Download PDF

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Abstract

매크로셀 내의 피코셀에서 통신하는 방법은 피코셀과 매크로셀 사이의 업링크 간섭을 회피하기 위해 이동국의 업링크 전송 전력을 자동으로 설정하는 단계를 포함한다. 개시된 예는 피코셀로부터 매크로셀로 허용가능한 간섭을 결정하는 단계를 포함한다. 이동국과 매크로셀 사이의 경로-손실이 결정된다. 피코셀에서 통신하기 위한 이동국의 업링크 전송 전력은, 결정된 허용가능한 간섭과 결정된 경로-손실에 기초하여 결정된다.
매크로셀, 피코셀, 업링크 전송 전력, 경로-손실, 업링크 간섭

Description

매크로셀 내에서 피코셀 통신을 위한 업링크 전력 제어{CONTROLLING UPLINK POWER FOR PICOCELL COMMUNICATIONS WITHIN A MACROCELL}
본 발명은 일반적으로 통신에 관한 것이다. 보다 특별히는, 본 발명은 무선 통신에 관한 것이다.
무선 통신 시스템들은 잘 알려져 있고, 광범위하게 사용된다. 많은 시스템들은 무선 통신 커버리지가 설계되는 방식때문에 셀룰러 시스템들로서 언급된다. 기지국 송수신기들은 기지국을 둘러싸는 지리적인 영역들에 대해 무선 통신 커버리지를 제공하도록 배치된다. 지리적인 영역들은 통상 셀로서 언급된다. 이러한 셀들의 통상적으로 비교적 큰 사이즈 또는 커버리지 영역은 그것들을 매크로셀들로서 언급되도록 한다.
매크로셀 내에서 더 작은 사이즈의 셀들을 확립하는 것이 가능하다. 이것들은 때로는 피코셀들로서 언급된다. 피코셀을 확립하는 한 가지 제안된 방식은 홈 기지국 유닛 또는 예컨대 빌딩 내와 같은 비교적 제한된 범위들에서 동작하는 피코셀 기지국 유닛을 제공하는 것이다.
매크로셀 내에서 하나 이상의 피코셀 기지국 유닛들을 갖는 가능성에 의해 다양한 도전들이 생겨난다. 이들 도전들은 매크로셀 내에서 수 백 또는 수 천 개의 피코셀들의 잠재적인 급증과 함께 더 복잡해지게 된다. 예를 들어, 피코셀 기지국 유닛과 매크로셀 기지국 유닛 사이의 상호, 공통-채널(co-channel) 간섭이 존재할 수 있다. 이것은 양자의 셀들이 예컨대 다운링크 통신을 위한 동일한 주파수 또는 채널을 사용할 때 일어날 수 있다.
업링크 방향에서, 피코셀은 매크로셀 이동국이 가까이에 있을 때 및 업링크 상에서 전송할 때 간섭을 겪는다. 이것은 특히, 매크로셀 기지국에 대한 거리로 인해 매크로셀 이동국의 전송 전력이 통상적으로 높은 매크로셀의 에지(edge) 근처일 때에 해당한다. 한편, 매크로셀 기지국들은 피코셀 이동국이 가까이에 있을 때 간섭을 겪는다. 매크로셀 기지국 근처의 피코셀 내에서 통신하는 이동국들로부터의 전송들은, 매크로셀의 에지들에 가깝게 위치되는 매크로셀 이동국들을 위한 서비스의 업링크 품질을 약화시킬 수 있다.
피코셀 기지국 유닛과 매크로셀 기지국 사이의 상호 간섭의 영향은 통상적으로, 배치 구조 및 전송 전력 레벨들에 의존한다. 매크로셀 이동국이 피코셀 기지국 유닛에 매우 가까이에 있으면, 피코셀 업링크는 적절히 동작할 수 없다. 부가적으로, 매크로셀 이동국이 매크로셀의 에지 근처에 있고, 피코셀 이동국이 매크로셀 기지국에 비교적 가까이 있으면, 매크로셀 업링크는 적절히 동작할 수 없다.
피코셀들이 매크로셀 내에 위치되는 계층적 무선 통신 시스템(hierarchical wireless communication system)에서 공통-채널 전송들을 제어하기 위한 필요성이 존재한다. 본 발명은 그 필요성을 해결한다.
매크로셀 내의 피코셀에서 통신하는 예시적인 방법은 피코셀로부터 매크로셀까지의 허용가능한 간섭을 결정하는 단계를 포함한다. 이동국과 매크로셀 사이의 경로-손실(path-loss)이 결정된다. 피코셀에서 통신하기 위한 이동국의 업링크 전송 전력은 결정된 허용가능한 간섭 및 결정된 경로-손실에 기초한다.
개시된 예들의 다양한 특성들 및 이점들이 아래의 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자들에게 명백해질 것이다. 상세한 설명에 첨부하여 도면들은 아래와 같이 간략하게 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유용한 무선 통신 시스템의 선택된 부분들을 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 하나의 예시적인 접근법을 요약하는 흐름도.
개시된 예시적인 기술들은 매크로셀 내의 피코셀에서 통신하는 이동국의 업링크 전송 전력을 동적으로 조정하기 위해 제공된다. 개시된 예들은 피코셀 내에서 통신들을 위한 신뢰할 수 있고 조정가능한 전송 전력을 제공하면서, 매크로셀 기지국에서의 제어된 양의 간섭을 보장한다.
도 1은 통신 시스템(20)의 선택된 부분들을 개략적으로 도시한다. 기지국(22)은 일반적으로 공지된 방식으로 무선 통신들을 수행하기 위한 적절한 무선 통신 장비 및 기지국 송수신기 유닛을 포함한다. 기지국(22)은 논의를 위해 매크로셀로서 언급되는 무선 통신 커버리지 영역(24)을 확립한다. 매크로셀(24)의 지리적인 영역은 부분적으로, 기지국(22)의 성능들 및 주변 지역에 의존한다. 요구된 매크로셀 커버리지 영역을 확립하기 위한 공지된 기술들이 존재한다.
매크로셀(24) 내에서, 이동국(26)은 공지된 방식으로 기지국(22)과 통신함으로써 무선 통신들을 수행할 수 있다. 이동국(26)은 매크로셀(24)의 기지국(22)과 통신하므로, 논의를 위해 매크로셀 이동국으로서 언급된다. 피코셀(32) 내에서 무선 통신 커버리지를 제공하는 피코셀 기지국 유닛(PCBSU; picocell base station unit)(30)이, 매크로셀(24) 내에 존재한다. 도면으로부터 이해되는 바와 같이, 피코셀(32)의 커버리지 영역의 크기는 매크로셀(24)의 커버리지 영역의 크기보다 훨씬 작다. 이 예에서, 피코셀(32)은 전체적으로 매크로셀(24)의 커버리지 영역 내에 포함된다.
또 다른 PCBSU(34)는 대응하는 피코셀(36) 내에서 커버리지를 제공한다. 이 예에서, 피코셀(36)은 적어도 부분적으로 매크로셀(24) 내에 있다.
개략적으로 도시된 바와 같이, PCBSU(30)는 PCBSU(34)에 비하여 매크로셀(24)의 중심 또는 기지국(22)에 비교적 가까이 있다. 매크로셀 이동국(26)은 PCBSU(30)에 비교적 가깝고, 매크로셀(24)의 에지 근처에 있다. PCBSU(34)는 매크로셀(24)의 에지 주변에 비교적 가까이 있다. 기지국(22)에 대한 PCBSU들(30 및 34) 및 이동국(26)의 상대적인 위치들은, 각각 매크로셀 및 피코셀들 내에서 업링크 채널 성능에 대해 영향을 미친다.
도 2는 예컨대, 피코셀(32) 내에서 통신하는 이동국(38)의 업링크 전송 전력을 제어하기 위한 일 예시적인 접근법을 요약하는 흐름도(40)를 포함한다. 42에서, 피코셀 모바일 업링크 전송 전력은 PCBSU(30)에 의해 초기화된다. 일 예는 피코셀 모바일 업링크 전송 전력을, PCBSU(30)에 프로그램된 미리결정된 값에 기초하는 고정된 양으로 초기화하는 단계를 포함한다. 일 예에서, 이것은, PCBSU(30)가 채용될 것으로 기대되는 전형적인 환경에서 피코셀 이동국들에 대한 미리규정된 레벨의 업링크 범위 또는 품질을 제공할 수 있는 가장 작은 값으로 설정된다. 예를 들어, 빌딩 내의 피코셀 모바일들을 위한 요구된 업링크 품질은, 미리규정 가능한 업링크 전송 전력을 가질 것이다. 최대 업링크 전송 전력은 외부 매크로셀 이동국들에 대한 간섭을 최소화하도록 선택된다.
또 다른 예에서, 초기화된 피코셀 모바일 업링크 전송 전력은, 매크로셀(24) 내의 PCBSU(30)의 위치에 대한 정보를 갖는 또 다른 디바이스로부터 PCBSU(30)에 의해 수신된 값에 기초한다. 예를 들어, PCBSU(30)와 매크로셀 기지국(22) 사이의 거리는 초기 업링크 전송 전력 값을 설정하는데 유용할 수 있다.
44에서, PCBSU(30)는 매크로셀(24)을 식별한다. 일 예에서, PCBSU(30)는 기지국(22)의 스크램블링 코드(scambling code) 또는 의사 랜덤 잡음 오프셋(pseudo random noise offset)을 수신하고, 그것은 매크로셀의 식별을 제공하는 셀 코드이다. 셀 코드의 신뢰할 수 있는 검출이 불가능한 예에서, PCBSU(30)는 PCBSU(30)의 근처의 다른 PCBSU들에 의해 취해진 셀 코드들의 측정치들에 관한 정보를 이들 다른 PCBSU들로부터 수집한다. 모든 이러한 PCBSU들에 의해 공통적으로 수신된 가장 강한 코드인 셀 코드가 매크로셀(24)의 셀 코드로서 선택된다.
46에서, 피코셀로부터 매크로셀로의 허용가능한 간섭에 대한 결정이 행해진다. 최대로 허용되는 간섭 양은 예컨대 매크로셀 기지국(22)의 동작 파라미터들에 기초하여 고정될 수 있다. 또 다른 예에서, 최대로 허용되는 간섭은 예컨대 매크로셀 기지국(22)에서의 매크로셀 트래픽(macrocell traffic)의 양 및 현재 경험되는 잡음과 다른 간섭의 양들을 포함하는 현재 매크로셀 성능에 응답하여 지속적으로 결정된다.
PCBSU(30)가 매크로셀을 직접적으로 식별할 수 없는 경우에는, 보다 상세한 정보가 PCBSU(30)에 이용가능하게 될 때까지, 최대 모바일 전송 전력을 위한 세이브 로우 전력 값(save low power value)이 사용될 수 있다.
특정 피코셀로부터의 허용가능한 간섭은 매크로셀 기지국(22)에서의 총 허용가능한 간섭의 일부이다. 보다 많은 피코셀들이 매크로셀(24) 내에서 활성인(active) 경우에, 매크로셀 내에서의 피코셀 트래픽이 더 적은 시나리오와 비교하여, 피코셀들 중 임의의 하나의 피코셀에 대한 간섭의 허용가능한 부분은 더 작아질 것이다. 일단, PCBSU(30)가 피코셀로부터 매크로셀로의 허용가능한 간섭을 결정하면, 도 2의 과정은 48에서 표시된 단계로 진행한다. 이동국(38)은 이동국(38)과 매크로셀 기지국(22) 사이의 경로-손실을 결정한다. 이동국(38)은 경로-손실 측정치를 PCBSU(30)에 보고한다. 일 예에서, 경로-손실 측정치는 공지된 기술을 사용하여 결정된다.
피코셀 이동국이 이동국과 매크로셀 기지국(22) 사이의 경로-손실의 신뢰할 수 있는 보고(report)를 제공할 수 없는 경우에, PCBSU(30)는 매크로셀 기지국(22) 및 근처 PCBSU들을 포함하는 이웃한 기지국들의 파일럿 세기(pilot strength)에 대한 측정 결과에 기초하여 경로-손실을 결정할 수 있다. 수신된 매크로셀 파일럿 전력과, 매크로셀 전송된 파일럿 전력에 관한 이전에 얻어진 정보는 이동국(38)과 매크로셀 기지국(22) 사이의 경로-손실을 결정할 수 있게 한다.
50에서, 피코셀에서 통신하는 이동국의 업링크 전송 전력은 피코셀로부터 매크로셀로의 허용가능한 간섭 및 결정된 경로-손실에 기초하여 결정된다. 경로-손실은 이동국(38)으로부터의 전송에 기초하여 얼마나 많은 간섭이 매크로셀 기지국(22)에서 수신될지에 대한 정보를 제공한다. 허용가능한 간섭 내에서 간섭의 양을 유지하기 위해 이동국(38)의 업링크 전송 전력을 설정하는 것은, 매크로셀 이동국들을 위한 유효한 업링크 통신들을 유지하고, 신뢰할 수 있는 피코셀 통신들을 달성하기 위해 피코셀 이동국의 업링크 전송 전력을 설정하는 것을 가능하게 한다.
개시된 예에서 46 내지 50으로 설명된 단계들은 (피코셀 이동국과 매크로셀 사이의 경로-손실의 변화들에 적응하도록) 선택된 기준에 따라 일정한 구간들에서 반복된다. 이동국과 매크로셀 사이의 결정된 허용가능한 간섭 및 경로-손실을 업데이트하는 것은, 예컨대, 상태들의 변화에 응답하여 피코셀에서 업링크 전송 전력을 제어하는 것을 가능하게 한다.
일 예에서, 이동국의 업링크 전송 전력은 피코셀 이동국에 대한 최대 전송 전력 한계 이하로 유지된다. 일 예에서, 피코셀 이동국에 대한 최대 전송 전력 한계는, 이동국과 매크로셀 기지국 사이의 결정된 경로-손실에 대한 매크로셀에서의 최대 허용된 간섭의 비(ratio)에 기초한다. 일 예에서, 피코셀 이동국의 최대 전송 전력 한계는 Ppico,max로서 언급되고, 아래 수식에 의해 설명된다.
Figure 112009035375219-pct00001
여기에서, 분자는 매크로셀에서 최대로 허용되는 간섭이고, G는 경로-손실이다. 이동국(P)에 대한 업링크 전송 전력은 아래 수식을 사용하여 설명될 수 있다.
Figure 112009035375219-pct00002
여기에서, β는 매크로셀 이동국들 및 잡음에 의해 야기된 간섭에 대한 원하는 신호 대 간섭 잡음 비이다. 수식에서, PNOISE 및 PINTERFERENCE는 피코셀 내에서 잡음과 간섭 각각의 양이다. G는 예컨대, 이동국(38)과 PCBSU(30) 사이의 피코셀 내의 경로-손실이다. 이동국의 업링크 전송 전력에 대한 값은 PPICO,MAX 이하로 유지된다. 일 예에서, 업링크 전송 전력은 최대 전송 전력 한계의 선택된 비율 이하로 유지된다. 예를 들어, 이동국의 업링크 전송 전력은, 최대 전송 전력 한계의 90% 이하로 유지되어, 나머지 10%가 피코셀에서의 파일럿 전송을 위해 확보(reserve)된다.
위에서 개시된 기술들은 매크로셀 기지국에서 최대 간섭 제한을 받는 피코셀들에서 통신하는 이동국들의 업링크 전송 전력을 동적으로 조정하기 위해, 파일럿 전송 전력들에 대한 정보와 조합하여 다운링크 파일럿 측정치들을 사용한다. 이 방식에서, 업링크 전력은 매크로셀에 대한 채널 손실 및 동시에 피코셀 기지국들에 전송하는 다른 이동국들의 수에 의해 제한된다. 위에서 개시된 기술들은 매크로셀에서의 제어된 양의 간섭을 보장한다.
개시된 기술들에 대한 한 가지 이점은 그것들이 매크로셀 내에서 임의의 이동국 또는 피코셀에 대한 고정된 전송 전력을 필요로 하지 않는다는 것이다. 대신, 피코셀들 내의 이동국 전송 전력은 매크로셀로부터의 파일럿 측정치들 및 매크로셀 파일럿 전력에 대한 정보에 기초하여 적응될 수 있다. 피코셀 이동국들의 업링크 전송 전력의 적응은, 매크로셀에 대한 경로-손실에 의존하는 최대 전력 한계를 겪는 전송 전력을 유지하면서, 피코셀에서 요청된 링크 처리량(requested link throughput)에 대한 요구된 신호 대 잡음비를 달성하도록 구현될 수 있다. 결국, 피코셀과 연관된 최대 업링크 전력은, 피코셀이 매크로셀 기지국에 가까울 때 제한되고, 피코셀과 매크로셀 기지국 사이의 증가되는 간격에 따라 증가된다. 이 증가되는 간격은 PCBSU(30)와 매크로셀 기지국 사이의 거리의 함수 또는 피코셀 이동국과 매크로셀 기지국 사이의 선(line-of-sight)을 방해하는 PCBSU(30) 주변의 벽들(walls) 또는 다른 구조물들의 함수일 수 있다.
개시된 예시적인 기술들은 업링크에 대한 피코셀 이동국 전송 전력의 자동화된 구성을 허용한다. 매크로셀 이동국들의 업링크에 대한 하나 이상의 PCBSU들의 간섭 한계가 특정될 수 있다. 부가적으로, 개시된 기술들은 매크로셀 내의 오버레이 네트워크의 랜덤 피코셀 배치에 의해 야기된 간섭 레벨들의 불확실성을 제거하고 임의의 주어진 시간에 매크로셀 업링크에 대해 각 PCBSU에 할당된 특정된 간섭 버짓(interference budget)에 대해 야기된 간섭을 제한함으로써 매크로셀에 대한 낮은 영향을 보장한다.
상기 설명은 자연적으로, 제한하기보다는 예시적인 것이다. 개시된 예들의 변형예들 및 수정예들은 본 발명의 본질로부터 벗어나지 않고 기술분야의 당업자들에게 명백해질 수 있다. 본 발명에 주어진 법률적인 보호 범위는 아래의 청구범위를 연구함으로써만 결정될 수 있다.

Claims (10)

  1. 매크로셀(macrocell) 내의 피코셀(picocell)에서 통신하는 방법에 있어서:
    피코셀 이동국으로부터 상기 매크로셀로의 허용가능한 간섭(allowable interference)을 결정하는 단계;
    상기 피코셀 이동국과 상기 매크로셀 사이의 경로-손실(path-loss)을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 허용가능한 간섭 및 상기 결정된 경로-손실에 기초하여, 상기 피코셀에서 통신하기 위한 상기 피코셀 이동국의 업링크 전송 전력(uplink transmit power)을 결정하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정된 허용가능한 간섭 및 상기 결정된 경로-손실로부터 상기 피코셀 이동국에 대한 최대 전송 전력 한계(maximum transmit power limit)를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 최대 전송 전력 한계의 선택된 비율 미만으로 상기 피코셀 이동국의 상기 업링크 전송 전력을 설정하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    피코셀 파일럿(pilot) 신호 전송을 위한 상기 결정된 최대 전송 전력 한계의 나머지를 보존(reserve)하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 최대 전송 전력 한계를, 상기 결정된 경로-손실에 대한 상기 결정된 허용가능한 간섭의 비(ratio)로서 결정하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정된 허용가능한 간섭 및 상기 결정된 경로-손실을 업데이트하는 단계; 및
    상기 업데이트된 결정된 허용가능한 간섭 및 상기 업데이트된 결정된 경로-손실에 기초하여, 상기 피코셀 이동국의 상기 결정된 업링크 전송 전력을 업데이트하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 피코셀에 의해 상기 매크로셀의 셀 코드(cell code)를 검출하는 것; 또는 상기 피코셀 주변의 복수의 다른 피코셀들에 의해 검출된 어느 검출 셀 코드가 상기 매크로셀 셀 코드의 지시자(indicator)로서 다른 검출 셀 코드들의 신호 강도보다 큰 연관된 신호 강도를 갖는 지를 결정하는 것 중 적어도 하나에 의해 상기 매크로셀을 식별하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    i) 상기 피코셀 이동국으로부터 경로-손실 측정 보고; 또는
    ii) 상기 매크로셀의 전송 파일럿 전력을 결정하는 것;
    측정된 매크로셀 전력을 포함하는 상기 피코셀 주변의 복수의 셀들의 측정된 파일럿 전력을 결정하는 것; 및
    상기 매크로셀의 상기 전송 파일럿 전력 및 상기 측정된 매크로셀 파일럿 전력에 기초하여 상기 경로-손실을 결정하는 것 중 적어도 하나로부터 상기 경로-손실을 결정하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 매크로셀에 대해 총 허용가능한 간섭을 결정하는 단계; 및
    상기 매크로셀에서 활성 피코셀 트래픽(active picocell traffic)의 양에 기초하여 상기 결정된 허용가능한 간섭으로서 상기 총 허용가능한 간섭의 일부를 할당하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    고정 값, 또는
    현재 매크로셀 성능의 함수 중 적어도 하나로서 상기 매크로셀에 대해 상기 총 허용가능한 간섭을 결정하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 피코셀과 상기 매크로셀 사이의 지리적인 관계에 기초하는 수신된 초기 업링크 전송 전력 레벨의 지시(received initial uplink transmit power level indication); 또는
    상기 피코셀에 제공된 미리설정된 초기 업링크 전송 전력 중 적어도 하나에 기초하여 상기 피코셀에서 통신하기 위한 업링크 전송 전력을 초기화하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
KR1020097012099A 2006-12-15 2007-12-04 매크로셀 내에서 피코셀 통신을 위한 업링크 전력 제어 KR101176375B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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