KR101199423B1 - 인접 셀간 간섭 제거 방법 - Google Patents

인접 셀간 간섭 제거 방법 Download PDF

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KR101199423B1
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신주엽
장준희
최형진
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

개시된 기술은 제1 기지국과 동일한 주파수 자원을 사용하는 제2 기지국이 커버하는 셀에 상기 제1 기지국과 통신하는 무선단말이 위치하는지를 탐지하는 단계; 및 상기 제2 기지국이 커버하는 셀에 상기 무선단말이 위치하는 경우, 상기 제2 기지국이 상기 무선단말이 위치하는 영역에 빔 널링을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 탐지하는 단계는, 상기 제2 기지국이 커버하는 셀에 위치한 적어도 하나의 무선단말로부터 수신하는 상향링크 신호의 간섭도를 측정하고, 상기 간섭도가 미리 설정된 임계값과 비교하여 더 큰 경우 상기 제1 기지국과 통신하는 무선단말이 위치하는 것으로 판단하는 인접 셀간 간섭 제거 방법에 관한 것이다.

Description

인접 셀간 간섭 제거 방법{METHOR FOR REMOVING INTER-CELL INTERFERENCE}
본 명세서에 개시된 기술은 인접 셀간 간섭 제거 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 하지만 제한됨 없이, 본 명세서에서 개시된 기술은 통신 네트워크 시스템 등에서 인접 셀간 간섭 제거를 위해 적용될 수 있다.
셀간 간섭 제거 기술은 주파수 자원을 효율적으로 사용하기 위한 기술이다. 동일한 서비스 영역에 여러 셀들이 존재함으로 인해 셀간 간섭이 발생하여 데이터 효율이 떨어지게 된다. 이러한 효율 감소를 제거하기 위해 셀간 간섭을 제어하는 다양한 기술들이 개발되었다. 소프트 주파수 재사용 기술은 셀 경계에 위치하여 인접 셀의 간섭을 많이 받는 단말의 데이터 전송률을 높일 수 있는 기술이다. 이는 부분 주파수 재사용 기술을 일반화한 것으로 인접 셀들이 송신 전력을 다르게 설정함으로써 셀 경계에 위치하여 인접 셀의 간섭을 많이 받는 단말의 데이터 전송률을 높이는 기술이다. 다중 셀 빔 성형 기술은 다중 안테나를 사용하는 셀룰라 시스템에서 인접한 셀들의 빔들이 충돌하는 것을 최소화하여 셀간 간섭을 줄이는 기술이다. 예로서, 인접 셀들을 제어하는 중앙 제어기를 사용하여 각 셀들의 빔들이 충돌하지 않도록 하는 충돌 회피 빔 성형 기술, 간섭을 많이 주는 인접 셀의 빔을 제한하는 PMI(Precoder Matrix Index) restriction 기술 및 각 셀에서 랜덤 빔 성형을 하고 단말들은 채널 상태를 피드백하여, 각 셀에서 해당 단말이 최적 채널 상태일 때 스케쥴링하는 랜덤 빔 성형 기술 등이 있다. 전력 제어(Power Control) 기법은 기지국이 단말로부터 보고받은 수신전력의 세기를 토대로 단말의 송신전력을 제어하는 방법이다. 빔 형성을 이용한 주파수 자원 분할 방법은 인접 셀간 동일한 주파수 대역을 사용하는 경우, 일방의 기지국이 인접한 기지국이 사용하는 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역에서 신호를 전송하는 방법이다.
도 1은 전력 제어 방법의 문제점을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 도 1은 전력 제어 방법을 통해, 제1 기지국(110)과 제2 기지국(120) 사이의 간섭을 제거하는 것을 나타낸다. 제1 기지국(110)과 제2 기지국(120)이 커버하는 각각의 셀들(C11, C12)은 서로 중첩된다. 제2 기지국(120)은 제1 기지국(110)과 통신하는 제1 무선단말(111)이 제2 기지국(120)이 커버하는 셀(C12)에 위치하면, 송신전력을 감소시킨다. 제2 기지국(120)이 송신전력을 감소시키면, 제1 무선단말(111)은 제2 기지국(120)이 커버하는 셀(C13) 밖에 위치하게 되고, 제2 기지국(120)과 제1 무선단말(111) 간의 간섭은 제거된다.
그러나, 상술한 전력 제어 방법은 제2 기지국(120)의 처리능력을 저하시킨다. 제2 기지국(120)이 송신전력을 감소시키면, 제2 기지국(120)이 커버하는 셀은 줄어든다. 제2 기지국(120)이 커버하는 셀의 범위가 줄어들면, 제1 무선단말(111)은 제2 기지국(120)이 커버하는 셀(C13)의 밖에 위치하게 되어 간섭은 제거 되지만, 제2 기지국(120)과 통신하는 무선단말들(121, 122) 중 제2 기지국(120)이 커버하는 셀(C12)의 가장자리에 있던 제2 무선단말(121)도 제2 기지국(120)이 커버하는 셀(C13)의 밖에 위치하게 되어 제2 기지국(120)과의 연결이 끊어지거나 수신 성능이 열화 된다.
도 2는 빔 형성을 이용한 주파수 자원 분할 방법의 문제점을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 빔 형성을 이용한 주파수 자원 분할 방법을 이용하여, 제1 기지국(210)과 제2 및 제3 기지국(220, 230) 간의 간섭을 제거하는 것을 나타낸다. 제1 기지국(210)과 제2 및 제3 기지국(220, 230)이 커버하는 셀들(C21, C22, C23)은 서로 중첩된다. 제1 기지국(210)은 커버하는 셀(C21)에 위치한 무선단말들(211, 212, 213)과 일정 영역(C24, C25, C26)에 대해서 빔을 형성하여 통신한다. 제1 기지국(210)과 제1 무선단말(211) 사이에 제2 및 제3 기지국(220, 230)이 커버하는 셀(C22, C23)이 없는 경우, 제1 기지국(210)은 빔 형성을 이용하여 제1 무선단말(211)과 전체 주파수 대역(f)에서 신호를 송신한다. 그러나, 제1 기지국(210)과 제2 및 제3 무선단말(212, 213) 사이에 제2 및 제3 기지국(220, 230)이 커버하는 셀(C22, C23)이 위치하는 경우, 제1 기지국(210)은 제2 및 제3 무선단말(212, 213)과 전체 주파수 대역(f)에서 제2 및 제3 기지국(220, 230)이 사용하는 주파수 대역(f1, f2)을 제외한 나머지 대역에서 신호를 송신한다. 상술한 바와 같이 기지국간 주파수 자원을 분할하여 이용함으로써, 제1 기지국(210)과 제2 및 제3 기지국(220, 230)의 셀간 간섭을 제거할 수 있다.
그러나, 상술한 주파수 분할 방법은 주파수 자원의 이용 효율성을 저하시킨다. 주파수 자원 분할 방법은 제1 내지 제3 기지국(210, 220, 230)이 사용 가능한 주파수 대역을 모두 사용하지 못하고, 일부 주파수 대역만을 사용해야 하기 때문에, 주파수 자원 이용의 효율성이 떨어지며, 시스템의 처리능력도 저하되게 된다.
개시된 기술이 이루고자 하는 기술적 과제는 인접 셀간 간섭 제거 방법을 제공하는 데 있다. 종래의 간섭 제거 방법은 송신 전력을 제어하거나, 주파수 자원을 분할하는 방법을 적용하였다. 하지만, 종래의 간섭 제거 방법은 기지국이 커버하는 셀의 범위가 줄어들거나, 무선 자원을 효율적으로 사용하지 못하는 문제점이 있다. 따라서, 개시된 기술은 종래의 간섭 제거 방법의 문제점을 개선하는 간섭 제거 방법을 제공한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 기술의 제1 측면은 제1 기지국과 동일한 주파수 자원을 사용하는 제2 기지국이 커버하는 셀에 상기 제1 기지국과 통신하는 무선단말이 위치하는지를 탐지하는 단계; 및 상기 제2 기지국이 커버하는 셀에 상기 무선단말이 위치하는 경우, 상기 제2 기지국이 상기 무선단말이 위치하는 영역에 빔 널링을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 탐지하는 단계는, 상기 제2 기지국이 커버하는 셀에 위치한 적어도 하나의 무선단말로부터 수신하는 상향링크 신호의 간섭도를 측정하고, 상기 간섭도가 미리 설정된 임계값과 비교하여 더 큰 경우 상기 제1 기지국과 통신하는 무선단말이 위치하는 것으로 판단하는 인접 셀간 간섭 제거 방법을 제공한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 기술의 제2 측면은 제1 기지국과 동일한 주파수 자원을 사용하는 제2 기지국이 커버하는 셀에 상기 제1 기지국과 통신하는 무선단말이 위치하는 경우, 상기 제2 기지국이 상기 무선단말의 위치정보를 수신하는 단계; 및 상기 제2 기지국이 상기 무선단말의 위치정보를 기초로 상기 무선단말이 위치하는 영역에 빔 널링을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 빔 널링을 수행하는 단계는, 상기 제2 기지국이 커버하는 셀을 미리 정해진 수의 섹터들로 구분하고, 상기 제2 기지국이 상기 무선단말이 위치한 섹터에 대해 빔 널링을 수행하는 인접 셀간 간섭 제거 방법을 제공한다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시 예가 다음의 효과를 전부 포함해야 한다거나 다음의 효과만을 포함한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의해 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에 의한 인접 셀간 간섭 제거 방법은 빔 널링을 이용하여 간섭을 제거할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 의한 셀간 간섭 제거 방법은 기지국의 커버리지를 감소시키지 않고 간섭을 제거할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 의한 셀간 간섭 제거 방법은 주파수 자원을 분할하지 않고 간섭을 제거할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 전력 제어 방법의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 빔 형성을 이용한 주파수 자원 분할 방법의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 이기종 네트워크 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 이기종 네트워크 시스템에서 셀간 간섭이 발생하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 개시된 기술의 일 실시 예에 따른 인접 셀간 간섭 제거 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 개시된 기술의 일 실시 예에 따른 섹터 분할에 의한 인접 셀간 간섭 제거 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 개시된 기술의 일 실시 예에 따른 인접 셀간 간섭 제거 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 개시된 기술의 일 실시 예에 따른 인접 셀간 간섭 제거 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 무선단말의 수신 SINR을 각각의 기법을 적용하였을 때 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 무선단말의 하향링크 전송용량을 각각의 기법을 적용하였을 때 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 실시 예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. “제1 ” 또는 “제2 ” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다” 또는 “가지다”등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
도 3은 이기종 네트워크 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 이기종 네트워크 시스템은 제1 기지국(310)내에 제2 내지 제4 기지국(320, 330, 340)을 포함한다. 이기종 네트워크 시스템(Heterogeneous Network System)은 서로 다른 프로토콜을 실행하는 다른 종류의 장치들로 구성된 네트워크를 의미하며, 서로 다른 기능과 애플리케이션을 지원한다. 기지국은 매크로 기지국 또는 피코셀(Pico cell), 펨토셀(Femto cell), 릴레이(Relay) 등의 소형 기지국이 될 수 있다. 도 3에서는 제1 기지국(310)은 매크로 기지국으로, 제2 내지 제4 기지국(320, 330, 340)은 피코셀, 펨토셀, 릴레이 등의 저전력 노드로 표현되어 있으나, 반드시 이러한 경우에 한정하는 것은 아니다. 또한, 제1 기지국이 커버하는 셀이 제2 기지국이 커버하는 셀을 포함하는 경우뿐만 아니라, 셀의 일부 영역이 중첩되는 경우도 적용될 수 있다. 이기종 네트워크 시스템은 3GPP LTE-A, WiMAX-Evolution 등에서 매크로 기지국의 음영지역 해소, 커버리지 확장 또는 처리능력을 향상시키기 위해 도입될 수 있다. 제1 내지 제4 기지국들(320, 330, 340)들이 동일한 주파수 대역을 사용하는 경우, 이들 셀의 송신 신호 간에는 서로 간섭이 발생하게 된다. 매크로 기지국과 소형 기지국 간에 간섭이 발생할 수 있으며, 소형 기지국 간에 간섭이 발생할 수도 있다.
도 4는 이기종 네트워크 시스템에서 셀간 간섭이 발생하는 경우를 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 제1 기지국(410)과 제2 기지국(420) 간에 간섭이 발생한다. 제1 기지국(410)이 커버하는 셀(C41)과 제2 기지국(420)이 커버하는 셀(C42)은 중첩된다. 중첩된 영역에 제1 기지국(410)과 통신하는 제1 무선단말(411)이 위치하여, 동일한 주파수 대역을 사용하는 제1 무선단말(411)과 제2 기지국(420) 간에 간섭이 발생한다. 제2 기지국(420)은 제2 무선단말(421)과 통신 하지만, 제2 기지국(420)이 커버하는 셀(C42)에 제1 무선단말(411)이 위치하는 경우, 제1 무선단말(411)로부터 발생하는 신호로 인하여 간섭을 받게 된다. 또한, 제1 무선단말(411)도 제1 기지국(410)과 통신 하지만, 제2 기지국(420)의 송신 신호로 인하여 간섭을 받게 된다.
도 5는 개시된 기술의 일 실시 예에 따른 인접 셀간 간섭 제거 방법을 설명하기 위한 그래프이다. 도 5를 참조하면, 제2 기지국(520)은 빔 널링을 수행하여 제1 기지국(510)과 제2 기지국(520) 간에 간섭을 제거한다. 빔 널링은 기지국이 일정 영역에 대하여 신호를 송수신 하지 않는 기법을 나타낸다. 반대로, 빔 형성은 기지국이 일정 영역에 대하여만 신호를 송수신 하는 기법을 나타낸다. 제1 기지국(510)이 커버하는 셀(C51)과 제2 기지국(520)이 커버하는 셀(C52)은 중첩되며, 제1 기지국(510)과 통신하는 제1 무선단말(511)이 제2 기지국(520)이 커버하는 셀(C52)에 위치하면 제2 기지국(520)과 제1 무선단말(511) 간에 간섭이 발생한다. 제2 기지국(520)은 제1 무선단말(511)이 위치한 영역(C53)에 대하여 빔 널링을 수행하여 간섭을 제거 한다. 제2 기지국(520)이 제1 무선단말(511)에 대하여 빔 널링을 수행하면, 제2 기지국(520)은 빔 널링을 수행한 영역으로부터 신호를 수신하지 않으며, 빔 널링을 수행한 영역으로 신호를 송신하지 않는다. 따라서, 제2 기지국(520)은 제1 무선단말(511)이 송신하는 신호를 수신하지 않으므로, 제1 무선단말(511)로 인한 간섭을 받지 않는다. 제1 무선단말(511)도 제2 기지국(520)이 송신한 신호를 수신하지 않으므로, 제2 기지국(520)에 의한 간섭을 받지 않는다.
빔 널링은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
기지국의 안테나와 인접한 무선단말이 이루는 각을 θ, 송신 신호의 파장을 λ, 안테나의 수를 2N, 안테나 사이의 간격을 d 라 하면 임의의 두 안테나에서 송신되는 신호의 위상차는 Ψ와 같다.
Figure 112011055958312-pat00001
이로부터 array factor AF(θ) 는 다음과 같이 주어진다.
Figure 112011055958312-pat00002
기준점이 안테나 배열의 한 가운데에 있다고 하면 array factorAF(θ)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112011055958312-pat00003
여기서 ωn는 각 안테나에 대한 가중치로
Figure 112011055958312-pat00004
와 같으며, α는 상수, βn는 각 안테나에 대한 위상 가중치이다. 따라서, 수학식 3의 array factor에서 βn의 값을 적절히 선택함으로써 원하는 방향에 대하여 빔 널링을 수행 할 수 있다.
각 안테나에 곱해지는 가중치를 벡터로 표현하면 다음과 같다.
Figure 112011055958312-pat00005
또한, 각 안테나에서 방향성을 가지고 송신되는 신호를 벡터로 나타내면 다음과 같다.
Figure 112011055958312-pat00006
Figure 112011055958312-pat00007
여기서 s(t)는 메시지 신호이며, 최종적인 송신 안테나의 출력 z(t)는 다음과 같이 ω H와 u의 곱 형태로 표현할 수 있다.
Figure 112011055958312-pat00008
그러면 신호의 방향에 대한 array factorAF(θ)는 다음과 같이 ω H와 a 의 곱형태인 벡터 표현으로 나타낼 수 있다.
Figure 112011055958312-pat00009
위 식 에서 a는 steering vector라 하며 빔 널링을 수행할 방향각 에 대한 각 안테나 송신 신호의 위상을 나타낸다.
Figure 112011055958312-pat00010
Figure 112011055958312-pat00011
도 6은 개시된 기술의 일 실시 예에 따른 섹터 분할에 의한 인접 셀간 간섭 제거 방법을 설명하기 위한 그래프이다. 도 6을 참조하면, 기지국(610)은 간섭을 발생시키는 무선단말이 위치한 섹터(C62)에 대해 빔 널링을 수행한다. 기지국(610)은 커버하는 셀(C61)을 적어도 하나의 섹터로 구분한다. 기지국(610)은 자신이 커버하는 셀(C61)에 간섭을 일으키는 적어도 하나의 무선단말이 위치하는 경우, 무선단말이 위치하는 적어도 하나의 섹터(C62)에 대해 빔 널링을 수행한다. 섹터는 미리 정해진 수로 나누어질 수 있으며, 섹터의 수가 증가할수록 보다 정확한 무선단말의 위치 알 수 있다. 섹터의 수가 증가할수록 하나의 섹터의 영역은 좁아지게 되므로, 무선단말의 위치는 더 좁은 영역에 위치함을 알 수 있게 된다. 따라서, 섹터의 수가 증가할수록 무선단말의 위치에 더 정확히 빔 널링을 수행할 수 있기 때문에, 빔 널링을 통한 간섭제거 효율은 높아질 수 있다.
도 7은 개시된 기술의 일 실시 예에 따른 인접 셀간 간섭 제거 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 7을 참조하면, S710 단계에서 제2 기지국은 제1 기지국과 동일한 주파수 자원을 사용하는 제2 기지국이 커버하는 셀에 상기 제1 기지국과 통신하는 무선단말이 위치하는지를 탐지한다. S711 단계에서 제2 기지국이 제2 기지국이 커버하는 셀에 위치한 적어도 하나의 무선단말로부터 수신하는 상향링크 신호의 간섭도를 측정한다. 간섭도는 제2 기지국이 신호를 수신할 때, 포함되는 노이즈의 정도를 의미한다. 예로서, 간섭도를 측정하는 것은 수신된 신호의 SINR(Signal to Interference Noise Ratio)을 측정하는 것을 들 수 있다. S712 단계에서 측정된 간섭도가 미리 설정된 임계값과 비교하여 더 큰 경우, 제2 기지국은 제2 기지국이 커버하는 셀에 제1 기지국과 통신하는 무선단말이 위치하는 것으로 판단할 수 있다. 미리 설정된 임계값은 제2 기지국이 커버하는 셀에 간섭 신호를 발생하는 무선단말이 없는 상태에서 측정된 간섭도일 수 있다. 예를 들어, 기지국은 간섭 신호를 발생하는 무선단말이 없는 상태에서 SINR을 측정하여 임계값으로 미리 설정해 둘 수 있다. 측정된 간섭도가 미리 설정된 임계값보다 크다는 것은 수신된 신호 중 노이즈의 비율이 높다는 것을 의미한다. 즉, 제2 기지국이 커버하는 셀에 제1 기지국과 통신하는 무선단말이 위치하여 제2 기지국에 간섭 신호를 송신하고 있다는 것을 의미한다.
S720 블록에서 무선단말이 제2 기지국이 커버하는 셀에 위치하는 경우, 제2 기지국은 무선단말의 위치를 판단하기 위해, 제2 기지국이 커버하는 셀을 스캐닝(Scanning) 한다. 스캐닝은 제2 기지국이 커버하는 셀의 모든 영역을 탐색하는 것을 의미한다. 구체적으로, 스캐닝은 제2 기지국이 커버하는 셀을 미리 정해진 수의 섹터들로 구분하고, 섹터들 각각에 대하여 빔 널링을 수행하면서, 상향링크 신호의 간섭도를 각각 측정하는 것일 수 있다. 제2 기지국이 측정한 간섭도는 제2 기지국이 커버하는 셀에 위치한 단말들로부터 수신하는 상향링크 신호의 간섭도이다. 만약, 제2 기지국이 제1 기지국과 통신하는 무선단말이 위치한 섹터에 대하여 빔 널링을 수행하고 상향링크 신호의 간섭도를 측정하면, 제1 기지국과 통신하는 무선단말로부터 발생하는 간섭 신호가 제거된 상태이기 때문에 간섭도가 낮게 된다. 제2 기지국은 섹터들 중 측정된 간섭도가 가장 낮은 섹터를 제1 기지국과 통신하는 무선단말이 위치한 섹터로 판단할 수 있다. 즉, 제2 기지국이 섹터들 중 어느 하나의 섹터에 대해 빔 널링을 수행하고 간섭도를 측정한다. 제2 기지국은 섹터들 각각에 대하여 빔 널링을 수행하면서, 상향링크 신호의 간섭도를 각각 측정한다. 가장 낮은 간섭도가 측정되면, 그때 빔 널링이 수행된 섹터에 간섭 신호를 발생하는 무선단말이 존재한다는 것을 나타낸다. 따라서, 가장 낮은 간섭도가 측정될 때 빔 널링이 수행된 섹터를 무선단말이 위치한 섹터로 판단할 수 있다. 예를 들어 설명하면, 셀이 N개의 섹터로 나누어진 경우, 제2 기지국은 제1 섹터부터 제N 섹터까지 스캐닝한다. 제2 기지국이 제1 섹터에 대해 빔 널링을 수행하고, SINR을 측정한다. 측정된 SINR이 미리 설정된 임계값보다 크면, 제1 섹터에 간섭 신호를 발생하는 무선단말이 존재한다고 판단한다. 측정된 SINR이 미리 설정된 임계값보다 작으면, 제1 섹터에 간섭 신호를 발생하는 무선단말이 존재하지 않는다고 판단한다. 제2 내지 제N 섹터들에 대해서도 상기 단계를 수행하여 무선단말이 존재하는 섹터를 판단할 수 있다.
S730 블록에서 제2 기지국은 제1 기지국과 통신하는 무선단말이 위치하는 영역에 빔 널링을 수행한다. 일실시 예로서, 제2 기지국은 커버하는 셀을 미리 정해진 수의 섹터들로 구분하고, 제2 기지국이 제1기지국과 통신하는 무선단말이 위치한 섹터에 대해 빔 널링을 수행할 수 있다. 이때, 제2 기지국은 S722 단계에서 측정된 간섭도가 가장 낮은 섹터에 대해 빔 널링을 수행할 수 있다. 제2 기지국이 상기 무선단말이 위치한 영역에 빔 널링을 수행하면, 제2 기지국과 간섭을 일으키던 무선단말과 더 이상 신호를 송수신하지 않기 때문에, 제2 기지국이 측정하는 간섭도가 낮게 된다.
상술한 빔 널링 기법을 이용한 인접 셀간 간섭 제거 방법은 기지국과 무선단말 간의 간섭을 줄일 수 있다. 또한, 상술한 빔 널링 기법을 이용한 인접 셀간 간섭 제거 방법은 전력 제어 방법과 같이 셀의 가장자리에 있는 무선단말의 수신성능이 열화 되지 않으며, 주파수 분할 방식과 같이 주파수 자원 이용의 효율이 떨어지지 않는 장점이 있다.
도 8은 개시된 기술의 다른 일 실시 예에 따른 인접 셀간 간섭 제거 방법을 설명하기 위한 순서도이다. S810 단계에서 제1 기지국과 동일한 주파수 자원을 사용하는 제2 기지국이 커버하는 셀에 상기 제1 기지국과 통신하는 무선단말이 위치하는 경우, 상기 제2 기지국이 상기 무선단말의 위치정보를 수신한다. 일 실시예로서, 제2 기지국은 제1 기지국과 통신하는 무선단말의 위치정보를 통해 제2 기지국이 커버하는 셀에 상기 무선단말이 위치하였는지 알 수 있다. 또는, 상향링크 신호의 간섭도를 측정하여 제2 기지국이 커버하는 셀에 상기 무선단말이 위치하였는지 알 수 있다. 제2 기지국은 제2 기지국이 커버하는 셀에 위치한 적어도 하나의 무선단말로부터 수신하는 상향링크 신호의 간섭도를 측정하고, 상기 간섭도가 미리 설정된 임계값과 비교하여 더 큰 경우, 제2 기지국은 제2 기지국이 커버하는 셀에 상기 무선단말이 위치한다고 판단한다.
S820 단계에서 제2 기지국이 제1 기지국과 통신하는 무선단말의 위치정보를 기초로 상기 무선단말이 위치하는 영역에 빔 널링을 수행할 수 있다. 제2 기지국이 상기 무선단말이 위치하는 영역에 빔 널링을 수행하여, 제2 기지국과 상기 무선단말 간에 간섭을 제거할 수 있다. 또한, 제2 기지국은 커버하는 셀을 미리 정해진 수의 섹터들로 구분하고, 제1 기지국과 통신하는 무선단말이 위치한 섹터에 대해 빔 널링을 수행할 수 있다.
제1 기지국과 통신하는 무선단말의 위치정보를 수신하여 해당 영역에 빔 널링을 수행하게 되면, 상기 무선단말이 제2 기지국에 위치하는지 탐지하는 단계 및 상기 무선단말이 제2 기지국이 커버하는 셀의 어디에 위치하는지를 스캐닝 하는 단계를 단순화 할 수 있다.
도 9는 무선단말의 수신 SINR을 빔 널링을 이용한 인접 셀간 간섭 제거 방법을 적용하였을 때 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 9를 참조하면, 빔 널링을 이용한 인접 셀간 간섭 제거 방법을 적용한 경우(Sector Based beam-nulling)에, 어떠한 기법도 적용 되지 않은 경우(Without Inter-Cell Interference Cordination, Without ICIC)보다 무선단말의 수신 SINR이 향상됨을 확인할 수 있다. 빔 널링을 이용한 인접 셀간 간섭 제거 방법의 경우, 섹터의 수를 달리하며 무선단말의 수신 SINR을 측정하였다. 그래프의 좌측 위에 있는 상자에서 7 Sectors 는 섹터를 7개로 나눈 것을 나타내며, 14, 21, 28 및 35 Sectors의 경우도 섹터를 나눈 개수를 나타낸다. 그래프 중 FRP with BF (Frequency Resource Partitioning with Beam-Forming) 곡선은 빔 형성을 이용한 주파수 자원 분할 기법을 적용했을 때의 결과를 나타내며, LB beam-nulling(Location-Based beam-nulling) 곡선은 위치 기반 빔 널링을 수행한 때의 결과를 나타낸다. 빔 형성을 이용한 주파수 자원 분할 기법을 적용한 경우는 기지국들이 서로 다른 주파수 자원을 사용하기 때문에 간섭이 거의 존재하지 않는 상황으로 볼 수 있으며, 위치 기반 빔 널링을 수행한 경우는 무선단말의 정확한 위치에 대하여 이상적으로 빔 널링을 수행한 경우로 볼 수 있다. 도 9의 그래프의 가로축은 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR, Signal to Interference Noise Ratio)를 나타내며, 세로축은 단말의 수에 대한 누적분포(CDF, cumulative distribution function)를 나타낸다. 구체적으로 가로축은 기지국이 커버하는 셀에 위치하여 간섭을 일으키는 무선단말의 하향링크의 SINR을 나타내며, 세로축은 간섭을 일으키는 무선단말의 수를 누적분포로 나타낸다. SINR이 0dBm 일 때, 어떠한 기법도 사용하지 않은 경우(without ICIC) CDF가 약 0.6이며, 7개의 섹터로 나누어 빔 널링 기법을 사용한 경우(SB beam-nulling 7 sectors) CDF는 약 0.2 이다. CDF가 높다는 것은 SINR이 O dBm 이하인 무선단말의 수가 많다는 것을 의미한다. 따라서, 어떠한 기법도 사용하지 않은 경우가 7개의 섹터로 나누어 빔 널링 기법을 사용한 경우보다 SINR이 0 dBm 이하인 무선단말의 수가 약 3배 더 많다는 것을 나타낸다. 다른 경우도 상술한 7개의 섹터로 나누어 빔 널링 기법을 사용한 경우와 동일하게 해석할 수 있으며, 섹터를 나누어 빔 널링을 수행한 경우는 어떠한 기법도 사용하지 않은 경우보다 모두 SINR 성능이 좋은 것을 알 수 있다. 또한, 섹터는 나누어 빔 널링을 수행하는 기법은 나누는 섹터의 수가 증가할수록 빔 형성을 이용한 주파수 자원 분할 기법과 근접한 형태의 곡선이 되는 것을 알 수 있다.
도 10은 무선단말의 하향링크 전송용량(Throughtput)을 각각의 기법을 적용하였을 때 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 10을 참조하면, 빔 널링을 이용한 인접 셀간 간섭 제거 방법을 적용한 경우(Sector Based beam-nulling), 어떠한 기법도 적용 되지 않은 경우(Without Inter-Cell Interference Cordination, Without ICIC)보다 무선단말의 전송용량이 향상됨을 확인할 수 있다. 도 10의 그래프의 가로축은 무선단말의 전송용량(Throughtput)을 나타내며, 세로축은 단말의 수에 대한 누적분포(CDF, cumulative distribution function)를 나타낸다. 구체적으로 가로축은 기지국이 커버하는 셀에 위치하여 간섭을 일으키는 무선단말의 하향링크의 전송용량을 나타내며, 세로축은 간섭을 일으키는 무선단말의 수를 누적분포로 나타낸다. 전송용량이 50Mbps 일 때, 어떠한 기법도 사용하지 않은 경우(without ICIC) CDF가 약 0,8이며, 7개의 섹터로 나누어 빔 널링 기법을 사용한 경우(SB beam-nulling 7 sectors) CDF는 약 0.4 이다. CDF가 높다는 것은 전송용량이 50Mbps 이하인 무선단말의 수가 많다는 것을 의미한다. 따라서, 어떠한 기법도 사용하지 않은 경우가 7개의 섹터로 나누어 빔 널링 기법을 사용한 경우보다 전송용량이 50Mbps 이하인 무선단말의 수가 약 2배 더 많다는 것을 나타낸다. 다른 경우도 상술한 7개의 섹터로 나누어 빔 널링 기법을 사용한 경우와 동일하게 해석할 수 있으며, 섹터를 나누어 빔 널링을 수행한 경우는 어떠한 기법도 사용하지 않은 경우보다 모두 전송용량의 성능이 좋은 것을 알 수 있다. 또한, 섹터는 나누어 빔 널링을 수행하는 기법은 나누는 섹터의 수가 증가할수록 빔 형성을 이용한 주파수 자원 분할 기법과 근접한 형태의 곡선이 되는 것을 알 수 있다. 도 10에 표시된 사항 중 도 9와 동일한 사항들은 도 10에도 동일하게 적용될 수 있다.

Claims (6)

  1. 제1 기지국과 동일한 주파수 자원을 사용하는 제2 기지국이 커버하는 셀에 상기 제1 기지국과 통신하는 무선단말이 위치하는지를 탐지하는 단계; 및
    상기 제2 기지국이 커버하는 셀에 상기 무선단말이 위치하는 경우, 상기 제2 기지국이 상기 무선단말이 위치하는 영역에 빔 널링을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 탐지하는 단계는,
    상기 제2 기지국이 커버하는 셀에 위치한 적어도 하나의 무선단말로부터 수신하는 상향링크 신호의 간섭도를 측정하고, 상기 간섭도가 미리 설정된 임계값과 비교하여 더 큰 경우 상기 제1 기지국과 통신하는 무선단말이 위치하는 것으로 판단하는 인접 셀간 간섭 제거 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 무선단말이 상기 제2 기지국이 커버하는 셀에 위치하는 경우, 상기 무선단말의 위치를 판단하기 위해 상기 제2 기지국이 커버하는 셀을 스캐닝(Scanning)하는 단계를 더 포함하는 인접 셀간 간섭 제거 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 스캐닝하는 단계는,
    상기 제2 기지국이 커버하는 셀을 미리 정해진 수의 섹터들로 구분하고,
    상기 제2 기지국이 상기 섹터들 각각에 대하여 빔 널링을 수행하면서, 상향링크 신호의 간섭도를 각각 측정하는 것인 인접 셀간 간섭 제거 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 빔 널링을 수행하는 단계는,
    상기 섹터들 중 상기 측정된 간섭도가 가장 낮은 섹터에 대해 빔 널링을 수행하는 것인 인접 셀간 간섭 제거 방법.
  5. 제1 기지국과 동일한 주파수 자원을 사용하는 제2 기지국이 커버하는 셀에 상기 제1 기지국과 통신하는 무선단말이 위치하는 경우, 상기 제2 기지국이 상기 무선단말의 위치정보를 수신하는 단계; 및
    상기 제2 기지국이 상기 무선단말의 위치정보를 기초로 상기 무선단말이 위치하는 영역에 빔 널링을 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 빔 널링을 수행하는 단계는,
    상기 제2 기지국이 커버하는 셀을 미리 정해진 수의 섹터들로 구분하고,
    상기 제2 기지국이 상기 무선단말이 위치한 섹터에 대해 빔 널링을 수행하는 인접 셀간 간섭 제거 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 수신하는 단계는,
    상기 제2 기지국이 상기 제2 기지국이 커버하는 셀에 위치한 적어도 하나의 무선단말로부터 수신하는 상향링크 신호의 간섭도를 측정하고, 상기 간섭도가 미리 설정된 임계값과 비교하여 더 큰 경우, 제2 기지국이 상기 무선단말의 위치정보를 수신하는 것인 인접 셀간 간섭 제거 방법.
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