KR101207226B1 - 펨토 셀 기지국 및 방법 - Google Patents

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Abstract

펨토 셀 기지국 및 방법이 개시된다. 방법은: a) 펨토 셀 기지국과 이용자 장비 사이에서의 펨토 셀 데이터 채널을 통한 무선 데이터 송신들 동안 이용된 데이터 송신 안테나 가중치들을 모니터링하는 단계; b) 데이터 송신 안테나 가중치들로부터 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 얻는 단계; 및 c) 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 이용하여 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔을 형성하는 단계를 포함한다. 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔은 간섭을 최소화하도록 적응된다. 그 다음, 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔은 브로드캐스트 채널 빔을 지향하고 채널 빔의 크기를 제한하고 펨토 셀에 의해 다른 펨토 셀들 및 매크로 셀에 대해 발생될 수 있는 가능성 있는 간섭을 감소하기 위해, 그들의 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 이용하여 형성된다.

Description

펨토 셀 기지국 및 방법{FEMTO CELL BASE STATION AND METHOD}
본 발명은 펨토 셀(femto cell) 기지국 및 방법에 관한 것이다.
무선 통신 네트워크의 매크로 셀(macro cell)들 내에 소위 "펨토 셀들"을 제공하는 것이 공지되어 있다. 그러한 펨토 셀들은 전형적으로 매트로 셀이 불량한 곳에서 또는 이용자가 매크로 셀에 의해 제공된 통신 링크를 이용하는 대신 국지적으로 제공되는 대안의 통신 링크를 이용하여 코어 네트워크(core network)와 통신하는 곳에서 제공된다. 그와 같은 상황은 예를 들면, 이용자가 미리 존재하고 있는 인터넷 또는 다른 통신 링크를 가정에서, 또는 사무실에서 가지고 있는 경우, 및 이용자가 코어 네트워크에 통신하기 위해 링크를 매크로 셀 네트워크 공급자에 의해 공급되는 링크보다 우선하여 이용하고자 원하는 경우 발생할 수 있다.
따라서, 이용자 장비가 매크로 셀의 기지국과의 통신보다 우선하여 통신할 수 있으며 인근에 펨토 셀을 생성하는 펨토 기지국을 제공하는 것이 공지되어 있다. 이용자 장비가 펨토 기지국과 통신하는 것을 가능하게 하기 위해, 전방향 브로드캐스트 채널 빔(beam)들이 전형적으로 형성되고, 일단 이용자 장비와 펨토 기지국 사이의 통신이 확립되었다면, 데이터 채널 빔들은 데이터 송신이 발생할 수 있도록 형성된다.
그러나, 펨토 셀들의 생성이 이용자 장비와 코어 네트워크 사이의 개선된 통신을 가능하게 할지라도, 펨토 셀들의 확산은 원치 않는 결과들을 야기할 수 있다.
따라서, 펨토 셀을 생성하기 위한 개선된 기술을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔을 확립하는 방법이 제공되고, 방법은: a) 펨토 셀 기지국과 이용자 장비 사이에서의 펨토 셀 데이터 채널을 통한 무선 데이터 송신들 동안 이용된 데이터 송신 안테나 가중치(data transmission antenna weight)들을 모니터링(monitoring)하는 단계; b) 데이터 송신 안테나 가중치들로부터 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 얻는 단계; 및 c) 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 이용하여 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔을 형성하는 단계를 포함한다.
제 1 양태는 펨토 셀들이 서로 및 매크로 셀과 간섭할 수 있다는 점이 펨토 셀들의 문제라는 점을 인식한다. 이는 펨토 셀 내에 있을 때 펨토 셀 기지국과의 통신이 확립되기 위해서는 브로드캐스트 채널들과 같은 공통 채널들이 전방향 빔으로 형성되기 때문이다. 전방향 빔을 형성하는데 있어서의 문제점은 대부분의 건물들의 형태가 불규칙하므로 전방향 빔이 건물 및 건물의 구내보다 더 넓은 영역을 커버(cover)할 것이고, 이로 인해 다른 펨토 셀들과의 간섭이 발생할 수 있고 매크로 셀 내에서 필요한 양보다 더 많은 양의 간섭을 대비할 것이라는 점이다.
따라서, 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔은 그와 같은 간섭을 최소화하도록 적응된다. 이는 펨토 셀 기지국과 이용자 장비 사이의 데이터 송신들 동안 이용된 데이터 송신 안테나 가중치들을 모니터링함으로써 성취된다. 데이터 송신들은 정보, 음성, 시그널링 또는 다른 데이터와 관련될 수 있음이 인식될 것이다. 일단 펨토 셀 기지국과 이용자 장비 사이에서 무선 데이터 송신이 개시되었다면, 안테나 가중치들은 데이터 송신을 지원하는데 이용되는 복수의 데이터 채널 빔을 형상화(shape)하고 지향하기 위해서 펨토 셀 기지국에 의해 이용되는 복수의 안테나들에 적용될 수 있다. 그 다음, 데이터 송신 안테나 가중치들은 펨토 셀 내의 이용자 장치의 가능한 위치의 표시를 제공하기 때문에 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들은 데이터 송신 안테나 가중치들로부터 얻어질 수 있다.
그 다음, 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔은 브로드캐스트 채널 빔을 지향하고 상기 빔 크기를 제한하며 펨토 셀에 의해 발생되는 다른 펨토 셀들 및 매크로 셀들로의 가능한 간섭을 감소시키기 위해서, 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 이용하여 형성될 수 있다.
하나의 실시예에서, 단계 b)는: 데이터 송신 안테나 가중치들의 평균을 구함으로써 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 얻는 단계를 포함한다. 데이터 송신 안테나 가중치들의 평균을 구함으로써, 이용자 장비의 가능한 위치를 고려한 적절한 브로드캐스트 빔이 형성된다.
하나의 실시예에서, 단계 b)는: 데이터 송신 안테나 가중치들의 가장 최근의 가중치로부터 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 얻는 단계를 포함한다. 가장 최근에 이용된 데이터 송신 안테나 가중치들을 이용함으로써, 브로드캐스트 채널 빔은 가장 최근의 이용자 장비 위치들을 커버하도록 적응된다.
하나의 실시예에서, 단계 b)는: 데이터 송신 안테나 가중치들의 가장 최근의 가중치들을 데이터 송신 안테나 가중치들의 최근 이전(less recent)의 가중치에 우호적으로 가중함으로써 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 얻는 단계를 포함한다. 이전의 데이터 송신 안테나 가중치들보다 가장 최근의 안테나 가중치들을 선호함으로써, 브로드캐스트 채널 빔은 더 이상 일상적으로 이용되고 있지 않은 이전의 이용자 장비 위치들 대신 가장 최근의 이용자 장비 위치들을 커버하도록 생성될 수 있다. 예를 들면, 이용자의 사무실의 위치는 건물의 다른 부분으로 변경될 수 있고 브로드캐스트 채널 빔은 이전에 커버하지 않았을 건물의 부분을 현재 커버하도록 적응될 수 있다. 그 다음, 현재 건물의 이용되지 않은 부분을 커버하는 것이 중단될 것이다. 마찬가지로, 양호한 날씨의 기간들 동안, 이용자는 이전에 브로드캐스트 채널 빔에 의해 커버되지 않았을 수 있었던 자신의 정원으로부터 통신할 수 있으므로 빔은 커버리지를 제공하도록 적응될 수 있다.
하나의 실시예에서, 방법은: 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 초기의 미리 결정된 값으로 설정하는 단계를 포함한다. 따라서, 브로드캐스트 채널 안테나 가중치는 미리 결정된 형상의 브로드캐스트 채널 빔을 제공하기 위해 미리 확립될 수 있다. 이 미리 결정된 빔 패턴은 이용자 요청 재설정에 응답하여 펨토 기지국의 제 1 개시 시에 이용될 수 있다.
하나의 실시예에서, 단계 a)는: 펨토 셀 기지국과 이용자 장비 사이에서의 펨토 셀 데이터 채널을 통한 무선 데이터 송신들 동안 이용된 데이터 송신 안테나 가중치들을 미리 결정된 기간마다 모니터링하는 단계를 포함한다. 데이터 송신 안테나 가중치들은 주기적으로 모니터링될 수 있다. 그와 같은 모니터링의 범위는 전형적으로 펨토 기지국이 이용가능한 리소스들(resources) 및 이용자 장비의 위치의 변화들에 대한 펨토 기지국으로부터 요청되는 응답성의 정도에 좌우될 것이다.
하나의 실시예에서, 단계 a)는: 각각의 완료된 무선 데이터 송신에 대해 평균화된 데이터 송신 안테나 가중치들을 모니터링하는 단계를 포함한다. 따라서, 매 데이터 송신 동안 적용되는 안테나 가중치들의 평균은 이용자 장비의 평균 위치의 표시를 제공하고 펨토 기지국에 의해 제공된데 필요한 리소스들을 감소하기 위해 모니터링될 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 본 발명은: 이용자 장비와의 무선 통신을 확립하도록 동작가능한 복수의 안테나들; 무선 통신 동안 안테나 가중치를 복수의 안테나들에 적용하도록 동작가능한 안테나 가중치 매트릭스(matrix); 펨토 셀 데이터 채널을 통한 이용자 장비와의 무선 데이터 송신들 동안 이용된 데이터 송신 안테나 가중치들을 모니터링하도록 동작가능한 모니터링 논리부; 및 데이터 송신 안테나 가중치들로부터 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 얻고 브로드캐스트 안테나 가중치들을 안테나 가중치 매트릭스에 공급하여 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔이 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 이용하여 형성될 수 있도록 동작가능한 도출 논리부를 포함하는 펨토 셀 기지국이 제공된다.
하나의 실시예에서, 도출 논리부는 데이터 송신 안테나 가중치들의 평균을 구함으로써 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 얻도록 동작가능하다.
하나의 실시예에서, 도출 논리부는 데이터 송신 안테나 가중치들의 가장 최근의 가중치로부터 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 얻도록 동작가능하다.
하나의 실시예에서, 도출 논리부는 데이터 송신 안테나 가중치들의 가장 최근의 가중치를 데이터 송신 안테나 가중치들의 최근 이전의 가중치에 우호적으로 가중함으로써 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 얻도록 동작가능하다.
하나의 실시예에서, 도출 논리부는 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 초기의 미리 결정된 값들로 설정하도록 동작가능하다.
하나의 실시예에서, 모니터링 논리부는 펨토 셀 기지국과 이용자 장비 사이에서의 펨토 셀 데이터 채널을 통한 무선 데이터 송신들 동안 이용된 데이터 송신 안테나 가중치들을 미리 결정된 기간마다 모니터링하도록 동작가능하다.
하나의 실시예에서, 모니터링 논리부는 각각의 완료된 무선 데이터에 대해 평균화된 데이터 송신 안테나 가중치들을 모니터링하도록 동작가능하다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 컴퓨터 상에서 실행될 때, 제 1 양태의 방법 단계들을 실행하도록 동작가능한 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
본 발명의 부가적인 특정 및 바람직한 양태들은 첨부 독립 및 종속 청구항들에서 진술된다. 종속 청구항들의 특징들은 독립항들의 특징들과 적절하게 결합될 수 있고, 청구항들에 명시적으로 진술된 것과 달리 결합될 수 있다.
이제 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여, 더 설명될 것이다.
도 1은 펨토 셀을 통합하는 무선 통신 시스템을 도시한 개략도.
도 2는 하나의 실시예에 따른 펨토 셀 기지국의 구성요소들을 도시한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 펨토 셀 기지국의 주요 작동 단계들을 세부화한 흐름도.
도 4는 도 2의 펨토 셀 기지국에 의해 형성된 예시적인 초기 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔을 도시한 도면.
도 5는 시간 기간 이후에 도 2의 펨토 셀 기지국에 의해 형성된 예시적인 적응형 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔을 도시한 도면.
도 6은 부가 시간 기간 이후에 도 2의 펨토 셀 기지국에 의해 형성된 예시적인 적응형 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔을 도시한 도면.
도 7은 또 다른 부가 시간 기간 이후에 도 2의 펨토 셀 기지국에 의해 형성된 예시적인 적응형 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔을 도시한 도면.
도 1은 하나의 실시예에 따른, 일반적으로 20인 무선 통신 시스템을 도시한다. 이용자 장비(도시되지 않음)는 무선 통신 시스템(20)을 통해 로밍(roaming)된다. 이용자 장비에 넓은 커버리지(coverage)의 영역을 제공하기 위해 지리적으로 분포되는 다수의 기지국들(BS1, BS2)이 제공된다. 각각의 기지국(BS1, BS2)은 하나 이상의 매크로 셀들(10)을 지원할 수 있다. 이용자 장비가 기지국들(BS1, BS2) 중 하나에 의해 지원된 섹터 내에 있다면, 연관된 무선 링크를 통해 이용자 장비와 연관된 기지국 사이에 통신이 확립될 수 있다. 물론, 도 1은 전형적인 통신 네트워크 내에 존재할 수 있는 이용자 장비 및 기지국들의 총수의 작은 서브세트(subset)를 도시하는 것이 인식될 것이다.
무선 통신 시스템(20)은 무선 네트워크 제어기(radio network controller; RNC) 및 작동 관리 매니저(operations administration manager; OAM)을 포함하는 네트워크 제어기(170)에 의해 관리된다. 네트워크 제어기(170)는 통신 링크를 통해 기지국들(BS1, BS2)과 통신함으로써 무선 통신 시스템(20)의 동작을 제어한다. 네트워크 제어기(170)는 또한 무선 통신 시스템(20)을 효율적으로 관리하기 위해 자신들 각각의 무선 링크들을 통해 이용자 장비와 통신할 수 있다.
네트워크 제어기(170)는 기지국들에 의해 지원된 매크로 셀들 사이의 지리적 관계에 대한 정보 뿐만 아니라, 매크로 셀들 내의 펨토 셀들(240)에 대한 세부 사항들을 포함하는 이웃 목록을 유지한다. 게다가, 네트워크 제어기(170)는 무선 통신 시스템(20) 내의 이용자 장비의 이전 위치들에 대한 정보를 제공하는 이력 위치 정보를 유지하여 이용자 장비 위치에 대한 미래 예측들이 행해질 수 있도록 한다. 네트워크 제어기(170)는 회로 교환 및 패킷 교환 네트워크들을 통해 트래픽을 라우팅(routing)하도록 동작가능하다. 그러므로, 네트워크 제어기(170)가 통신할 수 있는 모바일 스위칭 센터(mobile switching center)(200)가 제공된다. 그 다음, 모바일 스위칭 센터(200)는 공중 전화 교환 네트워크(public switched telephone network; PSTN)(210)와 같은 회로 교환 네트워크와 통신한다. 마찬가지로, 네트워크 제어기(170)는 서빙 범용 패킷 무선 서비스 지원 노드들(Serving General Packet Radio Service Support Nodes; SGSN) 및 게이트웨이 범용 패킷 무선 지원 노드(Gateway General Packet Radio Support Node; GGSN)(180)과 통신한다. 그 다음, GGSN는 예를 들면, 인터넷과 같은 패킷 교환 코어(190)와 통신한다.
기지국(BS1)과 연관된 매크로 셀(10) 내에는 펨토 셀 기지국(FBS1)이 제공되고, 이 펨토 셀 기지국(FBS1)은 건물(100) 부근에 펨토 셀(240)을 제공한다. 펨토 셀(240)은 건물(100) 부근에 이용자를 위한 국지적인 통신 커버리지를 제공한다. 펨토 셀 기지국(FBS1)은 MSC(200) 및 SGSN(180)와 통신한다. 핸드오버(handover)는 펨토 셀 기지국(FBS1)이 이용자 장비의 범위 내 유입을 검출하면, 기지국(BS1)과 펨토 셀 기지국(FBS1) 사이에서 발생한다.
도 2는 펨토 셀 기지국(FBS1)을 더 자세하게 도시한다. 펨토 기지국(FBS1)은 복수의 안테나들(2001 내지 200n)을 포함한다. 복수의 안테나들(2001 내지 200n)은 가중치 매트릭스(210)와 결합된다. 가중치 매트릭스(210)는 빔을 원하는 크기 및 형태로 형성하기 위해 안테나 가중치들을 안테나들(2001 내지 200n) 각각에 적용한다. 빔이 형성될 수 있는 분해능(resolution)은 안테나들(2001 내지 200n)의 수 및 구성에 좌우될 것이다. 각각의 안테나 가중치는 각각의 안테나(2001 내지 200n)에서 이용자 장비의 신호로부터 수신되는 신호 강도 및 위상에 기초하는 복소수이다.
가중치 생성기(220)는 각각의 안테나(2001 내지 200n)에서의 신호 강도 및 위상 정보로부터 결정되는 이용자 장비의 위치를 커버하는 빔을 형성하기 위해 수신되는 신호들에 기초하여 안테나 가중치들을 생성한다. 이용하기 위해 브로드캐스트 채널들에 의해 생성된 안테나 가중치들 및 이용하기 위해 데이터 송신 동안 생성된 안테나 가중치들은 일반적으로 상이할 것이다. 데이터 송신들 동안 가중치 생성기(220)에 의해 생성된 안테나 가중치들은 안테나들(2001 내지 200n) 각각에서 수신되는 신호 강도 및 위상에 응답한 것이고 이용자 장비 주위에 가능한 근접하게 데이터 송신 빔을 형성하고자 할 것이다. 그러나, 가중치 생성기(220)에 의해 브로드캐스트 채널 빔에 대해 생성된 안테나 가중치들은 이력 데이터 송신들에 기초하여, 이용자 장비가 있을 가능성이 있다고 예측되는 영역 상에 빔을 형성한다. 따라서, 가중치 저장장치(230)가 제공되고, 가중치 저장장치(230) 내에는 데이터 송신 빔들을 형성할 때 이용되는 안테나 가중치들이 저장되어서 이 이력 가중치들은 이용될 가중치들을 결정할 때 이용되어 브로드캐스트 채널 빔들을 형성할 수 있다.
도 3은 펨토 기지국(FBS1)의 주요 프로세싱 단계들을 도시한 흐름도이다.
단계(S10)에서, 프로세싱이 시작하고 S20으로 진행한다.
단계(S20)에서, 펨토 기지국(FBS1)의 제 1 초기화 이후에 또는 이용자에 의해 리셋 요청 이후에, 가중치 저장장치(230)는 클리어(clear)되고 가중치 생성기(220)는 브로드캐스트 채널들에 미리 결정된 안테나 가중치들을 제공한다. 그 다음, 이 미리 결정된 가중치들은 초기 확립에 따라 미리 결정된 초기 형상 및 크기를 갖는 빔을 형성한다. 예를 들면, 미리 결정된 가중치들은 초기에 전방향 브로드캐스트 채널 빔들을 셋 업(set up)하여 이용자 행동이 수집될 수 있을 때까지 초기 커버리지를 제공할 수 있다. 그 다음, 프로세싱은 단계(S30)로 진행한다.
S30에서, 펨토 기지국(FBS1)과의 데이터 송신들을 실행하는 활성 이용자 장비에 응답하여 가중치 생성기(220)에 의해 생성된 안테나 가중치들이 모니터링된다. 이 배열에서, 그와 같은 데이터 송신에 대한 안테나 가중치들은 다음에 이용하기 위해 가중치 저장장치(230)에 저장된다. 저장된 안테나 가중치들의 정확한 특성은 펨토 기지국(FBS1) 및 이용가능한 리소스들에 필요한 민감도(sensitivity) 및 반응도(responsiveness)에 따라, 구현마다 변할 수 있다. 예를 들면, 가중치 생성기(220)에 의해 생성된 안테나 가중치들은 가중치 저장장치(230)에 주기적으로 저장될 수 있다. 이 주기적 저장은 펨토 기지국(FBS1) 내에서 이용가능한 저장량에 따라 매 밀리초 내지 매 몇일마다 발생할 수 있다. 마찬가지로, 가중치 생성기(220)는 발생하는 각각의 완료된 데이터 송신(예를 들면, 호출)에 대한 평균 안테나 가중치를 결정하여 상기 평균을 가중치 저장장치(230)에 저장되도록 제공한다. 어떠한 특정 구현이 이용되든지, 가중치 저장장치(230)는 활성 이용자 장비와 펨토 기지국(FBS1) 사이의 이력 데이터 송신들과 연관된 다수의 안테나 가중치들을 구성하기 시작할 것이다. 때가 되면 가중치 저장장치(230)는 결국 다 차게 될 것이므로 "선입 선출(first-in first-out)" FIFO 장치가 이용되고, 이 장치에 의해 최신의 안테나 가중치들을 저장하기 위해 가장 오래된 안테나 가중치들이 가중치 저장장치(230)로부터 버려지고 따라서 이용자 장비의 최신 위치들과 관련되는 정보가 저장될 수 있음이 인식될 것이다. 그 다음, 임의의 얻어진 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들은 최신 정보에 기초할 것이다. 일단 송신 채널 안테나 가중치들이 가중치 저장장치(230)에 저장되었다면, 정보는 브로드캐스트 채널들에 대한 안테나 가중치들을 저장하는데 이용될 수 있고 따라서 브로드캐스트 채널 빔들의 형상 또는 크기를 변경시키는데 이용될 수 있다. 다시, 가중치 저장장치(230)에 의해 저장된 송신 채널 안테나 가중치들이 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 결정하는데 어떻게 이용되는지는 펨토 기지국(FBS1)에 필요한 특징들에 따라, 구현마다 변할 것이다. 그 다음, 프로세싱은 단계(S40)로 진행한다.
단계(S40)에서, 가중치 생성기(200)는 가중치 저장장치(230)에 저장된 안테나 가중치들을 참고하여 브로드캐스트 채널들에 대해 이용되는 안테나 가중치들을 결정한다. 단순화한 구현에서, 가중치 생성기(220)는 가중치 저장장치(230)에 저장된 안테나 가중치들의 평균을 구하여 브로드캐스트 채널들에 대한 안테나 가중치들을 생성한다. 다른 구현들에서, 가중치 생성기(220)는 미리 결정된 수의 최신 안테나 가중치들 만을 이용하거나 단지 미리 결정된 시간 기간에 저장된 상기 안테나 가중치를 이용한다. 이는 브로드캐스트 채널 빔이 이용자 장비에 의해 가장 최근에 이용되었던 영역 주위에 형성되는 것을 보장하는데 도움을 준다. 마찬가지로, 가중치 방식은 최신 안테나 가중치들의 영향을 증가하고 가장 오래된 안테나 가중치들의 영향을 감소하도록 저장된 안테나 가중치들에 적용될 수 있다. 그 다음, 프로세싱은 단계(S50)로 진행한다.
단계(S50)에서, 가중치 생성기(220)는 브로드캐스트 채널 빔들을 형상화하기 위해 얻어진 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 가중치 매트릭스(210)에 적용한다. 활성 이용의 패턴이 변할 때, 브로드캐스트 채널 빔들의 형상이 또한 응답하여 변할 것임이 확인될 수 있다.
도 4는 펨토 기지국(FBS1)의 동작을 더 자세하게 도시한다. 펨토 기지국(FBS1)의 제 1 초기화 시에, 가중치 저장장치(230)는 클리어되고 가중치 생성기(200)는 미리 결정된 가중치(이 경우에 1의 값)를 가중치 매트릭스(210)에 적용하고, 이로 인해 전방향 브로드캐스트 채널 빔(240A)이 형성된다. 확인될 수 있는 바와 같이, 브로드캐스트 채널 빔(240A)은 건물(100) 전체를 포함하지만, 또한 현저하게 건물의 경계를 넘어 확장된다. 따라서, 특히 인구 밀집 영역에서, 브로드캐스트 채널 빔(240A)은 다른 건물들 내로 확장될 수 있으므로, 인접한 펨토 셀들과의 간섭을 일으키고 매크로 셀(10) 내에서 간섭을 증가시킬 가능성이 있다.
도 5는 미리 결정된 시간 기간 이후에, 펨토 기지국(FBS1)에 의해 생성된 수정 또는 적응형 브로드캐스트 채널 빔(240B)을 도시한다. 확인될 수 있는 바와 같이, 브로드캐스트 채널 빔(240B)은 브로드캐스트 빔(240A)의 풋프린트(footprint)에 비해 훨씬 감소한 풋프린트를 갖는다. 건물(100) 부근에 도시된 각각의 십자표시는 이용자 장비와 펨토 기지국(FBS1) 사이에서 발생했던 활성 데이터 송신을 도시한다. 활성 데이터 송신들 각각은 가중치 저장장치(230)에 의해 저장된 안테나 가중치들을 발생시킨다. 가중치 저장장치(220)는 가중치 저장장치(230)에 저장된 안테나 가중치들을 이용하여 대부분의 활성 데이터 송신들의 위치 주위에 더 근접하여 형성되는 브로드캐스트 채널 빔을 생성한다. 확인될 수 있는 바와 같이, 이것은 브로드캐스트 채널 빔(240B)의 풋프린트를 제한함으로써, 임의의 인접한 펨토 셀들과의 간섭이 감소하고 매크로 셀(10) 내의 전체 간섭이 감소한다. 브로드캐스트 채널 빔(240B)의 풋프린트가 현저하게 감소할지라도, 이용자 장비는 펨토 기지국(FBS1)으로부터 응답이 수신될 때까지 자신의 폴링 신호(polling signal)를 반복하여 증가시킴으로써 이 브로드캐스트 채널 빔(240B) 외부에서 펨토 기지국(FBS1)과의 통신을 계속 확립할 수 있다. 또한, 이용자 장비의 신호 마진(signal margin) 및 민감도는 펨토 기지국(FBS1) 부근에 하지만, 브로드캐스트 채널 빔(240B)의 풋프린트 외부에 위치될 때 브로드캐스트 채널(240B)이 이용자 장비에 의해 여전히 검출될 수 있는 그러한 신호 마진 및 민감도일 것이다.
도 6은 부가 시간 기간 이후의 부가적인 수정된 브로드캐스트 채널 빔(240C)을 도시한다. 확인될 수 있는 바와 같이, 추가 활성 데이터 통신은 건물의 다른 부분 내에서 발생하였고 상기 통신들에 대한 송신 채널 안테나 가중치들은 가중치 저장장치(230)에 저장되었다. 따라서, 가중치 생성기(220)는 이 추가 안테나 가중치들에 기초하여 브로드캐스트 채널 빔(240C)을 생성한다. 확인될 수 있는 바와 같이, 브로드캐스트 채널 빔(240C)은 현재 건물(100)의 경계(perimeter)와 더 근접하게 정렬함으로써, 건물(100) 내에 양호한 커버리지를 제공하면서도 임의의 다른 펨토 셀들, 또는 매크로 셀(10)과의 임의의 간섭을 전체적으로 최소화한다.
도 7은 부가된 미리 결정된 시간 기간 이후에, 펨토 기지국(FBS1)에 의해 형성된 브로드캐스트 채널 빔(240D)을 도시한다. 확인될 수 있는 바와 같이, 이전에 이용된 건물(100)의 부분에서는 최근의 데이터 송신들이 발생하지 않았다. 대신, 최근의 데이터 송신들은 건물(100)의 다른 부분에서 및 건물(100)의 외부에 있는 영역에서 발생하였다. 따라서, 가중치 저장장치(230)에 의해 저장된 최신 송신 안테나 가중치들의 평균으로 인해 건물(100)의 상기 다른 부분을 커버하는 빔을 형성하는 브로드캐스트 채널 안테나 가중치가 발생한다.
그러므로, 다수의 안테나들(2001 내지 200n)을 구비하는 펨토 기지국들(FBS1)을 이용하는 펨토 셀들은 매크로 셀 네트워크에 대한 간섭을 최소화하기 위해 활성 이용자 장비로의 빔을 형성할 수 있음이 확인될 수 있다. 이용자 장비로부터 어떠한 피드백도 없고 따라서 통상적으로 지향되는 빔을 형성하는데 충분한 정보를 가지지 않을 수도 있는 공통 파일럿 채널(common pilot channel; CPICH)과 같은 공통 브로드캐스트 채널들은 다른 데이터 송신들로부터 얻어진 정보를 이용함으로써, 의도된 커버리지 영역에 걸치는 빔을 형성하는 알고리즘을 이용할 수 있다. 그러므로, 의도된 커버리지 영역 외부에서의 간섭을 생성하는 전방향 빔을 항상 이용하는 대신, 공통 채널들에 대해 형상화된 빔이 형성된다. 공통 채널들에 대한 커버리지는 반복해서 형상화된다. 초기에, 전방향 빔이 이용된다. 이용자가 호출을 행하거나 펨토 기지국(FBS1)에 접속할 때, 어떤 장소에서 활성 이용자로 지향되는 빔을 형성(각각의 펨토 안테나에서 수신되는 신호 강도 및 위상)하는데 이용되는 아테나 계수들(차원이 펨토 기지국 안테나들의 수와 동일한 복소 벡터, Si에 의해 표시되는)이 저장된다. 의도된 커버리지 영역 내의 다양한 위치들로부터 더 많은 호들 또는 접속들이 행해질 때, 의도된 커버리지 영역에 대한 빔을 형성하기 위한 공통 채널 안테나 계수들은 안테나 계수들의 평균으로서 얻어질 수 있다. 따라서, 공통 제어 채널들에 대해 형상화된 빔은 공통 채널 빔들에 대한 안테나 가중치들이 활성 이용으로부터 얻어진다는 사실로 인해 건물의 의도된 커버리지 영역에 일치하도록 형성된다. 이 방식은 매크로 네트워크 및 다른 펨토 셀들에 대한 간섭을 최소화한다.
본 발명의 예시적인 실시예들이 본원에서 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 개시되었을지라도, 본 발명은 도시된 정확한 실시예들로 제한되지 않고 다양한 변형들 및 수정들이 첨부된 청구항들 및 이들의 등가물들에 의해 규정되는 바의 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 달성될 수 있음이 이해된다.
10: 매크로 셀 20 : 무선 통신 시스템
100: 건물 170: 네트워크 제어기
180: 게이트웨이 범용 패킷 무선 지원 노드 190: 패킷 교환 코어
200 : 모바일 스위칭 센터 2001 내지 200n: 안테나
210: 공중 전화 교환 네트워크 220: 가중치 생성기
230: 가중치 저장장치 240: 펨토 셀

Claims (15)

  1. 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔(femto cell broadcast channel beam)을 확립하는 방법에 있어서:
    a) 펨토 셀 기지국과 이용자 장비 사이에서의 펨토 셀 데이터 채널을 통한 무선 데이터 송신들 동안 이용된 데이터 송신 안테나 가중치(data transmission antenna weight)들을 모니터링(monitoring)하는 단계;
    b) 상기 데이터 송신 안테나 가중치들로부터 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 얻는 단계; 및
    c) 상기 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 이용하여 상기 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔을 형성하는 단계를 포함하는, 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔을 확립하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 b)는:
    상기 데이터 송신 안테나 가중치들의 평균을 구함으로써 상기 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 얻는 단계를 포함하는, 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔을 확립하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 b)는:
    상기 데이터 송신 안테나 가중치들의 가장 최근의 가중치로부터 상기 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 얻는 단계를 포함하는, 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔을 확립하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 b)는:
    상기 데이터 송신 안테나 가중치들의 최근 이전(less recent)의 가중치들보다 상기 데이터 송신 안테나 가중치들의 가장 최근의 가중치를 더 가중함으로써 상기 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 얻는 단계를 포함하는, 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔을 확립하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 초기의 미리 결정된 값으로 설정하는 단계를 포함하는, 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔을 확립하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 a)는:
    펨토 셀 기지국과 이용자 장비 사이에서의 펨토 셀 데이터 채널을 통한 무선 데이터 송신들 동안 이용된 데이터 송신 안테나 가중치들을 미리 결정된 기간마다 모니터링하는 단계를 포함하는, 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔을 확립하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 a)는:
    각각의 완료된 무선 데이터 송신에 대해 평균화된 데이터 송신 안테나 가중치들을 모니터링하는 단계를 포함하는, 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔을 확립하는 방법.
  8. 펨토 셀 기지국에 있어서:
    이용자 장비와의 무선 통신을 확립하도록 동작가능한 복수의 안테나들;
    상기 무선 통신 동안 안테나 가중치들을 상기 복수의 안테나들에 적용하도록 동작가능한 안테나 가중치 매트릭스(antenna weighting matrix);
    펨토 셀 데이터 채널을 통한 상기 이용자 장비와의 무선 데이터 송신들 동안 이용된 데이터 송신 안테나 가중치들을 모니터링하도록 동작가능한 모니터링 논리부;
    상기 데이터 송신 안테나 가중치들로부터 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 얻고 상기 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 상기 안테나 가중치 매트릭스에 공급하여 펨토 셀 브로드캐스트 채널 빔이 상기 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 이용하여 형성될 수 있도록 동작가능한 도출 논리부(derivation logic)를 포함하는, 펨토 셀 기지국.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 도출 논리부는 상기 데이터 송신 안테나 가중치들의 평균을 구함으로써 상기 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 얻도록 동작가능한, 펨토 셀 기지국.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 도출 논리부는 상기 데이터 송신 안테나 가중치들의 가장 최근의 가중치로부터 상기 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 얻도록 동작가능한, 펨토 셀 기지국.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 도출 논리부는 상기 데이터 송신 안테나 가중치들의 최근 이전의 가중치보다 상기 데이터 송신 안테나 가중치들의 가장 최근의 가중치를 더 가중함으로써 상기 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 얻도록 동작가능한, 펨토 셀 기지국.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 도출 논리부는 상기 브로드캐스트 채널 안테나 가중치들을 초기의 미리 결정된 값들로 설정하도록 동작가능한, 펨토 셀 기지국.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 모니터링 논리부는 펨토 셀 기지국과 이용자 장비 사이에서의 펨토 셀 데이터 채널을 통한 무선 데이터 송신들 동안 이용된 데이터 송신 안테나 가중치들을 미리 결정된 기간마다 모니터링하도록 동작가능한, 펨토 셀 기지국.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 모니터링 논리부는 각각의 완료된 무선 데이터 송신에 대해 평균화된 데이터 송신 안테나 가중치들을 모니터링하도록 동작가능한, 펨토 셀 기지국.
  15. 컴퓨터 상에서 실행될 때, 청구항 제 1 항의 방법 단계들을 실행하도록 동작가능한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
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