KR101337764B1 - 펨토셀 네트워크에서의 데이터 전송 방법 및 펨토셀 데이터 통신 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 펨토셀 네트워크에서의 데이터 전송 방법 및 펨토셀 데이터 통신 시스템은 복수 개의 기지국 중 적어도 2개의 기지국은 동일한 단말기에 동일한 데이터를 전송하며, 상기 적어도 2개의 기지국으로부터의 전송되는 상기 데이터는 상기 단말기에 동시에 도달되도록 하여 단말기가 요청한 데이터가 증가된 신호의 세기로 수신되는 것으로 인식하게 되고 신호 대 간섭비가 좋아져서 전체적인 시스템의 성능이 향상될 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

펨토셀 네트워크에서의 데이터 전송 방법 및 펨토셀 데이터 통신 시스템{DATA TRANSMISSION METHOD IN FEMTOCELL AND FEMTOCELL DATA TRANSMISSION SYSTEM}

본 발명은 데이터 신호 전송 방법 및 데이터 통신 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 펨토셀과 같이 기지국들 사이의 거리가 가까운 네트워크 환경 내에서 셀 간의 간섭을 줄일 수 있는 데이터 전송 방법 및 데이터 통신 시스템에 관한 것이다.

펨토셀이란 널리 상용화되어 있는 광대역 유선 인터넷망을 통해 이동통신 코어 네트워크에 접속하여, 실내의 단말기에 무선 통신 서비스를 제공하는 초소형 기지국을 말한다.

이러한 펨토셀은 무선 통신 사용자들의 증가된 서비스 요구에 맞추어 무선 자원의 부족을 해결하도록 매크로 셀로부터의 트래픽을 분산 시킬 수 있는 저전력, 저비용 데이터 접속 기지국으로 주택 내부에서 빠른 데이터 전송 및 음성 전송을 원하는 사용자를 위해 10미터 이내의 작은 서비스 커버리지를 제공할 수 있다.

위와 같은 펨토셀은 원래 가정에서 사용될 목적으로 만들어졌으나 사업자 입장에서는 기존의 매크로 기지국을 설치하는 것보다 저렴한 가격으로 통화 품질과 서비스를 향상시키고 커버리지를 확대시킬 수 있으며, 사용자 입장에서는 단말기의 교체없이 실내에서 데이터 서비스를 저렴한 비용으로 사용할 수 있기 때문에 가정뿐만 아니라 공공장소나 기업 사무실에서도 펨토셀이 사용되고 있으며, 이러한 펨토셀을 기업형 펨토셀이라 한다.

그러나 공공장소나 기업 사무실 환경에서 펨토셀을 설치한다는 것은 제한된 장소에 다수의 펨토셀을 설치해야하기 때문에 신호의 감쇄 및 간섭의 증가로 인해 사용자의 성능이 저하될 수 있다.

이러한 신호 감쇄 및 간섭 증가 문제를 해결하기 위한 해법들이 연구되어 왔으나 매크로 셀 환경에서 연구된 종래 해법들은 복잡도가 크거나 펨토셀과 같이 작은 셀에서 적용하기 어려운 문제점이 있다.

이에 본 발명자는 펨토셀과 같이 기지국간 거리가 가까운 네트워크 시스템에서 펨토셀 간의 간섭으로 인한 성능 저하를 줄이기 위한 데이터 전송 방법 및 데이터 통신 시스템을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 데이터 전송 방법 및 데이터 통신 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 펨토셀과 같이 기지국간 거리가 가까운 네트워크 시스템에 적용될 수 있는 데이터 전송 방법 및 데이터 통신 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 적어도 2개의 기지국으로부터 동시에 동일한 데이터를 수신하여 단말기의 수신 성능을 높일 수 있는 데이터 전송 방법 및 데이터 통신 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 RSS값이 가장 큰 주변 기지국을 추가 기지국으로 지정하여 단말기의 수신 성능을 높일 수 있는 데이터 전송 방법 및 데이터 통신 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 추가 기지국에 초기 기지국과 단말기 사이의 데이터 통신 정보를 제공하여 적어도 2개의 기지국과 동일한 데이터 통신을 할 수 있는 데이터 전송 방법 및 데이터 통신 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기지국이 단말기로부터 채널 상태 정보를 받아 데이터 도달 시간을 동기화할 수 있는 데이터 전송 방법 및 데이터 통신 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 펨토셀 네트워크에서의 데이터 전송 방법은 복수개의 기지국 중 하나의 기지국이 초기 기지국으로서 단말기에 연결되는 1 단계, 상기 초기 기지국이 상기 단말기로부터 주변 기지국에 대한 통신상태정보를 전송받아 서버로 전송하는 2 단계, 상기 서버는 상기 통신상태정보를 분석하여 상기 단말기에 연결될 적어도 하나의 추가 기지국을 지정하는 3 단계 및 상기 초기 기지국과 상기 추가 기지국이 동일한 데이터를 상기 단말기에 동시에 도달하도록 전송하는 4 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 2 단계에서의 통신상태정보는 RSS(Received Signal Strength)값인 것이 바람직하며, 상기 서버는 단말기의 수신 성능을 향상시키기 위해 RSS값이 최대인 주변 기지국을 상기 추가 기지국으로 지정한다.

상기 3 단계에서, 상기 서버는 지정된 상기 추가 기지국이 초기 기지국과 동일하게 상기 단말기와 통신할 수 있도록 상기 초기 기지국이 상기 단말기에 데이터를 전송하기 위한 데이터 통신 정보를 제공하며, 이때 데이터 통신 정보는 채널 정보, 코딩, 모듈레이션 기법 등일 수 있다.

또한 상기 4 단계에서 상기 초기 기지국과 상기 추가 기지국이 상기 단말기로부터 채널 상태 정보를 받는 단계가 더 포함되고, 상기 초기 기지국과 추가 기지국은 상기 채널 상태 정보를 활용하여 데이터 도달 시간을 동기화하는 것이 바람직하다.

이 때 상기 채널 상태 정보는 상기 단말기가 상기 초기 기지국과 추가 기지국으로부터 받은 신호의 위상 또는 도착시간에 대한 정보 등일 수 있다.

위와 같은 데이터 전송을 위한 본 발명에 따른 데이터 통신 시스템은 복수 개의 기지국 및 서버를 포함하여 이루어지며, 상기 기지국 중 적어도 2개의 기지국은 동일한 단말기에 동일한 데이터를 전송하며, 상기 적어도 2개의 기지국으로부터의 전송되는 상기 데이터는 상기 단말기에 동시에 도달되는 것을 특징으로 한다.

상기 적어도 2개의 기지국 중 하나가 상기 단말기에 먼저 접속하는 초기 기지국으로서, 상기 단말기로부터 주변 기지국에 대한 통신상태정보를 전송받아 상기 서버로 전송하고, 서버는 전송받은 통신상태정보를 분석하여 상기 단말기에 데이터를 전송할 추가 기지국을 지정한다.

이 때 통신상태정보는 바람직하게 RSS(Received Signal Strength)값일 수 있으며, 상기 서버는 RSS값을 기준으로 추가 기지국을 지정하는데 가장 큰 주변 기지국을 추가 기지국으로 지정하는 것이 바람직하다.

또한 상기 서버는 상기 추가 기지국에 상기 초기 기지국이 상기 단말기에 데이터를 전송하기 위해 채널 정보, 코딩, 모듈레이션 기법 등을 포함하는 데이터 통신 정보를 제공하며, 상기 적어도 2개의 기지국은 상기 단말기로부터 채널 상태 정보를 받아 상기 동일한 데이터가 상기 단말기에 동시에 도달하도록 데이터 도달 시간을 동기화하는데 이 때 채널 상태 정보는 단말기가 적어도 2개의 기지국으로부터 받은 신호의 위상 또는 도착시간에 대한 정보 등일 수 있다.

본 발명에 따른 데이터 전송 방법 및 데이터 통신 시스템은 펨토셀과 같이 기지국간 거리가 가까운 네트워크 시스템에서 기본 기지국뿐만 아니라 RSS값이 가장 큰 주변 기지국을 포함하는 적어도 2개의 기지국으로부터 동시에 동일한 데이터를 수신하여 원하는 신호에 대한 질을 높여 시스템의 성능을 높일 수 있다.

도 1은 종래 펨토셀 네트워크 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 펨토셀 데이터 통신 시스템을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 펨토셀 데이터 통신 시스템을 보여주는 도면으로 도 3a는 단말기가 초기 기지국에 연결된 상태를 보여주고, 도 3b는 단말기가 초기 기지국 및 추가 기지국에 연결된 상태를 보여준다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 펨토셀 네트워크에서의 데이터 전송 방법을 보여주는 도면이다.

본 발명에 따른 데이터 통신 시스템은 펨토셀과 같이 제한된 공간에 서비스 커버리지가 작은 다수개의 기지국들이 설치되어 기지국들 사이의 거리가 가까운 네트워크 시스템에 적용된다.

이러한 종래 펨토셀 네트워크 시스템을 도시한 도 1을 참고로 보다 상세히 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이 한정된 공간 내에 복수개의 기지국(10)이 위치하며, 이들 기지국은 각각 유선으로 하나의 서버(20)에 연결되어 있으며, 단말기(30)가 특정 기지국(11)이 커버하는 셀 내에 위치할 경우 기지국(11)은 서비스 기지국으로서 단말기(30)와 무선으로 연결되어 통신하게 된다.

이 경우 단말기(30)는 자신이 위치한 곳을 커버하는 서비스 기지국(11)으로부터 데이터를 제공받게 되는데 동일한 셀 내에서도 위치에 따라 서비스 기지국(11)으로부터의 신호가 잘 제공되지 않거나 주변 기지국들로부터의 신호 간섭에 의해 데이터 수신 성능이 저하되는 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 데이터 통신 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 단말기(300)가 적어도 2개의 기지국(101, 102)으로부터 데이터를 전송받도록 한다.

물론 종래에도 단말기가 2개의 기지국 사이, 예를 들어 셀의 경계지역에 위치한 경우 인접한 2개의 기지국으로부터 모두 데이터를 전송받는 방법이 연구되었다. 그러나 이 경우 2개의 기지국으로부터의 데이터가 간섭 없이 전송되기 위해 주파수, 시간 또는 코드 자원을 분할하여 보내거나 하나의 데이터를 분할하여 각각의 기지국을 통해 보내거나 2개의 기지국에서 동시에 데이터를 단말기로 보낸 후 단말기에서 이러한 데이터가 동기화되도록 처리하는 방법 등으로 복잡도가 크고 단말기에서 처리해야할 정보량이 많거나 펨토셀과 같이 작은 셀에서 적용하기 어려운 문제점이 있다.

이에 본 발명에서는 팸토셀과 같이 서비스 면적이 작은 환경에서 적용 가능하도록 적어도 2개의 기지국으로부터 동일한 데이터가 단말기에 동시에 도달하도록 전송시간을 조절하여 데이터를 전송하고자 한다.

도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 데이터 전송 방법 및 데이터 통신 시스템을 보다 상세히 설명하면, 도 3a에 도시된 바와 같이 복수개의 기지국(100) 중 하나의 기지국이 초기 기지국(101)으로서 단말기에 연결된다.

상기 초기 기지국은 단말기(300)가 위치한 영역을 커버하는 기지국이거나 단말기와 통신상태가 가장 우수한 기지국일 수 있다.

이와 같이 초기 기지국(101)과 단말기(300)가 연결되면, 단말기는 주변 기지국에 대한 통신상태정보를 초기 기지국에 전송하고, 초기 기지국은 이 통신상태정보를 수신하여 서버(200)로 전달한다. 이때 통신상태정보는 단말기(300)와 기지국(100) 사이의 통신상태를 알려줄 수 있는 어떤 정보도 가능하며, 특히 RSS(Received Signal Strength)값이 바람직하다.

위와 같이 초기 기지국(101)으로부터 단말기 주변 기지국에 대한 통신상태정보를 수신한 서버(200)는 상기 통신상태정보를 분석하여 상기 단말기에 연결될 적어도 하나의 추가 기지국을 지정하는데 이 때 추가로 지정되는 기지국은 통신상태가 가장 우수한 기지국으로, 통신상태정보가 RSS값인 경우 RSS값이 최대인 주변기지국을 추가 기지국으로 지정한다.

도 3b에는 1개의 기지국이 추가 기지국(102)으로 지정되었으나 필요에 따라 2개 이상의 기지국이 추가 기지국으로 지정될 수 있다.

이와 같이 추가 기지국(102)이 지정되면 추가 기지국은 단말기(300)의 요청에 따라 상기 초기 기지국(101)과 함께 동일한 데이터를 단말기에 동시에 도달하도록 전송한다.

추가 기지국이 초기 기지국과 함께 단말기로부터 요청되는 동일한 데이터를 단말기에 전송하기 위해 상기 서버(200)는 도 3b에 도시된 바와 같이 지정된 추가 기지국(102)에 상기 초기 기지국(101)이 단말기(300)에 데이터를 전송하기 위한 데이터 통신 정보를 제공한다.

상기 서버가 추가 기지국에 제공하는 데이터 통신 정보는 초기 기지국(101)이 단말기(300)에 데이터를 전송할 때 사용하는 채널 정보, 코딩, 모듈레이션 기법 등이다.

또한 초기 기지국(101)과 추가 기지국(102)은 단말기로부터 요청되는 동일한 데이터를 동시에 단말기에 도달하도록 하기 위해 단말기로부터 채널 상태 정보를 받을 수 있다.

상기 채널 상태 정보는 채널을 통해 초기 기지국(101)과 추가 기지국(102)으로부터 단말기에 들어오는 두 신호의 위상 또는 도착시간에 대한 정보 등 초기 기지국과 추가 기지국이 동일한 데이터를 동일한 시간에 단말기에 도달하도록 데이터 도착 시간을 동기화하기 위해 필요한 정보이다.

단말기는 초기 기지국과 추가 기지국으로부터 들어오는 신호에 대한 위상 또는 도착시간에 대한 정보를 동기 검출(coherent detection) 등의 방법으로 추정할 수 있으며, 이들 채널 상태 정보를 기지국들에 보내 데이터 도착 시간을 동기화할 수 있게 한다.

이 때 각 기지국은 스스로 또는 서로 통신하여 데이터 도착 시간을 동기화하거나 단말기로부터 받은 채널 상태 정보를 서버로 보내고, 서버로부터 시간 지연 등에 대한 지시를 받을 수도 있다.

데이터 도착시간을 동기화하는 방법을 보다 상세히 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이 초기 기지국(101)과 단말기 사이의 거리(L1)와 추가 기지국(102)과 단말기 사이의 거리(L2)가 서로 다르기 때문에 동일한 시간에 초기 기지국과 추가 기지국에서 데이터를 전송하게 되면 더 가까이 위치한 기지국으로부터의 데이터가 먼저 단말기에 수신되게 된다. 또한 초기 기지국(101)과 추가 기지국(102)이 단말기(300)로부터 동일한 거리에 위치한다 하더라도 데이터를 전송했을 때 채널 상태에 따라 전송시간이 서로 달라질 수 있다.

이런 경우 단말기 입장에서는 비록 2개의 기지국으로부터 동일한 데이터를 수신한다 하더라도 서로 시간차를 두고 수신되기 때문에 여전히 신호의 감쇄 및 간섭 문제가 해결되지 않는다.

그러나 본 발명에서는 단말기가 각 기지국에 각 기지국으로부터의 신호가 도착한 시간 등과 같은 채널 상태 정보를 제공하고 만약 초기 기지국으로부터 단말기에 데이터를 전송했을 때 t₁의 시간이 소요되며, 추가 기지국으로부터 단말기에 데이터를 전송했을 때 t₁+α의 시간이 소요된다면 도 5에 도시된 바와 같이 추가 기지국(102)은 초기 기지국보다 α만큼 빨리 즉, T-(t₁+α)에 데이터를 전송하고, 초기 기지국(101)은 T-t₁에 데이터를 전송하거나 초기 기지국이 추가 기지국 보다 α만큼 시간을 지연하여 데이터를 전송함으로써 초기 기지국으로부터의 데이터와 추가 기지국으로부터의 데이터가 단말기에 시간 T에 동시 도달하도록 하는 것이다.

상기 초기 기지국과 추가 기지국이 서로 얼마만큼 시간을 지연하여 데이터를 전송해야하는지 여부는 기지국 단계에서 결정될 수도 있고 단말기로부터의 채널 상태 정보를 서버로 전송하여 서버에서 시간 지연에 대한 명령을 기지국에 보내도록 구성할 수도 있다.

이러한 방법에 따르면, 단말기의 입장에서는 데이터 수신 후 별도의 처리 과정 없이 바로 원하는 신호의 세기가 증가되어 오는 것으로 인식하게 되고 따라서 단말기가 받은 신호에 대한 신호 대 간섭비(signal to interference ratio)가 좋아져서 전체적인 시스템의 성능이 향상될 수 있다.

10, 100 : 펨토셀 20, 200 : 서버
11 : 서비스 기지국 101 : 초기 기지국
102 : 추가 기지국 30, 300 : 단말기

Claims (14)

1. 복수개의 기지국 중 하나의 기지국이 초기 기지국으로서 단말기에 연결되는 1 단계;
   상기 초기 기지국이 상기 단말기로부터 주변 기지국에 대한 통신상태정보를 전송받아 서버로 전송하는 2 단계;
   상기 서버는 상기 통신상태정보를 분석하여 상기 단말기에 연결될 적어도 하나의 추가 기지국을 지정하는 3 단계; 및
   상기 초기 기지국과 상기 추가 기지국이 동일한 데이터를 상기 단말기에 동시에 도달하도록 전송하는 4 단계;
   를 포함하며,
   상기 4 단계는 상기 초기 기지국과 상기 추가 기지국이 상기 단말기로부터 채널 상태 정보를 받는 단계를 더 포함하고,
   상기 초기 기지국과 상기 추가 기지국은 상기 채널 상태 정보를 활용하여 데이터 도달 시간을 동기화하며,
   상기 채널 상태 정보는 상기 단말기가 상기 초기 기지국 및 추가 기지국으로부터 받은 신호의 위상 또는 도착시간에 대한 정보인 것을 특징으로 하는 펨토셀 네트워크에서의 데이터 전송 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 2 단계에서, 상기 통신상태정보는 RSS(Received Signal Strength)값인 것을 특징으로 하는 펨토셀 네트워크에서의 데이터 전송 방법.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 2 단계에서, 상기 서버는 RSS값이 최대인 주변 기지국을 상기 추가 기지국으로 지정하는 것을 특징으로 하는 펨토셀 네트워크에서의 데이터 전송 방법.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 3 단계에서, 상기 서버는 지정된 상기 추가 기지국에 상기 초기 기지국이 상기 단말기에 데이터를 전송하기 위한 데이터 통신 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 펨토셀 네트워크에서의 데이터 전송 방법.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 데이터 통신 정보는 채널 정보, 코딩, 모듈레이션 기법인 것을 특징으로 하는 펨토셀 네트워크에서의 데이터 전송 방법.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 복수 개의 기지국 및 서버를 포함하여 이루어지며,
   상기 기지국 중 적어도 2개의 기지국은 동일한 단말기에 동일한 데이터를 전송하며,
   상기 적어도 2개의 기지국으로부터의 전송되는 상기 데이터는 상기 단말기에 동시에 도달되고,
   상기 적어도 2개의 기지국은 상기 단말기로부터 채널 상태 정보를 받아 상기 동일한 데이터가 상기 단말기에 동시에 도달하도록 데이터 도달 시간을 동기화하며,
   상기 채널 상태 정보는 상기 단말기가 상기 적어도 2개의 기지국으로부터 받은 신호의 위상 또는 도착시간에 대한 정보인 것을 특징으로 하는 펨토셀 데이터 통신 시스템.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 적어도 2개의 기지국 중 하나가 상기 단말기에 먼저 접속하는 초기 기지국으로서, 상기 단말기로부터 주변 기지국에 대한 통신상태정보를 전송받아 상기 서버로 전송하고,
   상기 서버는 상기 통신상태정보를 분석하여 상기 단말기에 데이터를 전송할 추가 기지국을 지정하는 것을 특징으로 하는 펨토셀 데이터 통신 시스템.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 통신상태정보는 RSS(Received Signal Strength)값이며, 상기 서버는 RSS값이 가장 큰 주변 기지국을 추가 기지국으로 지정하는 것을 특징으로 하는 펨토셀 데이터 통신 시스템.
    
11. 제 9 항에 있어서, 상기 서버는 상기 추가 기지국에 상기 초기 기지국이 상기 단말기에 데이터를 전송하기 위한 데이터 통신 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 펨토셀 데이터 통신 시스템.
    
12. 제 11 항에 있어서, 상기 데이터 통신 정보는 채널 정보, 코딩, 모듈레이션 기법인 것을 특징으로 하는 펨토셀 데이터 통신 시스템.
    
13. 삭제
14. 삭제

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