KR101355109B1 - 분산소형 기지국 활용하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법 및 이를 이용한 이동 통신 시스템 - Google Patents

분산소형 기지국 활용하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법 및 이를 이용한 이동 통신 시스템 Download PDF

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Abstract

분산소형 기지국 활용하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법 및 이를 이용한 이동 통신 시스템을 공개한다. 본 발명의 이동 통신 시스템의 적어도 하나의 매크로 기지국이 복수개의 분산 소형 기지국으로부터 기설정된 주기동안 수집된 자원 할당을 위한 정보를 수신하고, 수신된 정보에 기초하여 안테나 그룹핑 및 빔 파워 할당을 통해 복수개의 분산 소형 기지국 각각에 서로 다르게 무선 백홀 자원 용량을 할당한다. 따라서 복수개의 분산 소형 기지국 각각은 필요로 하는 용량의 자원을 할당 받을 수 있다. 또한 분산 소형 기지국은 정보 수집 주기 중일지라도, 갑작스런 트래픽의 증가 시에는 매크로 기지국으로 무선 백홀 자원의 추가를 요청하여 추가 자원을 할당받을 수 있다. 그러므로 매크로 기지국과 분산 소형 기지국 사이에 제한된 무선 백홀 자원을 매우 효율적으로 이용하여 양질의 이동 통신 서비스를 이동 통신 단말로 제공할 수 있다.

Description

분산소형 기지국 활용하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법 및 이를 이용한 이동 통신 시스템 {METHOD FOR MANAGING WIRELESS BACKHAUL RESOURCE IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM UTILIZING DISTRIBUTED SMALL BASE STATION AND MOBILE COMMUNICATION SYSTEM USING IT}
본 발명은 분산소형 기지국 활용하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 법 및 이를 이용한 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 매크로 기지국과 복수개의 분산 소형 기지국 사이의 무선 백홀 용량을 복수개의 분산 소형 기지국 각각의 트래픽 변동 요구에 따라 적응적으로 조절할 수 있는 분산소형 기지국 활용하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 법 및 이를 이용한 통신 시스템에 관한 것이다.
정보 통신 기술의 발달에 따라 사용자는 다양한 통신 환경에서 통신 기능의 제공을 요구하고 있다. 특히 이동 통신 서비스의 경우에는 다양한 통신 환경의 변화에 유기적으로 대응할 수 있도록 셀(Cell)의 크기가 점차로 축소되어가는 경향이 있다.
이러한 통신 환경의 변화에 대응하기 위한 차세대 이동 통신 서비스에서는 기존의 매크로 기지국(Macro Base Station : 이하 MBS)을 기반으로 하는 셀보다 유동적인 셀을 구축할 수 있도록 MBS와 더불어 분산 소형 기지국((Distributed small Base Station : 이하 DBS)을 기반으로 소형 셀을 구성한다.
DBS를 이용하는 이동 통신 서비스는 복수개의 DBS가 적어도 하나의 MBS와 무선 채널을 형성하여 자원을 할당 받는다. 기존의 이동 통신 서비스에서 기지국은 대역폭이 큰 유선 백홀을 통해 상위 기지국과 하위 기지국이 연결되므로, 하위 기지국이 상위 기지국으로 충분한 자원을 제공받을 수 있었다. 그러나 DBS는 유선 백홀에 비해 상대적으로 자원 용량이 적은 무선 백홀을 통해 MBS와 연결되므로, DBS가 이동 통신 단말(Mobile-station : 이하 MS)로 이동 통신 서비스를 제공하기 위해 지원 가능한 자원 용량에는 한계가 있다.
따라서 한정된 무선 백홀 자원 용량을 이용하여 MS에 원활한 이동 통신 서비스를 제공하기 위해서는 MBS와 복수개의 DBS 사이의 무선 백홀 자원을 효율적으로 관리할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 적어도 하나의 매크로 기지국과 복수개의 분산 소형 기지국 사이의 무선 백홀 자원을 효율적으로 관리할 수 있는 이동 통신 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 분산소형 기지국 활용하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 이동 통신 시스템은 적어도 하나의 이동 통신 단말기(MS); 서비스 제공 구간에 기 할당된 무선 백홀 용량을 이용하여 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말기로 이동 통신 서비스를 제공하고, 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말기에 대한 서비스 정보를 수집하는 복수개의 분산 소형 기지국(DBS); 및 복수개의 안테나를 구비하고, 기설정된 주기에 따라 상기 서비스 제공 구간과 교대로 설정되는 용량 조절 구간에 상기 복수개의 분산 소형 기지국으로부터 상기 수집된 서비스 정보를 수신 및 분석하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각이 필요로 하는 상기 무선 백홀 용량을 결정하고, 결정된 무선 백홀 용량에 따라 상기 복수개의 안테나를 그룹핑하고 상기 그룹핑된 안테나에서 출력되는 빔 파워를 조절하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각에 제공되는 무선 백홀 용량을 조절하는 적어도 하나의 매크로 기지국(MBS); 을 포함한다.
상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각은 상기 서비스 제공 구간에 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말에서 요구하는 트래픽 정보 및 채널 정보를 상기 서비스 정보로서 수집하고, 수집된 상기 서비스 정보를 통계 처리 및 업데이트 하여 상기 용량 조절 구간에 상기 적어도 하나의 매크로 기지국으로 전송하는 트래픽/채널 정보 관리부; 및 상기 서비스 제공 구간에 상기 적어도 하나의 매크로 기지국으로부터 제공된 무선 백홀 용량 내에서 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말로 데이터를 송수신하는 협력 송수신부; 를 포함하는 것을특징으로 한다.
상기 협력 송수신부는 상기 적어도 하나의 매크로 기지국이 상기 용량 조절 구간 동안 상기 복수개의 분산 소형 기지국 중 소정 개수의 분산 소형 기지국이 클러스터를 형성하여 협력 전송을 하도록 설정한 경우, 상기 매크로 기지국에서 설정하는 협력 전송 기법에 따라 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말에 대해 클러스터를 형성하는 다른 분산 소형 기지국의 협력 송수신부와 협력하여 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말로 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 매크로 기지국은 상기 용량 조절 구간에 상기 복수개의 분산 소형 기지국으로부터 상기 서비스 정보를 수신하고, 수신된 서비스 정보를 분석하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각에 대해 할당할 상기 무선 백홀 용량을 결정하는 용량 결정부; 및 상기 용량 결정부에 의해 결정된 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각에 대한 상기 무선 백홀 용량에 따라 상기 복수개의 안테나를 그룹핑하고, 그룹핑 된 안테나에서 출력되는 빔파워를 조절하는 자원 관리부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 용량 결정부는 상기 적어도 하나의 매크로 기지국이 할당 가능한 전체 무선 백홀 용량 내에서 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각에서 요청하는 무선 백홀 용량에 상기 요청하는 무선 백홀 용량에 비례하는 여분의 무선 백홀 용량을 더하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각으로 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각은 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말에서 요구하는 트래픽이 상기 할당된 무선 백홀 용량을 초과하는 경우, 상기 서비스 제공 구간 중에도 임시 조절 구간을 설정하여 상기 적어도 하나의 매크로 기지국으로 추가 무선 백홀 용량 요청을 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 매크로 기지국은 상기 복수개의 분산 소형 기지국 중 적어도 하나의 분산 소형 기지국으로부터 상기 추가 무선 백홀 용량 요청이 수신되면, 상기 임시 조절 구간에 상기 추가 무선 백홀 용량을 결정하고, 결정된 추가 무선 백홀 용량을 요청한 상기 분산 소형 기지국으로 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 매크로 기지국은 상기 서비스 제공 구간에 상기 복수개의 분산 소형 기지국으로부터 상기 적어도 하나의 매크로 기지국과 상기 복수개의 분산 소형 기지국 사이의 채널 정보를 수신하고, 상기 용량 조절 구간에 수신한 상기 채널 정보에 기초하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국의 클러스터 형성 여부와 협력 전송 기법을 설정하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국으로 전송하고, 상기 분산 소형 기지국으로부터 수신한 상기 서비스 정보뿐만 아니라 상기 협력 전송 기법을 함께 고려하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각에 할당할 상기 무선 백홀 용량을 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 서비스 제공 구간은 상기 용량 조절 구간보다 상대적으로 긴 시간 구간인 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법은 적어도 하나의 이동 통신 단말기(MS), 상기 이동 통신 단말기로 이동 통신 서비스를 제공하기 위해 분산 배치되는 복수개의 분산 소형 기지국(DBS) 및 복수개의 안테나를 포함하는 적어도 하나의 매크로 기지국(MBS)을 구비하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법에 있어서, 서비스 제공 구간 동안 상기 복수개의 분산 소형 기지국이 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말기로 상기 이동 통신 서비스를 제공하고, 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말기에 대한 서비스 정보를 수집하는 단계; 및 기설정된 주기에 따라 상기 서비스 제공 구간과 교대로 설정되는 용량 조절 구간에 상기 적어도 하나의 매크로 기지국이 상기 분산 소형 기지국으로부터 상기 서비스 정보를 수신 및 분석하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각이 필요로 하는 상기 무선 백홀 용량을 상기 복수개의 안테나를 그룹핑하고 상기 그룹핑된 안테나에서 출력되는 빔 파워를 조절하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국으로 할당되는 상기 무선 백홀 용량을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 포함한다.
상기 무선 백홀 용량을 조절하는 단계는 상기 분산 소형 기지국이 상기 적어도 하나의 매크로 기지국으로 상기 서비스 정보를 전송하는 단계; 상기 매크로 기지국이 수신한 상기 서비스 정보를 분석하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각이 필요로 하는 상기 무선 백홀 용량을 결정하는 단계; 및 상기 매크로 기지국이 상기 결정된 무선 백홀 용량에 따라 상기 복수개의 안테나를 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 안테나에서 출력되는 빔 파워를 조절하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국으로 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 무선 백홀 용량을 결정하는 단계는 상기 적어도 하나의 매크로 기지국이 할당 가능한 전체 무선 백홀 용량 내에서 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각에서 요청하는 무선 백홀 용량에 상기 요청하는 무선 백홀 용량에 비례하는 여분의 무선 백홀 용량을 더하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각에 할당할 상기 무선 백홀 용량을 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 서비스 정보를 수집하는 단계는 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각이 상기 적어도 하나의 매크로 기지국으로부터 제공된 무선 백홀 용량 내에서 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말로 데이터를 송수신하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말에서 요구하는 트래픽 정보 및 채널 정보를 상기 서비스 정보로서 수집하고, 수집된 상기 서비스 정보를 통계 처리 및 업데이트하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 서비스 정보를 수집하는 단계는 상기 복수개의 분산 소형 기지국이 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말에서 요구하는 트래픽이 상기 할당된 무선 백홀 용량을 초과하는 경우, 상기 서비스 제공 구간 중에도 임시 조절 구간을 설정하여 상기 적어도 하나의 매크로 기지국으로 추가 무선 백홀 용량 요청을 전송하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 매크로 기지국이 상기 복수개의 분산 소형 기지국 중 적어도 하나의 분산 소형 기지국으로부터 상기 추가 무선 백홀 용량 요청을 수신하면, 상기 임시 조절 구간에 상기 추가 무선 백홀 용량을 결정하고, 결정된 추가 무선 백홀 용량을 요청한 상기 분산 소형 기지국으로 제공하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 서비스 정보를 수집하는 단계는 상기 복수개의 분산 소형 기지국이 상기 적어도 하나의 매크로 기지국과 상기 복수개의 분산 소형 기지국 사이의 채널 정보를 상기 적어도 하나의 매크로 기지국으로 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 무선 백홀 용량을 결정하는 단계는 상기 매크로 기지국이 상기 채널 정보에 기초하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국의 클러스터 형성 여부와 협력 전송 기법을 설정하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국으로 전송하는 단계; 및 상기 분산 소형 기지국으로부터 수신한 상기 서비스 정보뿐만 아니라 상기 협력 전송 기법을 함께 고려하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각에 할당할 상기 무선 백홀 용량을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 이동 통신 시스템의 적어도 하나의 매크로 기지국이 복수개의 분산 소형 기지국으로부터 기설정된 주기동안 수집된 자원 할당을 위한 정보를 수신하고, 수신된 정보에 기초하여 안테나 그룹핑 및 빔 파워 할당을 통한 BDMA 빔을 이용하여 복수개의 분산 소형 기지국 각각에 서로 다르게 무선 백홀 자원 용량을 할당한다. 따라서 복수개의 분산 소형 기지국 각각은 필요로 하는 용량의 자원을 할당 받을 수 있다. 또한 분산 소형 기지국은 정보 수집 주기 중일지라도, 갑작스런 트래픽의 증가 시에는 매크로 기지국으로 무선 백홀 자원의 추가를 요청하여 추가 자원을 할당받을 수 있다.
또한 DBS가 클러스터를 형성하는 경우에 클러스터를 형성한 DBS 들의 협력 전송 기법에 따라 복수개의 DBS 각각에 서로 다르게 무선 백홀 자원 용량을 할당할 수 있다.
그러므로 매크로 기지국과 분산 소형 기지국 사이에 제한된 무선 백홀 자원을 매우 효율적으로 이용하여 양질의 이동 통신 서비스를 이동 통신 단말로 제공할 수 있다.
도1 은 본 발명에 따른 분산소형 기지국 활용하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법의 개념을 나타낸다.
도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 시스템의 구성을 나타낸다.
도3 은 본 발명에 따른 MBS가 복수개의 DBS에 무선 자원을 분배하는 일 실시예를 나타낸다.
도4 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 통신 시스템의 동작 스케줄을 나타낸다.
도5 는 본 발명의 일 예에 따른 DBS의 상태별 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법을 나타낸다.
도6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 DBS가 개별적으로 동작하는 경우 무선 백홀 용량 조절 방법의 개요를 나타낸다.
도7 은 도6 의 무선 백홀 용량 조절 방법에 따른 MBS의 동작을 나타낸다.
도8 은 도6 의 무선 백홀 용량 조절 방법에 따른 DBS의 동작을 나타낸다.
도9 는 도6 내지 도8 에 따른 이동 통신 시스템의 동작을 나타낸다.
도10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 DBS가 클러스터를 형성하는 경우 무선 백홀 용량 조절 방법의 개요를 나타낸다.
도11 및 도12 는 다양한 협력 전송 기법의 일예를 나타낸다.
도13 는 도10 에 따른 이동 통신 시스템의 동작을 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “...기”, “모듈”, “블록” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도1 은 본 발명에 따른 분산소형 기지국 활용하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법의 개념을 나타낸다.
본 발명에 따른 이동 통신 시스템은 적어도 하나의 MBS(MBS), 적어도 하나의 DBS(DBS), 및 적어도 하나의 MS(MS)을 포함하여 구성된다.
도1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법은 복수개의 DBS가 각각 지원해야 하는 MS의 개수와 분포 및 복수개의 DBS 중 소정 개수의 DBS가 협력적으로 MS를 지원할지 여부 및 각 MS가 요구하는 트래픽의 량등을 분석하여 MBS로 전송한다. 그리고 MBS는 복수개의 DBS 각각이 지원하는 MS의 분포나 협력 전송 기법, 트래픽 요구량을 분석하고, 분석 결과에 따라 각각의 DBS가 필요로 하는 무선 백홀 용량을 할당한다. MBS는 복수개의 안테나를 할당된 용량에 따라 그룹핑하거나 빔 파워를 조절하여 복수개의 DBS 각각에 서로 다르게 무선 백홀 자원 용량을 할당한다.
또한 MBS는 유동적으로 변화하는 DBS의 상태에 따라 DBS에 할당된 무선 백홀 용량을 적응적으로 가변한다. 이때 MBS가 DBS로 할당할 수 있는 전체 무선 백홀 용량 또한 한정되어 있으므로, MBS는 할당 가능한 전체 무선 백홀 용량 내에서 각 DBS에 할당할 무선 백홀 용량을 결정한다.
즉 본 발명에 따른 이동 통신 시스템은 MBS가 DBS로부터 전송되는 무선 자원 요구량을 분석하고, 분석된 부선 자원 요구량에 대응하는 무선 자원을 할당가능한 전체 무선 백홀 용량에서 분할하여 각 DBS로 전송한다. 그리고 MBS는 이후 계속적으로 DBS의 무선 자원 요구량을 감지하고, DBS의 무선 자원 요구량의 변화에 대응하여 적응적으로 무선 자원 용량 가변하여 DBS로 할당한다.
도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 시스템의 구성을 나타낸다.
복수개의 DBS(DBS) 각각은 트래픽/채널정보 관리부(110) 및 협력 송수신부(120)를 포함한다. 트래픽/채널 정보 관리부(110)는 DBS(DBS)가 이동 통신 서비스를 제공할 MS에서 요구하는 트래픽 정보 및 채널 정보를 수집하여 관리하고, 수집된 트래픽 정보 및 채널 정보를 기설정된 시간 구간에 MBS(MBS)로 통지한다. 즉 트래픽/채널 정보 관리부(110)는 MS로 이동 통신 서비스를 제공하기 위해 필요로 하는 자원 용량 정보를 수집하여 MBS(MBS)로 전송한다. 여기서 트래픽/채널 정보 관리부(110)가 MBS(MBS)로 트래픽 정보 및 채널 정보를 전송하는 시간 구간에 대해서는 후술하도록 한다.
협력 송수신부(120)는 개별적으로 MS에 대해 이동 통신 서비스를 제공하거나, 다른 DBS(DBS)의 협력 송수신부(120)와 함께 협력하여 MS에 대해 이동 통신 서비스를 제공한다. DBS(DBS)를 구비하는 이동 통신 시스템은 복수개의 DBS(DBS)가 각각 개별적으로 MS에 대해 이동 통신 서비스를 제공할 수도 있으며, 복수개의 DBS(DBS)가 협력하여 MS로 이동 통신 서비스를 제공할 수도 있다. 복수개의 DBS(DBS)가 협력하여 MS로 이동 통신 서비스를 제공하는 경우, 협력하는 복수개의 DBS(DBS)들은 클러스터를 형성하고, 클러스터를 형성한 DBS(DBS)들은 단일 DBS보다 큰 셀 영역(cell area)을 구성하여 MS에 대한 이동 통신 서비스를 제공한다. 복수개의 DBS(DBS)가 클러스터를 형성하면, 셀 영역이 확장됨에 따라 MS는 단일 DBS로부터 이동 통신 서비스를 제공 받는 경우보다 안정적인 이동 통신 서비스를 제공 받을 수 있으며, 핸드오버(Hand Over : 이하 HO)의 횟수가 줄어들기 때문에 서비스 품질이 향상될 수 있다. 특히 최근의 이동 통신 시스템은 MS의 이동에 따라 클러스터를 형성하는 DBS(DBS)들의 구성을 가변하여 MS의 HO 발생을 최소화하는 가상 셀 네트워크(Vitual Cell Network : VCN) 기법도 활발히 연구되고 있다.
DBS(DBS)의 협력 송수신부(120)가 개별적으로 MS에 대해 이동 통신 서비스를 제공할지 또는 다른 DBS(DBS)의 협력 송수신부(120)와 함께 협력하여 MS에 대해 이동 통신 서비스를 제공할지는 일반적으로 MBS가 결정하여 각 DBS로 통지한다.
적어도 하나의 MS(MS)는 각각은 용량 결정부(210) 및 자원 관리부(220)를 구비한다. 용량 결정부(210)은 복수개의 DBS(DBS)의 트래픽/채널정보 관리부(110)로부터 트래픽 정보 및 채널 정보를 수신하고, 수신한 트래픽 정보 및 채널 정보를 분석하여, 각 DBS에 할당할 무선 백홀 용량을 결정한다.
자원 관리부(220)는 용량 결정부(210)에서 결정된 각 DBS별 무선 백홀 용량에 따라 MBS(MBS)의 복수개의 안테나를 그룹핑하고, 빔 파워를 조절하여, 각 DBS로 무선 자원을 분배한다. 즉 자원 관리부(220)는 결정된 DBS별 무선 백홀 용량에 대응하는 무선 자원을 DBS(DBS)로 분배하기 위해 MBS(MBS)가 활용 가능한 자원인 복수개의 안테나와 빔 파워를 관리한다.
도3 은 본 발명에 따른 MBS가 복수개의 DBS에 무선 자원을 분배하는 일 실시예를 나타낸다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 이동 통신 시스템은 MBS가 복수개의 DBS로 무선 자원을 조절하여 할당한다. MBS는 BDMA(Beam Division Multiple Access)를 이용하여 DBS(DBS)로 무선 자원을 제공하며, BDMA에서는 빔(beam)을 조절하여 무선 백홀 용량을 조절할 수 있다. 즉 무선 백홀 용량은 MBS에서 방출하는 빔에 따라 조절된다. 그리고 본 발명에서 MBS는 빔을 조절하기 위해 안테나 그룹핑 기법과 빔 파워 조절 기법을 이용한다.
도3 에서는 3개의 DBS(DBS1 ~ DBS3)에서 필요로 하는 무선 백홀 용량이 DBS1 이 가장 크고, DBS2 가 가장 작은 것으로 가정하여 설명한다.
먼저 안테나 그룹핑 기법에 대해서 설명한다.
MBS가 17개의 안테나를 구비하는 경우를 가정하면, MBS는 가장 큰 무선 백홀 용량을 필요로 하는 DBS1에 가장 많은 8개의 안테나를 할당하여 제1 안테나 그룹(AG1)을 형성하고, 그 다음으로 큰 무선 백홀 용량을 필요로 하는 DBS3 에 6개의 안테나를 할당하여 제3 안테나 그룹(AG3)을 형성하며, 마지막으로 가장 작은 무선 백홀 용량을 필요로 하는 DBS2 에 대하 가장 작은 개수의 3개의 안테나를 할당하여 제2 안테나 그룹(AG2)을 형성한다.
이렇게 안테나 그룹을 형성하는 경우, 알려진 바와 같이 가장 많은 안테나가 할당된 제1 안테나 그룹(AG1)이 다른 안테나 그룹(AG2, AG3)에 비해 더욱 세밀한 빔을 형성할 수 있고, 가장 작은 안테나가 할당된 제2 안테나 그룹(AG2)은 넓은 빔을 형성하게 된다. 그리고 빔이 세밀하게 될수록 목적 위치인 DBS에 무선 자원을 집중하여 전송할 수 있으므로 DBS1이 가장 많은 무선 자원을 할당 받을 수 있다.
한편 빔 파워 조절 기법은, MBS가 그룹핑된 복수개의 안테나 그룹(AG1 ~ AG3)에 각각 다른 크기의 전력을 공급함에 따라 각각의 안테나 그룹의 빔 파워를 조절한다. MBS에서 사용할 수 있는 전력 또한 제한되어 있으므로, MBS는 가장 큰 무선 백홀 용량을 필요로 하는 DBS1에 대응하는 제1 안테나 그룹(AG1) 가장 큰 전력을 인가하고, 가장 작은 무선 백홀 용량을 필요로 하는 DBS2에 대응하는 제2 안테나 그룹(AG2)에 가장 작은 전력을 인가함으로서 DBS1 에 가장 큰 무선 백홀 용량을 할당 할 수 있다.
도4 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 통신 시스템의 동작 스케줄을 나타낸다.
상기에서 DBS의 트래픽/채널정보 관리부(110)는 수집된 트래픽 정보 및 채널 정보를 기설정된 시간 구간에 MBS(MBS)로 통지하는 것으로 설명하였다. 이는 DBS에 트래픽 정보 및 채널 정보가 변경될 때마다 MBS와 DBS 사이에 통신을 수행하게 되면, 네트워크에 부하가 발생하여 무선 백홀 자원이 낭비될 뿐만 아니라, MBS와 DBS 자체에도 부하가 발생하기 때문이다. 또한 무선 백홀 용량의 잦은 변경은 네트워크의 상태를 혼란스럽게 하여 이동 통신 시스템의 복잡도를 증가시키는 원인이 될 수 있다. 이에 본 발명에서는 DBS가 MBS로 트래픽 정보 및 채널 정보를 전송하고, MBS가 전송된 트래픽 정보 및 채널 정보를 분석하여 각 DBS에 할당할 무선 백홀 용량을 조절하는 시간 구간을 설정한다. 본 발명에서는 상기한 무선 백홀 용량을 조절하는 구간을 용량 조절 구간이라고 한다. 다시 말해 MBS와 DBS는 도4 에 도시된 바와 같이 기설정된 주기를 갖는 용량 조절 구간에서 무선 백홀 용량을 조절하고, 그 이외의 시간 구간인 서비스 제공 구간에서는 DBS에 할당된 무선 백홀 용량으로 MS로 이동 통신 서비스를 제공한다. 그리고 서비스 제공 구간은 용량 조절 구간에 비해 상대적으로 매우 긴 시간 구간(예를 들면 용량 조절 구간의 10배 이상)을 갖는다. DBS는 서비스 제공 구간 동안, 서비스를 제공하는 MS에 대한 트래픽 및 채널의 통계값(평균 및 분산)을 수집하여 업데이트하여, 용량 조절 구간에 MBS로 전송할 트래픽 정보 및 채널 정보를 생성한다.
일반적으로 DBS에 발생하는 트래픽은 MS의 상태에 따라 계속적으로 가변된다. 따라서 MBS가 DBS에서 필요로 하는 무선 백홀 용량만을 DBS로 할당하는 경우, DBS에 발생한 트래픽이 DBS에 할당된 무선 백홀 용량을 초과할 수 있다. 즉 DBS내의 트래픽 변동에 매우 취약하게 된다. 이에 MBS는 용량 조절 구간에서 DBS들이 요청한 무선 백홀 용량만이 아니라 여분의 용량을 더 할당한다. DBS는 필요로 하는 무선 백홀 용량과 더불어 여분의 무선 백홀 용량을 추가로 할당 받아, 서비스 제공 구간에서 트래픽의 변동에도 안정적으로 이동 통신 서비스를 제공할 수 있다. 그리고 MBS가 여분의 무선 백홀 용량을 DBS로 할당함에 따라 용량 조절 구간으로 진입하는 주기(서비스 제공 구간의 시간)를 가능한 길게 설정할 수 있다. MBS는 DBS로 여분의 용량을 할당할 때, 각 DBS가 요청한 무선 백홀 용량에 비례하여 여분의 용량을 할당할 수 있다.
MBS가 DBS가 요청하는 무선 백홀 용량과 더불어 여분의 무선 백홀 용량을 DBS에 할당하더라도, 경우에 따라서 DBS에서 발생하는 트래픽이 할당된 무선 백홀 용량을 초과하는 경우가 발생할 수도 있다. 여분의 무선 백홀 용량이 할당되어 있으므로, DBS에서 발생하는 트래픽이 할당된 무선 백홀 용량을 초과하는 경우가 발생하는 것은 매우 드물게 발생하겠지만, 일단 발생하면, 용량 조절 구간의 주기가 고정되어 있으므로 DBS는 다음 용량 조절 구간까지 MS에 대해 안정적인 이동 통신 서비스를 제공할 수 없게 된다. 이러한 문제를 방지하기 위해 본 발명에서는 임시 조절 구간을 구비한다. 임시 조절 구간은 용량 조절 구간과 마찬가지로 DBS가 MBS로 트래픽 정보 및 채널 정보를 전송하고, MBS가 전송된 트래픽 정보 및 채널 정보를 분석하여 각 DBS에 할당할 무선 백홀 용량을 조절하는 시간 구간이다. 다만 용량 조절 구간은 주기적인데 반해, 임시 조절 구간은 DBS에 트래픽이 폭증하여 할당된 무선 백홀 용량만으로는 MS에 대해 안정적인 이동 통신 서비스를 제공할 수 없는 것으로 판단되는 경우, DBS가 MBS로 요청하여 발생하는 시간 구간이다.
즉 본 발명에 따른 이동 통신 서비스의 무선 백홀 용량 조절 방법은 서비스 제공 구간 동안 DBS가 수집한 트래픽 정보 및 채널 정보를 MBS가 기설정된 용량 조절 구간에 수신하고, 수신된 트래픽 정보 및 채널 정보에 근거하여 DBS가 요청하는 용량 이상의 무선 백홀 용량을 각 DBS로 할당한다. 그리고 서비스 제공 구간에서도 DBS는 트래픽이 폭증하여 안정적인 서비스가 불가능한 경우에 MBS에 대해 임시 용량 조절을 요청하여 갑작스런 트래픽의 증가에도 용이하게 대응할 수 있도록 한다.
도5 는 본 발명의 일 예에 따른 DBS의 상태별 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법을 나타낸다.
상기한 바와 같이 DBS를 구비하는 이동 통신 시스템은 복수개의 DBS가 각각 개별적으로 MS에 대해 이동 통신 서비스를 제공할 수도 있으며, 복수개의 DBS가 협력하여 MS로 이동 통신 서비스를 제공할 수도 있다.
도5 에서 (a)는 복수개의 DBS가 개별적으로 소형 기지국으로서 동작하는 경우를 나타내며, (b)는 복수개의 DBS가 클러스터를 형성하여 협력 전송 기법으로 MS에 대해 서비스를 제공하는 경우를 나타낸다.
(a)에 도시된 바와 같이 DBS가 개별적인 소형 기지국으로 동작하는 경우에는 협럭 전송 기법을 사용하지 않으므로, 복수개의 DBS 각각이 서비스를 지원하는 MS에 대한 정보만을 고려하면 된다. 그러나 (b)에 도시된 바와 같이, 복수개의 DBS가 클러스터를 형성하여 MS에 대해 협력 전송을 수행하는 경우에는 DBS들이 어떠한 협력 전송 기법을 사용하는지 고려하여 복수개의 DBS에 할당할 무선 백홀 용량을 결정해야 한다. 따라서 DBS가 개별적으로 동작하는 (a)에 비해 DBS가 클러스터를 형성하는 (b)의 경우에 무선 백홀 용량을 결정할 때, 고려할 사항이 더욱 많다.
이하에서는 (a)의 경우와 (b)의 경우 각각에 대해 무선 백홀 용량을 결정하는 과정을 설명한다.
도6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 DBS가 개별적으로 동작하는 경우 무선 백홀 용량 조절 방법의 개요를 나타낸다.
도6 에서 실선은 서비스 제공 구간에서의 동작을 나타내며, 점선은 용량 조절 구간 또는 임시 조절 구간에서의 동작을 나타낸다.
상기한 바와 같이, DBS가 클러스터를 형성하지 않고 개별적으로 동작하는 경우에는 협력 전송 기법을 사용하지 않기 때문에, 각 DBS가 개별적으로 서비스를 제공하는 MS에 대한 정보만을 고려한다.
도6을 참조하여 DBS가 개별적으로 동작하는 경우 무선 백홀 용량 조절 방법을 설명하면, 우선 복수개의 DBS들 각각은 서비스 제공 구간 동안 MS에 이동 통신 서비스를 제공함과 더불어 서비스를 제공하는 MS 들의 서비스 정보를 수집한다. 여기서 서비스 정보는 트래픽 정보 및 채널 정보를 포함할 수 있다. 그리고 DBS들은 서비스 제공 구간 동안 각각 수집한 정보를 통계 처리하고 업데이트 한다. 이후 용량 조절 구간이 되면, DBS들은 MBS로 수집한 서비스 정보를 전송한다. MBS는 복수개의 DBS 각각으로부터 서비스 정보를 수신하고, 수신된 서비스 정보를 분석하여 각 DBS에 할당할 무선 백홀 용량을 결정한다. 그리고 결정된 무선 백홀 용량에 따라 안테나를 그룹핑하고 빔 파워를 조절하여 각 DBS로 결정된 무선 백홀 자원을 할당한다.
도7 은 도6 의 무선 백홀 용량 조절 방법에 따른 MBS의 동작을 나타낸다.
우선 MBS의 동작을 살펴보면, MBS는 서비스 제공 구간에 복수개의 DBS 각각에 대해 이전 결정된 무선 백홀 용량에 따라 무선 자원을 제공한다(S110). 그리고 서비스 제공 구간 동안에도 DBS들로부터 용량 추가 요청이 수신되는지 판별한다(S120). 만일 용량 추가 요청이 수신되면, MBS는 DBS에 초과 트래픽이 발생한 것으로 판별하여 임시 조절 구간으로 진입하고, DBS에 추가로 할당할 무선 백홀 용량을 계산한다(S130). 추가 무선 백홀 용량이 계산되면, 계산된 추가 무선 백홀 용량에 따라 안테나 그룹핑 및 빔 파워 조절을 재실시하여 각 DBS를 향한 빔을 변형한다(S140). MBS는 추가 무선 백홀 용량 계산 시에도 여분의 용량을 더 할당할 수 있다.
그리고 MBS는 기설정된 주기를 갖는 용량 조절 구간인지 판별한다(S150). 용량 조절 구간이 아니면, 할당된 무선 백홀 자원을 DBS로 계속 제공한다(S110). 그러나 용량 조절 구간이면, 복수개의 DBS들로부터 서비스 정보를 수신한다(S160). 서비스 정보가 수신되면, MBS는 수신된 서비스 정보를 분석하여 DBS 각각에 할당할 무선 백홀 용량을 결정한다(S170). 이후 결정된 무선 백홀 용량에 따라 안테나를 그룹핑하고 빔 파워를 결정하여 각 DBS에 대한 빔을 형성하여 무선 백홀을 제공한다. 이에 DBS들은 할당된 무선 백홀 자원을 이용하여 MS들로 이동 통신 서비스를 제공한다.
도8 은 도6 의 무선 백홀 용량 조절 방법에 따른 DBS의 동작을 나타낸다.
도8 을 참조하면, 복수개의 DBS 각각은 서비스 제공 구간에 이전 할당된 무선 백홀 자원으로 MS로 이동 통신 서비스를 제공한다(S210). 동시에 복수개의 DBS 각각은 서비스 제공 구간에 각 MS로부터 서비스 정보를 수집하여 분석한다(S220). 그리고 분석 결과, MS로 이동 통신 서비스를 제공하기 위해 필요한 트래픽이 DBS에 할당된 무선 백홀 용량을 초과하는지 판별한다(S230). 만일 트래픽이 할당된 무선 백홀 용량을 초과하면, DBS는 MBS 로 백홀 용량 추가를 요청한다(S240). 이때 DBS는 추가로 할당받아야할 무선 백홀 용량을 MBS로 통지하기 위해 수집한 서비스 정보를 MBS로 전송한다. 이에 MBS가 추가 무선 백홀 용량을 제공하면, 추가 무선 백홀 용량을 수신하여 확인한다(S250). 그리고 DBS는 기설정된 주기를 갖는 용량 조절 구간인지 판별한다(S260). 만일 용량 조절 구간이 아니면, DBS는 할당된 무선 백홀 용량을 이용하여 MS로 이동 통신 서비스를 제공한다(S210). 그러나 용량 조절 구간이면, DBS는 수집된 서비스 정보를 MBS로 전송한다(S270). 그리고 MBS가 서비스 정보를 분석하여 무선 백홀 용량을 할당하면, 무선 백홀 용량을 수신하고(S280), 할당된 무선 백홀 용량으로 MS에 대한 이동 통신 서비스를 제공한다(S210).
도9 는 도6 내지 도8 에 따른 이동 통신 시스템의 동작을 나타낸다.
도6 내지 도8 을 참조하여 도9 의 이동 통신 시스템의 동작을 설명하면, 먼저 DBS는 서비스 제공 구간에 이전 할당된 무선 백홀 용량으로 적어도 하나의 MS 에 대해 이동 통신 서비스를 제공하는 한편, 적어도 하나의 MS 각각으로부터 트래픽 정보 및 채널 정보를 포함하는 서비스 정보를 수신한다. 그리고 수신한 서비스 정보를 통계 처리하여 업데이트 한다. 이후 서비스 제공 구간이 종료되고 용량 조절 구간이 되면, 통계 처리되어 업데이트 된 서비스 정보를 MBS로 전송한다. 서비스 정보를 수신한 MBS는 각 DBS로 할당할 무선 백홀 용량을 결정하고, 결정된 무선 백홀 용량에 따라 안테나를 그룹핑하고 빔 파워를 조절하여 빔을 형성하여 각 DBS로 빔을 통한 무선 백홀 용량을 할당한다.
무선 백홀 용량을 할당 받은 DBS는 다시 할당받은 무선 백홀 용량에서 MS 들로 이동 통신 서비스를 제공하고, 서비스 정보를 수집한다. 수집된 서비스 정보에서 만일 트래픽이 할당된 무선 백홀 용량을 초과하는 것으로 판단되면, DBS는 임시 조절 구간으로 설정하여 MBS 로 무선 백홀 용량 추가 요청을 전송한다. MBS는 무선 백홀 용량 추가 요성이 수신되면, 임시 조절 구간으로 설정하고, 무선 백홀 용량 추가 요청과 함께 전송되는 서비스 정보를 분석하여 DBS로 추가 할당할 무선 백홀 용량을 결정하고, 결정된 무선 백홀 용량에 따라 빔을 변형하여, DBS로 추가 무선 백홀 용량을 할당한다.
그러면 DBS는 이전 할당된 무선 백홀 용량과 추가 무선 백홀 용량을 이용하여 MS로 이동 통신 서비스를 제공한다.
도9 에서는 하나의 MBS와 하나의 DBS만을 도시하였으나, 이는 상기에서 DBS가 개별적으로 동작하는 것을 가정하여, 복수개의 DBS가 각각 MBS와 개별적으로 통신을 수행하기 때문에 설명의 편의를 위해 하나의 DBS 만을 대표로 도시한 것이다. 또한 도9 에서는 설명의 편의를 위해 서비스 제공 구간의 시간과 용량 조절 구간의 시간을 임의로 표시한 것으로서, 서비스 제공 구간의 시간과 용량 조절 구간의 시간의 주기 및 길이는 도4 를 참조하는 것이 바람직하다.
이상에서는 DBS 들이 클러스터를 형성하지 않고 개별적으로 이동 통신 서비스를 제공하는 경우의 무선 백홀 용량 조절 방법을 설명하였다. 그러나 DBS가 클러스터를 형성하는 경우에는 클러스터를 형성한 DBS들이 사용하는 협력 전송 기법에 따라 다시 여러 가지 경우를 생각할 수 있다.
도10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 DBS가 클러스터를 형성하는 경우 무선 백홀 용량 조절 방법의 개요를 나타낸다.
도10 에서 도6 에서와 마찬가지로 실선은 서비스 제공 구간에서의 동작을 나타내며, 점선은 용량 조절 구간 또는 임시 조절 구간에서의 동작을 나타낸다. 그리고 굵은 화살표는 클러스터를 형성하는 DBS들이 MS에 대해 이동 통신 서비스를 제공하는 경로를 나타낸다.
일반적으로 DBS들이 클러스터를 형성하는 경우, 클러스터를 형성할 DBS와 클러스터를 형성한 DBS들이 이용하는 협력 전송 기법은 MBS에 의해 결정된다.
이에 DBS들은 서비스 제공 구간 동안 우선 이전 설정된 협력 전송 기법에 따라 MS 들로 이동 통신 서비스를 제공하는 한편, MS들로부터 서비스 정보를 수집한다.
DBS들은 서비스 제공 구간 동안 각각 수집한 서비스 정보를 통계 처리하고 업데이트 한다. 그리고 DBS 들은 서비스 제공 구간 동안 MBS와 DBS 사이의 채널 정보를 업데이트하여 MBS로 전송한다. 즉 MBS는 서비스 제공 구간 동안, 수시로 MBS와 DBS 사이의 채널 정보를 수신하여 분석한다.
그리고 용량 조절 구간이 되면, DBS는 서비스 정보를 MBS로 전달한다. 이에 MBS는 수신한 서비스 정보와 더불어 서비스 제공 구간 동안 수신한 MBS와 DBS 사이의 채널 정보를 바탕으로 DBS의 협력 전송 기법을 결정하고, 결정된 협력 전송 기법에 따라 각 DBS로 할당할 무선 백홀 용량을 결정한다. 그리고 결정된 무선 백홀 용량에 따라 각 DBS에 대한 빔을 형성하여 DBS로 전송함으로서 각 DBS의 무선 백홀 용량을 조절한다.
결과적으로 도6 과 비교하면, 도10 의 무선 백홀 용량 조절 방법은 MBS가 서비스 제공 구간 동안 DBS로부터 MBS와 DBS 사이의 채널 정보를 추가로 수신하고, 수신한 채널 정보와 서비스 정보를 기초로 협력 전송 기법을 결정한 후, 결정된 협력 전송 기법에 따라 각 DBS 에 할당할 무선 백홀 용량을 결정하는 점에서 차이가 있다.
도11 및 도12 는 다양한 협력 전송 기법의 일예를 나타낸다.
먼저 도11 에서 (a)는 협력 전송 기법 중 풀 데이터 쉐어링(Full Data Sharing) 기법을 나타내며, (b)는 노 데이터 쉐어링(No Data Sharing) 기법을 나타낸다.
(a)에 도시된 풀 데이터 쉐어링 기법은 클러스터를 형성하는 모든 DBS가 셀 영역 내의 모든 MS에 대해 데이터를 협력적으로 전송하는 기법으로서, DBS들은 모두 셀 영역 내의 모든 MS에 대해 이동 통신 서비스를 제공할 수 있도록 MS들이 필요로 하는 데이터(X1, X2, X3)를 모두 수신한다. 즉 풀 데이터 쉐어링 기법은 모든 DBS가 모든 MS로 협력적으로 이동 통신 서비스를 제공하므로, 각 DBS에 할당되는 무선 백홀 용량은 균일하게 설정될 수 있다.
그에 반해 (b)에 도시된 노 데이터 쉐어링 기법은 비록 DBS들이 클러스터를 형성하지만, 각각 대응하는 MS에 대해서만 이동 통신 서비스를 제공하므로 실제로는 DBS들이 개별적으로 동작하는 도6 과 유사한 협력 전송 기법이다. (b)에서는 DBS들이 개별적으로 대응하는 MS에 대한 이동 통신 서비스만을 제공하므로, DBS들 각각은 대응하는 MS를 위한 데이터(X1), (X2), (X3)만을 수신한다. 따라서 노 데이터 쉐어링 기법은 각 DBS가 대응하는 MS로 개별적으로 이동 통신 서비스를 제공하므로, 각 DBS에 대응하는 MS의 개수가 동일하고 각각의 MS가 발생하는 트래픽이 동일하다고 가정하면, 각 DBS에 할당되는 무선 백홀 용량은 균일하게 설정될 수 있다. 즉 클러스터를 형성하지 않는 DBS에 대한 무선 백홀 용량 조절 기법과 동일하게 적용될 수 있다.
한편 도12 는 부분 데이터 쉐어링(Partial Data Sharing) 기법을 나타내며, 부분 데이터 쉐어링은 데이터 쉐어링 상태에 따라 각 DBS에 할당되어야 할 무선 백홀 용량이 다르게 설정되어야 한다.
도12 에서 (a)의 경우에 DBS1 은 MS1 에 대해서만 이동 통신 서비스를 제공하는 반면, DBS2 는 MS1 및 MS2 에 대해 이동 통신 서비스를 제공하며, DBS3 는 MS1 내지 MS3 모두에 대해 이동 통신 서비스를 제공하도록 구성되어 있다. 이런 경우, DBS3 는 MS1 내지 MS3에 대해 이동 통신 서비스를 제공해야 하므로 DBS1 또는 DBS2 에 비해 더 많은 무선 백홀 용량이 할당되어야 함은 자명하다.
유사하게 (b)의 경우에 DBS1 은 MS1 에 대해서만 이동 통신 서비스를 제공하는 반면, DBS2 및 DBS3 는 각각 2개씩의 MS((MS1, MS2), (MS2, MS3))에 대해 이동 통신 서비스를 제공해야한다. 따라서 DBS2 및 DBS3 는 DBS1 보다 더 많은 무선 백홀 자원을 할당 받는 것이 바람직하다.
그러나 상기에서는 모든 MS가 동일한 트래픽을 발생시키는 경우를 가정한 것으로서, 실제 MBS가 DBS에 대한 무선 백홀을 할당하는 경우에는 협력 전송 기법의 종류 및 상태뿐만 아니라 DBS에 수집된 서비스 정보도 함께 고려하여 무선 백홀 용량을 할당하여야 한다. 예를 들어 도12 의 (b)에서 MS1 이 대량의 트래픽을 발생 시키는 경우, 비록 DBS1 은 MS1 에 대해서만 이동 통신 서비스를 제공하지만, MS1 에 대해 이동 통신 서비스를 제공하지 않는 DBS3 보다 더 큰 무선 백홀 용량을 할당 받을 수도 있다.
도13 는 도10 에 따른 이동 통신 시스템의 동작을 나타낸다.
도10 을 참조하여 도13 의 이동 통신 시스템의 동작을 설명하면, 먼저 클러스터를 형성한 복수개의 DBS는 서비스 제공 구간에 이전 할당된 무선 백홀 용량으로 적어도 하나의 MS 에 대해 협력 전송 기법으로 이동 통신 서비스를 제공하는 한편, 적어도 하나의 MS 각각으로부터 트래픽 정보 및 채널 정보를 포함하는 서비스 정보를 수신한다. DBS는 또한 MBS-DBS 사이의 채널 정보를 획득하여 MBS로 전송한다.
이에 DBS는 MS로부터 수신한 서비스 정보를 통계 처리하여 업데이트 하는 한편, MBS는 DBS로부터 수신한 채널 정보를 분석하여 업데이트 한다.
이후 서비스 제공 구간이 종료되고 용량 조절 구간이 되면, DBS는 통계 처리되어 업데이트 된 서비스 정보를 MBS로 전송한다. 서비스 정보를 수신한 MBS는 업데이트 된 채널 정보와 서비스 정보를 분석하여 클러스터를 형성한 DBS들이 이동 통신 서비스를 제공할 MS를 위해 사용할 협력 전송 기법을 결정하고, 결정된 협력 전송 기법을 클러스터된 DBS들로 전송하여 각 DBS 들이 어떤 MS로 이동 통신 서비스를 제공할지를 통지한다.
또한 MBS 는 결정된 협력 전송 기법에 따라 각 DBS들에 할당할 무선 백홀 용량을 결정하고, 결정된 무선 백홀 용량에 따라 안테나를 그룹핑하고, 빔 파워를 조절하여 빔을 형성한다. 그리고 형성된 빔을 이용하여 DBS로 각각 결정된 무선 백홀 자원을 할당한다.
무선 백홀 용량을 할당 받은 DBS는 다시 할당받은 무선 백홀 용량에서 MS 들로 이동 통신 서비스를 제공하고, 서비스 정보를 수집한다.
즉 도13 에 도시된 이동 통신 시스템의 무선 백홀 용량 조절 방법은 MBS가 단순히 DBS 들의 트래픽과 채널에 대한 정보만으로 무선 백홀 용량을 조절하지 않고, 클러스터를 형성하는 DBS 들의 협력 전송 기법을 함께 고려하여 각 DBS 들에 할당될 무선 백홀 용량을 조절한다.
비록 도13 에서는 임시 조절 구간을 도시하지 않았으나, 클러스터를 형성하는 DBS에 대한 무선 백홀 용량 조절 방법 또한 서비스 제공 구간 중에 임시 조절 구간이 포함될 수 있다.
결과적으로 본 발명에 따른 분산소형 기지국 활용하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법은 적어도 하나의 MBS가 복수개의 DBS으로부터 기설정된 주기동안 수집된 자원 할당을 위한 정보를 수신하고, 수신된 정보에 기초하여 안테나 그룹핑 및 빔 파워 할당을 통해 복수개의 DBS 각각에 서로 다르게 무선 백홀 자원 용량을 할당할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법은 DBS가 클러스터를 형성하는 경우에 클러스터를 형성한 DBS 들의 협력 전송 기법에 따라 복수개의 DBS 각각에 서로 다르게 무선 백홀 자원 용량을 할당할 수 있다. 그러므로 MBS과 DBS 사이에 제한된 무선 백홀 자원을 매우 효율적으로 이용하여 양질의 이동 통신 서비스를 MS로 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 적어도 하나의 이동 통신 단말기(MS);
    서비스 제공 구간에 기 할당된 무선 백홀 용량을 이용하여 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말기로 이동 통신 서비스를 제공하고, 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말기에 대한 서비스 정보를 수집하는 복수개의 분산 소형 기지국(DBS); 및
    복수개의 안테나를 구비하고, 기설정된 주기에 따라 상기 서비스 제공 구간과 교대로 설정되는 용량 조절 구간에 상기 복수개의 분산 소형 기지국으로부터 상기 수집된 서비스 정보를 수신 및 분석하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각이 필요로 하는 상기 무선 백홀 용량을 결정하고, 결정된 무선 백홀 용량에 따라 상기 복수개의 안테나를 그룹핑하고 상기 그룹핑된 안테나에서 출력되는 빔 파워를 조절하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각에 제공되는 무선 백홀 용량을 조절하는 적어도 하나의 매크로 기지국(MBS); 을 포함하는 이동 통신 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각은
    상기 서비스 제공 구간에 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말에서 요구하는 트래픽 정보 및 채널 정보를 상기 서비스 정보로서 수집하고, 수집된 상기 서비스 정보를 통계 처리 및 업데이트 하여 상기 용량 조절 구간에 상기 적어도 하나의 매크로 기지국으로 전송하는 트래픽/채널 정보 관리부; 및
    상기 서비스 제공 구간에 상기 적어도 하나의 매크로 기지국으로부터 제공된 무선 백홀 용량 내에서 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말로 데이터를 송수신하는 협력 송수신부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 협력 송수신부는
    상기 적어도 하나의 매크로 기지국이 상기 용량 조절 구간 동안 상기 복수개의 분산 소형 기지국 중 소정 개수의 분산 소형 기지국이 클러스터를 형성하여 협력 전송을 하도록 설정한 경우, 상기 매크로 기지국에서 설정하는 협력 전송 기법에 따라 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말에 대해 클러스터를 형성하는 다른 분산 소형 기지국의 협력 송수신부와 협력하여 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말로 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 매크로 기지국은
    상기 용량 조절 구간에 상기 복수개의 분산 소형 기지국으로부터 상기 서비스 정보를 수신하고, 수신된 서비스 정보를 분석하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각에 대해 할당할 상기 무선 백홀 용량을 결정하는 용량 결정부; 및
    상기 용량 결정부에 의해 결정된 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각에 대한 상기 무선 백홀 용량에 따라 상기 복수개의 안테나를 그룹핑하고, 그룹핑 된 안테나에서 출력되는 빔파워를 조절하는 자원 관리부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 용량 결정부는
    상기 적어도 하나의 매크로 기지국이 할당 가능한 전체 무선 백홀 용량 내에서 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각에서 요청하는 무선 백홀 용량에 상기 요청하는 무선 백홀 용량에 비례하는 여분의 무선 백홀 용량을 더하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각으로 제공하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  6. 제2 항에 있어서, 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각은
    상기 적어도 하나의 이동 통신 단말에서 요구하는 트래픽이 상기 할당된 무선 백홀 용량을 초과하는 경우, 상기 서비스 제공 구간 중에도 임시 조절 구간을 설정하여 상기 적어도 하나의 매크로 기지국으로 추가 무선 백홀 용량 요청을 전송하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 매크로 기지국은
    상기 복수개의 분산 소형 기지국 중 적어도 하나의 분산 소형 기지국으로부터 상기 추가 무선 백홀 용량 요청이 수신되면, 상기 임시 조절 구간에 상기 추가 무선 백홀 용량을 결정하고, 결정된 추가 무선 백홀 용량을 요청한 상기 분산 소형 기지국으로 제공하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  8. 제2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 매크로 기지국은
    상기 서비스 제공 구간에 상기 복수개의 분산 소형 기지국으로부터 상기 적어도 하나의 매크로 기지국과 상기 복수개의 분산 소형 기지국 사이의 채널 정보를 수신하고, 상기 용량 조절 구간에 수신한 상기 채널 정보에 기초하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국의 클러스터 형성 여부와 협력 전송 기법을 설정하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국으로 전송하고,
    상기 분산 소형 기지국으로부터 수신한 상기 서비스 정보뿐만 아니라 상기 협력 전송 기법을 함께 고려하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각에 할당할 상기 무선 백홀 용량을 결정하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 서비스 제공 구간은
    상기 용량 조절 구간보다 상대적으로 긴 시간 구간인 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.

  10. 적어도 하나의 이동 통신 단말기(MS), 상기 이동 통신 단말기로 이동 통신 서비스를 제공하기 위해 분산 배치되는 복수개의 분산 소형 기지국(DBS) 및 복수개의 안테나를 포함하는 적어도 하나의 매크로 기지국(MBS)을 구비하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법에 있어서,
    서비스 제공 구간 동안 상기 복수개의 분산 소형 기지국이 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말기로 상기 이동 통신 서비스를 제공하고, 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말기에 대한 서비스 정보를 수집하는 단계; 및
    기설정된 주기에 따라 상기 서비스 제공 구간과 교대로 설정되는 용량 조절 구간에 상기 적어도 하나의 매크로 기지국이 상기 분산 소형 기지국으로부터 상기 서비스 정보를 수신 및 분석하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각이 필요로 하는 상기 무선 백홀 용량을 상기 복수개의 안테나를 그룹핑하고 상기 그룹핑된 안테나에서 출력되는 빔 파워를 조절하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국으로 할당되는 상기 무선 백홀 용량을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 무선 백홀 용량을 조절하는 단계는
    상기 분산 소형 기지국이 상기 적어도 하나의 매크로 기지국으로 상기 서비스 정보를 전송하는 단계;
    상기 매크로 기지국이 수신한 상기 서비스 정보를 분석하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각이 필요로 하는 상기 무선 백홀 용량을 결정하는 단계; 및
    상기 매크로 기지국이 상기 결정된 무선 백홀 용량에 따라 상기 복수개의 안테나를 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 안테나에서 출력되는 빔 파워를 조절하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국으로 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 무선 백홀 용량을 결정하는 단계는
    상기 적어도 하나의 매크로 기지국이 할당 가능한 전체 무선 백홀 용량 내에서 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각에서 요청하는 무선 백홀 용량에 상기 요청하는 무선 백홀 용량에 비례하는 여분의 무선 백홀 용량을 더하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각에 할당할 상기 무선 백홀 용량을 결정하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 서비스 정보를 수집하는 단계는
    상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각이 상기 적어도 하나의 매크로 기지국으로부터 제공된 무선 백홀 용량 내에서 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말로 데이터를 송수신하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 이동 통신 단말에서 요구하는 트래픽 정보 및 채널 정보를 상기 서비스 정보로서 수집하고, 수집된 상기 서비스 정보를 통계 처리 및 업데이트하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 서비스 정보를 수집하는 단계는
    상기 복수개의 분산 소형 기지국이 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말에서 요구하는 트래픽이 상기 할당된 무선 백홀 용량을 초과하는 경우, 상기 서비스 제공 구간 중에도 임시 조절 구간을 설정하여 상기 적어도 하나의 매크로 기지국으로 추가 무선 백홀 용량 요청을 전송하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 매크로 기지국이 상기 복수개의 분산 소형 기지국 중 적어도 하나의 분산 소형 기지국으로부터 상기 추가 무선 백홀 용량 요청을 수신하면, 상기 임시 조절 구간에 상기 추가 무선 백홀 용량을 결정하고, 결정된 추가 무선 백홀 용량을 요청한 상기 분산 소형 기지국으로 제공하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법.
  15. 제13 항에 있어서, 상기 서비스 정보를 수집하는 단계는
    상기 복수개의 분산 소형 기지국이 상기 적어도 하나의 매크로 기지국과 상기 복수개의 분산 소형 기지국 사이의 채널 정보를 상기 적어도 하나의 매크로 기지국으로 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법.
  16. 제15 항에 있어서, 상기 무선 백홀 용량을 결정하는 단계는
    상기 매크로 기지국이 상기 채널 정보에 기초하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국의 클러스터 형성 여부와 협력 전송 기법을 설정하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국으로 전송하는 단계; 및
    상기 분산 소형 기지국으로부터 수신한 상기 서비스 정보뿐만 아니라 상기 협력 전송 기법을 함께 고려하여 상기 복수개의 분산 소형 기지국 각각에 할당할 상기 무선 백홀 용량을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 무선 백홀 자원 관리 방법.
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