KR101438798B1 - 매크로셀­펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법 - Google Patents

매크로셀­펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법 Download PDF

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KR101438798B1
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Abstract

기지국 간의 협력 운용을 통하여 펨토셀에 인접한 매크로셀 사용자 단말의 성능 감소를 최소화할 수 있는 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법에 관한 기술이 개시된다.
이를 위해, 본 발명에 따른 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법은 인접하는 펨토셀 기지국들이 각 펨토셀 기지국들이 서비스하는 펨토셀 사용자 단말들로부터 수신전력 리포트를 수신하는 단계; 펨토셀 사용자 단말들로부터 수신된 수신전력 리포트를 이용하여 펨토셀 사용자 단말들 전체의 합계 전송용량이 최대가 되도록 인접하는 펨토셀 기지국들의 전송전력을 제어하는 단계; 매크로셀 기지국으로부터 서비스를 제공받는 매크로셀 사용자 단말이 인접하는 펨토셀 기지국들 중 소정 펨토셀 기지국으로부터의 간섭을 판단하는 단계; 소정 펨토셀 기지국으로부터의 간섭에 의하여, 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 제 1 임계치 이하로 감소하는지 판단하는 단계; 및 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 제 1 임계치 이하로 감소한 경우, 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 제 1 임계치를 초과하도록 소정 펨토셀 기지국의 전송전력을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

매크로셀­펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법{Method for cooperative operation between macrocell base station and femtocell base station}
본 발명은 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 기지국 간의 협력 운용을 통하여 펨토셀에 인접한 매크로셀 사용자 단말의 성능 감소를 최소화할 수 있는 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법에 관한 것이다.
OFDMA(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) 기반 셀룰러(메크로셀) 시스템에서 각 기지국은 최대 전송 전력을 동일하게 가지고 셀 플래닝에 따라 경로 손실을 고려하여 음영지역이 최소화되도록 특정 위치에 설치되며 최대 전송 전력 및 기지국의 위치는 변하지 않는다. 한편, 매크로셀 내에 펨토셀이 설치될 경우, 펨토셀은 매크로셀 사용자와의 간섭을 고려하여 다른 주파수 대역을 사용하거나, 전송 전력을 제어하여 사용된다.
펨토셀 기지국은 상태 변화 (on/off 또는 기지국 이동 등)가 빈번하며 사용자 임의로 설치가 가능한 초소형기지국으로서, 기존 펨토셀 기지국은 설치시 초기화 과정을 통하여 주변 펨토셀 및 매크로셀 기지국의 상태를 감지하고 간섭을 줄일 수 있도록 사용 주파수 대역 및 전송 전력을 설정할 수 있다. 이러한 설정값은 주변 펨토셀 기지국 또는 매크로셀 기지국의 상태가 변하기 전까지 그 상태를 유지하며 주변 기지국의 상태가 변화할 경우에는 관리자에 의해 혹은 자가적으로 설정값을 바꿀 수 있다.
기존 펨토셀 기지국 관리 기술은 기지국 초기 설치 시 혹은 기지국들의 상태 변화가 발생할 시에 새롭게 초기화를 통하여 전송전력 및 주파수 대역 등을 설정하고 해당 설정 영역 내에서 사용자들을 스케줄링하여 동작하는 방식이다. 따라서 펨토셀 기지국들의 상태 변화가 아니라 런타임에서 펨토셀 사용자 및 매크로셀 사용자의 특성 및 상태 변화에 맞추어 펨토셀 기지국들이 다이나믹하게 전송전력 및 주파수 설정을 함으로써 펨토셀 및 매크로셀 사용자의 성능을 향상시키는 방법이 없는 실정이다.
관련하여, 한국공개특허 제10-2009-0103409호는 "평균 신호 대 잡음비 보고 방법 및 그에 따른 평균 신호대 잡음비에 기반한 기지국 자원 할당 및 기지국 협력 방법"을 개시하고 있다.
본 발명의 목적은 펨토셀 사용자 단말의 수신전력 리포트에 기반하여 인접하는 펨토셀 기지국들의 전송 전력을 최적화하여, 펨토셀 기지국들 간 간섭을 최소화하는 것이다.
그리고, 본 발명은 펨토셀-매크로셀 기지국 간 협력을 통하여 펨토셀에 인접한 매크로셀 사용자 단말의 성능 감소를 최소화하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 펨토셀 사용자 단말 및 매크로셀 사용자 단말의 특성 및 상태 변화에 맞추어 펨토셀 기지국들의 전송 전력 및 주파수를 동적으로 설정함으로써 펨토셀 사용자 및 매크로셀 사용자의 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법은 인접하는 펨토셀 기지국들이 각 펨토셀 기지국들이 서비스하는 펨토셀 사용자 단말들로부터 수신전력 리포트를 수신하는 단계; 상기 펨토셀 사용자 단말들로부터 수신된 수신전력 리포트를 이용하여 상기 펨토셀 사용자 단말들 전체의 합계 전송용량이 최대가 되도록 상기 인접하는 펨토셀 기지국들의 전송전력을 제어하는 단계; 매크로셀 기지국으로부터 서비스를 제공받는 매크로셀 사용자 단말이 상기 인접하는 펨토셀 기지국들 중 소정 펨토셀 기지국으로부터의 간섭을 판단하는 단계; 상기 소정 펨토셀 기지국으로부터의 간섭에 의하여, 상기 매크로셀 사용자 단말의 SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio)이 제 1 임계치 이하로 감소하는지 판단하는 단계; 및 상기 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 제 1 임계치 이하로 감소한 경우, 상기 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 제 1 임계치를 초과하도록 상기 소정 펨토셀 기지국의 전송전력을 감소시키는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 소정 펨토셀 기지국으로부터의 간섭에 의하여, 상기 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 제 1 임계치 보다 낮은 수치를 갖는 제 2 임계치 이하로 감소하는지 판단하는 단계; 및 상기 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 제 2 임계치 이하로 감소한 경우, 상기 매크로셀 기지국의 제어에 의하여 상기 매크로셀 사용자 단말의 사용 주파수를 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 제 2 임계치 이하로 감소한 경우, 상기 매크로셀 사용자 단말이 상기 소정 펨토셀 기지국으로 핸드오프하였을 때의 상기 소정 펨토셀 기지국으로부터의 전송용량 기대값을 산출하는 단계; 및 상기 전송용량 기대값이 상기 매크로셀 사용자 단말이 상기 매크로셀 기지국으로부터의 전송용량보다 큰 경우, 상기 매크로셀 사용자 단말이 상기 소정 펨토셀 기지국으로 핸드오프하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 매크로셀 사용자 단말의 사용 주파수를 변경하는 단계는, 상기 전송용량 기대값이 상기 매크로셀 사용자 단말이 상기 매크로셀 기지국으로부터의 전송용량보다 작은 경우에 진행할 수 있다.
이 때, 상기 핸드오프하는 단계는, 상기 매크로셀 기지국의 트래픽 부하가 소정치를 초과하는 경우에 진행할 수 있다.
이 때, 상기 매크로셀 사용자 단말의 사용 주파수를 변경하는 단계, 및 상기 핸드오프하는 단계는 상기 매크로셀 사용자 단말의 이동속도가 기 설정된 수치 이하인 경우에만 진행할 수 있다.
이 때, 상기 핸드오프하는 단계는, 상기 소정 펨토셀 기지국이 오픈되었는지 판단하여, 오픈된 경우 상기 소정 펨토셀 기지국으로 핸드오프할 수 있다.
이 때, 상기 소정 펨토셀 기지국의 전송전력을 감소시키는 단계는, 상기 매크로셀 사용자 단말의 이동속도가 기 설정된 수치를 초과하는 경우 진행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 펨토셀 사용자 단말의 수신전력 리포트에 기반하여 인접하는 펨토셀 기지국들의 전송 전력을 최적화하여, 펨토셀 기지국들 간 간섭을 최소화할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명은 간섭 거리 내의 다수 펨토셀 기지국이 설치된 환경에서 특정 사용자 분포에 대해 펨토셀 기지국 간에 전체 전송 용량을 최대화 하도록 전송 전력을 설정할 수 있게 한다.
그리고, 본 발명은 매크로셀 기지국 내에 같은 주파수 대역을 사용하는 펨토셀 기지국이 혼재하는 경우 해당 펨토셀에 근접하는 매크로셀 사용자의 상태에 따라 펨토셀 기지국 및 매크로셀 기지국이 가장 적합한 전송전력 및 주파수 협력 제어 기법을 선택하도록 함으로써 매크로셀 사용자 단말의 성능을 일정 수준 이상으로 유지시켜줄 수 있게 된다.
즉, 본 발명은 펨토셀-매크로셀 기지국 간 협력을 통하여 펨토셀에 인접한 매크로셀 사용자 단말의 성능 감소를 최소화할 수 있다. 그리고, 본 발명은 펨토셀 사용자 단말 및 매크로셀 사용자 단말의 특성 및 상태 변화에 맞추어 펨토셀 기지국들의 전송 전력 및 주파수를 동적으로 설정함으로써 펨토셀 사용자 및 매크로셀 사용자의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 펨토셀 기지국 제어기가 있는 경우의 매크로셀-펨토셀 협력 운용 시스템의 구성도이다.
도 2는 펨토셀 기지국 제어기가 없는 경우의 매크로셀-펨토셀 협력 운용 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 4는 단말이 펨토셀 기지국으로 리포트하는 메시지의 구성의 일 예를 도시한 것이다.
도 5는 인접하는 펨토셀 기지국들에 대한 전송전력 수치를 도출한 후, 펨토셀 기지국들이 공유하는 메시지의 일 예를 도시한 것이다.
도 6은 펨토셀 기지국이 클로즈되어 있는 경우의, 본 발명에 따른 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법의 모드 선택에 대한 개념도이다.
도 7은 펨토셀 기지국이 오픈되어 있는 경우의, 본 발명에 따른 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법의 모드 선택에 대한 개념도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법이 적용되는 환경에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 펨토셀 기지국 제어기가 있는 경우의 매크로셀-펨토셀 협력 운용 시스템의 구성도이다. 도 2는 펨토셀 기지국 제어기가 없는 경우의 매크로셀-펨토셀 협력 운용 시스템의 구성도이다.
본 발명은 도 1 및 도 2와 같이, 매크로셀 내에 다수의 펨토셀이 분포하고 일부 펨토셀 기지국 간(동일 건물 내 설치된 복수의 펨토셀 기지국)에 간섭이 미치는 환경을 가정한다. 매크로셀 사용자는 같은 주파수 대역을 사용하는 펨토셀에 근접할 경우 간섭을 받게 되고 펨토셀 사용자도 접속된 기지국 외의 동일 주파수 대역을 사용하는 펨토셀 혹은 매크로셀 기지국으로부터 간섭을 받을 수 있다. 간섭 영향을 미치는 펨토셀 기지국들은 펨토셀 제어기에 연결되어 있을 수도 있고 펨토셀 제어기가 없는 경우는 유,무선 백홀을 통하여 펨토셀 간 통신이 가능하다. 펨토셀 기지국의 전송 전력 및 사용 주파수는 펨토셀 제어기가 있는 경우에는 펨토셀 제어기에 의해 선택되고 제어기가 없는 경우에는 각 펨토셀 기지국이 직접 인접 기지국과 통신을 하여 최적 전송 전력 및 주파수 선택 알고리즘에 의하여 선택한다.
본 발명은 기본적으로 펨토셀 사용자의 특정 위치 분포에 대하여 사용자 채널 리포트를 기반으로 다수의 펨토셀 기지국 간 간섭을 고려한 펨토간 제어운용 모드(Temporal node Distribution based Transmission Power control, TD-TPC/Non-Coop), 이의 TD-TPC를 할 때 동일 주파수 대역에서 간섭을 받는 매크로셀 사용자가 인접해 있을 경우 같은 주파수를 사용하면서 펨토셀 전송전력 제어로 간섭을 완화하는 전력 제어운용 모드(Interference Mitigation, TD-TPC/IM), 매크로셀 사용자가 사용하는 주파수를 간섭이 없는 주파수로 바꾸어줌으로써 간섭을 회피하는 주파수 회피운용 모드(Interference Avoidance, TD-TPC/IA), 및 해당 매크로셀 사용자가 인접 펨토셀로 핸드오프가 가능할 시 핸드오프를 수행하는 핸드오프 운용모드(Hand-0ff to Femtocell, TD-TPC/HOF)를 포함하고, 상기 각 모드들은 매크로셀 부하 및 사용자의 SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio, 신호 대 간섭 및 잡음비), 이동속도에 따라 선택되어진다.
이하에서는 보다 구체적인 본 발명의 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법은 먼저, 인접하는 펨토셀 기지국들의 전송전력을 제어하는 펨토간 제어운용 모드를 수행한다(S10). 즉, S10 단계에서는 먼저 인접하는 펨토셀 기지국들이 각 펨토셀 기지국들이 서비스하는 펨토셀 사용자 단말들로부터 수신전력 리포트를 수신한다. 그리고, 펨토셀 사용자 단말들로부터 수신된 수신전력 리포트를 이용하여 펨토셀 사용자 단말들 전체의 합계 전송용량이 최대가 되도록 인접하는 펨토셀 기지국들의 전송전력 값들을 도출하고, 도출된 전송전력 값들을 펨토셀 기지국들이 공유하여 각각의 전송전력을 공유한다. 도 4에는 펨토셀 사용자 단말이 펨토셀 기지국으로 리포트하는 메시지의 구성의 일 예를 도시하였다. 그리고, 도 5에는 인접하는 펨토셀 기지국들이 도출된 전송전력 수치에 대한 공유 메시지의 일 예를 도시하였다.
그리고, 소정 펨토셀 기지국으로부터 간섭영향을 받는 매크로셀 사용자 단말이 발견되는지를 판단한다(S11). 펨토셀 기지국으로부터의 간섭영향은 매크로셀 사용자 단말이 간섭에 대한 정보를, 매크로셀 사용자 단말에 서비스하는 매크로셀 기지국에 전송함으로써 발견된다.
S11 단계의 판단 결과, 간섭영향을 받는 매크로셀 사용자 단말이 발견된 경우, 매크로셀 사용자 단말의 이동속도가 기 설정된 수치를 초과하는지 판단한다(S12).
S12 단계의 판단 결과, 매크로셀 사용자 단말의 이동속도가 기 설정된 수치를 초과하는 경우에는 전력 제어 운용 모드를 수행한다(S13). 즉, 간섭영향이 줄어들어 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 기 설정된 수치를 초과하도록, 간섭을 주는 펨토셀 기지국의 전송 전력을 감소시킨다. 즉, 이동속도가 빠른 매크로셀 사용자 단말은 해당 간섭을 받는 위치를 빠르게 벗어날 것이기 때문에, 후술하는 주파수 회피 운용 모드 및 핸드오프 운용 모드를 적용하지 않는다.
S12 단계의 판단 결과, 매크로셀 사용자 단말의 이동속도가 기 설정된 수치를 초과하지 않는 경우에는 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 감소하는지 판단한다(S14).
그리고, 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 감소하는 경우, 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 기 설정된 제 1 임계치 이하로 감소하는지 판단한다(S15).
매크로셀 사용자 단말의 SINR이 제 1 임계치 이하로 감소한 것으로 판단된 경우, 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 제 1 임계치 보다 낮은 수치를 갖는 기 설정된 제 2 임계치 이하로 감소하는지를 재차 판단한다(S16).
S16 단계의 판단 결과, 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 제 1 임계치 내지 2 임계치 범위 내에서 감소한 경우, 전력 제어 운용 모드를 수행한다(S13).
그리고, S16 단계의 판단 결과, 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 제 2 임계치 이하로 감소한 경우, 소정 펨토셀 기지국이 오픈되어 핸드오프가 가능한지 판단한다(S17). 소정 펨토셀 기지국이 오픈되지 않은 경우는 후술하는 주파수 회피 운용 모드(S20)를 진행한다.
소정 펨토셀 기지국이 오픈되어 있는 경우에는, 매크로셀 사용자 단말이 상기 소정 펨토셀 기지국으로 핸드오프하였을 때의 소정 펨토셀 기지국으로부터의 전송용량 기대값을 산출하고, 전송용량 기대값이 매크로셀 사용자 단말이 상기 매크로셀 기지국으로부터의 전송용량보다 큰지 판단한다(S18).
S18 단계에서, 전송용량 기대값이 매크로셀 사용자 단말이 매크로셀 기지국으로부터의 전송용량보다 큰 경우, 매크로셀 사용자 단말을 소정 펨토셀 기지국으로 핸드오프시키는 핸드오프 운용 모드를 수행한다(S19). 이 때, S19 단계는 매크로셀 기지국의 트래픽 부하가 소정치를 초과하는 경우에만 진행될 수 있다. 즉, 매크로셀 기지국의 트래픽 부하가 소정치를 초과하지 않는다면, 후술하는 주파수 회피 운용 모드가 진행된다.
S18 단계에서, 전송용량 기대값이 매크로셀 사용자 단말이 매크로셀 기지국으로부터의 전송용량보다 크지 않은 경우, 더 이상 해당 매크로셀 사용자 단말에 소정 펨토셀 기지국에 의한 간섭이 발생하지 않도록, 매크로셀 기지국의 제어에 의하여 매크로셀 사용자 단말의 사용 주파수를 변경하는 주파수 회피 운용 모드를 수행한다(S20).
S10 단계 내지 S20 단계의 개념을 그래프화한 구성이 도 6 및 도 7에 도시되어 있다. 이 때, 도 6은 펨토셀 기지국이 클로즈되어 있는 경우, 도 7은 펨토셀 기지국이 오픈되어 있는 경우의, 본 발명에 따른 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법의 모드 선택에 대한 개념도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 펨토간 제어 운용 모드, 전력 제어 운용 모드, 주파수 회피 운용 모드, 및 핸드오프 운용 모드에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
펨토간 제어 운용 모드에 대하여 설명한다. 펨토셀 사용자는 접속된 기지국 및 인접 간섭 기지국들로부터의 수신 전력을 측정하여 주기적으로 또는 특정 시점에 접속 기지국에 리포트한다. 펨토셀 제어기가 있는 경우 제어기에 접속된 펨토셀 기지국은 접속된 모든 단말의 리포트 정보를 제어기에 전달한다. 펨토셀 제어기는 같은 주파수 대역을 사용하는 펨토셀 기지국들에 대하여 현재 설정된 각 펨토셀 기지국의 전송전력 정보와 현재 접속된 단말의 수신전력 리포트 정보로부터 펨토셀 전체의 합계 전송용량(sum capacity)을 계산하여 현재 사용자 위치분포에 대해 sum capacity를 최대화 하도록 각 펨토셀 기지국의 전송전력을 선택한 후 각 펨토셀 기지국에 전달한다. 펨토셀 제어기가 없을 경우 펨토셀 기지국 중 하나 또는 다수의 기지국이 펨토셀 제어기 역할을 하여 각 펨토 셀 기지국에 대한 최적 전송 전력을 알고리즘에 따라 선택한 후 그 때의 펨토셀 그룹 전체 전송용량 계산값과 전송전력 세트를 백홀망을 통해 그룹 내 다른 펨토셀 기지국에 전달한다. 이 값은 local optimal 값이므로 각 펨토셀 기지국은 전달받은 복수의 전송용량 및 전송전력 세트 중 전송용량이 최대인 전송전력 세트로부터 자신의 전송전력을 선택하한다. 아래 식은, 각 펨토셀 기지국들이 전송 전력을 변경했을 때, 전송용량을 계산한 값(수학식 1)과 이를 최대화 하는 펨토셀 기지국들의 전송전력 세트(수학식 3)을 나타낸다. 각 단말과 펨토셀 기지국 간의 채널 이득은 단말로부터 리포트 받은 채널 이득과 펨토셀 기지국의 전송전력 설정값 및 경로 손실 모델로부터 구할 수 있다.(수학식 2)
Figure 112013012030015-pat00001
Figure 112013012030015-pat00002
Figure 112013012030015-pat00003
이 때,
Figure 112013012030015-pat00004
는 펨토셀 기지국들이 전송전력을 변경하였을 때, 펨토셀 기지국 I에 접속된 사용자 i의 전송용량,
Figure 112013012030015-pat00005
는 펨토셀 기지국 I의 변경 전송 전력값,
Figure 112013012030015-pat00006
는 펨토셀 기지국 I에 인접한 펨토셀 기지국 J의 변경 전송 전력값,
Figure 112013012030015-pat00007
는 펨토셀 기지국 I와 이것에 접속된 단말 i 사이의 채널 이득,
Figure 112013012030015-pat00008
는 단말 i와 이것에 간섭을 미치는 펨토셀 기지국 J 사이의 채널 이득,
Figure 112013012030015-pat00009
는 펨토셀 펨토셀 기지국 I가 사용하는 주파수 대역의 Noise power,
Figure 112013012030015-pat00010
는 FBS들이 변경한 전송 전력이 펨토셀 전체 전송용량을 최대화 할 때의 펨토셀 기지국 I의 전송 전력,
Figure 112013012030015-pat00011
는 현재 사용자 분포에 대해 최적화된 펨토셀 기지국 들의 전송전력 set,
Figure 112013012030015-pat00012
는 CellI에 접속된 단말 수이다.
위 식의 입력값이 되는 각 수신 전력은 fading 효과를 고려하여 일정 시간 동안의 이동평균값을 사용한다. 이동평균값의 계산은, 단말이 moving window 시간 동안 계산하여 일정 주기로 리포트하는데 펨토셀 사용자의 이동성이 없거나 적을 때는 매 프레임 단위로 이 정보를 리포트 하거나 기지국이 너무 자주 전송전력을 업데이트 하는 경우, 성능 향상은 없는데 단말-기지국, 기지국-기지국 간 리포트를 위한 통신 오버헤드만 커지게 된다. 따라서 단말은 단말 스스로의 이동 속도 감지가 가능할 경우, 그 이동속도에 따라 각 기지국으로부터의 수신 전력 이동 평균값 리포트 주기를 조정할 수도 있고, 기지국 초기 접속 시점 혹은 기지국의 전송전력 업데이트 시점의 수신 SINR 이동평균값과 현재의 SINR 이동평균값이 특정 임계값 이상 차이가 날 경우에만 각 기지국으로부터의 수신전력 및 기지국 ID를 리포트할 수도 있다. 한편, 각 펨토셀 기지국은 단말로부터 수신전력, ID정보를 리포트 받을 때마다, 혹은 각 사용자의 리포트로부터 얻은 각 사용자의 현재 SINR값과 전송전력 업데이트 시점에 리포트 받은 해당 사용자의 SINR값과의 차이 중 최대값이 특정 임계값을 초과할 경우, 또는 현재 접속된 단말들의 리포트로부터 SINR을 구하고 이로부터 sum capacity를 계산하여 이 값이 전송전력 업데이트 시점의 sum capacity보다 특정 임계값을 초과할 경우, 단말들의 리포트 정보를 동일 그룹 내 다른 펨토셀 기지국으로 브로드캐스트한다.
펨토셀 기지국의 전송전력 업데이트 수행 결정은, 펨토셀 그룹 내 모든 펨토셀 기지국이 미리 정해진 주기로 일괄적으로 업데이트할 수도 있고, 펨토셀 제어기가 그룹 내 하나 이상의 펨토셀 기지국으로부터 변경된 단말 리포트를 전달받을 때마다 혹은, 한 펨토셀 기지국이 그룹 내 다른 펨토셀 기지국으로부터 변경된 단말 리포트 정보를 받을 때 마다 최적 전송 전력 탐색 알고리즘을 작동시켜 새롭게 구한 펨토셀 그룹 전체 전송용량이 기존 전송 용량보다 특정 임계값 이상 높아질 경우 해당 전송 용량 및 전송 전력 세트를 그룹 내 전체 펨토셀 기지국으로 브로드캐스팅 하여 업데이트를 수행하도록 할 수 있다.
펨토간 제어 운용 모드에 의하여, 매크로셀에 비하여 사용자 숫자가 적은 펨토셀 환경에서는 간섭 관계에 있는 복수 개의 펨토셀 그룹 내 사용자의 특정 위치 분포에 따라 전체 전송 용량을 최대화하는 전송 전력값이 달라지게 된다. 예를 들면, 가까운 거리에 있는 두 펨토셀이 있을 때, 한 펨토셀 내 사용자들은 모두 셀 센터에 있고 다른 펨토셀 내 사용자들은 모두 셀 엣지 쪽에 있다면 두 펨토셀 기지국의 전력을 모두 최대로 전송하지 않고 한 펨토셀은 전송전력은 낮추어 셀 엣지 사용자로의 간섭을 줄여주어 전체 전송용량이 높아지게 된다.
한편, 펨토셀 기지국이 설치되는 실내환경 사용자는 일반적으로 이동성이 매우 낮으므로(3 km/h 이내), 특정 사용자 위치 분포에서의 펨토셀 기지국 별 최적 전송 전력 설정값은 수 ms 스케일의 스케줄링 주기에 비해 비교적 오랜 시간(수 초~수 분)동안 최적 전송용량에 근접한 성능을 보여준다.
전력 제어 운용 모드에 대하여 설명한다. 인접 매크로셀 사용자의 일정 시간동안의 평균(이동평균) SINR 이 아래 식과 같이 직전 주기 (T 시간 전)의 평균 SINR보다 특정 임계값(α)을 초과하여 작아질 경우, 매크로셀 사용자는 간섭 펨토셀 기지국 ID를 검출해내고 매크로셀 기지국에 간섭 펨토셀 기지국 ID 및 해당 기지국으로부터의 수신전력을 리포트하고 매크로셀 기지국은 해당 간섭 펨토셀 기지국에 이를 전달한다. 펨토셀 기지국은 간섭 매크로 셀 사용자의 수신전력 리포트 정보 및 경로 손실 모델로부터 설정 전송전력에 따른 해당 매크로셀 사용자의 SINR 변화를 계산하여 일정 SINR을 만족시키는 전송전력 중 펨토셀 전송용량을 최대화하는 전송전력을 다시 선택한다.
Figure 112013012030015-pat00013
이 때,
Figure 112013012030015-pat00014
는 시간 (t)에서의 매크로셀 단말 SINR의 이동평균값,
Figure 112013012030015-pat00015
는 시간 (t) 보다 T 시간 이전 매크로셀 단말 SINR의 이동평균값,
Figure 112013012030015-pat00016
는 매크로셀-팸토셀 간 사용 주파수 대역 분리가 필요한 매크로셀 사용자 SINR 임계값
Figure 112013012030015-pat00017
는 이력현상 방지를 위한 튜닝 파라미터이다.
그리고, 이동평균의 예시는 다음의 수학식 5 및 6과 같다.
Figure 112013012030015-pat00018
Figure 112013012030015-pat00019
주파수 회피 운용 모드에 대하여 설명한다. 인접 매크로셀 사용자가 동일 주파수 대역 사용 펨토셀 기지국이 설치된 건물 내로 진입하거나 더욱 근접하여 펨토셀 기지국의 전송전력 업데이트를 하더라도 매크로셀 사용자의 전송 용량이 아래 식과 같이 매크로 사용자와 펨토 사용자 간에 사용 주파수 대역을 분리하여 쓰는 경우의 전송 용량(이 때의 매크로셀 사용자에게 할당되는 주파수 대역 크기는 매크로셀이 펨토셀 기지국에 미리 전달해 놓음)보다 특정 임계값(β)을 초과하여 작아질 경우, 매크로셀 기지국은 TD-TPC/IA 모드 변환 메시지를 펨토셀 기지국에 전달하면 해당 펨토셀은 특정 주파수 대역 사용을 제한한 상태에서 다른 펨토셀 기지국과 함께 1번의 전송 전력 최적화를 하고, 매크로셀 기지국은 간섭을 받고 있는 매크로셀 사용자의 주파수를 상기 주파수 대역으로 옮겨서 스케줄링한다.
Figure 112013012030015-pat00020
이 때,
Figure 112013012030015-pat00021
는 시간 (t)에서의 매크로셀 단말 SINR의 이동평균값,
Figure 112013012030015-pat00022
은 매크로셀-펨토셀 간 사용 주파수 대역 분리가 필요한 매크로셀 사용자 SINR 임계값,
Figure 112013012030015-pat00023
는 이력현상 방지를 위한 튜닝 파라미터이다.
핸드오프 운용 모드에 대하여 설명한다. 매크로셀 사용자가 인접 펨토셀 중 핸드오프가 가능한 펨토셀이 존재할 경우 해당 펨토셀 기지국의 ID 및 수신 전력을 사용자가 매크로셀 기지국에 리포트하면, 매크로셀 기지국은 해당 펨토셀 기지국으로부터 할당 받을 수 있는 리소스 양 정보를 받아 매크로셀 사용자가 펨토셀로 핸드오프할 경우의 전송용량 기대값을 계산하고 이것이 아래 식과 같이 현재 매크로셀에서의 전송용량보다 특정 임계값(σ)을 초과하여 클 경우, 매크로셀 기지국은 매크로셀 사용자에게 해당 펨토셀로 핸드오프하도록 메시지를 전달하고 해당 매크로셀 사용자는 펨토셀로 핸드오프를 수행한다. 매크로셀 및 펨토셀 기지국들은 펨토셀로 핸드오프 한 매크로셀 사용자는 펨토셀 사용자로 간주하고 TD-TPC를 적용하게 된다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
MBS; 매크로셀 기지국
MMS; 매크로셀 사용자 단말
FBS; 펨토셀 기지국
FMS; 펨토셀 사용자 단말

Claims (8)

  1. 인접하는 펨토셀 기지국들이 각 펨토셀 기지국들이 서비스하는 펨토셀 사용자 단말들로부터 수신전력 리포트를 수신하는 단계;
    상기 펨토셀 사용자 단말들로부터 수신된 수신전력 리포트를 이용하여 상기 펨토셀 사용자 단말들 전체의 합계 전송용량이 최대가 되도록 상기 인접하는 펨토셀 기지국들의 전송전력을 제어하는 단계;
    매크로셀 기지국으로부터 서비스를 제공받는 매크로셀 사용자 단말이 상기 인접하는 펨토셀 기지국들 중 소정 펨토셀 기지국으로부터의 간섭을 판단하는 단계;
    상기 소정 펨토셀 기지국으로부터의 간섭이 있는 경우, 상기 매크로셀 사용자 단말의 이동속도가 기 설정된 수치를 초과하는지 판단하여, 상기 매크로셀 사용자 단말의 이동속도가 기 설정된 수치를 초과하는 경우, 상기 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 기설정치를 초과하도록 상기 소정 펨토셀 기지국의 전송전력을 감소시키는 단계;
    상기 매크로셀 사용자 단말의 이동속도가 기 설정된 수치를 초과하지 않는 경우, 상기 소정 펨토셀 기지국으로부터의 간섭에 의하여, 상기 매크로셀 사용자 단말의 SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio)이 제 1 임계치 이하로 감소하는지 판단하는 단계; 및
    상기 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 제 1 임계치 이하로 감소한 경우, 상기 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 제 1 임계치를 초과하도록 상기 소정 펨토셀 기지국의 전송전력을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 소정 펨토셀 기지국으로부터의 간섭에 의하여, 상기 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 제 1 임계치 보다 낮은 수치를 갖는 제 2 임계치 이하로 감소하는지 판단하는 단계; 및
    상기 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 제 2 임계치 이하로 감소한 경우, 상기 매크로셀 기지국의 제어에 의하여 상기 매크로셀 사용자 단말의 사용 주파수를 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 매크로셀 사용자 단말의 SINR이 제 2 임계치 이하로 감소한 경우, 상기 매크로셀 사용자 단말이 상기 소정 펨토셀 기지국으로 핸드오프하였을 때의 상기 소정 펨토셀 기지국으로부터의 전송용량 기대값을 산출하는 단계; 및
    상기 전송용량 기대값이 상기 매크로셀 사용자 단말이 상기 매크로셀 기지국으로부터의 전송용량보다 큰 경우, 상기 매크로셀 사용자 단말이 상기 소정 펨토셀 기지국으로 핸드오프하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 매크로셀 사용자 단말의 사용 주파수를 변경하는 단계는,
    상기 전송용량 기대값이 상기 매크로셀 사용자 단말이 상기 매크로셀 기지국으로부터의 전송용량보다 작은 경우에 진행하는 것을 특징으로 하는 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 핸드오프하는 단계는,
    상기 매크로셀 기지국의 트래픽 부하가 소정치를 초과하는 경우에 진행하는 것을 특징으로 하는 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 매크로셀 사용자 단말의 사용 주파수를 변경하는 단계, 및 상기 핸드오프하는 단계는 상기 매크로셀 사용자 단말의 이동속도가 기 설정된 수치 이하인 경우에만 진행하는 것을 특징으로 하는 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 핸드오프하는 단계는,
    상기 소정 펨토셀 기지국이 오픈되었는지 판단하여, 오픈된 경우 상기 소정 펨토셀 기지국으로 핸드오프하는 것을 특징으로 하는 매크로셀-펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법.
  8. 삭제
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090103409A (ko) * 2008-03-28 2009-10-01 주식회사 케이티 평균 신호 대 잡음비 보고 방법 및 그에 따른 평균 신호 대잡음비에 기반한 기지국 자원 할당 및 기지국 협력 방법
WO2011004060A1 (en) * 2009-07-07 2011-01-13 Andritz Oy Apparatus for screening fibre suspensions
KR20110006950A (ko) * 2009-07-15 2011-01-21 엘지에릭슨 주식회사 송신 전력 설정 방법 및 그를 이용한 이동통신 시스템
JP2011527853A (ja) 2008-07-11 2011-11-04 クゥアルコム・インコーポレイテッド セル間干渉消去フレームワーク

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090103409A (ko) * 2008-03-28 2009-10-01 주식회사 케이티 평균 신호 대 잡음비 보고 방법 및 그에 따른 평균 신호 대잡음비에 기반한 기지국 자원 할당 및 기지국 협력 방법
JP2011527853A (ja) 2008-07-11 2011-11-04 クゥアルコム・インコーポレイテッド セル間干渉消去フレームワーク
WO2011004060A1 (en) * 2009-07-07 2011-01-13 Andritz Oy Apparatus for screening fibre suspensions
KR20110006950A (ko) * 2009-07-15 2011-01-21 엘지에릭슨 주식회사 송신 전력 설정 방법 및 그를 이용한 이동통신 시스템

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