KR101465695B1 - 간섭 널링을 이용한 동적 채널 할당 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 TD-SCDMA 통신 시스템에서, 자신이 원치 않는 방향을 추가적으로 고려하여 안테나의 빔 패턴에서 발생하는 Null-out point를 방사를 원치 않는 각도에 위치시켜 간섭 원인의 방향으로 Null-out point를 조절하면서 원하는 방향으로의 빔 패턴을 형성하여 자원을 할당하는, 간섭 널링을 이용하는 시스템에서의 동적 채널 할당 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 간섭 널링을 이용한 동적 자원 할당 시스템은, 기지국의 커버리지 내에 위치하여, 입사각에 따라 일정 각도로 상기 기지국으로 신호를 방사하는 이동 단말기; 및 상기 이동 단말기로부터 수신된 신호를 근거로 상기 입사각을 검사하여, 유사한 입사각을 가지는 이동 단말기들을 하나의 그룹으로 설정하고, 상기 동일 그룹 내의 이동 단말기에 대해 같은 타임슬롯이 할당될 경우에 간섭 널링 기법을 사용하여 자원을 할당하는 기지국을 포함한다.
본 발명에 의하면, 간섭 널링을 이용함으로써 같은 채널의 간섭을 제거할 수 있고, 시스템의 용량을 증대시킬 수 있다. 그리고, 시스템의 복잡도를 크게 키우지 않으면서 시스템의 성능 및 커버리지를 향상시킬 수 있다.
간섭, 널링, 스마트 안테나, TDD, CDMA, 입사각, 커버리지, 동적 자원, Null out point

Description

간섭 널링을 이용한 동적 채널 할당 시스템 및 방법{Method and system for dynamic channel allocation using interference nulling}
본 발명은 간섭 널링을 이용한 동적 채널 할당 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 자신이 원하는 방향으로 최대한의 이득이 나오도록 빔 패턴을 형성하는 스마트 안테나를 사용하는 시분할 동기 코드분할 다중접속 방식(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access, 이하 TD-SCDMA) 통신 시스템에서, 자신이 원치 않는 방향을 추가적으로 고려하여 안테나의 빔 패턴에서 발생하는 Null-out point를 방사를 원치 않는 각도에 위치시켜 간섭 원인의 방향으로 Null-out point를 조절하면서 원하는 방향으로의 빔 패턴을 형성하여 자원을 할당하는, 간섭 널링을 이용하는 시스템에서의 동적 채널 할당 시스템 및 방법에 관한 것이다.
기본적으로 이동통신은 한정된 스펙트럼을 효과적으로 이용하고자 하는 기본 개념에서 출발하였으므로 셀을 점점 더 나누면 스펙트럼의 효율성은 증가한다. 그러나 셀을 분할하는 방법은 기지국을 설치하는데 엄청난 비용이 추가 부담되는 것 뿐만 아니라 잦은 핸드오프로 인한 통신 두절, 혹은 통신 신뢰성 하락이 필연적으로 존재하게 되는 단점을 가지고 있다.
특히 차세대 이동통신 시스템에서는 고속 데이터 통신에 대한 요구가 증대됨에 따라 기지국의 섹터당 처리량(throughput)이 중요한 개념이 되고 있다. 특히 순방향 채널은 단말기들의 데이터 다운로드 요구에 의해 매우 높은 셀 용량이 요구될 것이다.
따라서 최근에는 기지국을 증설하지 않고 진보된 안테나 기술을 적용해서 통신 용량을 대폭 증가시키고 통신 품질을 개선할 수 있는 새로운 연구가 진행되고 있다.
그 중 하나로써 스마트 안테나 기술을 이용해서 원하는 가입자의 방향으로 전파를 집중시키고 타가입자의 간섭 신호는 저하시켜 송수신함으로써 기존의 이동통신 시스템의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있도록 하는 기술이 보급되고 있다.
스마트 안테나 기술은 안테나 어레이와 전파 방향을 제어할 수 있는 디지털 신호처리 기술을 복합적으로 활용하여 구현되는 최첨단 빔 형성(Beamforming) 기술이다. 이동통신 시스템의 기지국 안테나는 전방향 안테나(Omni-directional Antenna)가 사용되어 방향에 상관없이 일정한 이득을 주도록 제작한다. 이럴 경우 안테나에 송수신되는 모든 신호들은 기지국의 송수신 안테나와의 거리에 따라 전력(Power)을 제어하여 송수신되며 송수신 희망 신호에 간섭의 영향을 미친다. 따라서 기지국 안테나는 선택적으로 신호에 이득을 주어 송수신할 수 없다. 이러한 간섭의 영향을 줄이기 위해 셀을 여러 섹터로 나누어 여러 개의 안테나를 사용하는 방법이 있는데, 예컨대, 셀을 3 개의 섹터로 나누어 3 개의 안테나를 사용하여 각 안테나가 120도를 담당하도록 한다면 간섭의 영향을 1/3로 줄일 수 있다. 간섭의 영향을 줄일 수 있는 또 다른 방법으로는 안테나가 하드웨어적으로 고정되어 정해진 특정각으로부터 도달하는 신호에 대해 큰 이득을 주고 다른 방향에서 송수신되는 간섭 신호에 매우 작은 이득을 주도록 제작하는 것도 있다. 그러나 이 방법은 송수신체가 고정되어 있는 경우에 한하여야 한다.
좀더 고급적인 방법으로는 희망 신호를 송출하는 송신체가 이동하거나 그 신호의 도달각이 상황에 따라 가변적일 때는 여러 안테나 소자로 구성된 어레이를 사용하는 것이다. 안테나 어레이는 원거리 신호원들의 위치를 파악하거나 그들로부터 나오는 신호들을 선택적으로 송수신하는데 이용되고 주변으로부터 들어오는 방해 전파를 제거하는데 이용된다.
이와 같은 스마트 안테나 시스템을 이용하는 경우 원하는 방향의 신호를 선택적으로 송수신하고 간섭 신호의 영향을 최소화시킴으로써 가입자 상호간의 간섭을 대폭 감쇠시킬 수 있다. 즉 셀내의 각 단말기에 독립된 빔을 송수신 간에 제공하고, 원하는 단말기 방향으로 이들을 극대화되도록 빔을 형성시킴으로써 여타의 단말기 방향에 전파량을 극소화할 수 있다. 그러므로 수신 신호의 잡음을 대폭 감쇠시킨다.
스마트 안테나 시스템은 통화 채널간 방해 전파(Interfering Noise)를 최소화하여 통화 품질을 향상시키고 가입자 수를 증가시킬 수 있는 시스템이며 원하는 방향으로 전파가 집중되어 각 단말기는 저전력으로 통화가 가능하므로 배터리 수명 역시 획기적으로 연장할 수 있는 기술이다. 그래서 스마트 안테나 시스템이란 각 단말기 방향으로 독립된 빔 패턴을 제공하여 통신 용량을 증대시키고 통신 품질을 대폭 개선할 수 있다.
결국, 셀 내의 모든 가입자에게 방향성 빔 패턴을 제공함으로써 통화 방향으로는 최대의 이득을 설정하고 여타의 방향으로는 이득을 최소화한다. 이것은 송신과 수신 양방향에 제공되며 셀 내의 모든 가입자에게 독립적으로 동시에 제공된다. 이와 같은 최적의 빔 형성 기술은 기지국에 어레이 안테나를 설치하고 각 가입자에 맞는 최적의 웨이트를 독립적으로 계산하여 각 가입자에게 제공하여야 한다.
CDMA 환경의 경우 원하는 신호와 간섭 신호는 PN 코드에 의해 분리된다. 이 원리를 이용하여 각 가입자마다 수신되는 고유 벡터값을 계산하여 어레이 안테나 위상을 조정함으로써 어레이된 안테나는 신호원이 있는 방향으로 독립적인 빔 패턴을 형성시킨다. 즉 m 개의 빔 형성 모듈은 어레이 안테나 n 개를 독립적으로 위상 어레이 할 수 있으며 이는 각 가입자 방향으로 빔 패턴을 형성하여 원하는 신호와 간섭 신호 간의 신호차를 크게 유지하여 통화 품질을 개선하는 것이다.
또한, 스마트 안테나는 자신이 원하는 방향으로 안테나의 주 빔이 형성되도록 하여 자원을 할당하면서 동시에, 자신이 원치 않는 방향도 고려하여 안테나의 빔 패턴이 형성되도록 자원을 할당하는 기술도 보고되고 있다. 즉, 자신이 원하는 방향으로 빔을 형성하면서 간섭이 들어오는 방향에 대해서는 null-out point 를 형성하여 간섭 신호를 크게 줄일 수 있는 방법이다. 이러한 스마트 안테나를 사용하는 TD-(S)CDMA 채널 할당 방식에서는 비슷한 입사각을 갖는 신호들은 상호간에 큰 간섭을 일으키기 때문에 서로 다른 시간 슬롯에 할당하는 방식 등이 제시되고 있다. 그러나, 간섭 널링을 사용하는 스마트 안테나를 채용하는 TD-(S)CDMA 방식에서 간섭 널링에 의한 효과를 고려한 채널 할당 방식은 제시된 바 없다..
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, TD-SCDMA 통신 시스템에서, 자신이 원치 않는 방향을 추가적으로 고려하여 안테나의 빔 패턴에서 발생하는 Null-out point를 방사를 원치 않는 각도에 위치시켜 간섭 원인의 방향으로 Null-out point를 조절하면서 원하는 방향으로의 빔 패턴을 형성하여 자원을 할당하는, 간섭 널링을 이용한 동적 채널 할당 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 간섭 널링을 이용한 동적 자원 할당 시스템은, 기지국의 커버리지 내에 위치하여, 입사각에 따라 일정 각도로 상기 기지국으로 신호를 방사하는 이동 단말기; 및 상기 이동 단말기로부터 수신된 신호를 근거로 상기 입사각을 검사하여, 유사한 입사각을 가지는 이동 단말기들을 하나의 그룹으로 설정하고, 상기 동일 그룹 내의 이동 단말기에 대해 같은 타임슬롯이 할당될 경우에 간섭 널링 기법을 사용하여 자원을 할당하는 기지국을 포함한다.
또한, 상기 간섭 널링 기법은, 간섭원의 방향으로 Null-out point를 조절하여 신호 대 잡음비(ISR)를 얻는 것을 특징으로 하는 간섭 널링을 이용한 동적 자원 할당 시스템.
또한, 상기 간섭 널링 기법은, 안테나의 빔 패턴에서 발생하는 Null-out point를 방사를 원치 않는 각도에 위치시켜 간섭원의 방향으로 상기 Null-out point를 조절하면서 원하는 방향으로 빔 패턴을 형성하게 된다.
또한, 상기 기지국은 상기 간섭 널링 기법을 사용하기 위해, 다수의 소자 안테나에 대해 각각의 방향으로 최대 이득을 얻기 위한 최적의 가중치 벡터를 획득하여 빔 패턴을 형성하게 된다.
그리고, 상기 기지국은, 상기 동일 그룹 내 이동 단말기에 대해 각각 서로 다른 타임슬롯을 할당하도록 하고, 동일 그룹 내의 이동 단말기가 타임슬롯 수보다 많아 동일 그룹 내의 이동 단말기가 같은 타임슬롯에 할당될 경우에 그 신호들이 서로 널링될 수 있도록 빔을 형성하게 된다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기지국은, 자신이 관할하는 영역에 위치한 이동 단말기에 대해 무선 자원을 할당하는 기지국으로서, 상기 이동 단말기와 통신하기 위한 다수의 소자 안테나를 구비하는 통신부; 상기 이동 단말기로부터 수신된 신호를 근거로 상기 이동 단말기의 입사각을 검사하여, 유사한 입사각을 가지는 이동 단말기들을 하나의 그룹으로 설정하고, 동일 그룹 내의 이동 단말기에 대해 같은 타임슬롯이 할당될 경우에 간섭 널링 기법을 사용하여 자원을 할당하는 자원 할당부; 상기 이동 단말기에 대해 할당된 무선 자원과 할당하지 않은 무선 자원에 대한 정보를 저장하고 있는 자원할당 데이터베이스; 상기 이동 단말기에게 전송할 데이터 또는 신호를 처리하는 데이터 처리부; 및 상기 이동 단말기에 대한 상기 무선 자원이 할당되도록 제어하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 간섭 널링 기법은, 간섭원의 방향으로 Null-out point를 조절하여 신호 대 잡음비(ISR)를 얻게 된다.
또한, 상기 간섭 널링 기법은, 상기 안테나의 빔 패턴에서 발생하는 Null-out point를 방사를 원치 않는 각도에 위치시켜 간섭원의 방향으로 상기 Null-out point를 조절하면서 원하는 방향으로 빔 패턴이 형성되도록 제어한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 간섭 널링 기법을 사용하기 위해, 상기 다수의 소자 안테나에 대해 각각의 방향으로 최대 이득을 얻기 위한 최적의 가중치 벡터를 획득하여 빔 패턴이 형성되도록 제어한다.
그리고, 상기 자원 할당부는, 상기 동일 그룹 내 이동 단말기에 대해 각각 가능한 서로 다른 타임슬롯을 할당하고, 불가피하게 동일 그룹 내 이동 단말기가 같은 타임슬롯에 할당될 경우에 그 신호들이 서로 널링될 수 있도록 빔을 형성하게 된다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동적 자원 할당 방법은, 자신이 관할하는 영역에 위치한 이동 단말기에 대해 무선 자원을 할당하는 기지국을 포함하는 시스템의 간섭 널링을 이용한 동적 자원 할당 방법으로서, (a) 상기 이동 단말기가 상기 기지국으로 신호를 전송하는 단계; (b) 상기 기지국이 수신된 상기 신호를 근거로 입사각을 검사하는 단계; (c) 상기 검사된 입사각 중 유사한 입사각을 가지는 이동 단말기들을 하나의 동일 그룹으로 설정하는 단계; (d) 상기 동일 그룹 내의 이동 단말기에 대해 타임슬롯을 할당하는 단계; 및 (e) 상기 동일 그룹 내의 이동 단말기에 대해 같은 타임슬롯이 할당될 경우에 간섭 널링 기법을 사용하여 상기 동적 자원의 할당에 대한 빔 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (e) 단계는, 간섭원의 방향으로 Null-out point를 조절하여 신호 대 잡음비(ISR)를 얻어 상기 동적 자원의 할당에 대한 빔 패턴을 형성하게 된다.
또한, 상기 (e) 단계는, 상기 이동 단말기에 대해 신호를 방사하는 안테나의 빔 패턴에서 발생하는 Null-out point를 방사를 원치 않는 각도에 위치시켜 간섭원의 방향으로 상기 Null-out point를 조절하면서 원하는 방향으로 빔 패턴이 형성되도록 하게 된다.
또한, 상기 (e) 단계는, 상기 이동 단말기에 대해 신호를 방사하는 다수의 소자 안테나에 대해 각각의 방향으로 최대 이득을 얻기 위한 최적의 가중치 벡터를 획득하여 빔 패턴이 형성되도록 하게 된다.
그리고, 상기 (d) 단계는, 상기 동일 그룹 내 이동 단말기에 대해 각각 서로 다른 타임슬롯을 할당하게 된다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기지국의 동적 자원 할당 방법은, 자신이 관할하는 영역에 위치한 이동 단말기에 대해 무선 자원을 할당하는 기지국의 동적 자원 할당 방법으로서, (a) 상기 이동 단말기로부터 수신된 신호를 근거로 입사각을 검사하는 단계; (b) 상기 검사된 입사각 중 유사한 입사각을 가지는 이동 단말기들을 하나의 동일 그룹으로 설정하는 단계; (c) 상기 동일 그룹 내의 이동 단말기에 대해 타임슬롯을 할당하는 단계; 및 (d) 상기 동일 그룹 내의 이동 단말기에 대해 같은 타임슬롯이 할당될 경우에 간섭 널링 기법을 사용하여 상기 동적 자원의 할당에 대한 빔 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (d) 단계는, 간섭원의 방향으로 Null-out point를 조절하여 신호 대 잡음비(ISR)를 얻어 상기 동적 자원의 할당에 대한 빔 패턴을 형성하게 된다.
또한, 상기 (d) 단계는, 상기 이동 단말기에 대해 신호를 방사하는 안테나의 빔 패턴에서 발생하는 Null-out point를 방사를 원치 않는 각도에 위치시켜 간섭원의 방향으로 상기 Null-out point를 조절하면서 원하는 방향으로 빔 패턴이 형성되도록 하게 된다.
또한, 상기 (d) 단계는, 상기 이동 단말기에 대해 신호를 방사하는 다수의 소자 안테나에 대해 각각의 방향으로 최대 이득을 얻기 위한 최적의 가중치 벡터를 획득하여 빔 패턴이 형성되도록 하게 된다.
그리고, 상기 (c) 단계는, 상기 동일 그룹 내 이동 단말기에 대해 각각 서로 다른 타임슬롯을 할당하게 된다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기록매체에는, 자신이 관할하는 영역에 위치한 이동 단말기에 대해 무선 자원을 할당하는 기지국의 동적 자원 할당 방법을 처리하는 프로그램이 기록된 기록매체로서, (a) 상기 이동 단말기로부터 수신된 신호를 근거로 입사각을 검사하는 단계; (b) 상기 검사된 입사각 중 유사한 입사각을 가지는 이동 단말기들을 하나의 동일 그룹으로 설정하는 단계; (c) 상기 동일 그룹 내의 이동 단말기에 대해 동적 자원을 할당하는 단계; 및 (d) 상기 동일 그룹 내의 이동 단말기에 대해 같은 타임슬롯이 할당될 경우에 간섭 널링 기법을 사용하여 상기 동적 자원의 할당에 대한 빔 패턴을 형성하는 단계를 처리하는 프로그램이 기록된다.
또한, 상기 (d) 단계는, 간섭원의 방향으로 Null-out point를 조절하여 신호 대 잡음비(ISR)를 얻어 상기 동적 자원의 할당에 대한 빔 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 프로그램이다.
또한, 상기 (d) 단계는, 상기 이동 단말기에 대해 신호를 방사하는 안테나의 빔 패턴에서 발생하는 Null-out point를 방사를 원치 않는 각도에 위치시켜 간섭원의 방향으로 상기 Null-out point를 조절하면서 원하는 방향으로 빔 패턴이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 프로그램이다.
또한, 상기 (d) 단계는, 상기 이동 단말기에 대해 신호를 방사하는 다수의 소자 안테나에 대해 각각의 방향으로 최대 이득을 얻기 위한 최적의 가중치 벡터를 획득하여 빔 패턴이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 프로그램이다.
그리고, 상기 (c) 단계는, 상기 동일 그룹 내 이동 단말기에 대해 각각 서로 다른 타임슬롯을 할당하게 된다.
본 발명에 의하면, 빔 포밍(beam forming)을 사용하는 시스템에서 유사한 입 사각을 갖는 신호 간에는 간섭 영향이 크기 때문에, 유사한 입사각을 갖는 신호들은 가능한 서로 다른 타임슬롯에 할당하도록 함으로써 간섭 영향을 줄 일 수 있고, 시스템의 용량을 증대시킬 수 있다.
또한, 유사한 입사각을 갖는 신호의 수가 타임슬롯 개수보다 클 때에는 유사 입사각을 갖는 신호 모두를 서로 다른 타임슬롯에 할당할 수 없게 되는 경우, 동일 타임슬롯에 할당된 유사 입사각을 갖는 신호들은 서로 간섭 널링을 수행하여 간섭 영향을 줄이고 시스템의 용량을 증대시킬 수 있다.
또한, 간섭 원인이 있어 원치 않은 방향으로 안테나 방사를 제한할 수 있는 간섭 널링을 TD-SCDMA 통신 시스템에 적용할 수 있다.
그리고, 모든 신호에 대하여 널링을 수행하지 않고 동일 타임슬롯에 할당된 유사 입사각을 갖는 신호에 대해서만 널링 기법을 적용하기 때문에 시스템의 복잡도를 크게 키우지 않으면서 시스템의 성능 및 커버리지를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 간섭 널링을 이용한 동적 자원 할당 방법이 적용된 TD-SCDMA 통신 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 TD-SCDMA 통신 시스템(100)은, 이동 단말기(MS:Mobile Station)(110 ~ 114), 기지국(Node-B:120 ~ 124), 기지국 제어기(Radio Network Controller, 이하 RNC)(130, 132), 서빙 지피알에스 서포트 노드(Serving GPRS Support Node, 이하 SGSN)(140), 게이트웨이 지피알에스 서포트 노드(Gateway GPRS Support Node, 이하 GGSN)(150), 홈 위치 등록기(Home Location Register, 이하 HLR)(160)를 포함한다.
여기서, 이동 단말기(110 ~ 114)는 기지국(120 ~ 124)을 통해 음성 신호를 송수신함과 더불어, 기지국(120 ~ 124)과 RNC(130, 132), SGSN(140) 및 GGSN(150)을 경유해 인터넷 망으로부터 패킷 데이터를 수신하게 된다.
또한, 이동 단말기(110 ~ 114)는 기지국(120 ~ 124)을 통해 자신에게 할당된 코드만을 수신하여 데이터를 복구한다. 즉, 이동 단말기(110 ~ 114)는 HS-SCCH를 통해 자신이 수신할 데이터의 존재 유무를 확인하면, HS-PDSCH(High-Speed Physical Downlink Shared Channel)를 통해 데이터를 수신하고 디코딩 과정을 수행한다. 만약, 수신한 데이터의 복구에 성공하면 HS-SICH를 통해 ACK 정보를 전송하고, 그렇지 않으면 NAK 정보를 전송해 데이터의 전송 실패를 알린다.
또한, 이동 단말기(110 ~ 114)는 하향링크 채널의 품질을 CQI 수치(0~30)로 환산하여 HS-SICH(High-Speed Shared Information Channel)을 통해 기지국(120~124)으로 전송한다.
또한, 이동 단말기(110 ~ 114)는 기지국(120 ~ 124)으로부터 타임슬롯과 채널 코드를 포함하는 무선 자원을 할당받는다.
또한, 이동 단말기(110 ~ 114)는 기지국(120 ~ 124)의 커버리지 내에 위치하여, 입사각에 따라 일정 각도로 기지국(120 ~ 124)으로 신호를 방사하게 된다.
기지국(120 ~ 124)은 이동 단말기(110 ~ 114)로부터 수신된 신호를 근거로 각각의 입사각을 검사하여, 유사한 입사각을 가지는 이동 단말기들을 하나의 그룹으로 설정하고, 동일 그룹 내의 이동 단말기에 대해 같은 타임슬롯이 할당될 경우에 간섭 널링 기법을 사용하여 자원을 할당하게 된다. 이때, 기지국(120 ~ 124)은 동일 그룹 내 이동 단말기에 대해 각각 서로 다른 타임슬롯을 할당하게 된다.
여기서, 간섭 널링 기법은 간섭원의 방향으로 Null-out point를 조절하여 높은 신호 대 잡음비(ISR)를 얻는 것을 의미하는 것으로, 안테나의 빔 패턴에서 발생하는 Null-out point를 방사를 원치 않는 각도에 위치시켜 간섭원의 방향으로 Null-out point를 조절하면서 원하는 방향으로 빔 패턴을 형성하는 것이다.
또한, 기지국(120 ~ 124)은 간섭 널링 기법을 사용하기 위해, 다수의 소자 안테나에 대해 각각의 방향으로 최대 이득을 얻기 위한 최적의 가중치 벡터를 획득하여 빔 패턴을 형성하게 된다.
또한, 기지국(120 ~ 124)은 이동 통신에 관한 음성 신호 또는 데이터를 이동 단말기(110)에게 무선 신호로 전송한다. 여기서, 기지국(120 ~ 124)은 "Node-B"라 칭하기도 하며, "UTRAN(UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) Terrestrial Radio Access Network)"이라 칭하기도 한다.
또한, 기지국(120 ~ 124)은 다음 전송 주기(TTI)에 데이터를 전송할 단말기를 선택하고, 사용할 채널 코드의 수, 변조 방식, 채널 코딩율 등을 결정한 후 HS- SCCH(High-Speed Shared Control Channel)를 통해 관련 정보를 해당 단말기에게 전송한다.
RNC(130, 132)는 다수의 기지국(120 ~ 124)을 관리하며, 다수의 기지국(120 ~ 124)을 통한 음성 신호 및 데이터의 송수신을 제어한다. 또한, RNC(130, 132)는 이동 단말기(110 ~ 114)와의 무선 구간 정합 및 SGSN(140)과의 정합을 수행한다.
그리고, RNC(130, 132)는 다수의 기지국(120 ~ 124)이 관할하는 영역에 있는 다수의 이동 단말기(110 ~ 114)에 대한 무선 자원의 할당, 재할당, 해제 등의 기능을 수행한다.
SGSN(140)은 이동 단말기(110 ~ 114)의 위치 이동을 관리한다. 이를 위해, SGSN(140)는 이동 단말기(110 ~ 114)의 위치 정보를 저장하고 있는 방문자 위치 등록기(VLR:Visitor Location Register)를 구비한다.
GGSN(150)은 이동 단말기(110 ~ 114)가 요청한 피디피(PDP) 주소(Address)를 관리한다.
HLR(160)은 이동 단말기(110 ~ 114)의 가입자 정보에 관한 서비스 프로파일을 저장하고 있는 데이터베이스로서, 가입자의 전화 호를 비롯하여 이동 단말기(110 ~ 114)의 단말 식별 번호(Mobile Identification Number: MIN), 단말기 고유 번호(Electronic Serial Number: ESN) 및 서비스 종류에 대한 정보를 가지고 있다. HLR(160)은 이동 단말기(110 ~ 114)가 위치한 기지국(120 ~ 124)과 RNC(130, 132)의 정보를 포함하는 가입자 정보를 저장하는 기능을 수행한다.
한편, 이동 단말기(110 ~ 114)는 기지국(120 ~ 124)이 관할하는 영역에 위치한 경우에, 활성 피디피(PDP) 콘텍스트(Activate PDP Context) 요청 메시지를 기지국(120 ~ 124)과 RNC(130, 132)를 경유하여 SGSN(140)으로 전송한다. 이에, SGSN(140)은 이를 근거로 생성 피디피(PDP) 콘텍스트(Create PDP Context) 요청 메시지를 GGSN(150)으로 전송한다.
GGSN(150)은 인터넷으로부터 패킷 데이터를 수신하여 SGSN(140)과 RNC(130, 132) 및 기지국(120 ~ 124)을 경유해 이동 단말기(110~114)로 패킷 데이터를 제공한다.
SGSN(140)은, 이동 단말기(110~114)로부터 활성 피디피(PDP) 콘텍스트 요청 메시지를 수신하면, 무선 접속 베어러(RAB)의 할당 요청 메시지를 RNC(130)로 전송하고, RNC(130)가 이동 단말기(110~114)에게 무선 접속 베어러(RAB)를 할당한 이후, RNC(130)로부터 무선 접속 베어러(RAB)의 할당 응답 메시지를 수신한다.
RNC(130, 132)는, 기지국(120 ~ 124)으로 무선 링크 자원(RLR) 준비(Prepare) 메시지를 전송하고, 기지국(120 ~ 124)으로부터 무선 링크 자원(RLR)이 준비(Ready)되었음을 알리는 메시지를 수신한다.
이어, RNC(130, 132)는, 기지국(120 ~ 124)으로 무선 링크 자원(RLR)을 맡기는 메시지(Commit message)를 전송한 후, 기지국(120 ~ 124)을 경유해 이동 단말기(110 ~ 114)로 무선 접속 베어러(RAB)의 설정 메시지를 전송하여, 이동 단말기(110 ~ 114)로부터 무선 접속 베어러(RAB)의 설정 완료(Setup Complete) 메시지를 수신한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 TD-SCDMA 통신 시스템에서의 무선 자원 할당의 예를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, TD-SCDMA에서는 각 타임슬롯에서 사용 가능한 채널화 코드의 수를 최대 16 개로 제한하는데, 이를 통하여 다중 접속 간섭(MAI: Multiple Access Interference)을 줄여서 시스템의 용량 증대를 꾀하고 있다. 또한, 고속 데이터 속도를 지원하기 위하여 다양한 확산계수(SF, spreading factor)와 다중코드(multicode)가 지원된다.
따라서, TD-SCDMA에서 사용할 수 있는 확산계수는 SF1, SF2, SF4, SF8, SF16이고, 이동 단말기(110 ~ 114)는 하나 이상의 코드를 동시에 수신할 수 있게 된다. 특히, 하향링크에 대해서는 오직 SF16 코드만을 사용하고 있다. 도 3은 TD-SCDMA에서 하향링크에 대한 무선자원 할당 예를 보였다. 각 타임슬롯에서는 SF16 코드를 사용하고 있기 때문에 총 16 개의 채널화 코드를 사용할 수 있고 기본적인 자원할당 단위는 하나의 코드가 된다.
TD-SCDMA에서 지원되는 다양한 서비스들은 적절한 타임슬롯과 적절한 채널화 코드를 할당받는 과정을 거친다. TD-SCDMA 물리계층의 기본적인 무선자원은 Resource Unit(RU)으로 이산화될 수 있는데, SF16 코드 하나를 기본적인 할당단위로 생각한다. 예를 들어, 하나의 서비스가 두 개의 SF16 채널화 코드를 사용한다면 이 서비스는 2RU에 해당하는 무선자원을 필요로 한다. 이와 함께, 하향링크와 상향링크에 대하여 할당되는 타임슬롯의 개수에 따라 각 링크에 대한 총 RU가 결정된다. 예를 들어, 첫 타임슬롯을 제외한 나머지 6 개의 타임슬롯들 중에서 처음 두 개를 상향링크에, 나머지 4 개를 하향링크에 할당하였다면, 상향링크에 대해서는 총 32 RU, 하향링크에 대해서는 총 64 RU가 할당된다고 볼 수 있다. 예를 들어, SF1은 16 RU에 해당하고, SF4는 4 RU에 해당한다.
TD-SCDMA는 TDMA와 CDMA의 장점을 활용할 수 있기 때문에, 할당 가능한 물리 자원은 반송파 주파수(carrier frequency), 타임슬롯, 채널화 코드의 세 가지 자원 조합으로 구성된다. 또한, Smart Antenna 기술 중 하나인 Adaptive Array 사용에 의하여 물리적인 자원을 공간적으로 나눌 수도 있기 때문에, 총 4 종류의 무선자원을 활용한 동적인 채널 할당과 재할당 및 해제를 지원할 수 있다. 하지만, 실제 TD-SCDMA 시스템에서는 매 Sub-frame이나 슬롯 단위로 자원을 할당/재할당/해제하는 과정이 아니라, 보다 긴 시간 동안 무선자원을 할당/재할당/해제하는 과정이다. 따라서, TD-SCDMA에서는 무선 자원 할당이 기지국이 아닌 기지국 제어기(RNC, 130)에서 구현되고 있다.
TD-SCDMA에서는 다양한 서비스에 할당하는 타임슬롯 수와 코드 수를 규정하고 있다.
다음 표 1은 다양한 이동통신 서비스에 대한 타임슬롯 및 채널화 코드의 할당 기준을 나타낸 것이다.
서비스
종류 		전송속도 Downlink Uplink
코드 수 TS 수 RU 코드 수 TS 수 RU
음성전화 12.2 kbps SF16 x 2 1 TS 2 RU SF8 x 1 1 TS 2 RU
모뎀/팩스 28.8 kbps SF16 x 3 1 TS 3 RU SF4 x 1 1 TS 4 RU
57.6 kbps SF16 x 6 1 TS 6 RU SF2 x 1 1 TS 8 RU
영상전화 64 kbps SF16 x 8 1 TS 8 RU SF2 x 1 1 TS 8 RU
데이터 64 kbps SF16 x 8 1 TS 8 RU SF2 x 1 1 TS 8 RU
128 kbps SF16 x 14 1 TS 14 RU SF2 x 1 2 TS 16 RU
144 kbps SF16 x 8 2 TS 16 RU SF2 x 1 2 TS 16 RU
384 kbps SF16 x 10 4 TS 40 RU SF8 x 1
+ SF2 x 1 		4 TS 40 RU
표 1에서 볼 수 있듯이, 대부분의 서비스에 대해서 적어도 2 RU 이상의 자원이 필요하다. 주의해야 할 사항은 각 서비스에 대하여 할당된 타임슬롯과 채널화 코드는 서비스의 재설정 외에는 변경되지 않는다는 점이다. 따라서, 하향링크 64k bps 서비스의 경우, 8 개의 채널화 코드를 사용하게 되는데, 데이터의 양이 줄어들거나 많아지더라도 이에 맞는 적절한 코드 수를 사용하지 않고 지속적으로 8 개를 점유하게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 기능 블록을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 기지국(120)은 통신부(310), 자원 할당부(320), 자원할당 데이터베이스(DB)(330), 데이터 처리부(340) 및 제어부(350)를 포함한다.
통신부(310)는 이동 단말기(110 ~ 114)와 통신하거나, SGSN(140)과 통신한다. 통신부(310)는 이동 단말기(110 ~ 114)와 통신하기 위한 다수의 소자 안테나를 구비한다.
자원 할당부(320)는 이동 단말기(110 ~ 114)에 대해 동적인 물리채널을 할당하기 위해, 이동 단말기(110 ~ 114)에 대해 하향링크에 대한 타임슬롯과 채널화 코드를 할당한다.
또한, 자원 할당부(320)는 이동 단말기(110 ~ 114)로부터 수신된 신호를 근거로 이동 단말기(110 ~ 114)의 입사각을 검사하여, 유사한 입사각을 가지는 이동 단말기(110 ~ 114)들을 하나의 그룹으로 설정하고, 동일 그룹 내의 이동 단말기(110 ~ 114)에 대해 같은 타임슬롯이 할당될 경우에 간섭 널링 기법을 사용하여 자원을 할당하게 된다.
여기서, 간섭 널링 기법은, 간섭원의 방향으로 Null-out point를 조절하여 높은 신호 대 잡음비(SIR)를 얻게 된다.
또한, 간섭 널링 기법은, 안테나의 빔 패턴에서 발생하는 Null-out point를 방사를 원치 않는 각도에 위치시켜 간섭원의 방향으로 상기 Null-out point를 조절하면서 원하는 방향으로 빔 패턴이 형성되도록 제어한다.
그리고, 자원 할당부는, 동일 그룹 내 이동 단말기(110 ~ 114)에 대해 각각 서로 다른 타임슬롯을 할당하게 된다.
자원할당 데이터베이스(330)는 이동 단말기(110 ~ 114)에 대해 할당된 자원과 할당하지 않은 자원, 즉, 이동 단말기(110 ~ 114)에 대해 할당된 타임슬롯과 채널화 코드 및 할당하지 않은 타임슬롯과 채널화 코드에 대한 정보를 도 2에 도시된 바와 같은 자원 테이블로 저장하고 있다.
데이터 처리부(340)는 이동 단말기(110 ~ 114)에게 전송할 음성 신호 및 데이터를 일반적인 이동 통신망의 처리 방식대로 처리한다.
제어부(350)는 음성 신호 및 데이터의 송수신과, 이동 단말기(110 ~ 114)에 대한 무선 자원이 할당되도록 제어한다.
그리고, 제어부(350)는, 간섭 널링 기법을 사용하기 위해, 다수의 소자 안테나에 대해 각각의 방향으로 최대 이득을 얻기 위한 최적의 가중치 벡터를 획득하여 빔 패턴이 형성되도록 제어한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기의 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명이 적용된 이동 단말기(110 ~ 114)는, 통신부(410), 할당자원 분석부(420), 표시부(430), 저장부(440), 적정성 검사부(450) 및 제어부(460)를 포함한다.
통신부(410)는 기지국(120 ~ 124)과 통신한다. 또한, 통신부(610)는 기지국(120 ~ 124)을 경유해 RNC(130, 132)와 통신할 수 있다.
무선자원 설정부(420)는 RNC(130, 132)가 이동 단말기(110 ~ 124)에 대해 할당한 자원에 대해, 기지국(120 ~ 124)이 할당 자원 정보를 이동 단말기(110 ~ 114)로 전송해 줄 때, 그 할당 자원 정보를 수신하여 자신에게 할당된 타임슬롯과 채널화 코드를 설정한다.
표시부(430)는 예컨대, 단말기의 동작 상태를 표시한다.
저장부(440)는 수신된 패킷 데이터를 저장하거나, 단말기의 동작에 필요한 데이터를 저장하고 있다. 또한, 저장부(440)는 할당된 타임슬롯과 채널화 코드에 관한 정보를 저장하고 있다.
적정성 검사부(450)는 다른 단말기와 다른 무선 자원, 즉, 타임슬롯과 채널화 코드를 이용해 데이터를 수신한 경우에, 수신한 데이터의 적정성 여부를 판단하여 그 결과를 제어부(460)로 전달한다.
제어부(460)는 단말기의 동작을 제어하며, 할당받은 타임슬롯과 채널화 코드를 통해 데이터를 송수신하도록 제어하고, 적정성 검사부(450)에 의해 수신된 데이터가 자신에게 전달되지 않은 것으로 판단될 때에 해당 수신 데이터를 폐기 처리한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 N 개의 소자 안테나를 가지는 기지국 안테나의 수신단을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 안테나의 수신단은 소자 안테나(510~514), 수신 변환기(520~524), A/D 변환기(530~534), 어레이 프로세서(540), 복조기(Demodulator)(550) 및 에러신호 발생기(560)를 포함한다.
소자 안테나(510~514)는 공중으로부터 신호를 수신하여 수신 변환기(520~524)로 전달한다.
수신 변환기(520~524)는 수신된 신호를 중간 주파수 대역으로 변환하여 A/D 변환기(530~534)로 전달한다.
A/D 변환기(530~534)는 전달받은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 어레이 프로세서(540)로 전달한다.
어레이 프로세서(540)는 각 소자 안테나(510~514)로부터 전달받은 신호를 합성하여 복조기(550)로 전달한다. 어레이 프로세서(540)의 내부에는 에러신호 발생기(560)로부터 전달되는 에러 신호를 적응시키는 적응 알고리즘(Adaptive Algorithm)을 포함하고, 이 적응 알고리즘을 통해 각 신호들에서 에러 신호가 제거되도록 한다.
복조기(550)는 어레이 프로세서(540)에서 합성된 신호를 복조한다.
에러신호 발생기(560)는 어레이 프로세서(540)로부터 복조기(550)로 전달되는 합성 신호에서 잡음 신호를 분리시킨다.
도 5에서, k 번째 소자 안테나(510~514)의 수신 신호는 다음 수학식 1과 같이 얻을 수 있다.
Figure 112008056549506-pat00001
수학식 1에서,
Figure 112008056549506-pat00002
와
Figure 112008056549506-pat00003
는 각각 k 번째 소자 안테나(510~514)의 수신 신호와 잡음을 나타낸다. 즉, k 번째 소자 안테나(510~514)를 통해 수신되어 입력되는 수신 신호는 수신 신호
Figure 112008056549506-pat00004
에 잡음
Figure 112008056549506-pat00005
이 포함된 신호이다.
최종적으로, 안테나의 출력은 수학식 2와 같이 가중치가 곱해진 모든 수신 신호가 결정하게 된다. 즉, 안테나의 출력
Figure 112008056549506-pat00006
는 수학식 2와 같이 얻을 수 있다.
Figure 112008056549506-pat00007
수학식 2에서
Figure 112008056549506-pat00008
와
Figure 112008056549506-pat00009
는 다음 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008056549506-pat00010
적응형 스마트 안테나는 변화하는 입사각 정보에 따라 즉각적으로 가중치를 조절함으로써 빔 패턴을 형성하게 된다. 이러한 방식에서는 많은 변수들이 작용하게 되고, MMSE 기법과 같은 알고리즘을 이용하여 많은 변수들의 최적화 된 값을 찾게 된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 간섭 널링을 이용한 동적 자원 할당 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 동적 자원 할당 방법은, 기지국(120 ~ 124)의 관할 영역에 위치한 이동 단말기(110 ~ 114)가 기지국(120 ~ 124)으로 신호를 전송하고, 기지국(120 ~ 124)은 자신이 관할하는 영역에 위치해 있는 다수의 이동 단말기(110 ~ 114)로부터 신호를 수신한다(S602).
이어, 기지국(120 ~ 124)은 자신이 관할하는 영역에 위치해 있는 다수의 이 동 단말기(110 ~ 114)로부터 신호를 수신하면, 수신된 신호를 근거로 각 신호의 입사각을 검사한다(S604).
이어, 기지국(120 ~ 124)은 각 신호의 입사각을 검사한 후, 검사된 입사각 중 유사한 입사각을 가지는 이동 단말기들을 하나의 동일 그룹으로 설정한다(S606).
그리고, 기지국(120 ~ 124)은 설정된 동일 그룹 내의 이동 단말기들에 대해 도 7에 도시된 바와 같이 동적 자원을 할당한다(S608). 여기서, 기지국(120 ~ 124)은 동일 그룹 내 이동 단말기에 대해 각각 서로 다른 타임슬롯을 할당하게 된다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 동일 그룹 내 이동 단말기에 대해 각각 서로 다른 타임슬롯을 할당하는 방식을 나타낸 도면이다.
이때, 기지국(120 ~ 124)은 동일 그룹 내의 이동 단말기에 대해 같은 타임슬롯이 할당될 경우에 간섭 널링 기법을 사용하여 동적 자원의 할당에 대한 빔 패턴을 형성한다(S610).
여기서, 기지국(120 ~ 124)은 간섭원의 방향으로 Null-out point를 조절하여 높은 신호 대 잡음비(ISR)를 얻어 동적 자원의 할당에 대한 빔 패턴을 형성하게 된다.
즉, 기지국(120 ~ 124)은 이동 단말기에 대해 신호를 방사하는 안테나의 빔 패턴에서 발생하는 Null-out point를 방사를 원치 않는 각도에 위치시켜 간섭원의 방향으로 Null-out point를 조절하면서 원하는 방향으로 빔 패턴이 형성되게 한다.
또한, 기지국(120 ~ 124)은, 이동 단말기에 대해 신호를 방사하는 다수의 소 자 안테나에 대해 각각의 방향으로 최대 이득을 얻기 위한 최적의 가중치 벡터를 획득하여 빔 패턴이 형성되게 한다.
기지국(120 ~ 124)은 간섭(Interference) 널링(Nulling) 스마트 안테나 가중치 벡터의 최적화 된 값을 찾기 위해서 간섭 대 신호비, 즉 ISR(Interference-to-Signal Ratio)를 최소화 시키는 방법을 이용한다. 예컨대, 4 개의 소자 안테나를 가지는 안테나의 Array Factor는 다음 수학식 4와 같이 얻을 수 있다.
Figure 112008056549506-pat00011
여기서,
Figure 112008056549506-pat00012
는 수신 신호의 진폭을 나타낸다.
최대 이득을 얻고 싶은 방향과 나머지 간섭원 방향 3 개를 고려하면 다음 수학식 5와 같이 4 개의 안테나 Array Factor를 얻을 수 있다.
Figure 112008056549506-pat00013
만약, 4 개의 방향으로 최대한의 이득을 얻기 위한 빔 패턴을 형성하려 했다면, 각 Array Factor 식은 각각의 방향으로 최대한의 이득을 얻기 위한 가중치 벡터를 구한 다음 빔 패턴을 형성할 것이다. 하지만 Null-point를 고려한 빔 패턴 형성에서는 ISR을 최소화 할 수 있는 최적화 된 가중치 벡터 W를 구해야 한다. 이때, ISR은 다음 수학식 6과 같다.
Figure 112008056549506-pat00014
Null-out point를 고려한 빔 패턴은 도 8에 도시된 바와 같이 일반적인 스마트 안테나(가)에 비해서 주 빔의 신호가 다소 감소하고, 원치 않는 방향, 즉 간섭 원의 방향으로 Null-out point를 고려함으로써 높은 신호 대 잡음비를 얻을 수 있다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 기존의 스마트 안테나와 간섭 널링 스마트 안테나의 빔 패턴을 나타낸 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이 기존의 스마트 안테나(가)는 간섭의 방향을 고려하지 못했고, 간섭들은 원하는 방향 하나만을 고려한 빔 패턴에서 정해진 감쇠값을 가졌다. 하지만, 본 발명에 따른 간섭 널링 스마트 안테나(나)는 기존의 원하던 방향에서도 약간의 감쇠가 발생하지만, 간섭원의 방향에서 큰 감쇠값을 가지는 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 기지국(120 ~ 124)은, 자신이 관할하는 영역에 위치한 이동 단말기(110 ~ 114)에 대해 무선 자원을 할당하는 동적 자원 할당 방법을 처리하는 프로그램을 기록매체에 기록할 수 있다. 이때, 기록매체에 기록되는 프로그램은 (a) 이동 단말기로부터 수신된 신호를 근거로 입사각을 검사하는 단계; (b) 검사된 입사각 중 유사한 입사각을 가지는 이동 단말기들을 하나의 동일 그룹으로 설정하는 단계; (c) 동일 그룹 내의 이동 단말기에 대해 동적 자원을 할당하는 단계; 및 (d) 동일 그룹 내의 이동 단말기에 대해 같은 타임슬롯이 할당될 경우에 간섭 널링 기법을 사용하여 동적 자원의 할당에 대한 빔 패턴을 형성하는 단계를 처리하는 프로그램이다.
또한, (e) 단계는, 간섭원의 방향으로 Null-out point를 조절하여 높은 신호 대 잡음비(ISR)를 얻어 동적 자원의 할당에 대한 빔 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 프로그램이다.
또한, (d) 단계는, 이동 단말기에 대해 신호를 방사하는 안테나의 빔 패턴에서 발생하는 Null-out point를 방사를 원치 않는 각도에 위치시켜 간섭원의 방향으로 상기 Null-out point를 조절하면서 원하는 방향으로 빔 패턴이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 프로그램이다.
또한, (d) 단계는, 이동 단말기에 대해 신호를 방사하는 다수의 소자 안테나에 대해 각각의 방향으로 최대 이득을 얻기 위한 최적의 가중치 벡터를 획득하여 빔 패턴이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 프로그램이다.
그리고, (c) 단계는, 동일 그룹 내 이동 단말기에 대해 각각 서로 다른 타임슬롯을 할당하게 되는 프로그램이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 자신이 원하는 방향으로 최대한의 이득이 나오도록 빔 패턴을 형성하는 스마트 안테나를 사용하는 시분할 동기 코드분할 다중접속 방식(TD-SCDMA) 통신 시스템에서, 자신이 원치 않는 방향을 추가적으로 고려하여 안테나의 빔 패턴에서 발생하는 Null-out point를 방사를 원치 않는 각도에 위치시켜 간섭 원인의 방향으로 Null-out point를 조절하면서 원하는 방향으로의 빔 패턴을 형성하여 자원을 할당하는, 간섭 널링을 이용한 동적 채널 할당 시스템 및 방법을 실현할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위 에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 이동 통신망에서 신호를 송수신하는 다수의 소자 안테나를 구비하는 시스템에 적용할 수 있다. 또한, 이동 통신 뿐만 아니라 무선으로 신호를 송수신하는 안테나를 구비하는 모든 통신 시스템에도 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 간섭 널링을 이용한 동적 자원 할당 방법이 적용된 TD-SCDMA 통신 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 TD-SCDMA 통신 시스템에서의 무선 자원 할당의 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기의 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 N 개의 소자 안테나를 가지는 기지국 안테나의 수신단을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 간섭 널링을 이용한 동적 자원 할당 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 동일 그룹 내 이동 단말기에 대해 각각 서로 다른 타임슬롯을 할당하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 기존의 스마트 안테나와 간섭 널링 스마트 안테나의 빔 패턴을 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : TD-SCDMA 통신 시스템 110 ~ 114 : 이동 단말기
120 ~ 124 : 기지국 130, 132 : 기지국 제어기
140 : SGSN 150 : GGSN
HLR : 160 310 : 통신부
320 : 자원 할당부 330 : 자원할당 DB
340 : 데이터 처리부 350 : 제어부
410 : 통신부 420 : 무선자원 설정부
430 : 표시부 440 : 저장부
450 : 적정성 검사부 460 : 제어부
510~514 : 소자 안테나 520~524 : 수신 변환기
530~534 : A/D 변환기 540 : 어레이 프로세서
550 : 복조기 560 : 에러신호 발생기

Claims (25)

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  6. 자신이 관할하는 영역에 위치한 이동 단말기에 대해 무선 자원을 할당하는 기지국으로서,
    상기 이동 단말기와 통신하기 위한 다수의 소자 안테나를 구비하는 통신부;
    상기 이동 단말기로부터 수신된 신호를 근거로 상기 이동 단말기의 입사각을 검사하여, 유사한 입사각을 가지는 이동 단말기들을 하나의 그룹으로 설정하고, 동 일 그룹 내의 이동 단말기에 대해 같은 타임슬롯이 할당될 경우에 간섭 널링 기법을 사용하여 자원을 할당하는 자원 할당부;
    상기 이동 단말기에 대해 할당된 무선 자원과 할당하지 않은 무선 자원에 대한 정보를 저장하고 있는 자원할당 데이터베이스;
    상기 이동 단말기에게 전송할 데이터 또는 신호를 처리하는 데이터 처리부; 및
    상기 이동 단말기에 대한 상기 무선 자원이 할당되도록 제어하는 제어부;
    를 포함하는 기지국.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 간섭 널링 기법은, 간섭원의 방향으로 Null-out point를 조절하여 신호 대 잡음비(ISR:Interference-to-Signal Ratio)를 얻는 것을 특징으로 하는 기지국.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 간섭 널링 기법은, 상기 안테나의 빔 패턴에서 발생하는 Null-out point를 방사를 원치 않는 각도에 위치시켜 간섭원의 방향으로 상기 Null-out point를 조절하면서 원하는 방향으로 빔 패턴이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하 는 기지국.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 간섭 널링 기법을 사용하기 위해, 상기 다수의 소자 안테나에 대해 각각의 방향으로 최대 이득을 얻기 위한 최적의 가중치 벡터를 획득하여 빔 패턴이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 자원 할당부는, 상기 동일 그룹 내 이동 단말기에 대해 각각 서로 다른 타임슬롯을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 자신이 관할하는 영역에 위치한 이동 단말기에 대해 무선 자원을 할당하는 기지국의 동적 자원 할당 방법으로서,
    (a) 상기 이동 단말기로부터 수신된 신호를 근거로 입사각을 검사하는 단계;
    (b) 상기 검사된 입사각 중 유사한 입사각을 가지는 이동 단말기들을 하나의 동일 그룹으로 설정하는 단계;
    (c) 상기 동일 그룹 내의 이동 단말기에 대해 타임슬롯을 할당하는 단계; 및
    (d) 상기 동일 그룹 내의 이동 단말기에 대해 같은 타임슬롯이 할당될 경우에 간섭 널링 기법을 사용하여 상기 동적 자원의 할당에 대한 빔 패턴을 형성하는 단계;
    를 포함하는 기지국의 동적 자원 할당 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는, 간섭원의 방향으로 Null-out point를 조절하여 신호 대 잡음비(ISR:Interference-to-Signal Ratio)를 얻어 상기 동적 자원의 할당에 대한 빔 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 기지국의 동적 자원 할당 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는, 상기 이동 단말기에 대해 신호를 방사하는 안테나의 빔 패턴에서 발생하는 Null-out point를 방사를 원치 않는 각도에 위치시켜 간섭원의 방향으로 상기 Null-out point를 조절하면서 원하는 방향으로 빔 패턴이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 기지국의 동적 자원 할당 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는, 상기 이동 단말기에 대해 신호를 방사하는 다수의 소자 안테나에 대해 각각의 방향으로 최대 이득을 얻기 위한 최적의 가중치 벡터를 획득하여 빔 패턴이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 기지국의 동적 자원 할당 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 동일 그룹 내 이동 단말기에 대해 각각 서로 다른 타임슬롯을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국의 동적 자원 할당 방법.
  21. 자신이 관할하는 영역에 위치한 이동 단말기에 대해 무선 자원을 할당하는 기지국의 동적 자원 할당 방법을 처리하는 프로그램이 기록된 기록매체로서,
    (a) 상기 이동 단말기로부터 수신된 신호를 근거로 입사각을 검사하는 단계;
    (b) 상기 검사된 입사각 중 유사한 입사각을 가지는 이동 단말기들을 하나의 동일 그룹으로 설정하는 단계;
    (c) 상기 동일 그룹 내의 이동 단말기에 대해 동적 자원을 할당하는 단계; 및
    (d) 상기 동일 그룹 내의 이동 단말기에 대해 같은 타임슬롯이 할당될 경우에 간섭 널링 기법을 사용하여 상기 동적 자원의 할당에 대한 빔 패턴을 형성하는 단계;
    를 처리하는 프로그램이 기록된 기록매체.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는, 간섭원의 방향으로 Null-out point를 조절하여 신호 대 잡음비(ISR:Interference-to-Signal Ratio)를 얻어 상기 동적 자원의 할당에 대한 빔 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 프로그램이 기록된 기록매체.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는, 상기 이동 단말기에 대해 신호를 방사하는 안테나의 빔 패턴에서 발생하는 Null-out point를 방사를 원치 않는 각도에 위치시켜 간섭원의 방향으로 상기 Null-out point를 조절하면서 원하는 방향으로 빔 패턴이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 프로그램이 기록된 기록매체.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는, 상기 이동 단말기에 대해 신호를 방사하는 다수의 소자 안테나에 대해 각각의 방향으로 최대 이득을 얻기 위한 최적의 가중치 벡터를 획득하여 빔 패턴이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 프로그램이 기록된 기록매체.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 동일 그룹 내 이동 단말기에 대해 각각 서로 다른 타 임슬롯을 할당하는 것을 특징으로 하는 프로그램이 기록된 기록매체.
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