KR101498293B1 - 무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법 및 인접정보 전송방법 - Google Patents

무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법 및 인접정보 전송방법 Download PDF

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Abstract

무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법은 IP 네트워크를 통하여 무선통신 시스템의 핵심망에 접속하는 적어도 하나의 기지국을 관리하는 게이트웨이로부터 인접기지국이 사용하는 주파수 대역을 지시하는 채널 지시자를 수신하는 단계, 전체 주파수 대역에서 상기 채널 지시자가 지시하는 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역을 유용 채널 리스트로 지정하되, 상기 전체 주파수 대역은 복수의 주파수 밴드로 구분되고 상기 채널 지시자는 각 주파수 밴드를 지시하는 인덱스로 이루어지는 단계 및 상기 유용 채널 리스트에서 적어도 하나의 주파수 밴드를 자신의 채널로 선정하는 단계를 포함한다. 인접 기지국이 사용하는 주파수 대역을 파악하여 사용되지 않는 주파수 대역을 선택하여 사용할 수 있으므로 인접 기지국 간의 간섭을 줄일 수 있고 한정된 무선자원을 효율적으로 이용할 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법 및 인접정보 전송방법{Method of allocating radio resource and transmitting neighbor information in wireless communication system}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인접 기지국 간에 인접 정보를 전송하고 무선자원을 할당하는 방법에 관한 것이다.
통신의 발달과 멀티미디어 기술의 보급과 더불어 다양한 대용량 전송기술이 무선통신 시스템에 적용되고 있다. 무선용량을 증대시키기 위한 방법으로 보다 많은 주파수 자원을 할당하는 방법이 있지만, 한정된 주파수 자원을 다수의 사용자에게 보다 많은 주파수 자원을 할당하는 것은 한계가 있다. 한정된 주파수 자원을 보다 효율적으로 활용할 수 있는 방법 중 하나로 셀의 크기를 작게 만드는 방법이 있다. 셀의 크기를 작게 만들면 하나의 기지국이 서비스해야 하는 사용자의 수가 줄어들므로, 기지국은 사용자에게 보다 많은 주파수 자원을 할당할 수 있다. 셀의 크기를 작게 만들면 다수의 사용자에게 보다 좋은 상태의 대용량 서비스를 제공할 수 있다.
최근, 가정이나 사무실에 설치되는 펨토셀(femto-cell) 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 펨토셀은 가정이나 사무실 등 실내에서 사용되는 초소형 이동통신 기지국을 의미한다. 펨토셀은 가정이나 사무실에 보급되어 있는 IP 네트워크와 연결되며, IP 네트워크를 통하여 이동통신 시스템의 핵심망(core network)에 접속하여 이동통신 서비스를 제공한다. 이동통신 시스템의 사용자는 실외에서 기존의 마크로셀(macro-cell)을 통하여 서비스를 제공받고, 실내에서는 펨토셀을 통하여 서비스를 제공받을 수 있다. 펨토셀은 기존의 마크로셀(macro-cell)의 서비스가 건물 내에서 악화되는 점을 보완하여 이동통신 시스템의 실내 커버리지(coverage)를 개선하고, 정해진 특정 사용자만을 대상으로 서비스를 제공할 수 있으므로 높은 품질의 음성 서비스 및 데이터 서비스를 제공할 수 있다.
마크로셀의 셀 커버리지 내에 배치되는 펨토셀의 주파수 대역을 할당하는 방식에는 공동채널(co-channel) 방식, 부분공동채널(partial co-channel) 방식 및 전용채널(dedicated channel) 방식이 있다. 공동채널 방식은 마크로셀과 동일한 주파수 대역을 펨토셀의 주파수 대역으로 할당하는 방식으로, 마크로셀과 펨토셀이 동일한 주파수 대역을 사용함으로써 발생할 수 있는 간섭을 줄이기 위한 펨토셀의 전송전력 제어가 중요하다. 부분공동채널 방식은 마크로셀의 일부 주파수 대역을 펨토셀과 함께 사용하는 공동채널로 할당하는 방식으로, 공동채널에서 간섭이 발생하면 마크로셀의 사용자는 공동채널 이외의 주파수 대역을 통하여 서비스를 받으므로서 간섭을 줄일 수 있다. 전용채널 방식은 마크로셀과 펨토셀이 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 방식으로, 마크로셀과 펨토셀 간의 간섭을 크게 완화할 수 있으나 한정된 주파수 자원을 효율적으로 이용하지 못할 수 있다.
펨토셀은 사용자가 구매하여 자신의 사무실이나 가정에 설치하는 소형 기지국이므로, 이동통신 사업자가 정책적으로 펨토셀의 배치를 제한하기 어렵다. 따라서 임의로 배치되는 펨토셀 간의 간섭을 줄일 수 있는 방법이 필요하다. 펨토셀 간의 간섭을 줄이기 위하여 펨토셀의 전송전력을 제한할 수 있으나, 이는 펨토셀의 커버리지를 줄어들게 하므로 펨토셀의 서비스를 악화시킬 수 있다. 인접한 펨토셀 간에 서로 다른 주파수 대역을 사용하면 펨토셀 간의 간섭을 크게 완화할 수 있고 펨토셀의 커버리지를 보장할 수 있다. 인접한 펨토셀 간에 서로 다른 주파수 대역을 사용하면서 각각의 펨토셀은 최대한의 주파수 자원을 이용할 수 있어야 한다.
펨토셀 간의 간섭을 줄이고 최대한의 주파수 자원을 이용할 수 있도록 인접한 펨토셀들이 서로 다른 주파수 대역을 사용할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 인접한 펨토셀이 서로 다른 주파수 대역을 사용할 수 있는 무선자원 할당방법 및 인접정보 전송방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법은 IP 네트워크를 통하여 무선통신 시스템의 핵심망에 접속하는 적어도 하나의 기지국을 관리하는 게이트웨이로부터 인접기지국이 사용하는 주파수 대역을 지시하는 채널 지시자를 수신하는 단계, 전체 주파수 대역에서 상기 채널 지시자가 지시하는 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역을 유용 채널 리스트로 지정하되, 상기 전체 주파수 대역은 복수의 주파수 밴드로 구분되고 상기 채널 지시자는 각 주파수 밴드를 지시하는 인덱스로 이루어지는 단계 및 상기 유용 채널 리스트에서 적어도 하나의 주파수 밴드를 자신의 채널로 선정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 무선통신 시스템에서 복수의 기지국을 관리하는 게이트웨이를 이용한 인접정보 전송방법은 상기 복수의 기지국 중에서 어느 하나의 기지국으로부터 제1 채널정보를 수신하는 단계 및 상기 제1 채널정보에 대한 응답으로 상기 복수의 기지국 중에서 적어도 어느 하나의 기지국으로 제2 채널정보를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제2 채널정보는 인접기지국이 사용하는 주파수 밴드를 지시하는 채널 지시자를 포함한다.
인접 기지국이 사용하는 주파수 대역을 파악하여 사용되지 않는 주파수 대역을 선택하여 사용할 수 있으므로 인접 기지국 간의 간섭을 줄일 수 있고 한정된 무선자원을 효율적으로 이용할 수 있다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, 일반적인 무선통신 시스템은 단말(User Equipment, UE) 및 기지국(Base Station, BS)을 포함한다. 단말은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
하나의 기지국에는 하나 이상의 셀(cell)이 존재할 수 있다.
기지국은 셀 커버리지 또는 배치 방식에 따라 펨토 기지국(femto BS; 20) 및 마크로 기지국(macro BS; 60)으로 구분될 수 있다. 펨토 기지국(20)의 셀은 마크로 기지국(60)의 셀보다 작은 크기를 가진다. 펨토 기지국(20)의 셀의 전부 또는 일부는 마크로 기지국(60)의 셀과 겹칠 수 있다. 펨토 기지국(20)은 펨토셀(femto- cell), 홈노드-B(home node-B), CSG(closed subscriber group) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 마크로 기지국(60)은 펨토셀과 구분하여 마크로셀(macro-cell)로 불릴 수 있다.
펨토 기지국(20)은 Iuh 인터페이스를 통하여 펨토 게이트웨이(femto gateway; 30)에 연결된다. Iuh 인터페이스는 IP 네트워크를 통한 펨토 기지국(20)과 펨토 게이트웨이(30) 간의 인터페이스를 의미한다. 펨토 게이트웨이(30)는 적어도 하나의 펨토 기지국(20)을 관리하는 개체(entity)이다. 펨토 게이트웨이(30)는 펨토 기지국(20)이 무선통신 시스템의 핵심망(core network; 90)에 접속할 수 있도록 펨토 기지국(20)의 등록, 인증 및 보안 절차를 수행할 수 있다. 마크로 기지국(60)은 Iub 인터페이스를 통하여 RNC(radio network control; 70)에 연결된다. RNC(70)는 적어도 하나의 마크로 기지국(60)을 관리하는 개체로서, 마크로 기지국(60)을 핵심망(90)에 접속시킨다. 마크로 기지국(60)은 핵심망(90)과 전용선으로 연결되는 반면, 펨토 기지국(20)은 IP 네트워크를 통하여 핵심망(90)에 연결된다.
펨토 기지국(20)에 접속하는 단말을 펨토 단말(femto UE; 10)이라 하고, 마크로 기지국(60)에 접속하는 단말을 마크로 단말(macro UE; 50)이라 한다. 펨토 단말(10)은 마크로 기지국으로의 핸드오버를 통하여 마크로 단말(50)이 될 수 있고, 마크로 단말(50)은 펨토 기지국으로의 핸드오버를 통하여 펨토 단말(10)이 될 수 있다.
이하에서 하향링크(downlink)는 기지국에서 단말로의 전송을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국의 일부분일 수 있다.
무선통신 시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single-Carrier FDMA) 및 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 기지국에게 할당되는 무선자원을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 마크로 기지국의 주파수 대역의 일부가 펨토 기지국과 공동으로 사용될 수 있다. 이를 부분공동채널(partial co-channel) 방식이라 한다. 마크로 기지국과 펨토 기지국이 공동으로 사용하는 주파수 대역을 공동채널 영역이라 하고, 마크로 기지국만이 사용하는 주파수 대역을 마크로 채널 영역이라 하자. 마크로 기지국의 브로드캐스트 채널(broadcast channel; BCH)은 마크로 채널 영역에 할당된다. 마크로 기지국의 시스템 정보는 브로드캐스트 채널을 통하여 전송되는데, 필요에 따라 펨토 기지국은 마크로 기지국의 시스템 정보를 수신할 수 있다.
여기서는 마크로 기지국에 대한 펨토 기지국의 주파수 대역 할당방식으로 부분공동채널 방식을 나타내었으나, 이는 제한이 아니며 공동채널 방식 또는 전용채널 방식이 적용될 수 있다. 공동채널 방식은 마크로 기지국의 전체 주파수 대역을 펨토 기지국과 나누어 사용하는 방식이고, 전용채널 방식은 마크로 기지국이 사용 하는 주파수 대역과 다른 주파수 대역을 펨토 기지국이 사용하는 방식이다. 본 발명은 펨토 기지국이 사용하는 주파수 대역을 인접한 펨토 기지국이 서로 겹치지 않게 사용하는 방식으로 공동채널 방식, 부분공동채널 방식 및 전용채널 방식 등 마크로 기지국에 대한 펨토 기지국의 주파수 대역 할당방식에 모두 적용될 수 있다. 인접한 펨토 기지국은 셀 영역이 서로 겹치는 관계의 펨토 기지국을 의미한다.
펨토 기지국의 전체 주파수 대역은 복수의 주파수 밴드로 나뉜다. 하나의 주파수 밴드는 적어도 하나의 부반송파를 포함한다. 주파수 밴드는 단말에게 할당하는 무선자원의 기본 단위일 수 있다. 예를 들어, 주파수 밴드는 복수의 부반송파로 이루어지는 자원블록(resource block) 또는 서브채널(subchannel)에 대응될 수 있다. 또는 주파수 밴드는 하나의 펨토 기지국에게 할당되는 무선자원의 기본 단위일 수 있다. 하나의 주파수 밴드는 복수의 자원블록 또는 복수의 서브채널을 포함할 수 있다. 주파수 밴드는 하나의 사용자에 대한 무선통신 서비스가 제공되는 채널이라 할 수 있으며, 각 주파수 밴드는 채널 지시자(channel indicator)에 의해 지시될 수 있다. 채널 지시자는 복수의 주파수 밴드를 구별하는 지시자이다. 채널 지시자는 각 주파수 밴드를 지시하는 인덱스로 구성될 수 있다. 펨토 기지국은 자신이 사용하는 주파수 대역을 채널 지시자를 이용하여 펨토 게이트웨이로 알리고, 펨토 게이트웨이는 다른 펨토 기지국이 사용하는 주파수 대역을 채널 지시자를 이용하여 펨토 기지국으로 알린다. 펨토 게이트웨이는 자신에게 접속한 펨토 기지국들이 사용하는 주파수 밴드 정보를 채널 지시자를 이용하여 파악할 수 있으며, 인접한 펨토 기지국들이 동일한 주파수 밴드를 사용할 때 이를 채널 지시자를 이용하여 펨토 기지국들에게 알려줄 수 있다. 펨토 기지국은 단말에게 무선자원을 할당할 때 채널 지시자를 이용하여 단말에게 할당된 무선자원을 알려줄 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 게이트웨이를 이용한 인접정보 전송방법을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 펨토 게이트웨이는 펨토 기지국의 채널정보 및 간섭정보를 수집한다(S110). 펨토 게이트웨이는 펨토 기지국으로부터 펨토 기지국이 사용하고 있거나 사용하길 원하는 주파수 밴드에 대한 채널 지시자를 수신하여 펨토 기지국의 채널정보를 알 수 있다. 펨토 게이트웨이는 IP 네트워크를 통하여 펨토 기지국들의 위치정보를 알 수 있으며, 인접한 펨토 기지국들이 동일한 주파수 밴드를 사용하는 경우 펨토 기지국 간의 간섭을 예측할 수 있다.
펨토 게이트웨이는 펨토 기지국으로 인접한 펨토 기지국이 사용하는 주파수 밴드에 대한 채널 지시자를 전송한다(S120). 펨토 게이트웨이는 자동 구성(self organization)을 통하여 처음으로 펨토 게이트웨이에 접속하는 펨토 기지국으로부터의 주파수 밴드 요청에 대한 응답으로 인접한 펨토 기지국이 사용하는 주파수 밴드를 채널지시자로 알려줄 수 있다. 또는 펨토 게이트웨이는 인접한 펨토 기지국들이 사용하는 주파수 밴드에 대한 채널 지시자를 주기적 또는 사건 발생적으로 펨토 기지국에게 알려 줄 수 있다.
펨토 기지국은 인접한 펨토 기지국에서 사용되는 주파수 밴드를 제외한 나머지 주파수 밴드를 펨토 기지국이 이용할 수 있는 유용 채널 리스트(available channel list)로 지정한다(S130). 유용 채널 리스트는 펨토 기지국이 사용할 수 있 는 주파수 밴드의 리스트를 의미한다. 유용 채널 리스트는 펨토 기지국의 주파수 대역에 속하는 주파수 밴드들을 지시하는 채널지시자로 구성될 수 있다.
펨토 기지국은 유용 채널 리스트에 포함되는 주파수 밴드 중에서 자신이 사용할 주파수 밴드를 선정한다(S140). 펨토 기지국은 유용 채널 리스트에서 사용할 주파수 밴드를 임의로 선택할 수 있다. 또는 펨토 기지국은 인접 기지국 또는 인접한 단말로부터의 신호를 측정하여 사용되고 있지 않는 채널 상태가 좋은 주파수 밴드를 유용 채널 리스트에서 선택할 수 있다. 또는 펨토 기지국은 단말의 측정보고에 따라 채널 상태가 좋은 주파수 밴드를 유용 채널 리스에서 선택할 수 있다.
펨토 기지국은 선정한 주파수 밴드를 펨토 게이트웨이로 보고한다(S150). 펨토 기지국은 새로이 사용할 주파수 밴드를 선정한 경우, 선정한 주파수 밴드에 대한 채널지시자를 펨토 게이트웨이로 보고한다. 즉, 펨토 기지국은 자신이 사용하는 주파수 밴드가 변경된 경우 변경된 주파수 밴드에 대한 채널 지시자를 펨토 게이트웨이로 전송할 수 있다. 펨토 기지국은 주기적으로 또는 펨토 게이트웨이의 요청에 따라 펨토 기지국이 사용하는 주파수 밴드에 대한 채널 지시자를 펨토 게이트웨이로 전송할 수 있다.
펨토 게이트웨이가 펨토 기지국으로부터 채널 지시자를 통하여 채널정보를 수집하는 단계(S110)부터 펨토 기지국이 선정한 주파수 밴드를 채널지시자로 보고하는 단계(S150)까지의 과정이 반복되면서, 인접한 펨토 기지국들이 동일한 주파수 밴드를 사용하는 것이 방지되고 각각의 펨토 기지국이 최대한의 무선자원을 활용할 수 있다.
도 4는 인접한 펨토 기지국들이 무선자원을 이용하는 일예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 펨토 게이트웨이는 인접한 펨토 기지국이 사용하는 주파수 밴드에 대한 채널지시자를 펨토 기지국으로 전송하여 인접한 펨토 기지국들이 동일한 주파수 밴드를 사용하지 않도록 한다. 펨토 기지국의 유용 채널 리스트는 인접 펨토 기지국이 사용하는 주파수 밴드를 제외한 주파수 밴드이며, 펨토 기지국은 유용 채널 리스트를 이용하여 인접 펨토 기지국이 사용하는 주파수 밴드와 다른 주파수 밴드를 사용할 수 있다.
마크로 기지국(160)의 셀 내에 3개의 펨토 기지국(121, 122, 123)이 배치될 때, 첫 번째 펨토 기지국(121)은 두 번째 펨토 기지국(122)과 서로 인접하고, 두 번째 펨토 기지국(122)은 세 번째 펨토 기지국(123)과 서로 인접하며, 세 번째 펨토 기지국(123)과 첫 번째 펨토 기지국(121)은 인접하지 않는다고 하자. 펨토 기지국이 사용할 수 있는 주파수 밴드의 범위가 {1,2,3,4,5}라고 할 때, 두 번째 펨토 기지국(122)이 주파수 밴드 {3}을 사용하는 경우 첫 번째 펨토 기지국(121)과 세 번째 펨토 기지국(123)의 유용 채널 리스트는 {1,2,4,5}가 된다. 첫 번째 펨토 기지국(121)이 유용 채널 리스트에서 주파수 밴드 {1,2}를 선택하여 사용하고 세 번째 펨토 기지국(123)이 유용 채널 리스트에서 주파수 밴드 {4}를 선택하여 사용하면 두 번째 펨토 기지국(122)의 유용 채널 리스트는 {3,5}가 된다.
만일, 두 번째 펨토 기지국(122)이 유용 채널 리스트에서 주파수 밴드 {5}를 추가로 선택하여 사용하는 경우, 펨토 게이트웨이는 이를 첫 번째 펨토 기지국(121) 및 세 번째 펨토 기지국(123)으로 알려준다. 첫 번째 펨토 기지국(121) 및 세 번째 펨토 기지국(123)의 유용 채널 리스트는 {1,2,4}로 바뀐다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 펨토 게이트웨이를 이용한 인접정보 전송방법을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 펨토 기지국은 인접 펨토 기지국과 서로 다른 주파수 밴드를 사용하기 위해서 유용 채널 리스트를 가지고 있어야 하는데, 초기 자동구성을 수행하는 펨토 기지국은 유용 채널 리스트를 새로이 구성하여야 한다. 또는 인접 펨토 기지국과의 간섭이 커지거나 새로운 인접 펨토 기지국이 나타나는 등 유용 채널 리스트를 갱신할 필요가 있을 수 있다.
펨토 기지국은 유용 채널 리스트를 새로이 구성하거나 갱신할 필요가 있는 경우 펨토 게이트웨이로 인접셀 펨토 기지국의 셀 ID를 전송한다(S210). 펨토 기지국은 채널 측정 또는 단말로부터의 측정보고를 통하여 인접셀 리스트를 획득할 수 있다. 인접셀 리스트는 인접 펨토 기지국의 셀 ID로 이루어질 수 있다.
펨토 게이트웨이는 펨토 기지국으로부터 인접 펨토 기지국의 셀 ID를 수신하면 인접 펨토 기지국에서 사용되는 주파수 밴드에 대한 채널지시자를 펨토 기지국으로 전송한다(S220). 펨토 게이트웨이는 자신이 관리하는 펨토 기지국에서 사용되는 주파수 밴드를 알고 있으므로 인접 펨토 기지국의 셀 ID에 해당하는 펨토 기지국이 사용하는 주파수 밴드를 채널지시자로 알려줄 수 있다. 펨토 기지국은 전체 주파수 밴드에서 인접 펨토 기지국에서 사용되는 주파수 밴드를 제외한 주파수 밴드로 이루어지는 유용 채널 리스트를 만들 수 있으며, 유용 채널 리스트에서 적절한 주파수 밴드를 선택하여 사용할 수 있다.
수학식 1은 유용 채널 리스트를 생성하는 방법을 나타낸다.
Figure 112008084358741-pat00001
여기서, Aj는 펨토 기지국j가 사용할 수 있는 주파수 밴드, N은 펨토 기지국의 전체 주파수 밴드, NCj는 펨토 기지국j에 인접 펨토 기지국의 셀 ID 그룹, Ui는 펨토 기지국i에 의해 사용되는 주파수 밴드를 의미한다. 즉, 유용 채널 리스트는 전체 주파수 밴드에서 인접 펨토 기지국에 의해 사용되는 주파수 밴드를 제외한 나머지 주파수 밴드로 이루어진다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 펨토 게이트웨이를 이용한 인접정보 전송방법을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 펨토 기지국-A는 유용 채널 리스트에서 선택하여 사용하는 주파수 밴드에 대한 정보를 펨토 게이트웨이로 보고한다(S310). 펨토 기지국-A는 사용하는 주파수 밴드에 대한 정보를 채널 지시자를 이용하여 보고할 수 있다. 펨토 기지국-A는 자신이 사용하는 모든 주파수 밴드에 대한 채널 지시자를 전송할 수도 있고, 새로이 사용하거나 사용을 중단한 변경된 주파수 밴드에 대한 채널 지시자를 전송할 수도 있다.
펨토 게이트웨이는 펨토 기지국-A에 인접한 펨토 기지국-B로 펨토 기지국-A의 주파수 밴드의 변경에 대한 정보를 전송한다(S320). 펨토 기지국-A의 주파수 밴 드의 변경에 대한 정보는 채널지시자를 이용하여 전송될 수 있다. 펨토 기지국-B는 유용 채널 리스트에서 펨토 기지국-A가 새로이 사용하는 주파수 밴드에 대한 채널 지시자를 제외시키거나 펨토 기지국-A가 사용을 중단한 주파수 밴드에 대한 채널 지시자를 추가시킨다. 즉, 펨토 기지국은 인접한 펨토 기지국에서 사용하는 주파수 밴드의 변경 정보를 펨토 게이트웨이를 통하여 획득하여 자신의 유용 채널 리스트를 갱신할 수 있다.
한편, 전체 주파수 밴드에서 고정된 개수의 주파수 밴드를 펨토 기지국에게 나누어 할당할 수 있다. 본 발명에 따라 유용 채널 리스트를 이용하여 펨토 기지국의 주파수 밴드를 할당하는 방식을 적응적 채널할당 방식이라고 할 때, 고정된 개수의 주파수 밴드를 각 펨토 기지국에게 할당하는 방식을 고정적 채널할당 방식이라고 한다. 적응적 채널할당 방식은 고정적 채널할당 방식보다 무선자원을 보다 효율적으로 활용할 수 있다.
고정적 채널할당 방식에서 펨토 기지국j가 할당받은 주파수 밴드 그룹을 Kj라 하고 펨토 기지국j가 평균적으로 사용하는 주파수 밴드의 그룹을 Uj라 할 때, 할당받은 주파수 밴드와 사용하는 주파수 밴드의 관계는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008084358741-pat00002
NCj는 펨토 기지국j에 인접 펨토 기지국의 셀 ID 그룹이다. 펨토 기지국j가 평균적으로 사용하는 주파수 밴드 그룹 Uj는 할당받은 주파수 밴드 그룹 Kj의 부분집합이 된다.
고정적 채널할당 방식에서도 인접한 펨토 기지국에 할당된 주파수 밴드를 제외한 나머지 밴드가 펨토 기지국에게 할당될 수 있으므로, 펨토 기지국이 할당받은 주파수 밴드 그룹 Kj는 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008084358741-pat00003
수학식 1 내지 3을 비교하면, 고정적 채널할당 방식에 따라 펨토 기지국에 할당되는 주파수 밴드 그룹 Kj는 적응적 채널할당 방식에 따라 펨토 기지국에 할당되는 주파수 밴드 그룹 Aj의 부분 집합이 된다. 이는 고정적 채널할당 방식이 인접한 펨토 기지국에게 할당된 주파수 밴드를 기준으로 하는 반면 적응적 채널할당 방식은 인접한 펨토 기지국이 실제로 사용하고 있는 주파수 밴드를 기준으로 유용 채널 리스트를 결정하기 때문이다. 적응적 채널할당 방식에 따라 주파수 밴드가 할당되면 각 펨토 기지국은 자신의 트래픽(traffic)량에 맞추어 주파수 밴드를 사용할 수 있으므로 무선자원이 보다 효율적으로 사용될 수 있다.
펨토 기지국이 밀집한 지역에서는 어느 하나의 펨토 기지국의 트래픽량이 갑자기 증가하였을 경우에는 충분한 주파수 밴드를 확보하지 못할 수 있다. 이러한 경우에는 펨토 기지국의 커버리지를 줄여서 인접한 펨토 기지국과의 인접관계를 조정하여 서비스 품질을 보장할 수 있는 충분한 주파수 밴드를 확보할 수 있다. 이하, 유용 채널 리스트의 주파수 밴드를 충분히 확보할 수 있도록 펨토 기지국의 커버리지를 조정하는 방법에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 기지국의 셀 커버리지를 조정하는 방법을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 마크로 기지국 및 펨토 기지국의 채널 상태를 busy 상태 및 idle 상태로 구분한다. busy 상태는 기지국의 유용 채널 리스트에 확보된 주파수 밴드의 수가 서비스 품질을 보장하기 위한 주파수 밴드의 수보다 적거나 같은 경우를 의미한다. busy 상태를 결정하는 기준은 유용 채널 리스트에 확보된 주파수 밴드 수에 대한 사용하고 있는 주파수 밴드의 수의 비로 정해지거나, 정해진 최소 주파수 밴드 수보다 유용 채널 리스트에 확보된 주파수 밴드의 수가 적은 경우로 정해질 수 있다. idle 상태는 기지국의 유용 채널 리스트에 충분한 주파수 밴드를 확보하여 서비스 품질을 보장할 수 있는 경우를 의미한다. 마크로 기지국의 채널 상태는 시스템 정보를 통하여 펨토 기지국들에게 전송되거나 펨토 게이트웨이를 통하여 전송될 수 있다. 펨토 기지국의 채널 상태는 펨토 게이트웨이에 의해 관리되며 펨토 게이트웨이로부터 펨토 기지국에게 전송될 수 있다.
펨토 기지국은 자신의 채널 상태가 busy 상태인지를 확인한다(S410). 펨토 기지국은 단말이 요청하는 서비스 품질을 만족시키기에 충분한 주파수 밴드를 유용 채널 리스트에 확보하고 있는지를 확인한다.
펨토 기지국은 채널 상태가 busy 상태인 경우, 마크로 기지국의 채널 상태를 확인한다(S420). 이는 펨토 기지국이 유용 채널 리스트의 주파수 밴드를 보다 많이 확보하기 위하여 셀 커버리지를 줄였을 때 펨토 기지국의 셀 커버리지에서 벗어나는 단말을 마크로 기지국이 지속적으로 서비스를 제공할 수 있을지를 확인하기 위해서이다. 펨토 기지국은 주기적 또는 사건 발생적으로 전송되는 마크로 기지국의 시스템 정보를 통하여 마크로 기지국의 채널 상태를 알 수 있다. 또는 마크로 기지국의 채널 상태는 펨토 게이트웨이를 통하여 펨토 기지국에게 전송될 수 있다. 마크로 기지국의 채널 상태가 busy 상태가 아니면 펨토 기지국은 셀 커버리지를 줄이고, busy 상태이면 펨토 기지국은 셀 커버리지를 줄이지 않는다.
마크로 기지국의 채널 상태가 busy 상태가 아닌 경우, 펨토 기지국은 전송전력을 Pj에서 Pj-ΔP1로 줄여서 max{Pj-ΔP1, Pmin}로 설정한다. ΔP1은 펨토 기지국의 전송전력을 줄이는 오프셋으로 일정한 값 또는 비율적인 값으로 주어질 수 있다. Pmin은 펨토 기지국의 최소 전송전력으로 미리 정해진 값일 수 있다. 펨토 기지국의 줄어든 셀 커버리지에 위치하는 단말은 신호 강도가 더욱 강한 마크로 기지국으로 핸드오버를 수행하여 마크로 기지국으로부터 서비스를 제공받는다. 펨토 기지국의 셀 커버리지가 줄어들면 인접하는 펨토 기지국의 수가 줄어들므로 펨토 기지국은 유용 채널 리스트에 보다 많은 주파수 밴드를 확보할 수 있다. 또한, 펨토 기지국으로부터 마크로 기지국으로 핸드오버한 사용자에게 할당된 주파수 밴드가 회수되므로 펨토 기지국은 유용 채널 리스트에 보다 많은 주파수 밴드를 확보할 수 있으 며, 특정 사용자에게 더욱 품질 높은 서비스를 제공할 수 있다.
한편, 펨토 기지국의 채널 상태가 busy 상태가 아닌 경우, 펨토 기지국은 채널 상태가 idle 상태인지 확인한다(S440). 펨토 기지국은 단말에게 제공되는 서비스의 종류를 확인하고 유용 채널 리스트에 확보된 주파수 밴드가 충분한지 확인한다. 펨토 기지국은 채널 상태가 idle 상태인 경우에는 셀 커버리지를 늘리고 idle 상태가 아닌 경우에는 셀 커버리지를 늘이지 않는다.
펨토 기지국의 채널 상태가 idle 상태인 경우, 펨토 기지국은 전송전력을 Pj에서 Pj+ΔP2로 증가시켜서 max{Pj+ΔP2, Pmax}로 설정한다(S450). ΔP2는 펨토 기지국의 전송전력을 증가시키는 오프셋으로 일정한 값 또는 비율적인 값으로 주어질 수 있다. Pmax은 펨토 기지국의 최대 전송전력으로 미리 정해진 값일 수 있다. 전송전력을 증가시켜 셀 커버리지가 넓어지면 펨토 기지국은 보다 많은 사용자에게 서비스를 제공할 수 있다. 펨토 기지국이 셀 커버리지를 줄일 때는 큰 폭으로 줄이고 셀 커버리지를 늘릴 때는 작은 폭으로 늘려서 펨토 기지국의 셀 커버리지 조정을 보다 안정적으로 수행할 수 있다. 즉, ΔP1은 ΔP2보다 큰 값으로 정해질 수 있다.
펨토 기지국이 마크로 기지국의 채널 상태를 확인하여 셀 커버리지를 줄임으로써, 펨토 기지국의 부하가 마크로 기지국에 의해 보완될 수 있고, 펨토 기지국은 인접한 펨토 기지국과의 관계를 재조정하여 보다 많은 주파수 밴드를 확보하여 서비스 품질을 높일 수 있다. 또한, 펨토 기지국이 밀집한 환경에서 하나의 펨토 기지국이 셀 커버리지를 줄이면 인접한 다른 펨토 기지국들도 보다 많은 주파수 밴드 를 유용 채널 리스트에 확보할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 기지국의 무선자원 할당방법 및 인접정보 전송방법을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 펨토 기지국 A는 자동구성(self organization) 과정을 수행한다(S510). 자동구성 과정은 전원이 켜진 펨토 기지국이 펨토 게이트웨이를 통하여 인증, 등록 및 보완절차를 수행하여 무선통신 서비스를 제공하기 위한 초기 설정을 수행하는 과정이다.
펨토 기지국 A는 펨토 게이트웨이로 인접셀 리스트(neighbor cell list)를 펨토 게이트웨이로 전송한다(S520). 인접셀 리스트는 펨토 기지국 A의 주위에 위치한 인접 펨토 기지국의 셀 ID일 수 있다. 인접셀 리스트는 자동구성 과정에서 펨토 기지국이 신호측정으로 통하여 확보하거나 상위 계층으로부터 제공받을 수 있다.
펨토 게이트웨이는 펨토 기지국 A가 전송한 인접셀 리스트에 해당하는 펨토 기지국이 점유하고 있는 주파수 밴드에 대한 점유 채널 지시자(occupied channel indicator)를 전송한다(S530). 점유 채널 지시자는 인접한 펨토 기지국의 셀 ID를 포함할 수 있다. 펨토 기지국 A는 점유 채널 지시자를 통하여 인접한 펨토 기지국이 사용하고 있는 주파수 밴드를 알 수 있다.
펨토 기지국 A는 유용 채널 리스트를 생성한다(S540). 펨토 기지국 A는 인접한 펨토 기지국이 점유하고 있는 주파수 밴드를 제외한 나머지 주파수 밴드를 유용 채널 리스트에 포함시킨다.
펨토 기지국 A는 유용 채널 리스트에 포함된 주파수 밴드 중에서 단말에게 서비스를 제공할 주파수 밴드로 선택한다(S550). 펨토 기지국 A는 단말이 요청하는 서비스에 따라 주파수 밴드의 수를 정할 수 있고, 선택한 주파수 밴드를 단말에게 할당한다.
펨토 기지국 A는 선택한 주파수 밴드를 사용 채널 지시자(using channel indicator)로 펨토 게이트웨이로 알려준다(S560). 사용 채널 지시자는 펨토 기지국 A가 선택한 주파수 밴드를 지시한다. 사용 채널 지시자는 펨토 기지국 A의 셀 ID를 포함할 수 있다. 한편, 펨토 기지국 A가 사용하던 주파수 밴드를 해제할 수도 있는데, 사용 채널 지시자는 각 주파수 밴드의 사용 및 해제를 지시하는 1bit의 지시자를 포함할 수 있다.
펨토 게이트웨이는 펨토 기지국 A가 선택한 주파수 밴드를 펨토 기지국 A에 인접한 펨토 기지국 B에게 점유 채널 지시자를 통하여 알려 준다(S570). 이때, 점유 채널 지시자는 펨토 기지국 A의 셀 ID를 포함할 수 있다. 점유 채널 지시자는 각 주파수 밴드의 사용 및 해제를 지시하는 1bit의 지시자를 포함할 수 있다.
펨토 기지국 B는 이전에 유용 채널 리스트를 가지고 있는 상태이며, 펨토 게이트웨이로부터 펨토 기지국 A에 대한 점유 채널 지시자를 수신하여 유용 채널 리스트를 갱신한다(S580). 펨토 기지국 B는 펨토 기지국 A가 선택한 주파수 밴드를 유용 채널 리스트에서 제외 또는 추가시킨다. 점유 채널 지시자가 펨토 기지국 A가 주파수 밴드의 사용을 지시하면 펨토 기지국 B는 해당 주파수 밴드를 유용 채널 리스트에서 제외시킨다. 펨토 기지국 A가 주파수 밴드의 해제를 지시하면 펨토 기지국 B는 해당 주파수 밴드를 유용 채널 리스트에 추가시킨다.
펨토 기지국 A는 단말에게 할당하기 위하여 유용 채널 리스트에서 새로운 주파수 밴드를 선택할 수 있다(S590). 펨토 기지국 A는 새로운 주파수 밴드를 지시하는 사용 채널 지시자를 펨토 게이트웨이로 전송한다(S600). 이때, 펨토 기지국 B도 단말에게 할당하기 위하여 동일한 주파수 밴드를 유용 채널 리스트에서 선택할 수 있다(S610). 펨토 기지국 B도 선택한 주파수 밴드를 지시하는 사용 채널 지시자를 펨토 게이트웨이로 전송한다(S620).
펨토 게이트웨이는 인접한 2개의 펨토 기지국 A 및 B로부터 동일한 주파수 밴드에 대한 사용 채널 지시자를 수신하면 인접한 펨토 기지국 간의 주파수 밴드의 충돌을 검출한다(S630). 펨토 게이트웨이는 인접한 펨토 기지국 간의 주파수 밴드의 충돌을 검출하면 어느 하나의 펨토 기지국에게 점유 채널 지시자를 전송한다(S640). 펨토 게이트웨이는 먼저 사용 채널 지시자를 전송한 펨토 기지국에게 주파수 밴드 사용에 대한 우선권을 부여할 수 있다. 또는 펨토 게이트웨이는 각 펨토 기지국이 점유하고 있는 주파수 밴드의 수 및 서비스 상태에 따라 주파수 밴드 사용에 대한 우선권을 부여할 수도 있다. 펨토 기지국 A에게 새로운 주파수 밴드의 사용의 우선권을 부여하는 경우, 펨토 게이트웨이는 펨토 기지국 B로 점유 채널 지시자를 전송한다.
펨토 기지국 B는 단말에게 할당할 다른 주파수 밴드를 선택한다(S650).
서로 인접한 펨토 기지국 A 및 펨토 기지국 B가 서로 동일한 주파수 밴드를 사용하는 것을 방지할 수 있으므로 인접한 펨토 기지국 간의 간섭을 줄일 수 있다. 또한, 펨토 기지국은 인접한 펨토 기지국이 사용하는 주파수 밴드에 정보를 펨토 게이트웨이를 통하여 수시로 파악하여 유용 채널 리스트를 갱신할 수 있으므로, 사용자에게 제공할 서비스에 적절한 주파수 밴드를 확보할 수 있으며 인접측정을 지속적으로 수행하여야 하는 부담을 줄일 수 있다.
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 기지국에게 할당되는 무선자원을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 게이트웨이를 이용한 인접정보 전송방법을 나타낸다.
도 4는 인접한 펨토 기지국들이 무선자원을 이용하는 일예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 펨토 게이트웨이를 이용한 인접정보 전송방법을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 펨토 게이트웨이를 이용한 인접정보 전송방법을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 기지국의 셀 커버리지를 조정하는 방법을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 기지국의 무선자원 할당방법 및 인접정보 전송방법을 나타낸다.

Claims (11)

  1. 무선 통신 시스템에서 무선 자원을 할당하기 위해 소형 기지국에 의해서 수행되는 방법으로서,
    상기 무선 통신 시스템의 코어 네트워크에 IP(Internet Protocol)를 통해 액세스하는 소형 기지국을 관리하기 위한 게이트웨이로부터, 상기 소형 기지국이 인접 기지국에 의해서 사용되는 주파수 밴드를 나타내는 채널 지시자를 수신하는 단계와;
    상기 소형 기지국이 전체 주파수 대역 중 상기 채널 지시자에 의해서 지시되는 채널 대역과 다른 나머지 주파수 대역들을 기록함으로써, 이용가능한 채널 리스트를 생성하는 단계와, 상기 전체 주파수 대역은 다수의 주파수 대역들로 분류되고, 상기 채널 지시자는 상기 다수의 채널 대역들 각각을 가리키는 인덱스를 포함하고;
    상기 소형 기지국이, 상기 이용가능한 채널 리스트 중 자신의 채널로서 적어도 하나의 주파수 대역을 선택하는 단계와;
    상기 소형 기지국이, 상기 이용가능한 채널 리스트 상의 상기 나머지 주파수 대역들이 다수의 사용자 장비들에 의해 요구되는 서비스 품질을 충족시키는데 충분한지를 확인하는 단계와;
    상기 이용가능한 채널 리스트 상의 상기 나머지 주파수 대역들이 상기 서비스 품질을 충족시키는데 충분하지 않은 경우, 전송 전력을 줄임으로써 셀 커버리지를 축소하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인접 기지국의 셀 ID를 상기 게이트웨이로 전송하는 단계를 더 포함하고,
    상기 채널 지시자는 상기 셀 ID에 해당하는 인접 기지국에 의해서 사용되는 주파수 밴드를 나타내는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.
  3. 무선 통신 시스템에서 다수의 기지국을 관리하는 게이트웨이를 사용하여 인접 정보를 전송하는 방법으로서,
    다수의 기지국들 중 하나로부터 제1 채널 정보를 수신하는 단계와;
    상기 제1 채널 정보에 응답하여, 상기 다수의 기지국들 중 적어도 하나에 대한 제2 채널 정보를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 채널 정보는 상기 제1 채널 정보를 전송하는 기지국과 인접한 기지국의 셀 ID이고,
    상기 제2 채널 정보는 인접 기지국에 의해서 사용되는 주파수 대역을 나타내는 채널 지시자를 포함하는 것을 특징으로 하는 인접 정보 전송 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 채널 정보는 상기 제1 채널 정보를 전송하는 기지국에 의해서 사용되는 주파수 대역을 나타내는 채널 지시자를 더 포함하고;
    상기 제2 채널 정보는 상기 제1 채널 정보를 전송하는 상기 기지국으로 전송되는 것을 특징으로 하는 인접 정보 전송 방법.
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