KR101589607B1 - 펨토 기지국과 통신 단말기를 갖는 통신 시스템 및 그의 통신 방법 - Google Patents

펨토 기지국과 통신 단말기를 갖는 통신 시스템 및 그의 통신 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 펨토 기지국과 통신 단말기를 갖는 통신 시스템 및 그의 통신 방법에 관한 것으로, 각기 상이한 방사 패턴을 갖는 다수개의 안테나들을 갖는 펨토 기지국이 안테나들을 통해 공통 정보를 전송하고, 안테나들 중 어느 하나를 통해 피드백 정보 수신 시, 펨토 기지국이 안테나들 중 어느 하나를 송신 안테나로 결정하고, 펨토 기지국이 송신 안테나를 통해 사용자 정보를 전송하고, 사용자 정보 수신 시, 통신 단말기가 공통 정보 및 사용자 정보의 수신 세기를 분석하여, 사용자 정보를 전송하는데 송신 안테나가 적합한지의 여부를 나타내는 적합성 정보를 전송하고, 적합성 정보 수신 시, 적합성 정보에서 송신 안테나가 적합한 것으로 확인되면, 펨토 기지국이 송신 안테나를 유지하고, 그렇지 않으면, 송신 안테나를 안테나들 중 다른 하나로 변경하도록 구성된다. 본 발명에 따르면, 펨토 기지국에서 특정 방향성의 방사 패턴을 갖는 안테나를 통해 통신 단말기를 위한 사용자 정보를 송신함으로써, 사용자 정보를 통해 다른 통신 단말기에 간섭이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
펨토 기지국, 통신 단말기, 안테나, 방사 패턴, 수신 세기

Description

펨토 기지국과 통신 단말기를 갖는 통신 시스템 및 그의 통신 방법{COMMUNICATION SYSTEM HAVING FEMTO CELL AND COMMUNICATION TERMINAL, AND METHOD FOR COMMUNICATING THEREOF}
본 발명은 통신 시스템 및 그의 통신 방법에 관한 것으로, 특히 다수개의 안테나들을 구비하는 펨토 기지국과 통신 단말기를 갖는 통신 시스템 및 그의 통신 방법에 관한 것이다.
일반적으로 통신 시스템은 다수개의 매크로 셀(macro cell)들로 이루어진다. 매크로 셀들은 각각의 매크로 기지국에 의해 관리되며, 해당 매크로 셀 내의 통신 단말기들로 통신 서비스를 제공한다. 이 때 특정 매크로 셀에서 통신 단말기 별 신호 환경은 변화 가능하나, 매크로 기지국은 통신 서비스를 제공하는데 통신 단말기 별 신호 환경을 고려하지 못하고 있다. 이에 따라, 통신 시스템에서 통신 서비스의 품질 열화 및 지연 등이 발생할 수 있다. 이로 인하여, 통신 시스템에서 매크로 기지국과 통신 단말기 사이에 중계기(repeater), 리모트 유닛(remote unit) 등과 같은 매개 장치가 추가로 설치될 수 있다. 이 때 매크로 기지국과 매개 장치는 서비스 사업자에 의해 설치되는 바, 통신 시스템에서 매개 장치가 추가로 설치됨에 따 라 서비스 사업자의 지출 비용 등이 증가할 수 있다. 그리고 통신 시스템에서 매크로 기지국과 매개 장치를 연계하는데 어려움이 있을 수 있다.
따라서, 상기한 문제점을 극복하기 위하여, 통신 시스템에서 매크로 셀 내에 매크로 기지국과 별도로 펨토 기지국을 설치하는 방안이 제안되고 있다. 이 때 펨토 기지국은 사용자의 필요에 따라, 예컨대 집 또는 사무실 등에 설치되는 댁내형 기지국을 나타낸다. 예를 들면, 펨토 기지국은 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) HSPA(High Speed Packet Access) 규격을 위한 유비셀(ubicell)일 수 있다. 이러한 펨토 셀은 서비스 사업자의 추가적인 지출 비용 없이, 해당 펨토 기지국에 인접한 통신 단말기들의 신호 환경 개선 및 통신 서비스의 품질 향상을 도모할 수 있다.
그런데, 상기와 같은 통신 시스템에서, 매크로 기지국과 펨토 기지국 각각의 신호가 통신 단말기에 간섭으로 작용할 수 있다. 또는 상기와 같은 통신 시스템에서, 인접하게 설치된 펨토 기지국들의 신호가 통신 단말기에 간섭으로 작용할 수 있다. 이는 매크로 기지국 및 펨토 기지국은 각각 최적의 위치에 설치될 수 있으나, 매크로 기지국 또는 펨토 기지국을 설치하는데 주변 영역의 간섭 가능성을 고려하는데 어려움이 있기 때문이다. 예를 들면, 펨토 기지국이 전방향성의 방사 패턴을 갖는 안테나를 통해 신호를 송수신하는 바, 펨토 기지국에 인접한 통신 단말기는 매크로 기지국과 더불어 펨토 기지국의 신호를 동시에 수신하여 간섭이 발생할 수 있다. 또는 통신 단말기는 다른 펨토 기지국의 신호를 수신하여 간섭이 발생할 수도 있다.
이에 따라, 통신 시스템에서 매크로 기지국 또는 펨토 기지국으로 인하여 통신 단말기에 발생가능한 간섭을 최소화하기 위한 방안을 제안하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 통신 시스템은, 각기 상이한 방사 패턴을 갖는 다수개의 안테나들을 구비하며, 상기 안테나들을 통해 공통 정보를 전송하고, 상기 안테나들 중 어느 하나를 송신 안테나로 결정하여 상기 송신 안테나를 통해 사용자 정보를 전송하는 펨토 기지국과, 상기 공통 정보 및 사용자 정보 수신 시, 상기 공통 정보 및 사용자 정보의 수신 세기를 분석하여, 상기 사용자 정보를 전송하는데 상기 송신 안테나가 적합한지의 여부를 나타내는 적합성 정보를 전송하는 통신 단말기를 포함하며, 상기 펨토 기지국은, 상기 적합성 정보 수신 시, 상기 적합성 정보에서 상기 송신 안테나가 적합한 것으로 확인되면, 상기 송신 안테나를 유지하고, 그렇지 않으면, 상기 송신 안테나를 상기 안테나들 중 다른 하나로 변경하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 통신 시스템의 통신 방법은, 각기 상이한 방사 패턴을 갖는 다수개의 안테나들을 갖는 펨토 기지국이 상기 안테나들을 통해 공통 정보를 전송하는 과정과, 상기 안테나들 중 어느 하나를 통해 피드백 정보 수신 시, 상기 펨토 기지국이 상기 안테나들 중 어느 하나를 송신 안테나로 결정하는 과정과, 상기 펨토 기지국이 상기 송신 안테나를 통해 사용자 정보를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또는 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 통신 시스템의 통신 방법은, 각기 상이한 방사 패턴을 갖는 다수개의 안테나들을 갖는 펨토 기지국이 상기 안테나들을 통해 공통 정보를 전송하고, 상기 안테나들 중 어느 하나를 통해 사용자 정보를 전송하는 과정과, 상기 공통 정보 및 사용자 정보 수신 시, 통신 단말기가 상기 공통 정보 및 사용자 정보의 수신 세기를 분석하여, 상기 사용자 정보를 전송하는데 상기 안테나들 중 어느 하나가 적합한지의 여부를 나타내는 적합성 정보를 전송하는 과정과, 상기 적합성 정보 수신 시, 상기 적합성 정보에서 상기 안테나들 중 어느 하나가 적합한 것으로 확인되면, 상기 펨토 기지국이 상기 안테나들 중 어느 하나를 다른 사용자 정보를 전송하기 위한 송신 안테나로 결정하는 과 정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 통신 시스템에서 펨토 기지국은, 각기 상이한 방사 패턴을 갖는 다수개의 안테나들과, 상기 안테나들을 통해 공통 정보를 송신하고, 상기 안테나들 중 어느 하나를 통해 사용자 정보를 송신하기 위한 송신부와, 상기 공통 정보에 대응하는 피드백 정보를 수신하기 위한 수신부와, 상기 송신부 및 수신부를 제어하며, 상기 안테나들 중 어느 하나를 통해 피드백 정보 수신 시, 상기 안테나들 중 어느 하나를 송신 안테나로 결정하고, 상기 송신 안테나를 통해 상기 사용자 정보를 송신하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때 본 발명에 따른 펨토 기지국에 있어서, 상기 제어부는, 상기 사용자 정보를 송신하는데 상기 송신 안테나가 적합한지의 여부를 나타내는 적합성 정보 수신 시, 상기 송신 안테나가 적합한 것으로 확인되면, 상기 상기 송신 안테나를 유지하고, 그렇지 않으면, 상기 송신 안테나를 상기 안테나들 중 다른 하나로 변경할 수 있다.
게다가 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 통신 시스템에서 통신 단말기는, 일정 방사 패턴을 갖는 안테나와, 상기 안테나를 통해 공통 정보를 수신하고, 일정 수신 경로의 사용자 정보 를 수신하기 위한 수신부와, 상기 사용자 정보를 수신하는데 상기 수신 경로가 적합한지의 여부를 나타내는 적합성 정보를 송신하기 위한 송신부와, 상기 수신부와 송신부를 제어하고, 상기 공통 정보 및 사용자 정보 수신 시, 상기 공통 정보 및 사용자 정보의 수신 세기를 분석하여 상기 수신 경로가 적합한지의 여부를 결정하며, 상기 적합성 정보를 송신하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때 본 발명에 따른 통신 단말기에 있어서, 상기 제어부는, 상기 공통 정보 수신 시, 상기 공통 정보의 분석 결과를 피드백 정보로 송신하도록 제어할 수 있다.
따라서, 상기와 같은 본 발명에 따른 펨토 기지국과 통신 단말기를 갖는 통신 시스템 및 그의 통신 방법은, 펨토 기지국에서 특정 방향성의 방사 패턴을 갖는 안테나를 통해 통신 단말기를 위한 사용자 정보를 송신함으로써, 사용자 정보를 통해 다른 통신 단말기에 간섭이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이로 인하여, 통신 시스템에서 통신 서비스의 품질 열화를 억제할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이 때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
하기 설명에서, "공통 정보(common information)"라는 용어는 미리 지정된 대상 없이 전달되는 신호를 의미한다. 예를 들면, 펨토 기지국에서 통신 단말기로 전달되는 공통 정보는 파일럿 신호(pilot signal), 페이징 신호(paging signal), 방송 신호(broadcast signal) 등일 수 있다. 또는 통신 단말기에서 펨토 기지국으 로 전달되는 공통 정보는 랜덤 액세스 신호(Random Access Channel) 등일 수 있다. "사용자 정보(user information)"라는 용어는 미리 지정된 대상을 위한 신호를 의미한다.
도 1은 일반적인 통신 시스템의 구조를 도시하는 구조도이다.
도 1을 참조하면, 통신 시스템은 다수개의 매크로 셀(10)들로 이루어진다. 이러한 통신 시스템은 각각의 매크로 셀(10)을 관리하기 위한 매크로 기지국(100), 매크로 셀(10)에서 특정 펨토 영역(20)을 제어하기 위한 적어도 하나의 펨토 기지국(200) 및 매크로 셀(10)의 내외부 또는 특정 펨토 영역(20)의 내외부로 이동 가능한 통신 단말기(300)를 포함한다. 이 때 특정 매크로 셀(10)로 진입 시, 통신 단말기(300)는 매크로 기지국(100)과 접속한다. 그리고 해당 매크로 셀(10)에서 특정 펨토 영역(20)으로 진입 시, 통신 단말기(300)는 해당 펨토 영역(20)의 펨토 기지국(200)과 접속한다. 여기서, 통신 단말기(300)는 해당 펨토 기지국(200)에 통신 가능하도록 미리 등록되어 있을 수 있다. 또한 통신 단말기(300)는 매크로 기지국(100) 또는 펨토 기지국(200)을 통해 통신 서비스를 이용할 수 있다.
이러한 통신 시스템에서 본 발명의 특징적 요소를 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템의 구조를 도시하는 구조도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 통신 시스템에서 펨토 영역(20)은 다수개의 서비스 영역(30)들로 이루어진다. 예를 들면, 펨토 영역(20)이 원(circle)로 이루어져 있으면, 펨토 영역(20)은 펨토 기지국(200)을 중심으로 120ㅀ에 해당하는 세 개의 서비스 영역(30)들로 이루어질 수 있다. 이 때 펨토 기지국(200)은 서비스 영 역(30)들 중 적어도 어느 하나로 통신 서비스를 제공할 수 있다. 그리고 펨토 기지국(200)은 통신 단말기(300)와 통신을 수행하여, 펨토 영역(20)에서 특정 서비스 영역(30)에 제한적으로 통신 서비스를 제공할 수 있다. 즉 펨토 기지국(200)는 각각의 서비스 영역(30)에 통신 서비스를 제공함으로써, 펨토 영역(20)에 전반적으로 통신 서비스를 제공할 수 있다.
여기서, 펨토 기지국(200)에서 실질적으로 통신 서비스를 제공하는 서비스 영역(30)과 통신 단말기(300) 위치의 서비스 영역(30)이 상이할 수 있다. 그리고 펨토 기지국(200)과 통신 단말기(300) 사이에서, 펨토 기지국(200)에서 송신되는 신호의 송신 경로(downlink path)와 펨토 기지국(200)에 수신되는 신호의 수신 경로(uplink path)가 상이할 수 있다. 이는, 예컨대 주파수 분할 듀플렉스(Frequency Division Duplex; FDD) 방식의 WCDMA HSPA 규격에 따르면, 펨토 기지국(200)에서 송신되는 신호와 수신되는 신호의 채널들이 주파수적으로 이격되어 있기 때문이다. 다시 말해, 통신 단말기(300) 위치의 서비스 영역(30)이 수신 경로에 해당할 수 있으나, 송신 경로에 해당하지 않을 수 있다. 이로 인하여, 펨토 기지국(200)에서 통신 단말기(300)로 제공되는 통신 서비스의 품질 열화가 발생할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예의 통신 시스템에서 펨토 기지국(200)이 통신 서비스의 품질을 일정 수준 이상으로 유지하기 위한 서비스 영역(30)을 결정할 수 있다.
그리고 통신 시스템에서 펨토 기지국과 통신 단말기 간 통신 절차의 일 예를 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 통신 절차 수행 시 신호 흐름을 도시하는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 통신 절차는, 펨토 기지국(200)이 311단계에서 공통 정보를 전송하는 것으로부터 출발한다. 이 때 펨토 기지국(200)은 펨토 영역(20), 즉 모든 서비스 영역(30)들로 공통 정보를 전송한다. 여기서, 펨토 기지국(200)는 서비스 영역(30) 별로 상이한 채널 정보, 예컨대 CSI(Channel State Information), PMI(Precoding Matrix Information), Precoding Control Indicator)를 이용하여 공통 정보를 전송할 수 있다.
계속해서, 서비스 영역(30)들 중 어느 하나에서 공통 정보 수신 시, 통신 단말기(300)는 313단계에서 공통 정보의 신호 환경을 파악한다. 이 때 통신 단말기(300)는 공통 정보의 수신 세기(Signal to Interference and Noise Ratio; SINR), 공통 정보에 대응하는 채널 정보를 파악할 수 있다. 그리고 통신 단말기(300)는 최적의 채널 정보를 결정할 수 있다. 예를 들면, 통신 단말기(300)는 수신 세기가 최대인 공통 정보에 대응하는 채널 정보가 최적인 것으로 결정할 수 있다. 이 후 통신 단말기(300)는 315단계에서 채널 정보를 갖는 피드백 정보를 전송한다.
마지막으로, 피드백 정보 수신 시, 펨토 기지국(200)은 317단계에서 피드백 정보를 분석하여 통신 단말기(300)와 통신하기 위한 서비스 영역(30)을 결정한다. 이 때 펨토 기지국(200)은 피드백 정보의 채널 정보를 통해 서비스 영역(30)을 결정한다. 이 후 펨토 기지국(200)은 319단계에서 통신 단말기(300)와 통신을 수행한다. 이 때 펨토 기지국(200)은 해당 서비스 영역(30)으로 사용자 정보를 전송한다.
한편, 통신 시스템에서 펨토 기지국과 통신 단말기 간 통신 절차의 다른 예 를 설명하면 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 시스템에서 통신 절차 수행 시 신호 흐름을 도시하는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 통신 절차는, 펨토 기지국(200)이 411단계에서 공통 정보를 전송하는 것으로부터 출발한다. 이 때 펨토 기지국(200)은 펨토 영역(20), 즉 모든 서비스 영역(30)들로 공통 정보를 전송한다.
다음으로, 공통 정보 수신 시, 통신 단말기(300)는 413단계에서 공통 정보의 수신 세기, 즉 공통 수신 세기(pilot SINR)를 산출한다. 여기서, 통신 단말기(300)는 다수개의 송신 경로를 통해 공통 정보를 수신할 수 있으며, 공통 수신 세기가 최대인 공통 정보를 선택할 수 있다. 즉 통신 단말기(300)는 펨토 기지국(200)과 통시 단말기(300) 간 최적의 송신 경로를 선택할 수 있다. 이 때 통신 단말기(300)는 펨토 기지국(200)과 통신 단말기(300) 간 공통 정보의 신호 환경을 파악할 수 있다. 그리고 통신 단말기(300)는 415단계에서 공통 정보의 분석 결과를 피드백 정보로 전송한다.
이어서, 서비스 영역(30)들 중 어느 하나에서 피드백 정보 수신 시, 펨토 기지국(200)은 417단계에서 통신 단말기(300) 위치의 서비스 영역(30)을 예측한다. 이 후 펨토 기지국(200)은 419단계에서 통신 단말기(300)에 사용자 정보를 전송한다. 이 때 펨토 기지국(200)은 펨토 영역(20)에서 해당 서비스 영역(30)에 제한적으로 사용자 정보를 전송한다.
계속해서, 사용자 정보 수신 시, 통신 단말기(300)는 421단계에서 사용자 정보의 수신 세기, 즉 사용자 수신 세기(traffic SINR)를 산출한다. 이 때 통신 단말 기(300)는 펨토 기지국(200)과 통신 단말기(300) 간 사용자 정보의 신호 환경을 파악할 수 있다. 그리고 통신 단말기(300)는 423단계에서 공통 수신 세기와 사용자 수신 세기를 비교한다. 이 때 통신 단말기(300)는 공통 정보와 사용자 정보의 송신 경로가 유사한지의 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 통신 단말기(300)는 공통 수신 세기와 사용자 수신 세기의 차이값 또는 공통 수신 세기와 사용자 수신 세기 간 비율을 이미 설정된 임계값과 비교할 수 있다. 즉 공통 수신 세기와 사용자 수신 세기가 유사하면, 통신 단말기(300)는 공통 정보와 사용자 정보의 송신 경로가 유사한 것으로 판단할 수 있다. 이를 통해, 통신 단말기(300)는 사용자 정보의 송신 경로가 적합한지의 여부를 판단할 수 있다. 즉 공통 정보와 사용자 정보의 송신 경로가 유사하면, 통신 단말기(300)는 사용자 정보의 송신 경로가 적합한 것으로 판단할 수 있다. 이 후 통신 단말기(300)는 425단계에서 송신 경로가 적합한지의 여부를 나타내는 적합성 정보를 전송한다.
마지막으로, 적합성 정보 수신 시, 펨토 기지국(200)은 427단계에서 적합성 정보를 분석하여 통신 단말기(300) 위치의 서비스 영역(30)을 결정한다. 이 때 펨토 기지국(200)은 적합성 정보에서 송신 경로가 적합한 것으로 확인되면, 피드백 정보를 통해 예측된 서비스 영역(30)이 통신 단말기(300) 위치에 해당하는 것으로 결정한다. 이 후 펨토 기지국(200)은 429단계에서 통신 단말기(300)와 통신을 수행한다. 이 때 펨토 기지국(200)은 해당 서비스 영역(30)으로 다른 사용자 정보를 전송할 수 있다.
이러한 통신 시스템에서 펨토 기지국의 구성을 설명하면 다음과 같다. 도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 펨토 기지국의 내부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 펨토 기지국(200)은 다수개의 안테나(510)들, 다수개의 듀플렉서(duplexer; 520)들, 송신부(530), 수신부(540) 및 제어부(550)를 포함한다.
안테나(510)들은 각각 일정 주파수 대역에서 신호를 송수신하는 기능을 수행한다. 이러한 안테나(510)들은 각기 상이한 방사 패턴(radiation pattern)을 갖는다. 즉 안테나(510)들은 펨토 영역(20)에서 서비스 영역(30)들에 개별적으로 대응된다. 그리고 안테나(510)들은 각각의 서비스 영역(30)으로 신호를 송신하고, 각각의 서비스 영역(30)에서 신호를 수신하기 위한 방사 패턴을 갖는다. 예를 들면, 안테나(510)들이 N 개로 구성되면, 펨토 영역(20)은 N 개의 서비스 영역(30)들로 분할될 수 있다.
듀플렉서(520)들은 각각 안테나(510)에서 신호를 송신 또는 수신하도록 지원하는 기능을 수행한다. 즉 듀플렉서(520)들은 각각의 안테나(510)가 신호를 송신하는데 이용되거나 수신하는데 이용되도록 분기시킨다. 이 때 듀플렉서(520)들은 안테나(510)들에 개별적으로 대응된다. 예를 들면, 안테나(510)들이 N 개로 구성되면, 듀플렉서(520)들도 N 개로 구성된다.
송신부(530)는 안테나(510)들 중 적어도 하나를 통해 송신하기 위한 신호를 처리하는 기능을 수행한다. 이러한 송신부(530)는 공통 송신기(common transmitter; 531), 사용자 송신기(user transmitter; 533), 다수개의 매핑기(mapper; 535)들, 다수개의 덧셈기(adder; 537)들 및 다수개의 무선 송신기(TX RF; 539)들을 포함한다.
공통 송신기(531)는 펨토 영역(20)에 전반적으로 송신하기 위한 공통 정보를 생성한다. 사용자 송신기(533)는 통신 단말기(300)를 위해 특정 사용자 영역(30)에 제한적으로 송신하기 위한 사용자 정보를 생성한다. 매핑기(535)들은 공통 정보 및 사용자 정보를 안테나(510)들 중 적어도 하나에 매핑시킨다. 이 때 매핑기(535)는 공통 정보를 안테나(510)들에 개별적으로 매핑시키기 위한 공통 매핑기와 사용자 정보를 안테나(510)들 중 어느 하나에 매핑시키기 위한 사용자 매핑기로 이루어진다. 덧셈기(537)들은 공통 정보와 사용자 정보를 결합시킨다. 즉 덧셈기(537)들은 안테나(510)들 중 동일한 어느 하나를 통해 공통 정보와 사용자 정보를 송신하도록 결합시킬 수 있다. 이 때 덧셈기(537)들은 공통 매핑기 및 사용자 매핑기에 각각 연결된다. 그리고 덧셈기(537)들은 안테나(510)들에 개별적으로 대응된다. 무선 송신기(539)들은 공통 정보 또는 사용자 정보 중 적어도 어느 하나를 무선 신호로 변환하여 안테나(510)들 중 어느 하나로 제공한다. 이 때 무선 송신기(539)들은 안테나(510)들에 개별적으로 대응된다. 예를 들면, 안테나(510)들이 N 개로 구성되면, 덧셈기(537)들 및 무선 송신기(539)들도 각각 N 개로 구성된다.
수신부(540)는 안테나(510)들 중 적어도 하나를 통해 수신되는 신호를 처리하는 기능을 수행한다. 이러한 수신부(540)는 다수개의 무선 수신기(RX RF; 541)들, 메모리(543), 공통 수신기(common receiver; 545) 및 사용자 수신기(user receiver; 547)를 포함한다.
무선 수신기(541)들은 안테나(510)들 중 어느 하나를 통해 수신되는 무선 신 호를 공통 정보 또는 사용자 정보로 변환한다. 이 때 무선 수신기(541)들은 안테나(510)들에 개별적으로 대응된다. 예를 들면, 안테나(510)들이 N 개로 구성되면, 무선 수신기(541)들도 N 개로 구성된다. 메모리(543)는 공통 정보 및 사용자 정보를 저장한다. 이 때 메모리(543)는 공통 정보 또는 사용자 정보 중 적어도 어느 하나를 해당 안테나(510)에 대응하여 저장한다. 공통 수신기(545)는 메모리(543)에서 안테나(510)들 중 적어도 어느 하나를 통해 수신되는 공통 정보를 검출한다. 사용자 수신기(545)는 메모리(543)에서 안테나(510)들 중 적어도 어느 하나를 통해 수신되는 사용자 정보를 검출한다.
제어부(550)는 송신부(530) 및 수신부(540)를 제어하는 기능을 수행한다. 이러한 제어부(550)는 펨토 영역(20)에서 서비스 영역(30) 별로 제한적으로 통신을 수행한다. 이 때 안테나(510)들 중 어느 하나를 통해 사용자 정보 수신 시, 제어부(550)는 안테나(510)들 중 어느 하나를 수신 안테나로 결정한다. 그리고 제어부(550)는 안테나(510)들 중 어느 하나를 송신 안테나로 결정하고, 송신 안테나를 통해 특정 통신 단말기(300)를 위한 사용자 정보를 송신하도록 제어한다. 또한 제어부(550)는 펨토 기지국(200)과 통신 단말기(300) 간 신호 환경에 따라 안테나(510)들에서 송신 안테나를 변경할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 펨토 기지국의 통신을 위한 동작 절차를 설명하면 다음과 같다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 펨토 기지국의 동작 절차를 도시하는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에서 펨토 기지국(200)의 동작 절차는, 제어 부(550)가 611단계에서 공통 정보를 전송하는 것으로부터 출발한다. 즉 제어부(550)는 안테나(510)들을 통해 펨토 영역(20)에 전반적으로 공통 정보를 전송한다. 예를 들면, 안테나(510)들이 N 개로 구성되면, 제어부(550)는 N 개의 안테나(510)들을 통해 공통 정보를 전송한다. 이 때 각각의 안테나(510)의 방사 패턴에 따라, 공통 정보는 각각의 사용자 영역(30)으로 전송된다. 이 후 안테나(510)들 중 어느 하나를 통해 공통 정보에 따른 피드백 정보가 수신되면, 제어부(550)가 613단계에서 이를 감지하고, 615단계에서 안테나(510)들 중 어느 하나를 수신 안테나로 결정한다.
계속해서, 제어부(550)는 617단계에서 특정 통신 단말기(300)를 위한 사용자 정보를 전송한다. 이 때 제어부(550)는 수신 안테나를 송신 안테나로 임시 결정하고, 송신 안테나를 통해 사용자 정보를 전송한다. 즉 제어부(550)는 수신 안테나에 대응하는 서비스 영역이 통신 단말기(300) 위치에 해당하는 것으로 예측한다. 여기서, 송신 안테나의 방사 패턴에 따라, 사용자 정보는 특정 사용자 영역(30)으로 전송된다. 다시 말해, 제어부(550)는 송신 안테나에 대응하는 서비스 영역에 제한적으로 사용자 정보를 전송한다. 이 후 적합성 정보가 수신되면, 제어부(550)가 619단계에서 이를 감지하고, 621단계에서 송신 안테나가 통신 단말기(300)에 사용자 정보를 전송하는데 적합한지의 여부를 판단한다.
이 때 621단계에서 송신 안테나가 적합하지 않은 것으로 판단되면, 제어부(550)는 623딘계에서 송신 안테나를 안테나(510)들 중 다른 하나로 변경한다. 이 때 제어부(550)는 안테나(510)들에서 임의로 선택하여 송신 안테나로 임시 결정할 수 있다. 이 후 제어부(550)는 송신 안테나가 적합한 것으로 판단될 때까지 617단계 내지 623단계를 반복하여 수행한다.
마지막으로, 621단계에서 송신 안테나가 적합한 것으로 판단되면, 제어부(550)는 625단계에서 송신 안테나를 결정한다. 즉 제어부(550)는 송신 안테나로의 결정을 유지한다. 이 후 제어부(550)는 627단계에서 송신 안테나를 이용하여 통신 단말기(300)와 통신을 수행한다. 이 때 제어부(550)는 송신 안테나를 통해 사용자 정보를 전송한다.
이러한 통신 시스템에서 통신 단말기의 구성을 설명하면 다음과 같다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 통신 단말기의 내부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 통신 단말기(300)는 안테나(710), 듀플렉서(720), 송신부(730), 수신부(740) 및 제어부(750)를 포함한다.
안테나(710)는 일정 주파수 대역에서 신호를 송수신하는 기능을 수행한다. 이 때 안테나(710)는 전방향성의 방사 패턴을 가질 수 있다. 듀플렉서(720)는 안테나(710)에서 신호를 송신 또는 수신하도록 지원하는 기능을 수행한다. 즉 듀플렉서(720)는 안테나(710)가 신호를 송신하는데 이용되거나 수신하는데 이용되도록 분기시킨다.
송신부(730)는 안테나(710)를 통해 송신하기 위한 신호를 처리하는 기능을 수행한다. 이러한 송신부(730)는 공통 송신기(731), 사용자 송신기(733), 다수개의 매핑기(735)들, 덧셈기(737)들 및 무선 송신기(739)들을 포함한다. 공통 송신기(731)는 매크로 기지국(100) 및 펨토 기지국(200)에 송신하기 위한 공통 정보를 생성한다. 사용자 송신기(733)는 매크로 기지국(100) 또는 펨토 기지국(200) 중 어느 하나에 송신하기 위한 사용자 정보를 생성한다. 매핑기(735)는 공통 정보 및 사용자 정보를 안테나(710)에 매핑시킨다. 덧셈기(737)는 공통 정보와 사용자 정보를 결합시킨다. 즉 덧셈기(737)는 안테나(710)를 통해 공통 정보와 사용자 정보를 송신하도록 결합시킬 수 있다. 무선 송신기(739)는 공통 정보 또는 사용자 정보 중 적어도 어느 하나를 무선 신호로 변환하여 안테나(710)로 제공한다.
수신부(740)는 안테나(710)를 통해 수신되는 신호를 처리하는 기능을 수행한다. 이러한 수신부(740)는 무선 수신기(741), 메모리(743), 공통 수신기(745) 및 사용자 수신기(747)를 포함한다. 무선 수신기(741)는 안테나(710)를 통해 수신되는 무선 신호를 공통 정보 또는 사용자 정보로 변환한다. 메모리(743)는 공통 정보 또는 사용자 정보를 저장한다. 공통 수신기(745)는 메모리(743)에서 공통 정보를 검출한다. 사용자 수신기(747)는 메모리(743)에서 사용자 정보를 검출한다.
제어부(750)는 송신부(730) 및 수신부(740)를 제어하는 기능을 수행한다. 이러한 제어부(750)는 매크로 기지국(100) 또는 펨토 기지국(200)과 통신을 수행하여 통신 서비스를 이용할 수 있다. 이 때 펨토 기지국(200)에서 공통 정보 수신 시, 제어부(750)는 공통 수신 세기를 산출한다. 그리고 펨토 기지국(200)에서 사용자 정보 수신 시, 제어부(750)는 사용자 수신 세기를 산출한다. 또한 제어부(750)는 공통 수신 세기와 사용자 수신 세기를 비교하여, 결과를 펨토 기지국(200)에 통보할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 통신 단말기의 통신을 위한 동작 절차를 설명하면 다음 과 같다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 통신 단말기의 동작 절차를 도시하는 순서도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예의 통신 단말기(300)의 동작 절차는, 제어부(750)가 811단계에서 펨토 기지국(200)에서 공통 정보의 수신을 감지하는 것으로부터 출발한다. 그리고 공통 정보의 수신이 감지되면, 제어부(750)는 813단계에서 공통 정보의 수신 세기, 즉 공통 수신 세기를 산출한다. 이 때 제어부(750)는 다수개의 송신 경로를 통해 공통 정보를 수신할 수 있으며, 공통 수신 세기가 최대인 공통 정보를 선택할 수 있다. 즉 제어부(750)는 펨토 기지국(200)과 통시 단말기(300) 간 최적의 송신 경로를 선택할 수 있다. 그리고 제어부(750)는 하기 <수학식 1>과 같이 공통 수신 세기를 산출할 수 있다.
Figure 112009012569804-pat00001
여기서,
Figure 112009012569804-pat00002
는 공통 정보의 칩(chip) 구간 동안의 에너지를 나타내며,
Figure 112009012569804-pat00003
는 간섭 신호의 에너지를 나타낸다. 그리고
Figure 112009012569804-pat00004
는 하기 <수학식 2>와 같이 산출될 수 있다.
Figure 112009012569804-pat00005
여기서,
Figure 112009012569804-pat00006
는 해당 펨토 기지국(200)으로부터 수신되는 간섭 신호의 에너 지를 나타내고,
Figure 112009012569804-pat00007
는 매크로 기지국(100) 또는 다른 펨토 기지국(200)으로부터 수신되는 간섭 신호의 에너지를 나타내며,
Figure 112009012569804-pat00008
는 열잡음을 나타낸다.
이어서, 제어부(750)는 815단계에서 공통 정보의 분석 결과를 피드백 정보로해당 펨토 기지국(200)에 전송한다. 이 후 해당 펨토 기지국(200)에서 사용자 정보가 수신되면, 제어부(750)가 817단계에서 이를 감지하고, 819단계에서 사용자 정보의 수신 세기, 즉 사용자 수신 세기를 산출한다. 이 때 제어부(750)는 하기 <수학식 3>과 같이 사용자 수신 세기를 산출할 수 있다.
Figure 112009012569804-pat00009
여기서,
Figure 112009012569804-pat00010
는 공통 정보의 칩(chip) 구간 동안의 에너지를 나타내며,
Figure 112009012569804-pat00011
는 간섭 신호의 에너지를 나타낸다. 그리고
Figure 112009012569804-pat00012
는 하기 <수학식 4>와 같이 산출될 수 있다.
Figure 112009012569804-pat00013
여기서,
Figure 112009012569804-pat00014
는 해당 펨토 기지국(200)으로부터 수신되는 간섭 신호의 에너지를 나타내고,
Figure 112009012569804-pat00015
는 매크로 기지국(100) 또는 다른 펨토 기지국(200)으로부터 수신되는 간섭 신호의 에너지를 나타내며,
Figure 112009012569804-pat00016
는 열잡음을 나타낸다.
계속해서, 제어부(750)는 821단계에서 공통 수신 세기 및 사용자 수신 세기 를 비교한다. 이 때 제어부(750)는 공통 수신 세기와 사용자 수신 세기의 차이값 또는 공통 수신 세기와 사용자 수신 세기 간 비율을 이미 설정된 임계값과 비교할 수 있다. 그리고 제어부(750)는 펨토 기지국(200)의 송신 안테나가 사용자 정보를 송신하는데 적합한지의 여부를 판단한다. 이 때 제어부(750)는 하기 <수학식 5>와 같이 공통 수신 세기 및 사용자 수신 세기를 비교할 수 있다.
Figure 112009012569804-pat00017
여기서,
Figure 112009012569804-pat00018
는 임계값을 나타낸다.
예를 들면, 공통 수신 세기와 사용자 수신 세기 간 비율이 임계값 이상이면, 제어부(750)는 송신 안테나가 적합한 것으로 판단할 수 있다. 이는 공통 수신 세기와 사용자 수신 세기가 유사함은 공통 정보와 사용자 정보의 신호 환경, 즉 송신 경로가 유사함을 나타내기 때문이다. 즉 공통 정보와 사용자 정보의 송신 경로가 유사하면, 제어부(750)는 사용자 정보가 최적의 송신 경로를 통해 수신된 것으로 판단하여, 송신 안테나가 적합한 것으로 판단할 수 있다. 또는 공통 수신 세기와 사용자 수신 세기 간 비율이 임계값 미만이면, 제어부(750)는 송신 안테나가 부적합한 것으로 판단할 수 있다. 이는 공통 수신 세기와 사용자 수신 세기가 상이함은 공통 정보와 사용자 정보의 신호 환경, 즉 송신 경로가 상이함을 나타내기 때문이다. 즉 공통 정보와 사용자 정보의 송신 경로가 상이하면, 제어부(750)는 사용자 정보가 최적의 송신 경로를 통해 수신되지 않은 것으로 판단하여, 송신 안테나가 부적합한 것으로 판단할 수 있다.
마지막으로, 제어부(750)는 823단계에서 송신 안테나가 적합한지의 여부를 나타내는 적합성 정보를 구성하여 해당 펨토 기지국(200)으로 전송한다. 이 후 제어부(750)는 825단계에서 펨토 기지국(200)과 통신을 수행한다. 이 때 적합성 정보(SEL)는 하기 <표 1>과 같이 1 비트의 데이터로 이루어질 수 있다.
SEL 의미
1 송신 안테나 적합
0 송신 안테나 부적합
본 발명에 따르면, 통신 시스템에서 펨토 기지국이 특정 방향성의 방사 패턴을 갖는 안테나를 통해 통신 단말기를 위한 사용자 정보를 송신함으로써, 사용자 정보를 통해 다른 통신 단말기에 간섭이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이로 인하여, 통신 시스템에서 통신 서비스의 품질 열화를 억제할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 일반적인 통신 시스템의 구조를 도시하는 구조도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템의 구조를 도시하는 구조도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 통신 절차 수행 시 신호 흐름을 도시하는 흐름도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 시스템에서 통신 절차 수행 시 신호 흐름을 도시하는 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 펨토 기지국의 내부 구성을 도시하는 블록도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 펨토 기지국의 동작 절차를 도시하는 순서도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 통신 단말기의 내부 구성을 도시하는 블록도, 그리고
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 통신 단말기의 동작 절차를 도시하는 순서도이다.

Claims (20)

  1. 각각이 상이한 방사 패턴을 갖는 복수의 안테나들을 포함하는 펨토 기지국에서 간섭을 감소시키기 위한 신호 전송 방법에 있어서,
    상기 복수의 안테나들을 통해 공통 정보를 전송하는 단계;
    상기 공통 정보에 상응하는 피드백 정보를 수신하는 단계;
    상기 피드백 정보를 분석하는 단계;
    상기 분석의 결과에 기초하여 상기 복수의 안테나들 중에서 어느 하나를 시험 안테나로 선택하는 단계;
    상기 시험 안테나를 통해 사용자 정보를 전송하는 단계;
    상기 사용자 정보에 상응하는 적합성 정보를 수신하는 단계;
    상기 시험 안테나가 적합한지 결정하기 위해 상기 적합성 정보를 분석하는 단계; 및
    상기 시험 안테나가 적합하면, 상기 시험 안테나를 송신 안테나로 결정하는 단계를 포함하는 신호 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시험 안테나가 적합하지 않은 것으로 확인되면, 상기 복수의 안테나들 중에서 다른 하나를 상기 시험 안테나로 선택하는 단계를 더 포함하는 신호 전송 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공통 정보는 상기 복수의 안테나들 각각에 상응하는 복수의 다운링크 경로들을 통해 전송되고,
    상기 피드백 정보는 상기 복수의 다운링크 경로들 중에서 상기 공통 정보의 수신 세기가 최대인 다운링크 경로를 지시하는 신호 전송 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적합성 정보는 상기 공통 정보의 수신 세기와 상기 사용자 정보의 수신 세기의 비교 결과를 나타내는 신호 전송 방법.
  5. 간섭을 감소시키기 위한 통신 단말기의 신호 수신 방법에 있어서,
    공통 정보를 복수의 다운링크 경로들을 통해 전송하기 위해 각각이 상이한 방사 패턴을 갖는 복수의 안테나들을 포함하는 펨토 기지국으로부터 상기 공통 정보를 수신하는 단계;
    상기 공통 정보의 수신 세기를 산출하는 단계;
    상기 복수의 다운링크 경로들 중에서 상기 공통 정보의 수신 세기가 최대인 다운링크 경로를 감지하는 단계;
    상기 공통 정보의 수신 세기가 최대인 감지된 다운링크 경로를 지시하는 피드백 정보를 상기 펨토 기지국으로 전송하는 단계;
    상기 감지된 다운링크 경로를 통해 상기 펨토 기지국으로부터 사용자 정보를 수신하는 단계;
    상기 사용자 정보의 수신 세기를 산출하는 단계;
    상기 공통 정보의 수신 세기와 상기 사용자 정보의 수신 세기를 비교하여 상기 감지된 다운링크 경로가 적합한지 결정하는 단계; 및
    상기 감지된 다운링크 경로가 적합한지 여부를 지시하는 적합성 정보를 상기 펨토 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 신호 수신 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적합성 정보는 상기 공통 정보의 수신 세기와 상기 사용자 정보의 수신 세기 간 비율이 미리 설정된 임계값 이상일 때 상기 감지된 다운링크 경로가 적합함을 지시하고,
    상기 적합성 정보는 상기 공통 정보의 수신 세기와 상기 사용자 정보의 수신 세기 간 비율이 미리 설정된 임계값보다 작을 때 상기 감지된 다운링크 경로가 적합하지 않음을 지시하는 신호 수신 방법.
  7. 펨토 셀에서 간섭을 감소시키기 위한 신호 전송 장치에 있어서,
    각각이 상이한 방사 패턴을 갖는 복수의 안테나들;
    공통 정보와 사용자 정보를 생성하는 송신부; 및
    상기 복수의 안테나들을 통해 상기 공통 정보를 전송하고, 상기 공통 정보에 응답하여 피드백 정보를 분석하고, 상기 피드백 정보에 기초하여 상기 복수의 안테나들 중에서 하나를 시험 안테나로 선택하고, 상기 시험 안테나를 통해 사용자 정보를 전송하고, 상기 사용자 정보에 상응하는 적합성 정보를 수신하고, 상기 시험 안테나가 적합한지 여부를 결정하기 위해 상기 적합성 정보를 분석하고, 상기 적합성 정보가 상기 시험 안테나가 적합함을 지시하면 상기 시험 안테나를 송신 안테나로 결정하는 제어부를 포함하는 신호 전송 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 적합성 정보가 상기 시험 안테나가 적합하지 않음을 지시하면 상기 복수의 안테나들 중에서 다른 하나를 상기 시험 안테나로 선택하는 신호 전송 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 공통 정보는 상기 복수의 안테나들 각각에 상응하는 복수의 다운링크 경로들을 통해 전송되고,
    상기 피드백 정보는 상기 복수의 다운링크 경로들 중에서 상기 공통 정보의 수신 세기가 최대인 다운링크 경로를 지시하는 신호 전송 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적합성 정보는 상기 공통 정보의 수신 세기와 상기 사용자 정보의 수신 세기의 비교 결과를 나타내는 신호 전송 장치.
  11. 통신 시스템의 펨토 셀에서 간섭을 감소시키기 위한 신호 수신 장치에 있어서,
    복수의 다운링크 경로들을 통해 전송 장치로부터 공통 정보를 수신하고, 상기 복수의 다운링크 경로들 중에서 하나를 통해 사용자 정보를 수신하는 안테나;
    상기 공통 정보와 상기 사용자 정보를 처리하는 수신부;
    상기 공통 정보의 수신 세기를 산출하고, 상기 복수의 다운링크 경로들 중에서 상기 공통 정보의 수신 세기가 최대인 다운링크 경로를 감지하고, 상기 공통 정보의 수신 세기가 최대인 다운링크 경로를 지시하는 피드백 정보를 상기 전송 장치로 전송하고, 상기 사용자 정보의 수신 세기를 산출하고, 상기 공통 정보의 수신 세기와 상기 사용자 정보의 수신 세기를 비교하여 상기 감지된 다운링크 경로가 적합한지 결정하고, 상기 감지된 다운링크 경로가 적합한지 여부를 지시하는 적합성 정보를 상기 전송 장치로 전송하는 제어부를 포함하는 신호 수신 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적합성 정보는 상기 공통 정보의 수신 세기와 상기 사용자 정보의 수신 세기 간 비율이 미리 설정된 임계값 이상일 때 상기 감지된 다운링크 경로가 적합함을 지시하고,
    상기 적합성 정보는 상기 공통 정보의 수신 세기와 상기 사용자 정보의 수신 세기 간 비율이 미리 설정된 임계값보다 작을 때 상기 감지된 다운링크 경로가 적합하지 않음을 지시하는 신호 수신 장치.
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