KR101605346B1 - 펨토 셀에서 단말기의 전력 제어 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마크로 기지국의 서비스 커버리지에 복수의 펨토 셀 기지국이 포함되는 이동통신 시스템에서 단말기의 전력 제어 방법에 있어서, 복수의 기지국이 서로 다른 자원 영역에서 최대 전송 전력을 사용하도록 무선 자원을 할당하는 단계, 임의의 기지국과 통신 중인 단말기가 최대 전송 전력을 사용하도록 할당 받은 자원 영역에서는 전송 전력을 최대로 설정하여 상기 무선 자원을 통신 중인 상기 임의의 기지국으로 전송하는 단계 및 상기 단말기가 상기 최대 전송 전력을 사용하도록 할당 받은 자원 영역 이외의 영역에서는 상기 전송 전력을 상기 최대 전송 전력 이하로 설정하여 상기 무선 자원을 통신 중인 상기 임의의 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 전력 제어 방법 및 그 전력 제어 장치에 관한 것이다.
인터레이스, 멀티플렉스, 최대 송신 전력, 전력 제어

Description

펨토 셀에서 단말기의 전력 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING POWER OF MOBILE TERMINAL AT FEMTO CELL}
본 발명은 펨토 셀에서 단말기의 전력 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 무선 자원을 소정의 분할 단위에 의해 그룹화하고, 무선 자원 그룹에 따라 특정 기지국에게 최대 전송 전력을 사용하도록 우선순위를 부여하는 단말기의 전력 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 통신 시장에서는 다양한 유무선 통합 서비스들이 상용화되어 전통적인 유무선 사업의 경계가 모호해지고 있다. 예를 들어 유선 사업자들은 FMC(Fixed Mobile Convergence)라는 목표 아래 일반적으로 무선 사업자의 서비스 영역으로 분류되는 음성 서비스, 무선 데이터 서비스 등을 WLAN(Wireless Local Area Network) 무선 접속을 통해 제공되는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 서비스나 데이터 서비스로 대체하려는 노력을 보이고 있다. 또한 무선 사업자들의 경우 홈 존 등의 도입을 통해 유선 서비스의 무선 대체, 즉 FMS(Fixed Mobile Substitution)를 추진하여 가정 내에서 발생하는 유선 음성 서비스를 잠식하려는 움직임을 보이고 있다. 이런 전방위적인 경쟁 상황 하에서, 펨토 셀(Femto cell) 혹은 초소형 기지국은 다양한 복합서비스의 장점을 골고루 지닌 무선 사업자의 강력한 경쟁력으로 부상하고 있다.
이러한 초소형 기지국은 전국적인 커버리지를 지원하는 셀룰러 망과 동일한 무선 기술을 사용함으로써 사용자들이 새로운 단말기를 구매하지 않더라도 커버리지의 확대(음영 지역의 축소)나 초소형 기지국을 통한 고속 데이터 서비스의 제공, 사업자 망을 거치지 않는 데이터 서비스에 대해서 저렴한 과금제 등 다양하면서도 향상된 사용자 서비스를 제공할 수 있다는 강력한 장점을 가지게 된다.
반면, 상기 초소형 기지국은 셀룰러 망과 동일한 기술을 이용하여 동일한 주파수 영역에서 서비스를 제공하면서 다양한 문제점들이 발생하게 된다. 상기 문제점들의 대표적인 예로는 마크로 기지국과의 간섭 문제, 초소형 기지국 간의 간섭 문제를 들 수 있다.
따라서, 마크로 기지국과 초소형 기지국이 공존하는 영역에서 단말기의 서비스 수신 성능을 보장할 수 있는 방안의 필요성이 대두된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 서로 다른 기지국 사이에 간섭이 발생하는 자원을 효율적으로 공유하는 방안을 제시하는데 그 목적이 있다.
이를 위해, 본 발명에서는 마크로 기지국과 초소형 기지국이 공유하는 무선 자원을 분할하여 그룹화 한다. 그리고 일 그룹에서는 마크로 기지국이 최대 전송 전력에 대한 우선순위를 가지고, 다른 일 그룹에서는 초소형 기지국이 최대 전송 전력에 대한 우선순위를 가진다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 단말기의 전력 제어 방법은 복수의 기지국이 서로 다른 자원 영역에서 최대 전송 전력을 사용하도록 무선 자원을 할당하는 단계, 임의의 기지국과 통신 중인 단말기가 최대 전송 전력을 사용하도록 할당 받은 자원 영역에서는 전송 전력을 최대로 설정하여 상기 무선 자원을 통신 중인 상기 임의의 기지국으로 전송하는 단계 및 상기 단말기가 상기 최대 전송 전력을 사용하도록 할당 받은 자원 영역 이외의 영역에서는 상기 전송 전력을 상기 최대 전송 전력 이하로 설정하여 상기 무선 자원을 통신 중인 상기 임의의 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 단말기의 전력 제어 방법은 상기 기지국으로 전송할 서브 프레임의 번호를 확인하고, 상기 서브 프레임에 해당하는 무선 자원 그룹을 결정하는 단계, 상기 결정된 무선 자원 그룹이 상기 기지국에 대해 최대 전력 전송을 위한 우선순위가 부여된 그룹인지 판단하는 단계, 상기 결정된 무선 자원 그룹이 우선순위가 부여된 무선 자원 그룹인 경우 전송 전력을 최대로 설정하고, 상기 결정된 무선 자원 그룹이 우선순위가 부여된 무선 자원 그룹이 아닌 경우, 상기 전송 전력을 상기 최대 전송 전력 이하로 설정하여 상기 무선 자원을 상기 기지국에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 전력 제어 장치는 전송 전력 레벨을 가변하여 서브 프레임 을 기지국으로 전송하는 RF 통신부, 상기 기지국으로 전송할 상기 서브 프레임 번호로부터 상기 서브 프레임에 해당하는 무선 자원 그룹을 결정하고, 상기 결정된 무선 자원 그룹이 상기 기지국에 대해 최대 전력 전송을 위한 우선순위가 부여된 그룹인지 판단하는 우선순위 판단부 및 상기 결정된 무선 자원 그룹이 우선순위가 부여된 무선 자원 그룹인 경우 전송 전력을 최대로 설정하고, 상기 결정된 무선 자원 그룹이 우선순위가 부여된 무선 자원 그룹이 아닌 경우 전송 전력을 상기 최대 전송 전력 이하로 설정하도록 상기 RF 통신부를 제어하는 전력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 기지국들 사이에 공유되는 무선 자원을 시간 또는 주파수 영역에서 분할하여 그룹화 하고, 그룹에 따라 각 기지국은 서로 다른 송신 전력을 사용하므로 마크로 기지국과 통신 중인 단말기와 초소형 기지국과 통신 중인 단말기 사이에 발생하는 간섭을 효과적으로 제어할 수 있다.
이하에서 설명되는 초소형 기지국은 피코 셀(Pico Cell) 기지국 또는 펨토 셀(Femto Cell) 기지국 등 빌딩이나 가정 등에 설치될 수 있는 옥내 설치형 기지국을 의미하며, 이하의 설명에서는 상기 초소형 기지국이 펨토 셀 기지국이라 가정한다. 그러나 본 발명에서 설명되는 초소형 기지국이 반드시 펨토 셀 기지국에 한정될 필요는 없는 것이다.
그리고 본 발명에서 설명되는 이동통신은 CDMA HRPD(Code Division Multiple Access High Rate Packet Data) 즉, 1xEVDO(1x Evolution-Data Only)임을 가정하지만, 본 발명의 기술적 구성이 반드시 이에 한정되는 아니다. 그리고 상기 HRPD 시스템에서는 역방향 무선 자원이 시간 단위인 서브 프레임(Sub-Frame)으로 분할되므로 이하의 설명에서는 무선 자원과 서브 프레임은 동일한 의미를 가질 수 있음을 가정한다.
이하에서 기술되는 본 발명의 전력 제어 방법은 무선 자원을 그룹화 하는 방법에 따라 제1 실시예 및 제2 실시예로 구분하여 기술하도록 한다.
이 경우, 제1 실시예는 기지국들이 공유하는 역방향 무선 자원을 인터레이스(Interlace) 단위로 그룹화하여 전력을 제어하는 방법에 관한 것이다. 그리고 제2 실시예는 기지국들이 공유하는 역방향 무선 자원을 인터레이스 단위로 그룹화한 뒤, 다시 복수 개의 시간 단위인 멀티플렉스(Multiplex)로 재그룹화 하여 전력을 제어하는 방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 일반적인 펨토 셀 기지국을 포함하는 이동통신 시스템의 구성을 도시하는 도면이다. 상기 펨토 셀 시스템은 단말기(110), 펨토 셀 기지국(120), 모뎀(130), 인터넷 망(140), 게이트웨이(150), 마크로 네트워크(160)를 포함한다.
단말기(110)는 무선 액세스를 통해 펨토 셀 기지국(120)에 연결된다. 상기 단말기(110)는 이동 통신 단말기뿐만 아니라 개인 정보 단말기(Personal Digital Assistant; PDA), 스마트 폰(Smart Phone) 등의 휴대 단말기와 개인용 컴퓨터(Personal Computer, PC), 노트북 등을 포함할 수 있다.
펨토 셀 기지국(120)은 가정이나 사무실 등 실내에서 사용되는 초소형 기지국을 의미하며, 사용자들이 원하는 곳에 직접 설치되는 것을 가정한다. 펨토 셀 기지국(20)은 실내에 설치된 모뎀(130)을 통하여 인터넷 망(140)에 연결되고, 게이트웨이(150)를 거쳐 마크로 네트워크(160)에 연결된다. 즉, 펨토 셀 기지국(120)은 인터넷을 통해 코어 네트워크(도면에서는 마크로 네트워크)에 연결되어 단말기(110)에게 이동통신 서비스를 제공한다.
도 2는 종래 펨토 셀 기지국을 포함하는 이동통신 시스템에서 마크로 기지국(210)과 펨토 셀 기지국(120)의 순방향(Forward) 또는 역방향(Reverse) 채널에서 발생하는 간섭 문제를 도시하는 도면이다.
우선, 마크로 기지국(210)과 복수의 펨토 셀 기지국(120A, 120B, 120C)이 마크로 셀(220)의 커버리지 내에 동시에 존재함을 가정한다. 이와 동시에, 마크로 기지국(210)과 통신 중인 단말기(110)가 이동 중에 제1 내지 제3 지점에서 펨토 셀 기지국에 접근함을 가정한다.
단말기(110)가 펨토 셀 기지국(120A, 120B, 120C)들의 통신 반경을 벗어난 지역에서 마크로 기지국(210)과 통신을 하는 경우에는 마크로 기지국(210) 및 복수의 펨토 셀 기지국(120A, 120B, 120C) 사이에는 간섭이 발생하지 않는다.
그러나 단말기(110)가 제1 지점으로 이동한 경우에는 펨토 셀 기지국(120A) 의 통신 반경에 근접하여 마크로 기지국(210)과의 통신에 간섭이 발생할 수 있다. 또한 단말기(110)가 제2 지점으로 이동한 경우에는 펨토 셀 기지국(120B)의 통신 반경에 근접하여 마크로 기지국(210)과의 통신에 간섭이 발생할 수 있으며, 마찬가지로 제3 지점으로 이동한 경우에는 펨토 셀 기지국(120C)의 통신 반경에 근접하여 마크로 기지국(210)과의 통신에 간섭이 발생할 수 있다.
상기 도 2에서 설명된 간섭 문제는 마크로 기지국(210)과 통신 중인 단말기(110)가 이동함을 전제로 설명하였지만, 이는 펨토 셀 기지국(120)과 통신 중인 단말기(110)의 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 마크로 기지국(210)과 펨토 셀 기지국(120)이 공유하는 순방향 또는 역방향 무선 자원을 소정의 분할 단위로 그룹화 하고, 상기 분할된 그룹 각각에 대해 특정 기지국에게 최대 송신 전력을 사용할 수 있는 우선순위를 부여한다.
도 3은 마크로 기지국(210)과 펨토 셀 기지국(120)이 공유하는 무선 자원을 그룹화 하여 최대 전송 전력에 대한 우선순위를 부여함에 따라, 서비스 커버리지가 변동되는 것을 도시하는 도면이다.
우선 도 3a는 무선 자원에 우선순위를 부여하지 않는 경우의 마크로 기지국(210)과 펨토 셀 기지국(120)의 서비스 커버리지를 도시하는 도면이다. 상기 도 3a에서는 마크로 기지국과 마크로 기지국 사이에 형성되는 서비스 커버리지 경계를 제1 경계로 표시하고, 마크로 기지국(120)과 펨토 셀 기지국(120) 사이에 형성되는 서비스 커버리지 경계를 제2 경계로 표시하였다.
이 경우, 단말기(110)가 상기 마크로 기지국(120)과 펨토 셀 기지국(120) 사이에 형성되는 제2 경계에 근접하면, 상호간에 공유하여 사용하는 무선 자원에 간섭이 발생한다. 따라서, 본 발명에서는 마크로 기지국(210)과 펨토 셀 기지국(120)이 공유하는 무선 자원을 분할하여 그룹화 하고, 일 그룹에서는 마크로 기지국(210)이 최대 송신 전력을 사용하는 우선순위를 가지고 다른 일 그룹에서는 펨토 셀 기지국(120)이 최대 송신 전력을 사용하는 우선순위를 가지는 방법을 제안한다.
상기 제안된 방법에 따르는 경우, 마크로 기지국(210)과 펨토 셀 기지국(120)의 변동되는 서비스 커버리지가 도 3b에 도시된다.
마크로 기지국(210)과 펨토 셀 기지국(120)은 자신이 우선순위를 가지는 무선 자원 그룹에서는 최대 송신 전력을 모두 사용하여 데이터 등을 단말기(110)에게 전송할 수 있다. 마찬가지로 마크로 기지국(210)과 펨토 셀 기지국(120)이 우선순위를 가지는 무선 자원 그룹에서, 단말기는 최대 송신 전력을 모두 사용하여 데이터 등을 기지국으로 전송할 수 있다.
반면, 마크로 기지국(210)과 펨토 셀 기지국(120)은 자신이 우선순위를 가지지 않는 무선 자원 그룹에서는 제한된 송신 전력만을 사용할 수 있다. 마찬가지로 마크로 기지국(210)과 펨토 셀 기지국(120)이 우선순위를 가지지 않는 무선 자원 그룹에서, 단말기는 제한된 송신 전력만을 사용할 수 있다.
상기의 내용을 도 3b와 연관시켜 설명한다. 마크로 기지국(210)이 우선순위를 가지는 무선 자원 그룹에서, 마크로 기지국(210) 또는 상기 마크로 기지국(210)과 연결된 단말기(110)는 자신의 최대 송신 전력을 사용할 수 있다. 따라서 마크로 기지국(210)의 서비스 커버리지는 종래의 제2 경계에서 제3 경계로 확장된다. 반대로 말하면, 마크로 기지국(210)이 우선순위를 가지는 무선 자원 그룹에서, 펨토 셀 기지국(120)의 서비스 커버리지는 종래의 제2 경계에서 제3 경계로 줄어든다.
반면, 펨토 셀 기지국(120)이 우선순위를 가지는 무선 자원 그룹에서, 펨토 셀 기지국(210) 또는 상기 펨토 셀 기지국과 연결된 단말기(110)는 자신의 최대 송신 전력을 사용할 수 있다. 따라서 펨토 셀 기지국(210)의 서비스 커버리지는 종래의 제2 경계에서 제4 경계로 확장된다. 반대로 말하면, 펨토 셀 기지국(120)이 우선순위를 가지는 무선 자원 그룹에서, 마크로 기지국(210)의 서비스 커버리지는 종래의 제2 경계에서 제4 경계로 줄어든다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 여기서 상기 블록도는 마크로 기지국(210) 또는 펨토 셀 기지국(120)에 공통적으로 적용될 수 있다. 상기 기지국은 RF 통신부(410), 저장부(420), 스케쥴러(430A)를 구비하는 제어부(430)를 포함할 수 있다.
RF 통신부(410)는 RF 송수신기, 듀플렉서 등을 포함하며 RF 송수신 처리와 같은 통상적인 기지국으로서의 기능을 수행한다. 그리고 상기 RF 통신부(410)는 제어부(430)의 제어 하에 선별 제어된 데이터 신호를 단말기(110)로 전송한다. 본 발명의 실시예에 따른 제어부(430)는 복수의 기지국이 서로 다른 자원 영역에서 최대 전송 전력을 사용하도록 단말기(110)에게 무선 자원을 할당할 수 있다.
저장부(420)는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 전반적인 동작에 필요한 프로그램들과 데이터들을 저장할 수 있다. 특히, 상기 저장부(420)는 상위 네트워 크 노드로부터 수신한 데이터를 단말기 또는 서비스에 따라 저장할 수 있다.
제어부(430)는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 전체적인 동작을 제어한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(430)는 스케쥴러(430A)를 구비할 수 있다.
스케쥴러(430A)는 저장부(420)에 저장된 데이터를 본 발명에서 제안하는 자원 분할 정보, 자원 별 송신 전력 정보, 단말기(110)가 전송하는 순방향 채널 상황 정보, 서비스 특성, 공정성 등을 고려하여 특정 단말기(110)의 데이터를 선별 제어한다. 다시 말해, 스케쥴러(430A)는 자신이 우선순위를 가지는 무선 자원 그룹에서는 최대 송신 전력을 사용하여 단말기(110)에게 데이터를 전송하도록 RF 통신부(410)를 제어할 수 있다. 또는, 상기 제어부(430)는 자신이 우선순위를 가지는 자원 영역에서 단말기(110)가 최대 송신 전력을 사용할 수 있도록 단말기(110)를 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단말기(110)의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 상기 단말기(110)는 RF 통신부(510), 데이터 처리부(520), 저장부(530), 제어부(540)를 포함할 수 있다. 또한, 제어부(540)는 우선순위 판단부(540A)와 전력 제어부(540B)를 구비할 수 있다.
RF 통신부(510)는 RF 송수신기, 듀플렉서 등을 포함하며 RF 송수신 처리와 같은 통상적인 단말기(110)로서의 기능을 수행한다. 특히, 상기 RF 통신부(510)는 전력 제어부(550B)의 제어 하에, 전송 전력 레벨을 가변하여 무선 자원을 기지국(마크로 기지국 또는 펨토 셀 기지국)으로 전송한다.
데이터 처리부(520)는 송신 데이터 처리부 및 수신 데이터 처리부를 포함(도면에는 미도시)할 수 있다. 송신 데이터 처리부는 송신되는 신호를 부호화하기 위한 코더(coder)와, 상기 부호화된 신호를 변조하기 위한 변조기(modulator)와, 상기 변조된 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 디지털-아날로그 변환기를 포함할 수 있다. 여기서 상기 코더는 패킷 데이터 등을 처리하는 데이터 코더와, 음성 등의 오디오 신호를 처리하는 오디오 코더를 포함할 수 있다.
수신 데이터 처리부는 RF 통신부(510)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털 컨버터와, 변조된 신호를 복조하기 위한 복조기(demodulator)와, 상기 복조된 신호를 복호화하기 위한 디코더(decoder)를 포함할 수 있다. 여기서 상기 디코더는 패킷 데이터 등을 처리하는 데이터 디코더와, 음성 등의 오디오 신호를 처리하는 오디오 디코더를 포함할 수 있다.
저장부(530)는 본 발명의 실시예에 따른 단말기(110)의 전반적인 동작에 필요한 프로그램들과 데이터들을 저장할 수 있다.
제어부(540)는 본 발명의 실시예에 따른 단말기(110)의 전체적인 동작을 제어한다. 특히, 제어부(540)는 우선순위 판단부(540A)와 전력 제어부(540B)를 구비할 수 있다.
우선순위 판단부(540A)는 역방향 무선 자원의 시간 단위인 서브 프레임의 번호로부터 상기 무선 자원이 해당하는 무선 자원 그룹을 결정한다. 여기서 상기 무선 자원이 분할되는 분할 단위는 인터레이스, 또는 인터레이스와 멀티플렉스의 순서쌍(인터레이스와 멀티플렉스에 대하여는 후술함)일 수 있다. 그리고 우선 순위판 단부(540A)는 상기 결정된 무선 자원 그룹이, 단말기(110)와 통신 중인 기지국에 대해 최대 전력 전송을 사용하도록 우선순위가 부여된 그룹인지 여부를 판단한다.
전력 제어부(540B)는 우선순위 판단부(540A)의 판단 결과에 따라, 우선순위가 부여된 무선 자원 그룹에서는 RF 통신부(510)의 송신 전력을 최대로 설정하도록 제어한다. 반면, 전력 제어부(540B)는 우선순위가 부여되지 않은 무선 자원 그룹에서는 RF 통신부(510)의 송신 전력을 제한된 범위로 설정하도록 제어한다.
이하에서는 본 발명의 전력 제어 방법에 대하여 제1 실시예 및 제2 실시예로 구분하여 기술하도록 한다. 그리고 이하에서 기술되는 전력 제어 방법은 역방향 무선 자원에 대한 단말기의 전력 제어 방법에 관한 것이지만, 동일한 원리로 순방향 무선 자원에 대한 기지국의 전력 제어 방법에도 적용될 수 있는 것이다.
<제1 실시예>
제1 실시예는 기지국들이 공유하는 역방향 무선 자원을 인터레이스(Interlace) 단위로 분할하여 그룹화 하고, 각 인터레이스에 대한 무선 자원 그룹에 따라 특정 기지국에게 우선순위를 부여하는 방법에 관한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 무선 자원을 그룹화 하는 분할 단위는 인터레이스이다.
HRPD 시스템에서는 역방향 무선 자원이 시간 단위인 서브 프레임(Sub-Frame)으로 분할된다. 그리고 하나 또는 복수의 단말기(110)는 상기 서브 프레임을 통하여 자신과 통신 중인 마크로 기지국(210) 또는 펨토 셀 기지국(220)에게 데이터를 전송한다. 이하에서는 무선 자원이 서브 프레임임을 가정하고 기술하도록 한다.
HRPD 시스템에서, 단말기(110)는 4 개의 서브 프레임 단위마다 이전에 전송한 물리 계층 패킷을 재전송할 수 있다. 이러한 동기화된 복합 재전송(Synchronous HARQ)이 발생하는 주기에 따라 무선 자원인 서브 프레임은 4 개의 무선 자원 그룹으로 구분될 수 있다. 여기서 상기 재전송 주기에 따라 분할된 무선 자원 그룹을 인터레이스(Interlace)로 칭할 수도 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, ..., n 번에 해당하는 HRPD 시스템의 서브 프레임이 존재한다고 가정하는 경우, 0번 서브 프레임은 다음 재전송이 발생하는 4번, 8번, ..., 4n 등의 서브 프레임과 함께 제1 무선 자원 그룹(인터레이스 0번)을 구성한다. 마찬가지로, 1, 5, 9, ..., 4n+1 등의 서브 프레임은 제2 무선 자원 그룹(인터레이스 1번)을 구성하며, 2, 6, 10, ..., 4n+2 등의 서브 프레임은 제3 무선 자원 그룹(인터레이스 2번)을 구성하고, 3, 7, 11,..., 4n+3 등의 서브 프레임은 제4 무선 자원 그룹(인터레이스 3번)을 구성한다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따라 역방향 무선 자원을 인터레이스 단위로 그룹화 하고, 각 무선 자원 그룹에 따라 특정 기지국에게 우선순위를 부여하는 방법을 도시하는 도면이다.
우선, 도 6a는 마크로 기지국(210)과 펨토 셀 기지국(120)이 공유하는 역방향 무선 자원 중, 인터레이스 0 내지 인터레이스 2에 해당하는 무선 자원 그룹을 마크로 기지국(210)에게 우선순위 부여한 자원 할당 상태를 도시한다.
상기 도 6a에 따르면, 마크로 기지국(210)은 자신과 통신 중인 단말기(110) 에게 역방향 자원을 할당하는 경우, 인터레이스 0 내지 인터레이스 2에 해당하는 무선 자원 그룹에 대해서는 단말기(110)가 최대 송신 전력을 사용하도록 설정할 수 있다. 반면, 인터레이스 3에 해당하는 무선 자원 그룹에 대해, 마크로 기지국(210)은 단말기(110)가 제한된 송신 전력을 사용하도록 설정할 수 있다.
도 6b는 인터레이스 3에 해당하는 무선 자원 그룹을 펨토 셀 기지국(120)에게 우선순위를 부여한 자원 할당 상태를 도시한다.
상기 도 6b에 따르면, 펨토 셀 기지국(120)은 자신과 통신 중인 단말기(110)에게 역방향 자원을 할당할 때, 인터레이스 3에 해당하는 그룹에 대해, 단말기(110)가 최대 송신 전력을 사용하도록 설정할 수 있다. 반면, 인터레이스 0 내지 인터레이스 2에 해당하는 그룹에 대해, 마크로 기지국(210)은 단말기(110)가 제한된 송신 전력을 사용하도록 설정할 수 있다.
상기 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 마크로 기지국(210)은 인터레이스 0 내지 인터레이스 2에 해당하는 무선 자원 그룹에서 종래 시스템 커버리지 보다 넓은 서비스 커버리지를 확보한다. 따라서, 마크로 기지국(210)과 통신 중인 단말기(110)는 비록 펨토 셀 기지국(120)과의 서비스 커버리지 경계 영역에 위치하여도 인터레이스 0 내지 인터레이스 2에 해당하는 무선 자원 그룹의 자원 영역을 통해 마크로 기지국(210)과의 통신 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
마찬가지로 펨토 셀 기지국(120)은 인터레이스 3에 해당하는 무선 자원 그룹에서 종래 시스템 커버리지 보다 넓은 서비스 커버리지를 확보한다. 따라서, 펨토 셀 기지국(120)과 통신 중인 단말기(110)는 비록 마크로 기지국(210)과의 서비스 커버리지 경계 영역에 위치하여도 인터레이스 3에 대당하는 무선 자원 그룹의 자원 영역을 통해 펨토 셀 기지국(120)과의 통신 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
도 7은 제1 실시예에 따른 단말기(110)의 전력 제어 과정을 도시하는 순서도이다.
우선, 단말기(110)는 S710 단계에서 통신 중인 마크로 기지국(210) 또는 펨토 셀 기지국(120)에게 전송하는 현재의 역방향 무선 자원의 시퀀스 넘버 즉, 서브 프레임의 번호를 확인한다. 그리고 단말기(110)는 상기 서브 프레임의 무선 자원 그룹을 결정하기 위하여 S720 단계에서 인터레이스를 계산할 수 있다.
이 경우, 단말기(110)는 역방향 서브 프레임의 번호(n)를 인터레이스의 총 수(t)로 나눈 나머지 값을 이용하여 인터레이스(i)를 계산한다. 예를 들어, 서브 프레임의 총 인터레이스의 개수가 4(t=4)이고, 현재 역방향 서브 프레임의 번호가 7(n=7)인 경우, 인터레이스(i)는 3(n/t의 나머지는 3)이다.
단말기(110)는 S730 단계에서, 상기 계산된 인터레이스에 해당하는 무선 자원 그룹이 현재 통신 중인 기지국에 대해 최대 전력 전송을 위한 우선순위가 부여된 그룹인지 판단한다. 단말기(110)는 기지국으로부터 수신한 자원 할당 메시지를 통하여 현재 통신 중인 기지국에 우선순위가 부여된 무선 자원 그룹을 확인할 수 있다. 여기서 상기 자원 할당 메시지는 마크로 기지국과 펨토 셀 기지국에게 역방향 무선 자원의 서로 다른 영역에 따라 최대 전송 전력을 사용하도록 자원을 할당하는 정보를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 단말기(110)는 기지국과의 데이터 전송 방식 협상 시 사용하는 설정 특성(Configuration Attribute) 을 이용하여 현재 통신 중인 기지국에 우선순위가 부여된 무선 자원 그룹을 확인할 수도 있다.
그리고 단말기(110)는 우선순위가 부여된 경우, S740 단계로 진행하여 역방향 서브 프레임의 송신 전력을 최대 송신 전력으로 설정한다. 그리고 단말기(110)는 S760 단계에서 설정된 최대 송신 전력 값을 이용하여 현재 서브 프레임에 대한 스케쥴링 및 데이터 전송 동작을 수행한다.
반면, 단말기(110)는 우선순위가 부여되지 않은 경우, S750 단계로 진행하여 역방향 서브 프레임의 송신 전력을 제한된 송신 전력으로 설정한다. 여기서, 상기 제한된 송신 전력은 최대 송신 전력의 일정 비율이거나 또는 최대 송신 전력에서 일정 오프셋(offset) 값만큼을 뺀 값일 수 있다. 그리고 단말기(110)는 S760 단계에서 설정된 송신 전력 값을 이용하여 현재 서브 프레임에 대한 스케쥴링 및 데이터 전송 동작을 수행한다.
<제2 실시예>
이하에서는 기지국들이 공유하는 역방향 무선 자원을 인터레이스 단위로 그룹화한 후, 다시 복수 개의 시간 단위인 멀티플렉스(Multiplex)로 재그룹화하여 전력을 제어하는 제2 실시예에 대하여 기술한다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 무선 자원을 그룹화 하는 분할 단위는 인터레이스와 멀티플렉스로 구성되는 순서쌍(이하 '멀티플렉스 순서쌍')이다.
도 8은 역방향 무선 자원을 멀티플렉스 순서쌍으로 그룹화하는 과정을 도시 하는 도면이다.
도 8a에서는 복수 개의 인터레이스(인터레이스 0 내지 인터레이스 3) 중, 특정 인터레이스 즉, 인터레이스 2 만을 별도로 표시하였다. 상기 도 8a에 도시된 인터레이스 2는 시간 순서에 따라 다시 복수 개의 멀티플렉스로 분할된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 인터레이스 2는 4개의 멀티플렉스(멀티플렉스 0 내지 멀티플렉스 3)로 분할될 수 있다.
도 8b에서는 인터레이스를 멀티플렉스로 분할한 경우의 멀티플렉스 순서쌍을 도시한다. 도 8b에서 도시된 바와 같이, 인터레이스 2가 4개의 멀티플렉스로 분할되는 경우, 멀티플렉스 순서쌍은 제1 무선 자원 그룹(멀티플렉스 순서쌍 (2,0)), 제2 무선 자원 그룹(멀티플렉스 순서쌍 (2,1)), 제3 무선 자원 그룹(멀티플렉스 순서쌍(2,2)), 제4 무선 자원 그룹(2,3))으로 구성될 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에서는 무선 자원이 멀티플렉스 순서쌍에 의해 그룹화 되고, 상기 멀티플렉스 순서쌍에 대한 무선 자원 그룹 따라 특정 기지국에게 우선순위가 부여된다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따라 역방향 무선 자원을 멀티플렉스 순서쌍으로 분할하고, 이에 따라 특정 기지국에게 우선순위를 부여한 자원 할당 상태를 도시하는 도면이다.
우선, 도 9a는 특정 멀티플렉스 순서쌍 (2,0) 및 (2,1)에 해당하는 무선 자원 그룹을 펨토 셀 기지국 A(120A)에게 우선순위 부여한 상태를 도시한다.
펨토 셀 기지국 A(120A)는 자신과 통신 중인 단말기(110)에게 역방향 자원을 할당하는 경우, 상기 멀티플렉스 순서쌍에 대해서는 단말기(110)가 최대 송신 전력을 사용하도록 설정한다. 그리고 상기 펨토 셀 기지국 A(120A)는 나머지 자원들에 대해서는 제한된 송신 전력만을 사용하도록 설정한다.
도 9b는 특정 멀티플렉스 순서쌍 (2,2) 및 (2,3)에 해당하는 무선 자원 그룹을 펨토 셀 기지국B(120B)에게 우서순위 부여한 상태를 도시한다.
펨토 셀 기지국 B(120B)는 자신과 통신 중인 단말기(110)에게 역방향 자원을 할당하는 경우, 상기 멀티플렉스 순서쌍에 대해서는 단말기(110)가 최대 송신 전력을 사용하도록 설정한다. 그리고 상기 펨토 셀 기지국B(120B)는 나머지 자원들에 대해서는 제한된 송신 전력만을 사용하도록 설정한다.
상기 도 9에서는 멀티플렉스 순서쌍이 펨토 셀 기지국A(120A) 및 펨토 셀 기지국(120B)에 할당된 것을 예시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 임의의 무선 자원 그룹은 상기한 펨토 셀 기지국 A와 펨토 셀 기지국 B 외에도 마크로 기지국 또는 그 이외의 펨토 셀 기지국들에게도 우선순위가 부여될 수 있는 것이다.
도 10은 제2 실시예에 따른 단말기(110)의 전력 제어 과정을 도시하는 순서도이다.
우선, 단말기(110)는 S1010 단계에서 통신 중인 마크로 기지국(210) 또는 펨토 셀 기지국(120)에게 전송하는 현재의 역방향 무선 자원의 시퀀스 넘버 즉, 서브 프레임의 번호를 확인한다. 그리고 단말기(110)는 상기 서브 프레임의 무선 자원 그룹을 결정하기 위하여 S1020 단계 및 S1030 단계에서 인터레이스 및 멀티플렉스를 계산할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 단말기(110)는 S1020 단계에서 역방향 서브 프레임의 번호(n)를 인터레이스의 총 수(t1)로 나눈 값의 나머지를 이용하여 인터레이스(i)를 계산한다. 그리고 단말기(110)는 S1030 단계에서 역방향 서브 프레임의 번호(n)를 인터레이스의 총 수(t1)로 나눈 값을 내림 처리한 후, 이를 다시 멀티플렉스의 총 수(t2)로 나눈 값의 나머지를 이용하여 멀티플렉스(m)를 계산한다. 그러면 단말기(110)는 멀티플렉스 순서쌍 (i,m)을 획득할 수 있다.
그리고 단말기(110)는 S1040 단계에서 상기 계산된 멀티플렉스 순서쌍을 이용하여 무선 자원 그룹을 결정하고, 상기 결정된 무선 자원 그룹이 현재 통신 중인 기지국에 우선순위가 부여된 그룹인지 판단한다. 상기한 바와 같이, 단말기(110)는 기지국으로부터 수신한 자원 할당 메시지 또는 설정 특성을 확인하여 현재 통신 중인 기지국에 우선순위가 부여된 멀티플렉스 순서쌍을 확인할 수 있다.
그리고 단말기(110)는 우선순위가 부여된 경우, S1050 단계로 진행하여 역방향 서브 프레임의 송신 전력을 최대 송신 전력으로 설정한다. 그리고 단말기(110)는 S1070 단계에서, 설정된 최대 송신 전력 값을 이용하여 현재 서브 프레임에 대한 스케쥴링 및 데이터 전송 동작을 수행한다.
반면, 단말기(110)는 우선순위가 부여되지 않은 경우, S1060 단계로 진행하여 역방향 서브 프레임의 송신 전력을 제한된 송신 전력으로 설정한다. 여기서, 상기 제한된 송신 전력은 최대 송신 전력의 일정 비율이거나 또는 최대 송신 전력에서 일정 오프셋(offset) 값만큼을 뺀 값일 수 있다. 그리고 단말기(110)는 S1070 단계에서 설정된 송신 전력 값을 이용하여 현재 서브 프레임에 대한 스케쥴링 및 데이터 전송 동작을 수행한다.
본 명세서와 도면에 개시 된 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. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 일반적인 펨토 셀 시스템의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 종래 펨토 셀 시스템에서 마크로 기지국과 초소형 기지국의 순방향(Forward) 또는 역방향(Reverse) 채널에서 발생하는 간섭 문제를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 마크로 기지국(210)과 펨토 셀 기지국(120)이 공유하는 자원을 분할하여 우선순위를 부여함에 따라 변동되는 서비스 커버리지를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 블록도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단말기(110)의 내부 구조를 도시하는 블록도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따라 역방향 무선 자원을 인터레이스 단위로 분할하고, 각 인터레이스에 따라 특정 기지국에게 우선권을 부여하는 방법을 도시하는 도면.
도 7은 제1 실시예에 따른 단말기(110)의 전력 제어 과정을 도시하는 순서도.
도 8은 역방향 무선 자원을 인터레이스 단위로 분할하고, 이를 다시 멀티플렉스로 분할한 상태를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따라 멀티플렉스 순서쌍에 따라 특정 기지국에게 우선순위를 부여한 자원 할당 상태를 도시하는 도면.
도 10은 제2 실시예에 따른 단말기(110)의 전력 제어 과정을 도시하는 순서 도.

Claims (20)

  1. 이동통신 시스템에서 기지국이 단말기의 전력을 제어하는 방법에 있어서,
    매크로 기지국들과 펨토 기지국들이 공유하는 무선 자원을 시간 영역에서 미리 설정된 기준에 따라 무선 자원 그룹으로 분할하는 단계;
    최대 전송 전력을 사용하도록 할당된 우선 순위에 따라 상기 무선 자원 그룹에 포함된 제1 무선 자원 그룹에서 상기 매크로 기지국들에 연결된 제1 단말기가 최대 전송 전력을 사용하도록 무선 자원을 할당하고, 상기 무선 자원 그룹에 포함된 제2 무선 자원 그룹에서 상기 펨토 기지국들에 연결된 제2 단말기가 최대 전송 전력을 사용하도록 무선 자원을 할당하는 단계;
    상기 할당된 무선 자원 그룹에 대한 정보를 상기 단말기에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 분할 단계는,
    상기 단말기가 상기 기지국에 서브프레임을 재전송하는 주기에 따라 상기 무선 자원을 분할하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 분할 단계는,
    상기 단말기가 상기 기지국에 서브프레임을 재전송하는 주기에 따라 분할된 인터레이스와 상기 인터레이스가 시간 순서에 따라 재분할된 멀티플렉스로 구성된 멀티플렉스 순서쌍에 따라 상기 무선 자원을 분할하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전송 단계는,
    상기 할당된 무선 자원 그룹에 대한 정보를 포함하는 자원 할당 메시지를 상기 단말기에 전송하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전송 단계는,
    설정 특성을 통해 상기 할당된 무선 자원 그룹에 대한 정보를 상기 단말기에 전송하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  6. 이동통신 시스템에서 단말의 전력 제어 방법에 있어서,
    매크로 기지국들과 펨토 기지국들 중 어느 하나의 기지국으로부터 최대 전송 전력을 사용하도록 할당된 무선 자원 그룹에 대한 정보를 수신하는 단계;
    상기 최대 전송 전력을 사용하도록 할당된 상기 무선 자원 그룹에서 최대 전송 전력으로 상기 기지국에 데이터를 전송하는 단계;
    최대 전송 전력을 사용하도록 할당된 무선 자원 그룹 이외의 무선 자원 그룹에서는 최대 전송 전력 이하의 전력으로 상기 기지국에 데이터를 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 매크로 기지국들과 펨토 기지국들이 공유하는 무선 자원은 시간영역에서 상기 무선 자원 그룹으로 분할되는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 무선 자원은 상기 단말이 상기 기지국에 서브프레임을 재전송하는 주기에 따라 분할되는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 무선 자원은,
    상기 단말이 상기 기지국에 서브프레임을 재전송하는 주기에 따라 분할된 인터레이스와 상기 인터레이스가 시간 순서에 따라 재분할된 멀티플렉스로 구성된 멀티플렉스 순서쌍에 따라 분할되는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 수신 단계는,
    상기 할당된 무선 자원 그룹에 대한 정보를 포함하는 자원 할당 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 수신 단계는,
    설정 특성을 통해 상기 할당된 무선 자원 그룹에 대한 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  11. 이동통신 시스템에서 무선 자원 할당을 위한 기지국에 있어서,
    다른 네트워크 엔티티와 통신을 수행하는 통신부;
    매크로 기지국들과 펨토 기지국들이 공유하는 무선 자원을 시간 영역에서 미리 설정된 기준에 따라 무선 자원 그룹으로 분할하고, 최대 전송 전력을 사용하도록 할당된 우선 순위에 따라 상기 무선 자원 그룹에 포함된 제1 무선 자원 그룹에서 상기 매크로 기지국들에 연결된 제1 단말기가 최대 전송 전력을 사용하도록 무선 자원을 할당하고, 상기 무선 자원 그룹에 포함된 제2 무선 자원 그룹에서 상기 펨토 기지국들에 연결된 제2 단말기가 최대 전송 전력을 사용하도록 무선 자원을 할당하고, 상기 할당된 무선 자원 그룹에 대한 정보를 상기 단말기에 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 단말기가 상기 기지국에 서브프레임을 재전송하는 주기에 따라 상기 무선 자원을 분할하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 단말기가 상기 기지국에 서브프레임을 재전송하는 주기에 따라 분할된 인터레이스와 상기 인터레이스가 시간 순서에 따라 재분할된 멀티플렉스로 구성된 멀티플렉스 순서쌍에 따라 상기 무선 자원을 분할하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 할당된 무선 자원 그룹에 대한 정보를 포함하는 자원 할당 메시지를 상기 단말기에 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    설정 특성을 통해 상기 할당된 무선 자원 그룹에 대한 정보를 상기 단말기에 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  16. 이동통신 시스템에서 전력 제어를 위한 단말에 있어서,
    다른 네트워크 엔티티와 통신을 수행하는 통신부;
    매크로 기지국들과 펨토 기지국들 중 어느 하나의 기지국으로부터 최대 전송 전력을 사용하도록 할당된 무선 자원 그룹에 대한 정보를 수신하고, 상기 최대 전송 전력을 사용하도록 할당된 상기 무선 자원 그룹에서 최대 전송 전력으로 상기 기지국에 데이터를 전송하고, 최대 전송 전력을 사용하도록 할당된 무선 자원 그룹 이외의 무선 자원 그룹에서는 최대 전송 전력 이하의 전력으로 상기 기지국에 데이터를 전송하는 제어부를 포함하며, 상기 매크로 기지국들과 펨토 기지국들이 공유하는 무선 자원은 시간영역에서 상기 무선 자원 그룹으로 분할되는 것을 특징으로 하는 단말.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 무선 자원은 상기 단말이 상기 기지국에 서브프레임을 재전송하는 주기에 따라 분할되는 것을 특징으로 하는 단말.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 무선 자원은,
    상기 단말이 상기 기지국에 서브프레임을 재전송하는 주기에 따라 분할된 인터레이스와 상기 인터레이스가 시간 순서에 따라 재분할된 멀티플렉스로 구성된 멀티플렉스 순서쌍에 따라 분할되는 것을 특징으로 하는 단말.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 할당된 무선 자원 그룹에 대한 정보를 포함하는 자원 할당 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
  20. 제 16항에 있어서, 상기 제어부는,
    설정 특성을 통해 상기 할당된 무선 자원 그룹에 대한 정보를 상기 기지국으로부터 수신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
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