KR101607132B1 - 광대역 무선통신 시스템에서 참조 신호 브로드캐스팅을 이용한 부분 주파수 재사용 영역 판단 장치 및 방법 - Google Patents

광대역 무선통신 시스템에서 참조 신호 브로드캐스팅을 이용한 부분 주파수 재사용 영역 판단 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 무선통신 시스템에서 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 관한 것으로, FFR 영역 판단을 위한 참조 값(reference value)을 브로드캐스팅(broadcasting)하는 과정과, 적어도 하나의 단말로부터 상기 참조 값을 이용하여 판단된 영역 정보를 수신하는 과정과, 상기 적어도 하나의 단말로부터 수신된 영역 정보를 이용하여 상기 적어도 하나의 단말의 통신 대역을 결정하는 과정을 포함하여, FFR 기법 적용 시 단말에 의해 중심 영역(center region) 및 경계 영역(edge region) 구분이 수행됨으로써, FFR 영역 판단을 위해 요구되는 오버헤드(overhead)가 감소하는 동시에 FFR 영역 판단의 정확도가 증가한다.
FFR(Fractional Frequency Reuse), 참조 값(reference value), 영역 판단 지표.

Description

광대역 무선통신 시스템에서 참조 신호 브로드캐스팅을 이용한 부분 주파수 재사용 영역 판단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DECIDING FRACTIONAL FREQUENCY REUSE REGION USING BY BROADCATED REFERENCE SIGNAL IN A BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTME}
본 발명은 광대역 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 광대역 무선통신 시스템에서 FFR(Fractional Frequency Reuse)을 적용하기 위해 셀의 중심 영역 및 경계 영역을 구분하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
광대역 무선통신 시스템에서, 셀 간 간섭을 감소시키기 위해 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법이 적용될 수 있다. 상기 FFR 기법은 셀을 중심 영역(center region) 및 경계 영역(edge region)으로 구분하고, 중심 영역에 위치한 단말들과 경계 영역에 위치한 단말들의 주파수 재사용률을 다르게 설정하는 기법이다. 예를 들어, 도 1의 (a)와 같이 배치된 3개의 셀들을 고려한 경우, FFR 기법에 따른 각 셀에서의 대역 사용은 도 1의 (b)와 같다. 상기 도 1의 (a)와 같은 경우, 셀A(103)의 경계 영역, 셀B(105)의 경계 영역, 셀C(107)의 경계 영역은 서로 간섭의 영향을 받는다. 하지만, 셀A(103)의 중심 영역, 셀B(105)의 중심 영역, 셀C(107)의 중심 영역은 서로 간섭의 영향을 받지 않는다. 따라서, 상기 도 1의 (b)와 같이, 각 셀은 재사용률-3으로 설정된 대역1(110)을 통해 경계 영역에 위치한 단말들과 통신을 수행함으로써 인접 셀과의 간섭을 회피하고, 재사용률-1로 설정된 대역2(120)을 통해 중심 영역에 위치한 단말들과 통신을 수행한다. 이때, 대역1(110)에서 각 셀에 의해 사용되는 대역은 사전 설정에 의해 정해진다.
상술한 바와 같이, FFR 기법을 적용하는 경우, 기지국은 중심 영역에 위치한 단말 및 경계 영역에 위치한 단말을 구분하여 스케줄링한다. 이에 따라, 기지국은 중심 영역에 위치한 단말 및 경계 영역에 위치한 단말을 구분하여야 한다. 이를 위해, 기지국은 각 단말의 서빙(serving) 셀로부터의 전파 감쇄(propagation loss), 인접 셀 또는 섹터(sector)들로부터의 전파 감쇄 등 다양한 정보들을 고려하여야 한다. 즉, FFR 기법을 적용하기 위해 많은 양의 오버헤드(overhead)가 요구된다. 특히, 셀 내의 단말들의 개수가 증가할수록, 단말 구분을 위한 오버헤드는 기하 급수적으로 증가하게 된다. 따라서, FFR 기법을 적용하고자하는 경우, 단말 구분을 위한 오버헤드를 최소화하는 동시에 정확하게 수행하기 위한 대안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법을 적용하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 FFR 기법을 적용함으로 인해 발생하는 오버헤드(overhead)를 감소시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 FFR 기법을 적용하기 위해 필요한 단말들의 분포 정보를 작은 오버헤드만으로 수집하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 FFR 기법을 적용하기 위해 필요한 각 단말의 분포 정보를 단말 스스로 판단하도록 하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 FFR 기법의 성능 증가를 위하여 중심 영역 및 경계 영역의 범위를 조절하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따른 기지국의 동작 방법은, FFR 영역 판단을 위한 참조 값(reference value)을 브로드캐스팅(broadcasting)하는 과정과, 적어도 하나의 단말로부터 상기 참조 값을 이용하여 판단된 영역 정보를 수신하는 과정과, 상기 적어도 하나의 단말로부터 수신된 영역 정보를 이용하여 상기 적어도 하나의 단말의 통신 대역을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 FFR 기법에 따른 단말의 동작 방법은, 기지국으로부터 FFR 영역 판단을 위한 참조 값을 수신하는 과정과, 서빙 셀 및 적어도 하나의 인접 셀에 대한 전파 감쇄 값들 또는 수신 신호 세기 값들을 측정하는 과정과, 상기 전파 감쇄 값들 또는 상기 수신 신호 세기 값들 및 상기 참조 값을 이용하여 상기 단말이 속한 영역을 판단하는 과정과, 상기 영역을 알리는 정보를 상기 기지국으로 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 FFR 기법을 지원하는 기지국 장치는, FFR 영역 판단을 위한 참조 값을 브로드캐스팅하는 송신기와, 적어도 하나의 단말로부터 상기 참조 값을 이용하여 판단된 영역 정보를 수신하는 수신기와, 상기 적어도 하나의 단말로부터 수신된 영역 정보를 이용하여 상기 적어도 하나의 단말의 통신 대역을 결정하는 할당기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 FFR 기법을 지원하는 단말 장치는, 기지국으로부터 FFR 영역 판단을 위 한 참조 값을 수신하는 수신기와, 서빙 셀 및 적어도 하나의 인접 셀에 대한 전파 감쇄 값들 또는 수신 신호 세기 값들을 측정하는 측정기와, 상기 전파 감쇄 값들 또는 상기 수신 신호 세기 값들 및 상기 참조 값을 이용하여 상기 단말이 속한 영역을 판단하는 판단기와, 상기 영역을 알리는 정보를 상기 기지국으로 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
광대역 무선통신 시스템에서 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법 적용 시 단말에 의해 중심 영역(center region) 및 경계 영역(edge region) 구분이 수행됨으로써, FFR 영역 판단을 위해 요구되는 오버헤드(overhead)가 감소하는 동시에 FFR 영역 판단의 정확도가 증가한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 광대역 무선통신 시스템에서 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법 적용 시, 오버헤드(overhead)를 감소시키고 단말 구분의 정확도를 증 가시키기 위한 기술에 대해 설명한다. 이에 더불어, 본 발명은 셀 특성에 따라 FFR을 위한 영역 판단을 적응적(adaptive)으로 수행하는 기술에 대해 설명한다. 이하 본 발명은 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭함)/직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭함) 방식의 무선통신 시스템을 예로 들어 설명하며, 다른 방식의 무선통신 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 FFR 영역 판단을 위한 신호 교환 예를 도시하고 있다. 상기 도 2는 3개의 셀들이 서로 인접한 경우, FFR 영역 판단을 위한 기지국(210), 단말A(220-1), 단말B(220-2) 간의 신호 교환을 도시하고 있다.
먼저, 상기 도 2의 (a)와 같이, 상기 기지국(210)은 FFR 영역 판단을 위한 참조 값(reference value) B ref 를 브로드캐스팅(broadcasting)한다. 예를 들어, 상기 기지국(210)은 트래픽 채널과는 별도의 방송 채널을 통해, 또는, 브로드캐스팅 CID(Connection IDentifier)를 이용하여 트래픽 채널을 통해 상기 B ref (201)를 브로드캐스팅한다.
이어, 상기 도 2의 (b)와 같이, 상기 단말A(220-1) 및 상기 단말B(220-2)는 FFR 영역 판단을 위한 정보들을 수집하기 위해 서빙 기지국(210) 및 인접 기지국들로부터 송신된 미리 약속된 신호들 SA(203-1), I1(203-2), I2(203-3)를 수신한다. 여기서, 상기 SA(203-1), I1(203-2), I2(203-3)는 프리앰블(preamble) 또는 파일럿(pilot)과 같이 전파 감쇄 또는 수신 신호 전력의 측정을 위해 사용 가능한 신호로서, 동시에 수신될 수도 있고, 개별적으로 수신될 수도 있다. 즉, 상기 단말A(220-1) 및 상기 단말B(220-2)는 각 기지국으로부터 수신된 미리 약속된 신호들을 이용하여 각 셀에 대한 전파 감쇄 또는 수신 신호 전력을 측정한다. 그리고, 상기 단말A(220-1) 및 상기 단말B(220-2)는 상기 기지국(210)으로부터 수신된 B ref (201) 및 측정된 전파 감쇄 값들 또는 수신 신호 전력 값들을 이용하여 자신의 영역을 판단한다. 다시 말해, 상기 단말A(220-1) 및 상기 단말B(220-2)는 상기 전파 감쇄 값들 또는 상기 수신 신호 전력 값들을 이용하여 영역 판단 지표를 산출하고, 상기 영역 판단 지표를 상기 B ref (201)와 비교함으로써 자신의 영역을 판단한다.
이후, 상기 도 2의 (c)와 같이, 상기 단말A(220-1) 및 상기 단말B(220-2)는 판단된 영역 정보(205)를 상기 기지국(210)으로 송신한다. 여기서, 상기 영역 정보는 중심 영역인지 경계 영역인지 여부만을 표현하면 되므로, 1개 비트로 구성될 수 있다. 단, 더욱 상세한 판단을 위한 정보를 제공하기 위하여, 상기 단말A(220-1) 및 상기 단말B(220-2)는 보다 세분화된 단계를 나타낼 수 있도록 다수의 비트들로 구성된 정보를 상기 기지국(210)에 전달할 수 있다.
상술한 과정을 통해 상기 기지국(210)은 단말들의 분포를 파악할 수 있다. 이때, 상기 기지국(210)은 필요에 따라 상기 B ref (201)를 조절할 수 있다. 상기 B ref (201)가 감소되면, 중심 영역이 증가하고, 상기 B ref (201)가 증가되면, 중심 영역이 감소된다. 즉, 상기 기지국(210)은 상기 B ref (201)의 조절을 통해 중심 영역과 경계 영역의 비율을 조절할 수 있다. 따라서, 상기 기지국(210)은 주변 셀과의 간섭 정도 및 부하(load) 상황을 고려하여 상기 B ref (201)를 조절함으로써, 시스템의 성능을 최적화한다.
구체적인 예를 들면, 상기 B ref (201)은 다음과 같은 4가지 경우에 조절된다.
첫째, 상기 기지국(210)은 자기 셀의 부하량(loading)이 제1임계치보다 작으면 상기 B ref (201)을 증가시키고, 상기 자기 셀의 부하량이 제2임계치보다 크면 상기 B ref (201)을 감소시킨다. 즉, 자기 셀의 부하량이 적고 여유가 있는 경우, 상기 기지국(210)은 셀 중심 영역을 축소함으로써 인접 기지국으로의 간섭을 감소시키고, 시스템 성능을 향상시킨다. 또한, 자기 셀의 부하량이 많은 경우, 셀 중심 영역을 확장하면 인접 기지국에 대한 간섭량은 많아지지만, 더 많은 부하량을 전송할 수 있는 셀 중심 영역 단말들이 확대되므로, 상기 기지국(210)은 더 많은 로드(load)를 지원할 수 있게 된다.
둘째, 단말 분포가 특정 영역에 편중되어 존재하는 경우, 상기 기지국(210)은 상기 B ref (201)을 증가시키거나 또는 감소시킴으로써 셀 중심 영역 및 셀 경계 영역의 범위를 최적화한다. 여기서, 상기 단말 분포의 편중 여부는 영역별 단말 개수의 비율을 임계치와 비교함으로써 판단된다. 즉, 셀 내 단말들이 셀 경계 영역에 집중된 경우, 다시 말해, 즉, 중심 영역 대 경계 영역의 단말 비율이 제3임계치보다 작으면, 상기 기지국(210)은 상기 B ref (201)을 감소함으로써 셀 중심 영역의 범위를 확장하고, 이로 인해, 셀 경계 영역 단말들의 일부를 셀 중심 영역 단말로 편입시킬 수 있다. 반면, 셀 내 단말들이 셀 중심 영역에 집중된 경우, 다시 말해, 중심 영역 대 경계 영역의 단말 비율이 제4임계치보다 크면, 상기 기지국(210)은 상기 B ref (201)을 증가함으로써 셀 중심 영역의 범위를 축소하고, 이로 인해, 셀 중심 영역 단말들의 일부를 셀 경계 영역 단말로 편입시킬 수 있다.
셋째, 상기 기지국(210)은 인접 셀의 간섭량이 제5임계치보다 크면 상기 B ref (201)을 증가함으로써 중심 영역을 축소하고, 이를 통해, 인접 셀의 간섭량을 낮출 수 있다. 반면, 상기 인접 셀의 간섭량이 제6임계치보다 작으면, 상기 기지국(210)은 상기 B ref (201)을 낮춰서 더 많은 로드를 지원할 수 있는 셀 중심 영역 단말들을 확대하고, 이를 통해, 시스템 자원을 효율적으로 운용한다.
넷째, 상기 기지국(210)은 인접 셀의 부하량이 제7임계치보다 크면 상기 B ref (201)을 높여서 중심 영역을 축소하고, 이를 통해, 인접 셀의 간섭량을 낮춤으로써 상기 인접 셀이 더 많은 부하량을 지원할 수 있도록 한다. 반면, 상기 인접 셀의 부하량이 제8임계치보다 작으면, 상기 기지국(210)은 상기 B ref (201)을 감소시킴으로써 상기 중심 영역을 확장하고, 이를 통해, 시스템 자원을 효율적으로 운용한다.
상기 영역 판단 지표의 산출 방법 및 적용 원리에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 영역 판단 지표는 하기 <수학식 1>, 하기 <수학식 2>, 하기 <수학식 3> 및 <수학식 4> 중 하나를 통해 산출된다.
Figure 112009030382155-pat00001
상기 <수학식 1>에서, 상기 K는 영역 판단 지표, 상기 PLs는 서빙(serving) 기지국으로부터의 전파 감쇄(path loss) 값, 상기 PL(i)는 서빙 셀로부터 i번째로 인접한 간섭 기지국으로부터의 전파 감쇄 값, 상기 J는 고려되는 인접 기지국들의 개수를 의미한다. 여기서, 상기 전파 감쇄 값은 일반적으로 음의 값을 갖는 dB계(dB domain)의 값으로서 표현된다. 그리고, 상기 J는 영역 판단 지표 K를 양호하게 설정하기 위해 본 발명의 실시자의 의도에 따라 설정되는 값이다.
상기 <수학식 1>에서, i가 1인, 즉, 음의 값인 전파 감쇄의 값들 중 가장 큰 값을 갖는 기지국이 가장 인접한 간섭 기지국이 되며, 상기 i가 증가할수록 점점 더 작은 간섭량을 갖는, 즉, 음의 값인 전파 감쇄의 값들 중에서 점점 더 작은 값을 갖는 간섭 기지국이 된다.
Figure 112009030382155-pat00002
상기 <수학식 2>에서, 상기 K는 영역 판단 지표, 상기 PLs는 서빙 기지국으로부터의 전파 감쇄 값, 상기 PL(i)는 서빙 셀로부터 i번째로 인접한 간섭 기지국으로부터의 전파 감쇄 값, 상기 J는 고려되는 인접 기지국들의 개수를 의미한다. 여기서, 상기 J는 영역 판단 지표 K를 양호하게 설정하기 위해 본 발명의 실시자의 의도에 따라 설정되는 값이다.
상기 <수학식 2>를 참고하면, 상기 <수학식 2>의 구성 성분들은 상기 <수학식 1>과 같으나, 상기 <수학식 2>에 나타난 PLs와 PL(i)는 상기 <수학식1>의 dB계의 값을 각각 선형계(linear domain)의 값으로 변환한 값이며, 상기 영역 판단 지표 K는 상기 서빙 기지국으로부터의 전파 감쇄 값 대비 J개의 인접 간섭 기지국들의 전파 감쇄 값들의 합의 비이다.
Figure 112009030382155-pat00003
상기 <수학식 3>에서, 상기 K는 영역 판단 지표, 상기 PRXserving은 서빙 기지국 으로부터의 수신 신호 전력 값, 상기 PRXinterference(i)는 서빙 셀로부터 i번째로 인접한 간섭 기지국으로부터의 수신 간섭 전력(interference power) 값, 상기 J는 고려되는 인접 기지국들의 개수를 의미한다. 여기서, 상기 J는 영역 판단 지표 K를 양호하게 설정하기 위해 본 발명의 실시자의 의도에 따라 설정되는 값이다.
상기 <수학식 3>에 따르면, 상기 영역 판단 지표 K는 서빙 기지국으로부터 수신 전력 대비 J개들의 인접 간섭 기지국들의 수신 전력 합의 비이다.
Figure 112009030382155-pat00004
상기 <수학식 4>에서, 상기 K는 영역 판단 지표, 상기 PRXserving은 서빙 기지국으로부터의 수신 신호 전력 값, 상기 PRXinterference(i)는 서빙 셀로부터 i번째로 인접한 간섭 기지국으로부터의 수신 간섭 전력(interference power) 값, 상기 Pnoise는 단말에서 측정된 잡음 전력(noise power) 값, 상기 I는 전체 간섭 기지국들의 개수를 의미한다.
상기 <수학식 4>에 따르면, 상기 영역 판단 지표 K는 하향링크(downlink) 시스템에서 단말의 수신 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio) 또는 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)과 동일한 의미이다.
상기 <수학식 1> 내지 상기 <수학식 4>를 통해 산출되는 영역 판단 지표는 서빙 기지국과 인접 간섭 기지국들 간의 전파 감쇄의 차 또는 비율이거나, 수신 신호 전력의 비율을 나타내는 값이다. 따라서, 상기 영역 판단 지표가 임계치보다 작은 값일 경우, 이는 서빙 기지국 및 인접 간섭 기지국의 전파 감쇄 값들의 차이 또는 수신 신호 전력 값들의 비율이 적음을 의미하므로, 해당 단말은 셀 경계 영역에 존재한다고 판단할 것이다. 반대로, 상기 영역 판단 지표가 상기 임계치보다 큰 값일 경우, 해당 단말은 셀 중심 영역에 존재한다고 판단할 것이다.
상기 <수학식 1> 내지 상기 <수학식 3>에서, J는 양호한 FFR 영역 판단을 위해 설정되는 값으로서, 임의의 값으로 설정 가능하다. 상기 J의 값에 따른 본 발명에 대한 실험은 도 3a 내지 도 3c와 같다. 상기 도 3a 내지 상기 도 3c에서, 거리는 절대적인 거리가 아니며 전파 감쇄에 따른 상대적인 거리이다. 다시 말해, 전파 감쇄는 거리에 비례한 성분과 쉐도우(shadow)에 따른 랜덤 성분에 의존하므로, 확률적으로 거리에 비례할 수 있으나, 동시에, 거리와 다르게 임의의 값을 가질 수 있다. 따라서, 상기 도 3a 내지 상기 3c에서, 단말들은 정규적인 위치에 분포할 수 있다.
상기 도 3a은 상기 J가 2로 설정된 경우, 즉, 가장 인접한 또는 가장 전파 감쇄가 작은 2개의 셀들의 전파 감쇄 값의 합 및 서빙 셀의 전파 감쇄 값 간 차이를 기준으로 설정한 실험 결과이다. 상기 도 3a를 참고하면, 셀 중심인 영역A(301) 및 셀 경계인 영역B(302)가 일정 거리를 두고 분포하는 것이 확인된다.
도 3b은 상기 J가 1로 설정된 경우, 즉, 가장 인접한 또는 가장 전파 감쇄가 작은 셀만을 고려한 경우의 실험 결과이다. 상기 도 3b를 참고하면, 셀 중심 영역으로 판단하는 단말은 영역A(311)로, 셀 경계 영역으로 판단하는 단말들은 영역B(312)에 분포한다. 이 경우, 단말의 분포를 살펴보면, 상기 영역A(311) 및 상기 영역B(312)의 분포가 명확히 구분되지 않는 영역이 발생한다. 이는 인접한 두 셀들이 비슷한 전파 감쇄 값을 가짐으로 인해, 2개의 전파 감쇄 값들의 합은 큰 간섭을 초래하지만 1개의 인접 셀의 전파 감쇄 값만으로는 상대적으로 작아서, 해당 단말이 상기 영역B(312)가 아닌 상기 영역A(311)로 판단하였기 때문이다.
도 3c은 상기 J가 5로 설정된 경우로서, 필요 이상의 간섭 기지국들을 고려한 경우의 실험 결과이다. 상기 도 3c을 참고하면, 필요 이상의 간섭 기지국들을 고려함으로써, 주요 간섭 셀 및 비주요 간섭 셀 간 구분이 불명확해지고, 이에 따라, 중심 영역 및 경계 영역의 판단이 이루어지지 않는다.
따라서, 상기 도 3a 내지 상기 도 3c에 도시된 결과에 비추어 볼 때, 상기 J는 2, 3 또는 4로 설정되는 것이 바람직하다.
이하 본 발명은 상술한 바와 같이 FFR 영역을 판단하는 기지국 및 단말의 동작 및 구성을 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 4를 참고하면, 상기 기지국은 401단계에서 최초의 참조 값을 결정한 다. 상기 최초의 참조 값은 셀 내의 단말들로부터 피드백되는 서빙 기지국에 대한 수신 신호 세기 및 전파 감쇄 값, 인접 기지국에 대한 수신 신호 세기 및 전파 감쇄량 중 적어도 하나에 근거하여 결정된다. 즉, 상기 기지국은 셀 내의 단말들로부터 서빙 기지국에 대한 수신 신호 세기 및 전파 감쇄 값, 인접 기지국에 대한 수신 신호 세기 및 전파 감쇄 값을 수집하고, 상기 최초의 참조 값을 결정한다. 이때, 상기 최초의 참조 값을 결정하기 위해 필요한 정보는 통계적인 데이터를 획득하기 위한 것이며, 이하 기술되는 주기들에 비하여 상대적으로 매우 긴 주기에 걸쳐 피드백되기 때문에, 큰 오버헤드(overhead)를 발생시키기 않는다.
이후, 상기 기지국은 403단계로 진행하여 단말들의 분포를 판단할 주기인지 확인한다. 즉, FFR 기법을 적용하기 위해, 상기 기지국은 제1시간 간격에 따라 주기적으로 셀 내 단말들의 분포를 확인한다.
상기 단말들의 분포를 판단할 주기이면, 상기 기지국은 405단계로 진행하여 상기 참조 값을 브로드캐스팅한다. 이때, 상기 기지국은 미리 약속된 방송채널을 통해 상기 영역 판단의 참조 값을 브로드캐스팅하거나, 또는, 브로드캐스팅 CID를 이용하여 트래픽 채널을 통해 상기 영역 판단의 참조 값을 브로드캐스팅한다.
상기 영역 판단의 참조 값을 브로드캐스팅한 후, 상기 기지국은 407단계로 진행하여 셀 내 단말들의 영역 정보들을 획득한다. 즉, 상기 기지국은 단말들에 의해 판단된 각 단말의 영역 정보를 수신 및 확인한다. 여기서, 상기 영역 정보는 해당 단말이 중심 영역에 위치하는지 또는 경계 영역에 위치하는지를 나타내는 값이다.
상기 단말들의 영역 정보들을 획득한 후, 상기 기지국은 409단계로 진행하여 FFR 기법에 따라 스케줄링 및 통신을 수행한다. 즉, 상기 기지국은 상기 단말들로부터 수신된 영역 정보를 이용하여 각 단말의 통신 대역을 결정한다. 다시 말해, 상기 기지국은 중심 영역에 위치한 단말들에 재사용-1의 대역 내의 자원을 할당하고, 경계 영역에 위치한 단말들에 재사용-N의 대역 내의 자원을 할당한 후, 할당 결과에 따라 통신을 수행한다. 여기서, 상기 N은 셀 분포에 따라 결정되는 값으로, 2 이상의 정수이다.
상기 403단계에서, 상기 단말 분포를 판단할 주기가 아니면, 상기 기지국은 411단계로 진행하여 상기 참조 값에 셀 특성을 반영할 주기인지 확인한다. 즉, 상기 기지국은 제2시간 간격에 따라 주기적으로 상기 참조 값에 대한 상기 셀 특성에 적응적인 조절 여부를 고려한다.
상기 셀 특성을 반영할 주기이면, 상기 기지국은 413단계로 진행하여 자기 셀의 부하 상황, 자기 셀의 간섭량, 자기 셀의 단말 분포, 인접 셀의 부하 상황 및 인접 셀의 간섭량을 분석한다. 여기서, 상기 자기 셀의 부하 상황 및 상기 자기 셀의 간섭량 중 상향링크 간섭량은 상기 기지국에 의해 직접 측정되며, 상기 자기 셀의 간섭량 중 하향링크 간섭량은 단말들의 피드백 정보에 의해 측정되고, 상기 자기 셀의 단말 분포는 상기 405단계 및 상기 409단계를 통해 측정된다. 또한, 상기 인접 셀의 부하 상황 및 상기 인접 셀의 간섭량은 인접 기지국들과의 백본(backbone) 통신을 통해 획득된다. 즉, 상기 기지국은 현재 자기 셀의 부하 상황 및 상향링크 간섭량을 측정하고, 최근에 판단된 단말 분포 및 상기 단말들로부터 피드백된 하향링크 간섭량 정보를 확인하고, 상기 인접 기지국들로부터 부하 상황 및 간섭량 정보를 수신한다.
이어, 상기 기지국은 415단계로 진행하여 분석된 정보에 근거하여 셀 특성을 반영한 참조 값의 조절이 필요한지 여부를 판단한다. 다시 말해, 상기 기지국은 현재 상황이 참조 값의 조절을 위한 조건을 만족하는지 여부를 판단한다. 예를 들어, 상기 기지국은 상기 도 2를 참고하여 설명한 4가지 경우 중 하나에 해당하는지 여부를 판단한다. 상세히 설명하면, 상기 기지국은 자기 셀의 부하량이 제1임계치보다 작은지, 상기 자기 셀의 부하량이 제2임계치보다 큰지, 상기 중심 영역 대 경계 영역의 단말 비율이 제3임계치보다 작은지, 상기 중심 영역 대 경계 영역의 단말 비율이 제3임계치보다 큰지, 상기 인접 셀의 간섭량이 제5임계치보다 큰지, 상기 인접 셀의 간섭량이 제6임계치보다 작은지, 상기 인접 셀의 부하량이 제7임계치보다 큰지, 또는, 상기 인접 셀의 부하량이 제8임계치보다 작은지 판단한다. 이때, 나열된 조건들 중 하나 또는 둘 이상의 조건이 만족될 수 있다. 만일, 상기 참조 값의 조절이 필요하다고 판단되지 않으면, 상기 기지국은 상기 403단계로 되돌아간다.
반면, 상기 참조 값의 조절이 필요하다고 판단되면, 예를 들어, 상기 나열된 조건들 중 적어도 하나가 만족되면, 상기 기지국은 417단계로 진행하여 영역 판단을 위한 상기 참조 값을 조절한다. 이때, 상기 참조 값의 조절은 상기 참조 값의 증가 또는 감소를 의미하며, 만족되는 조건의 종류에 따라 증가 또는 감소된다. 예를 들어, 상기 자기 셀의 부하량이 상기 제1임계치보다 작거나, 상기 중심 영역 대 경계 영역의 단말 비율이 제3임계치보다 작거나, 상기 인접 셀의 간섭량이 제6임계치보다 작거나, 상기 인접 셀의 부하량이 제8임계치보다 작으면, 상기 기지국은 상기 참조 값을 감소시킨다. 반면, 상기 자기 셀의 부하량이 상기 제2임계치보다 크거나, 상기 중심 영역 대 경계 영역의 단말 비율이 제4임계치보다 크거나, 상기 인접 셀의 간섭량이 제5임계치보다 크거나, 상기 인접 셀의 부하량이 제7임계치보다 크면, 상기 기지국은 상기 참조 값을 증가시킨다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 5를 참고하면, 상기 단말은 501단계에서 기지국으로부터 FFR 영역 판단의 참조 값이 수신되는지 확인한다. 여기서, 상기 FFR 영역 판단의 참조 값은 전 미리 약속된 방송채널을 통해 수신되거나, 또는, 브로드캐스팅 CID를 이용하여 트래픽 채널을 통해 수신된다.
상기 FFR 영역 판단의 참조 값이 수신되면, 상기 단말은 503단계로 진행하여 서빙 셀 및 인접 셀들에 대한 전파 감쇄 값들을 측정한다. 다시 말해, 단말은 서빙 기지국 및 인접 기지국들로부터 수신되는 프리앰블 또는 파일럿 등과 같이 미리 약속된 신호를 이용하여 각 셀에 대한 전파 감쇄 값들을 측정한다. 이때, 상기 전파 감쇄 값들은 영역 판단 지표를 산출하기 위해 측정되는 것으로, 상기 전파 감쇄 값들을 이용한 영역 판단 지표 산출은 하나의 실시 예이다. 따라서, 다른 실시 예에 따르는 경우, 상기 전파 감쇄 값들을 대신하여 수신 신호 세기 값들이 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 단말은 상기 서빙 셀 및 상기 인접 셀들에 대한 수신 신호 세기 값들을 측정한다.
이어, 상기 단말은 505단계로 진행하여 측정된 전파 감쇄 값들을 이용하여 영역 판단 지표를 산출한다. 즉, 상기 단말은 서빙 셀에 대한 전파 감쇄 값에서 인접 셀들에 대한 전파 감쇄 값들의 합을 감산함으로써, 상기 영역 판단 지표를 산출한다. 단, 다른 실시 예에 따르는 경우, 상기 단말은 상기 수신 신호 세기 값들을 이용하여 상기 영역 판단 지표를 산출한다. 예를 들어, 상기 영역 판단 지표는 상기 서빙 셀 및 상기 인접 셀들에 대한 전파 감쇄 값들의 차, 전파 감쇄 값들의 비율, 수신 신호 세기 값들의 비율, 및 수신 신호 세기 값들 및 잡음 전력의 비율 중 하나로서, 상기 <수학식 1> 내지 상기 <수학식 4> 중 하나를 통해 산출된다. 단, 본 발명의 실시자의 의도에 따라, 상기 영역 판단 지표 산출 시 고려되는 인접 셀들의 개수가 제한될 수 있다. 예를 들어, 다수의 인접 셀들 중 가장 큰 간섭을 주는 2개, 3개 또는 4개의 인접 셀들의 전파 감쇄 값들 및 수신 신호 세기 값들만이 고려될 수 있다.
상기 영역 판단 지표를 산출한 후, 상기 단말은 507단계로 진행하여 상기 501단계에서 수신된 참조 값 및 상기 505단계에서 산출된 영역 판단 지표를 비교하고, 비교 결과에 따라 자신의 영역을 판단한다. 예를 들어, 상기 단말은 상기 참조 값이 상기 영역 판단 지표보다 크면 자신의 영역을 경계 영역이라 판단하고, 상기 참조 값이 상기 영역 판단 지표보다 작거나 같으면 자신의 영역을 중심 영역이라 판단한다.
상기 자신의 영역을 판단한 후, 상기 단말은 509단계로 진행하여 판단 결과를 상기 기지국으로 송신한다. 이때, 상기 판단 결과는 1개 비트로 구성된 정보의 형태로 송신된다. 단, 더욱 상세한 판단을 위한 정보를 제공하기 위하여, 상기 단말은 보다 세분화된 단계를 나타내기 위해 다수의 비트들로 구성된 판단 결과 정보를 상기 기지국으로 송신할 수 있다. 이에 따라, 상기 기지국은 세분화된 정보를 활용하여 적응적으로 상기 참조 값을 결정한다.
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 분포주기타이머(602), 참조값관리기(604), 메시지생성기(606), 데이터버퍼(608), 메시지해석기(610), 자원할당기(612), 부호화기(614), 심벌변조기(616), 부반송파매핑기(618), OFDM변조기(620), RF(Radio Frequency)송신기(622), RF수신기(624), OFDM복조기(626), 부반송파디매핑기(628), 심벌복조기(630), 복호화기(632), 간섭측정기(634)를 포함하여 구성된다.
상기 분포주기타이머(602)는 FFR 기법을 위한 단말의 분포 확인의 주기를 확인한다. 즉, FFR 기법을 위한 셀 내의 단말들의 분포 확인은 제1시간 간격에 따라 주기적으로 수행된다. 이에 따라, 분포 확인의 주기가 도래하면, 상기 분포주기타이머(602)는 주기가 도래함을 상기 참조값관리기(604)로 알린다.
상기 참조값관리기(604)는 최초의 참조 값을 결정하고, 제2시간 간격에 따라 주기적으로 상기 참조 값에 대한 상기 셀 특성에 적응적인 조절 여부를 판단한 후, 조절이 필요하다 판단되면 상기 참조 값을 조절한다. 즉, 상기 참조값관리기(604)는 셀 내의 단말들로부터 서빙 기지국에 대한 수신 신호 세기 및 전파 감쇄 값, 인접 기지국에 대한 수신 신호 세기 및 전파 감쇄 값을 수집하고, 상기 최초의 참조 값을 결정한다. 그리고, 상기 참조 값 조절 여부 판단의 주기가 도래하면, 상기 참조값관리기(604)는 자기 셀의 부하 상황, 자기 셀의 간섭량, 자기 셀의 단말 분포, 인접 셀의 부하 상황 및 인접 셀의 간섭량 등의 정보를 수집 및 분석한 후, 분석된 정보에 근거하여 셀 특성을 반영한 참조 값의 조절이 필요한지 여부를 판단한다. 다시 말해, 상기 참조값관리기(604)는 현재 상황이 참조 값의 조절을 위한 조건을 만족하는지 여부를 판단한다. 예를 들어, 상기 참조값관리기(604)는 상기 도 2를 참고하여 설명한 4가지 경우 중 하나에 해당하는지 여부를 판단한다. 상세히 설명하면, 상기 참조값관리기(604)는 자기 셀의 부하량이 제1임계치보다 작은지, 상기 자기 셀의 부하량이 제2임계치보다 큰지, 상기 중심 영역 대 경계 영역의 단말 비율이 제3임계치보다 작은지, 상기 중심 영역 대 경계 영역의 단말 비율이 제3임계치보다 큰지, 상기 인접 셀의 간섭량이 제5임계치보다 큰지, 상기 인접 셀의 간섭량이 제6임계치보다 작은지, 상기 인접 셀의 부하량이 제7임계치보다 큰지, 또는, 상기 인접 셀의 부하량이 제8임계치보다 작은지 판단한다.
상기 참조 값의 조절이 필요하다고 판단되면, 예를 들어, 나열된 조건들 중 적어도 하나가 만족되면, 상기 참조값관리기(604)는 영역 판단을 위한 상기 참조 값을 조절한다. 이때, 상기 참조 값의 조절은 상기 참조 값의 증가 또는 감소를 의 미하며, 만족되는 조건의 종류에 따라 증가 또는 감소된다. 예를 들어, 상기 자기 셀의 부하량이 상기 제1임계치보다 작거나, 상기 중심 영역 대 경계 영역의 단말 비율이 제3임계치보다 작거나, 상기 인접 셀의 간섭량이 제6임계치보다 작거나, 상기 인접 셀의 부하량이 제8임계치보다 작으면, 상기 참조값관리기(604)는 상기 참조 값을 감소시킨다. 반면, 상기 자기 셀의 부하량이 상기 제2임계치보다 크거나, 상기 중심 영역 대 경계 영역의 단말 비율이 제4임계치보다 크거나, 상기 인접 셀의 간섭량이 제5임계치보다 크거나, 상기 인접 셀의 부하량이 제7임계치보다 크면, 상기 참조값관리기(604)는 상기 참조 값을 증가시킨다.
상기 메시지생성기(606)는 단말로 송신될 제어 메시지를 생성한다. 특히, 상기 메시지생성기(606)는 상기 참조값관리기(604)로부터 제공되는 상기 영역 판단의 참조 값을 브로드캐스팅하기 위한 제어 메시지를 생성한다. 상기 영역 판단의 참조 값이 트래픽 채널을 통해 송신되는 경우, 상기 메시지생성기(606)는 상기 영역 판단의 참조 값을 포함하는 제어 메시지에 브로드캐스팅 CID를 포함시킨다.
상기 데이터버퍼(608)는 단말로 송신될 데이터 및 단말로부터 수신된 데이터를 저장한다. 그리고, 상기 데이터버퍼(608)는 상기 자원할당기(612)의 자원할당 결과에 따라 저장된 데이터를 출력한다.
상기 메시지해석기(610)는 단말로부터 수신되는 제어 메시지를 해석한다. 특히, 상기 메시지해석기(610)는 단말로부터 수신되는 제어 메시지를 통해 단말에 의해 판단된 단말의 영역 정보를 확인한다. 즉, 상기 메시지해석기(610)는 제어 메시지를 해석함으로써 단말이 중심 영역에 위치하는지 또는 경계 영역에 위치하는지를 나타내는 값을 확인하고, 이를 상기 자원할당기(612)로 제공한다.
상기 자원할당기(612)는 단말들에게 자원을 할당한다. 특히, 상기 자원할당기(612)는 FFR 기법에 따라 자원을 할당한다. 즉, 상기 자원할당기(612)는 상기 메시지해석기(610)에 의해 확인된 단말들의 영역 정보에 따라 중심 영역에 위치한 단말들 및 경계 영역에 위치한 단말들을 구분하고, 각 단말의 통신 대역을 결정한다. 다시 말해, 상기 자원할당기(612)는 중심 영역에 위치한 단말들에 재사용-1의 대역 내의 자원을 할당하고, 경계 영역에 위치한 단말들에 재사용-N의 대역 내의 자원을 할당한다. 여기서, 상기 N은 셀 분포에 따라 결정되는 값으로, 2 이상의 정수이다.
상기 부호화기(614)는 상기 메시지생성기(606) 및 상기 데이터버퍼(608)로부터 제공되는 정보 비트열을 채널 부호화(channel coding)한다. 상기 심벌변조기(616)는 채널 부호화된 비트열을 복조하여 복소심벌(complex symbol)들로 변환한다. 상기 부반송파매핑기(618)는 상기 자원할당기(612)의 자원 할당 결과에 따라 상기 복소심벌들을 주파수 영역에 매핑한다. 상기 OFDM변조기(620)는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산을 통해 주파수 영역에 매핑된 복소심벌들을 시간영역 신호로 변환하고, CP(Cyclic Prefix)를 삽입하여 OFDM 심벌을 구성한다. 상기 RF송신기(622)는 기저대역 신호를 RF대역 신호로 상향변환하고, 안테나를 통해 송신한다.
상기 RF수신기(624)는 안테나를 통해 수신되는 RF대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 상기 OFDM복조기(626)는 상기 RF수신기(624)로부터 제공되는 신호를 OFDM 심벌 단위로 구분한 후, CP를 제거하고, FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 주파수 영역에 매핑된 복소심벌들을 복원한다. 상기 부반송파디매핑기(628)는 주파수 영역에 매핑된 복소심벌들을 처리 단위로 구분한다. 즉, 상기 부반송파디매핑기(628)는 인접 셀의 간섭 측정을 위한 신호를 상기 간섭측정기(634)로 제공하고, 트래픽 신호 및 제어 메시지 신호를 상기 심벌복조기(630)로 제공한다. 상기 심벌복조기(630)는 복소심벌들을 복조하여 비트열로 변환한다. 상기 복호화기(632)는 상기 비트열을 채널 복호화(channel decoding)하여 정보 비트열을 복원한다. 상기 간섭측정기(634)는 인접 셀로부터 수신되는 신호를 이용하여 인접 셀로부터의 상향링크 간섭을 측정한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 단말은 RF수신기(702), OFDM복조기(704), 부반송파디매핑기(706), 심벌복조기(708), 부호화기(710), 메시지해석기(712), 전파감쇄측정기(714), 영역판단기(716), 메시지생성기(718), 부호화기(720), 심벌변조기(722), 부반송파매핑기(724), OFDM변조기(726), RF송신기(728)를 포함하여 구성된다.
상기 RF수신기(702)는 안테나를 통해 수신되는 RF대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 상기 OFDM복조기(704)는 상기 RF수신기(702)로부터 제공되는 신호를 OFDM 심벌 단위로 구분한 후, CP를 제거하고, FFT 연산을 통해 주파수 영역에 매핑된 복소심벌들을 복원한다. 상기 부반송파디매핑기(706)는 주파수 영역에 매핑 된 복소심벌들 중 단말 자신에게 할당된 자원에 매핑된 신호들을 처리 단위로 구분한다. 즉, 상기 부반송파디매핑기(706)는 채널품질 측정을 위한 미리 약속된 신호, 예를 들어, 프리앰블 및 파일럿을 상기 전파감쇄측정기(714)로 제공하고, 트래픽 신호 및 제어 메시지 신호를 상기 심벌복조기(708)로 제공한다. 상기 심벌복조기(708)는 복소심벌들을 복조하여 비트열로 변환한다. 상기 복호화기(710)는 상기 비트열을 채널 복호화하여 정보 비트열을 복원한다.
상기 메시지해석기(712)는 기지국으로부터 수신된 제어 메시지를 해석한다. 특히, 상기 메시지해석기(712)는 기지국에 의해 브로드캐스팅된 제어 메시지를 해석함으로써, 영역 판단의 참조 값을 확인한다. 여기서, 상기 브로드캐스팅된 제어 메시지는 미리 약속된 방송 채널을 통해 브로드캐스팅된 제어 메시지 및 브로드캐스팅 CID를 이용하여 트래픽 채널을 통해 브로드캐스팅된 제어 메시지를 포함하는 의미이다.
상기 전파감쇄측정기(714)는 서빙 셀 및 인접 셀들에 대한 전파 감쇄 값들을 측정한다. 즉, 상기 전파감쇄측정기(714)는 서빙 기지국 및 인접 기지국들로부터 수신되는 프리앰블 또는 파일럿 등과 같이 미리 약속된 신호를 이용하여 각 셀에 대한 채널 품질을 측정한다. 이때, 상기 전파 감쇄 값들은 영역 판단 지표를 산출하기 위해 측정되는 것으로서, 상기 전파 감쇄 값들을 이용한 영역 판단 지표 산출은 하나의 실시 예이다. 따라서, 다른 실시 예에 따르는 경우, 상기 전파 감쇄 값들을 대신하여 수신 신호 세기 값들이 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 전파감쇄측정기(714)는 상기 서빙 셀 및 상기 인접 셀들에 대한 수신 신호 세기 값들을 측정 한다.
상기 영역판단기(716)는 상기 메시지해석기(712)로부터 제공되는 상기 영역 판단의 참조 값 및 상기 전파감쇄측정기(714)로부터 제공되는 서빙 셀 및 인접 셀들에 대한 전파 감쇄 값들 또는 수신 신호 세기 값들을 이용하여 상기 단말이 속한 영역을 판단한다. 다시 말해, 상기 영역판단기(716)는 상기 서빙 셀 및 상기 인접 셀들에 대한 전파 감쇄 값들 또는 수신 신호 세기 값들을 이용하여 영역 판단 지표를 산출하고, 상기 영역 판단 지표와 상기 참조 값을 비교함으로써 상기 단말이 속한 영역을 판단한다.
예를 들어, 전파 감쇄 값들이 이용되는 경우, 상기 영역판단기(716)는 서빙 셀에 대한 전파 감쇄 값에서 인접 셀들에 대한 전파 감쇄 값들의 합을 감산함으로써, 상기 영역 판단 지표를 산출한다. 단, 다른 실시 예에 따르는 경우, 상기 영역판단기(716)는 상기 수신 신호 세기 값들을 이용하여 상기 영역 판단 지표를 산출한다. 예를 들어, 상기 영역 판단 지표는 상기 서빙 셀 및 상기 인접 셀들에 대한 전파 감쇄 값들의 차, 전파 감쇄 값들의 비율, 수신 신호 세기 값들의 비율, 및 수신 신호 세기 값들 및 잡음 전력의 비율 중 하나로서, 상기 <수학식 1> 내지 상기 <수학식 4> 중 하나를 통해 산출된다. 단, 본 발명의 실시자의 의도에 따라, 상기 영역 판단 지표 산출 시 고려되는 인접 셀들의 개수가 제한될 수 있다. 예를 들어, 다수의 인접 셀들 중 가장 큰 간섭을 주는 2개, 3개 또는 4개의 인접 셀들의 전파 감쇄 값들 및 수신 신호 세기 값들만이 고려될 수 있다. 그리고, 상기 영역판단기(716)는 상기 영역 판단의 참조 값 및 상기 영역 판단 지표를 비교하고, 비교 결 과에 따라 자신의 영역을 판단한다. 예를 들어, 상기 영역판단기(716)는 상기 영역 판단의 참조 값이 상기 영역 판단 지표보다 크면 자신의 영역을 경계 영역이라 판단하고, 상기 영역 판단의 참조 값이 상기 영역 판단 지표보다 작거나 같으면 자신의 영역을 중심 영역이라 판단한다. 그리고, 상기 영역판단기(716)는 영역 판단 결과를 상기 메시지생성기(718)로 알린다.
상기 메시지생성기(718)는 기지국으로 송신될 제어 메시지를 생성한다. 특히, 상기 메시지생성기(718)는 상기 영역판단기(716)에 의해 판단된 단말의 영역을 알리기 위한 제어 메시지를 생성한다. 이때, 상기 단말의 영역을 알리기 위한 정보는 1 비트로 구성된다. 단, 더욱 상세한 판단을 위한 정보를 제공하기 위하여, 상기 메시지생성기(718)는 보다 세분화된 단계를 나타내기 위해 다수의 비트들로 구성된 판단 결과 정보를 생성할 수 있다. 이에 따라, 상기 기지국은 세분화된 정보를 활용하여 적응적으로 상기 참조 값을 결정한다.
상기 부호화기(720)는 상기 메시지생성기(718)로부터 제공되는 정보 비트열을 채널 부호화한다. 상기 심벌변조기(722)는 채널 부호화된 비트열을 복조하여 복소심벌들로 변환한다. 상기 부반송파매핑기(724)는 상기 복소심벌들을 주파수 영역에 매핑한다. 상기 OFDM변조기(726)는 IFFT 연산을 통해 주파수 영역에 매핑된 복소심벌들을 시간영역 신호로 변환하고, CP를 삽입하여 OFDM 심벌을 구성한다. 상기 RF송신기(728)는 기저대역 신호를 RF대역 신호로 상향변환하고, 안테나를 통해 송신한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 광대역 무선통신 시스템에서 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법에 따른 대역 사용 예를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 FFR 영역 판단을 위한 신호 교환 예를 도시하는 도면,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 영역 판단의 실험 결과를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하는 도면.

Claims (32)

  1. 광대역 무선통신 시스템에서 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법을 지원하는 기지국의 동작 방법에 있어서,
    FFR 영역 판단을 위한 참조 값(reference value)을 브로드캐스팅(broadcasting)하는 과정과,
    적어도 하나의 단말로부터 상기 참조 값을 이용하여 판단된 영역 정보를 수신하는 과정과,
    상기 적어도 하나의 단말로부터 수신된 영역 정보를 이용하여 상기 적어도 하나의 단말의 통신 대역을 결정하는 과정과,
    상기 적어도 하나의 단말로 상기 결정된 통신 대역의 자원들을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영역 정보는, 1개의 비트로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 단말의 통신 대역을 결정하는 과정은,
    상기 영역 정보에 따라 상기 적어도 하나의 단말의 위치를 중심 영역 또는 경계 영역으로 판단하는 과정과,
    중심 영역에 위치하는 단말에게 재사용(reuse)-1의 대역 내의 자원을 할당하는 과정과,
    경계 영역에 위치하는 단말에게 재사용-N의 대역 내의 자원을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 참조 값은, 미리 약속된 방송 채널을 통해 브로드캐스팅 되거나 또는 브로드캐스팅 CID(Connection IDentifier)를 포함하는 메시지의 형식으로 트래픽(traffic) 채널을 통해 브로드캐스팅되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    자기 셀의 부하 상황, 자기 셀의 간섭량, 자기 셀의 단말 분포, 적어도 하나의 인접 셀의 부하 상황 및 적어도 하나의 인접 셀의 간섭량 중 적어도 하나에 따라 상기 참조 값을 조절하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 참조 값을 조절하는 과정은,
    상기 자기 셀의 부하량이 제1임계치보다 작으면, 상기 참조 값을 감소시키는 과정과,
    상기 자기 셀의 부하량이 제2임계치보다 크면, 상기 참조 값을 증가시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 참조 값을 조절하는 과정은,
    중심 영역 대 경계 영역의 단말 비율이 제3임계치보다 작으면, 상기 참조 값을 감소시키는 과정과,
    상기 중심 영역 대 경계 영역의 단말 비율이 제4임계치보다 크면, 상기 참조 값을 증가시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 참조 값을 조절하는 과정은,
    상기 인접 셀의 간섭량이 제5임계치보다 크면, 상기 참조 값을 증가시키는 과정과,
    상기 인접 셀의 간섭량이 제6임계치보다 작으면, 상기 참조 값을 감소시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 참조 값을 조절하는 과정은,
    상기 인접 셀의 부하량이 제7임계치보다 크면, 상기 참조 값을 증가시키는 과정과,
    상기 인접 셀의 부하량이 제8임계치보다 작으면, 상기 참조 값을 감소시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 광대역 무선통신 시스템에서 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법을 지원하는 단말의 동작 방법에 있어서,
    기지국으로부터 FFR 영역 판단을 위한 참조 값(reference value)을 수신하는 과정과,
    서빙 셀 및 적어도 하나의 인접 셀에 대한 전파 감쇄 값들 또는 수신 신호 세기 값들을 측정하는 과정과,
    상기 전파 감쇄 값들 또는 상기 수신 신호 세기 값들 및 상기 참조 값을 이용하여 상기 단말이 속한 영역을 판단하는 과정과,
    상기 기지국으로 상기 영역을 알리는 정보를 송신하는 과정과,
    상기 기지국으로부터 상기 영역에 대응되는 통신 대역의 자원들을 지시하는 할당을 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단말이 속한 영역을 판단하는 과정은,
    상기 전파 감쇄 값들 또는 상기 수신 신호 세기 값들을 이용하여 영역 판단 지표를 산출하는 과정과,
    상기 영역 판단 지표 및 상기 참조 값을 비교함으로써, 상기 단말의 영역을 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 영역 판단 지표는, 상기 서빙 셀 및 상기 적어도 하나의 인접 셀에 대한 전파 감쇄 값들의 차, 전파 감쇄 값들의 비율, 수신 신호 세기 값들의 비율, 및 수신 신호 세기 값들 및 잡음 전력의 비율 중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 영역 판단 지표는, 다수의 인접 셀들 중 가장 큰 간섭을 주는 2개, 3개 또는 4개의 인접 셀들의 전파 감쇄 값들 및 수신 신호 세기 값들을 고려하여 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 단말의 영역을 판단하는 과정은,
    상기 참조 값이 상기 영역 판단 지표보다 크면 상기 단말이 속한 영역을 경계 영역이라 판단하는 과정과,
    상기 참조 값이 상기 영역 판단 지표보다 작거나 같으면 상기 단말이 속한 영역을 중심 영역이라 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 영역을 알리는 정보는, 1개 비트로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 참조 값은, 미리 약속된 방송 채널을 통해 수신되거나 또는 브로드캐스팅 CID(Connection IDentifier)를 포함하는 메시지의 형식으로 트래픽(traffic) 채널을 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 광대역 무선통신 시스템에서 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법을 지원하는 기지국 장치에 있어서,
    FFR 영역 판단을 위한 참조 값(reference value)을 브로드캐스팅(broadcasting)하는 송신기와,
    적어도 하나의 단말로부터 상기 참조 값을 이용하여 판단된 영역 정보를 수신하는 수신기와,
    상기 적어도 하나의 단말로부터 수신된 영역 정보를 이용하여 상기 적어도 하나의 단말의 통신 대역을 결정하고, 상기 적어도 하나의 단말로 상기 결정된 통신 대역의 자원들을 할당하는 할당기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 영역 정보는, 1개의 비트로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 할당기는, 상기 영역 정보에 따라 상기 적어도 하나의 단말의 위치를 중심 영역 또는 경계 영역으로 판단한 후, 중심 영역에 위치하는 단말에게 재사용(reuse)-1의 대역 내의 자원을 할당하고, 경계 영역에 위치하는 단말에게 재사용-N의 대역 내의 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 참조 값은, 미리 약속된 방송 채널을 통해 브로드캐스팅 되거나 또는 브로드캐스팅 CID(Connection IDentifier)를 포함하는 메시지의 형식으로 트래픽(traffic) 채널을 통해 브로드캐스팅되는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제17항에 있어서,
    자기 셀의 부하 상황, 자기 셀의 간섭량, 자기 셀의 단말 분포, 적어도 하나의 인접 셀의 부하 상황 및 적어도 하나의 인접 셀의 간섭량 중 적어도 하나에 따라 상기 참조 값을 조절하는 관리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 관리기는, 상기 자기 셀의 부하량이 제1임계치보다 작으면 상기 참조 값을 감소시키고, 상기 자기 셀의 부하량이 제2임계치보다 크면 상기 참조 값을 증가시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 관리기는, 중심 영역 대 경계 영역의 단말 비율이 제3임계치보다 작으면 상기 참조 값을 감소시키고, 상기 중심 영역 대 경계 영역의 단말 비율이 제4임계치보다 크면 상기 참조 값을 증가시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 관리기는, 상기 인접 셀의 간섭량이 제5임계치보다 크면 상기 참조 값을 증가시키고, 상기 인접 셀의 간섭량이 제6임계치보다 작으면 상기 참조 값을 감소시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 관리기는, 상기 인접 셀의 부하량이 제7임계치보다 크면 상기 참조 값을 증가시키고, 상기 인접 셀의 부하량이 제8임계치보다 작으면 상기 참조 값을 감소시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 광대역 무선통신 시스템에서 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법을 지원하는 단말 장치에 있어서,
    기지국으로부터 FFR 영역 판단을 위한 참조 값(reference value)을 수신하는 수신기와,
    서빙 셀 및 적어도 하나의 인접 셀에 대한 전파 감쇄 값들 또는 수신 신호 세기 값들을 측정하는 측정기와,
    상기 전파 감쇄 값들 또는 상기 수신 신호 세기 값들 및 상기 참조 값을 이용하여 상기 단말이 속한 영역을 판단하는 판단기와,
    상기 영역을 알리는 정보를 상기 기지국으로 송신하는 송신기를 포함하고,
    상기 수신기는, 상기 기지국으로부터 상기 영역에 대응되는 통신 대역의 자원들을 지시하는 할당을 수신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 판단기는, 상기 전파 감쇄 값들 또는 상기 수신 신호 세기 값들을 이용하여 영역 판단 지표를 산출한 후, 상기 영역 판단 지표 및 상기 참조 값을 비교함으로써 상기 단말이 속한 영역을 판단하는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 영역 판단 지표는, 상기 서빙 셀 및 상기 적어도 하나의 인접 셀에 대한 전파 감쇄 값들의 차, 전파 감쇄 값들의 비율, 수신 신호 세기 값들의 비율, 및 수신 신호 세기 값들 및 잡음 전력의 비율 중 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 영역 판단 지표는, 다수의 인접 셀들 중 가장 큰 간섭을 주는 2개, 3개 또는 4개의 인접 셀들의 전파 감쇄 값들 및 수신 신호 세기 값들을 고려하여 산출되는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 판단기는, 상기 참조 값이 상기 영역 판단 지표보다 크면 상기 단말이 속한 영역을 경계 영역이라 판단하고, 상기 참조 값이 상기 영역 판단 지표보다 작거나 같으면 상기 단말이 속한 영역을 중심 영역이라 판단하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제26항에 있어서,
    상기 영역을 알리는 정보는, 1개 비트로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제26항에 있어서,
    상기 참조 값은, 미리 약속된 방송 채널을 통해 수신되거나 또는 브로드캐스 팅 CID(Connection IDentifier)를 포함하는 메시지의 형식으로 트래픽(traffic) 채널을 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 장치.
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