KR101633214B1 - Efficient cell zooming scheme in small cell environments - Google Patents

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KR101633214B1
KR101633214B1 KR1020150009840A KR20150009840A KR101633214B1 KR 101633214 B1 KR101633214 B1 KR 101633214B1 KR 1020150009840 A KR1020150009840 A KR 1020150009840A KR 20150009840 A KR20150009840 A KR 20150009840A KR 101633214 B1 KR101633214 B1 KR 101633214B1
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김덕경
박재현
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed are a resource assignment apparatus and a resource assignment method, which efficiently assign resources and control cell coverage in a small-sized cell environment. The resource assignment apparatus may comprise: a grouping unit which extracts user terminals using any one of a plurality of cells as a serving cell from a plurality of user terminals requesting communication based on reference signal received power (RSRP) of the user terminals, and groups the extracted user terminals; and a resource assignment unit which assigns a frequency resource to at least one of the user terminals included in a group based on resources required by each of the user terminals included in the group.

Description

스몰셀 환경에서 효율적인 셀 커버리지 조정 방법{Efficient cell zooming scheme in small cell environments} [0001] The present invention relates to an efficient cell zooming scheme in a small cell environment,

본 발명의 실시예들은 기지국을 중심으로 사용자 단말에게 자원을 할당하는 기술에 관한 것이다. 본 연구는 산업융합원천 기술개발 사업 (10044540)의 지원에 의해 수행되었음.Embodiments of the present invention relate to a technique for allocating resources to a user terminal around a base station. This study was carried out with the support of the Industrial Technology Development Project (10044540).

스마트폰, 태블릿 PC 등이 확산됨에 따라 무선 데이터량이 폭발적으로 증가하였으며, 이러한 무선 데이터 수요를 충족시키기 위해 펨토셀(femto cell)과 같은 소형셀이 도입되고 있다. 소형셀을 이용함에 따라 가정, 사무실 등 실내 통화 음영지역이 해소되고, 한정된 주파수 자원이 효율적으로 이용되어 상용망 커버리지가 확대되는 이점이 있다. 그러나, 사용자의 이동성과 데이터 어플리케이션(data application)에 의한 데이터량 증가로 인해 셀룰라 네트워크(cellular network)의 트래픽 로드의 시간적, 시간적 변동이 두드러지게 나타나고 있다. 예를 들어, 도시의 셀룰라 네트워크의 트래픽 로드(traffic load)는 낮에는 사무실 지역에서 많고, 주거지역에서는 적다. 반면, 저녁에는 사무실 지역에서 트래픽 로드가 적고, 주거지역에서 트래픽 로드가 증가하는 경향을 보인다. 이러한, 트래픽 로드의 변화는 소형셀 환경에서 심하게 나타나며, 결국 셀 배치문제를 야기한다.As smartphones and tablet PCs spread, the amount of wireless data explosively increased, and small cells such as femtocells are being introduced to meet such wireless data demands. With the use of small cells, indoor shading areas such as homes and offices are resolved, and limited frequency resources are efficiently utilized, thereby expanding commercial network coverage. However, the temporal and temporal variation of the traffic load of the cellular network is prominent due to the mobility of the user and the increase of the data amount by the data application. For example, the traffic load of urban cellular networks is high in office areas during the day and low in residential areas. On the other hand, in the evening, there is less traffic load in the office area and more traffic load in the residential area. Such a change in the traffic load appears to be severe in a small cell environment, resulting in cell placement problems.

그러나, 종래의 기지국 서비스 방법은, 트래픽 로드의 변화와 관계없이 항상 모든 기지국이 사용자 단말에게 서비스를 제공한다. 이에 따라, 트래픽 로드가 없거나, 적은 경우에도, 불필요한 에너지 소모를 발생시킨다. 네트워크 사업자들은, 트래픽 로드 변화에 따라 에너지 소모를 줄이는 그린 셀룰라(green cellular) 네트워크를 설계하여 비용 대비 효율적으로 사용자 단말에 서비스를 제공하고자 한다.However, in the conventional base station service method, all the base stations always provide services to the user terminals regardless of the change of the traffic load. Accordingly, unnecessary energy consumption is caused even when there is no or little traffic load. Network operators want to design a green cellular network that reduces energy consumption in response to traffic load changes, thereby providing cost-effective services to user terminals.

따라서, 소형셀 환경에서 비용 대비 효율적으로 주파수 자원을 사용자 단말에 할당하는 기술이 요구된다.
[선행 기술 문헌]
한국공개특허공보 제10-2013-0036832호Therefore, there is a need for a technique for cost-effectively allocating frequency resources to user terminals in a small-sized cellular environment.
[Prior Art Literature]
Korean Patent Publication No. 10-2013-0036832

본 발명은 사용자 단말이 아닌 기지국 중심으로 서비스 사용자를 결정함으로써, 서비스를 제공받지 못하는 사용자 단말(outage user equipment)을 감소 또는 최소화하기 위한 것이다.The present invention is for reducing or minimizing outage user equipment that is not provided with a service by determining a service user based on a base station rather than a user terminal.

또한, 서빙 기지국의 트래픽 로드에 기초하여 셀 주밍을 수행함에 따라, 셀룰라 네트워크의 전체 에너지 효율을 증가시키기 위한 것이다.It is also intended to increase the overall energy efficiency of the cellular network by performing cell zooming based on the traffic load of the serving base station.

본 발명의 일실시예에 있어서, 자원 할당 장치는, 통신을 요청한 복수의 사용자 단말들을 대상으로, 사용자 단말의RSRP(Reference Signal Received Power)에 기초하여 복수의 셀들 중 어느 하나를 서빙 셀(serving cell)로 하는 사용자 단말들을 추출하여 그룹화하는 그룹화부, 및 그룹에 속하는 사용자 단말들 각각의 요구 자원에 기초하여 상기 그룹에 속하는 사용자 단말들 중 적어도 하나의 단말에 주파수 자원을 할당하는 자원 할당부를 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment of the present invention, the resource allocation apparatus may be configured to allocate one of a plurality of cells to a serving cell (serving cell) based on a reference signal received power (RSRP) And a resource allocation unit for allocating frequency resources to at least one of the UEs belonging to the group based on the request resource of each of the UEs belonging to the group .

일측면에 따르면, 상기 자원 할당부는, 상기 그룹에 속하는 사용자 단말들 각각의 채널 상태에 기초하여 상기 요구 자원의 크기를 결정하고, 상기 요구 자원이 기지국이 보유한 자원보다 큰 경우, 상기 주파수 자원을 할당하지 않을 수 있다.According to an aspect of the present invention, the resource allocation unit determines a size of the requested resource based on a channel state of each of user terminals belonging to the group, and when the requested resource is larger than a resource held by the base station, I can not.

다른 측면에 따르면, 상기 자원 할당부는, 상기 복수의 셀들 각각에 속하는 기지국을 대상으로, 각 기지국의 트래픽 로드(traffic load)에 기초하여 기지국이 속하는 셀의 크기를 조절하는 셀 주밍(cell zooming)을 수행할 수 있다.According to another aspect, the resource allocation unit may perform cell zooming for adjusting a size of a cell to which a base station belongs based on a traffic load of each base station, with respect to a base station belonging to each of the plurality of cells Can be performed.

또 다른 측면에 따르면, 상기 자원 할당부는, 상기 복수의 셀들 각각에 속하는 기지국을 대상으로, 기지국의 트래픽 로드가 가장 작은 기지국에 속하는 사용자 단말을 이웃 기지국으로 오프로딩(offloading)할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the resource allocation unit may offload a user terminal belonging to a base station having a smallest traffic load of a base station to a neighbor base station, with respect to a base station belonging to each of the plurality of cells.

또 다른 측면에 따르면, 상기 자원 할당부는, 상기 복수의 셀들 각각에 속하는 기지국을 대상으로, 각 기지국의 트래픽 로드(traffic load)에 기초하여 적어도 하나의 기지국의동작 상태가 슬립(sleep) 상태가 되도록 제어할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the resource allocating unit allocates the resources allocated to each of the plurality of cells to a sleep state of at least one base station based on a traffic load of each base station, Can be controlled.

또 다른 측면에 따르면, 상기 복수의 셀들 중 어느 하나의 셀에 속하는 서빙 기지국과 적어도 하나의 이웃 기지국 간의 거리에 기초하여 상기 서빙 기지국에서의 송신 전력을 결정하는 전력 결정부를 더 포함하고, 상기 자원 할당부는, 상기 송신 전력에 기초하여 상기 그룹에 속하는 사용자 단말들 각각에 해당하는 요구 자원의 크기를 결정할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a mobile communication system, further comprising a power determination unit determining a transmission power of the serving base station based on a distance between a serving base station and at least one neighbor base station belonging to any one of the plurality of cells, The mobile station can determine the size of the requested resources corresponding to each of the user terminals belonging to the group based on the transmission power.

또 다른 측면에 따르면, 상기 전력 결정부는, 상기 복수의 셀들 중 어느 하나의 셀에 속하는 서빙 기지국과 적어도 하나의 이웃 기지국 간의 거리 및 계산된 각 기지국간 거리의 평균 거리를 계산하고, 상기 평균 거리에 해당하는 지점에서의 수신 전력을 상기 서빙 기지국에서의 송신 전력으로 결정할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the power determining unit calculates a distance between the serving base station and the at least one neighboring base station belonging to any one of the plurality of cells and an average distance between the calculated distances between the base stations, The reception power at the corresponding point can be determined as the transmission power at the serving base station.

사용자 단말이 아닌 기지국 중심으로 서비스 사용자를 결정함으로써, 서비스를 제공받지 못하는 사용자 단말(outage user equipment)을 감소 또는 최소화할 수 있다.By determining a service user based on a base station rather than a user terminal, it is possible to reduce or minimize outage user equipment that is not provided with a service.

또한, 서빙 기지국의 트래픽 로드에 기초하여 셀 주밍을 수행함에 따라, 셀룰라 네트워크의 전체 에너지 효율을 증가시킬 수 있다.In addition, by performing cell zooming based on the traffic load of the serving base station, the overall energy efficiency of the cellular network can be increased.

도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 자원 할당 장치(100)와 사용자 단말들, 기지국들의 관계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 자원 할당 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 기지국 중심으로 자원을 할당하는 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 통신을 요청한 사용자 단말에게 서비스를 제공하기 위해 임시 서빙 기지국을 결정하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 기지국을 중심으로 사용자 단말이 요구한 자원의 크기에 따라 주파수 자원을 할당하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 셀 주밍 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 서빙 기지국의 송신 전력을 결정하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서, 보로노이 다이어그램에 기초하여 결정된 셀 경계 및 인접 셀이 도시된 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a relationship between a resource allocation apparatus 100, user terminals, and base stations in an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating an internal configuration of a resource allocation apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of allocating resources to a base station in an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining an operation of determining a temporary serving base station to provide a service to a user terminal requesting communication in an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining an operation of allocating a frequency resource according to a size of a resource requested by a user terminal, centering on a base station, in an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram provided to illustrate the cell zooming operation in one embodiment of the present invention.
7 is a flowchart provided to explain an operation of determining a transmission power of a serving base station in an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a diagram showing cell boundaries and adjacent cells determined based on the Voronoi diagram, in one embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 실시예들은, 셀룰라 네트워크(cellular network)에서 기지국 중심으로 사용자 단말에 자원을 할당하여 통신 서비스를 제공할 수 있다. 사용자 단말은, 스마트폰, 태블릿, PC 등 사용자가 소진한 단말로서, 사용자 단말이 속하는 셀의 기지국과 데이터를 송수신하기 위해 무선통신 모듈이 장착될 수 있다.
The present embodiments can provide a communication service by allocating resources to a user terminal in a cellular network centering on a base station. A user terminal may be equipped with a wireless communication module for transmitting and receiving data to and from a base station of a cell to which a user terminal belongs, such as a smart phone, a tablet, and a PC.

도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 자원 할당 장치(100)와 사용자 단말들, 기지국들의 관계를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a relationship between a resource allocation apparatus 100, user terminals, and base stations in an embodiment of the present invention.

자원 할당 장치(100)는 셀룰라 네트워크 환경에 존재하는 복수의 기지국들을 통신을 요청하는 복수의 사용자 단말들에 할당하여 통신 서비스가 제공되도록 하는 서버일 수 있다. 예를 들어, 자원 할당 장치(100)는 셀 주밍 서버(Cell Zooming Server: CS)로서, 복수의 기지국들 각각에 해당하는 대역 제한 정보(bandwidth limitation information), 통신을 요청한 각 사용자 단말의 요구 자원 정보(rate requirement information), 및 사용자 단말과 통신 설정된 기지국 간의 채널 정보(channel condition information), 복수의 기지국들 중 어떤 기지국이 어떤 사용자 단말에 할당되었는지 여부를 나타내는 할당 정보(예를 들어, coordinate matrix X) 등을 각 사용자 단말 및 각 기지국으로부터 전달받아 기저장 및 업데이트할 수 있다.The resource allocation apparatus 100 may be a server for allocating a plurality of base stations existing in a cellular network environment to a plurality of user terminals requesting communication to provide communication services. For example, the resource allocation apparatus 100 is a cell zooming server (CS), which includes bandwidth limitation information corresponding to each of a plurality of base stations, request resource information of each user terminal (for example, a coordinate matrix X) indicating whether a base station of a plurality of base stations is allocated to a user terminal, rate requirement information, channel condition information between base stations communicated with the user terminal, Etc. can be received from each user terminal and each base station, and stored and updated.

자원 할당 장치(100)는 통신을 요청한 사용자 단말들을 대상으로, 사용자 단말을 중심으로 주파수 자원을 할당할 수도 있고, 기지국을 중심으로 주파수 자원을 할당할 수도 있다. 아래의 표 1은 사용자 단말을 중심으로 주파수 자원을 할당하는 알고리즘에 관한 것이다. 이때, 자원 할당 장치(100)는 복수의 기지국들 및 사용자 단말들로부터 수집된 정보들에 기초하여 어떤 사용자가 어떤 기지국에 할당되었는지를 이미 알고 있을 수 있다.The resource allocation apparatus 100 may allocate frequency resources to user terminals that request communication, center the user terminal, or allocate frequency resources around the base station. Table 1 below relates to an algorithm for allocating frequency resources around a user terminal. At this time, the resource allocation apparatus 100 may already know which base station is allocated to which base station based on information collected from a plurality of base stations and user terminals.

Figure 112015006316545-pat00001
Figure 112015006316545-pat00001

위의 표 1의 스텝 2를 참고하면, 사용자 단말 i가 통신을 요청하는 경우, 자원 할당 장치(100)는 복수의 기지국들 중 스펙트럴 효율(spectral efficiency: wij)가 가장 높은 기지국 j를 서빙 기지국(serving BS)으로 결정할 수 있다. 이처럼, 사용자 단말이 스펙트럴 효율이 최대인 기지국으로부터 서비스를 제공받으므로, 전체 시스템의 주파수 효율성이 높아질 수 있다. Referring to step 2 of Table 1 above, when the user terminal i requests communication, the resource allocation apparatus 100 allocates the base station j having the highest spectral efficiency (wij) among the plurality of base stations to the serving base station (serving BS). As such, since the user terminal is provided with the service from the base station having the maximum spectral efficiency, the frequency efficiency of the entire system can be increased.

그리고, 표 1의 스텝 3을 참고하면, 자원 할당 장치(100)는 모든 기지국들의 트래픽 로드에 기초하여 셀 주밍(cell zooming)을 수행함에 따라, 전체 시스템의 에너지 효율을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 자원 할당 장치(100)는 모든 기지국들 중 서비스를 제공하고 있는 사용자 단말의 수가 가장 적은 기지국, 또는 트래픽 로드가 0인 기지국의 동작 상태가 슬립(sleep) 상태가 되도록 제어함으로써, 전체 시스템의 전력 소모 및 비용을 감소시킬 수 있다. 이때, 자원 할당 장치(100)는 슬립시키고자 하는 기지국에 속하는 적어도 하나의 사용자 단말을 적어도 하나의 이웃 기지국으로 오프로딩(offloading), 또는 핸드오버한 이후에, 사용자 단말의 수가 가장 적은 기지국을 슬립시킬 수 있다. 이처럼, 오프로딩을 통해 사용자 단말은 계속하여 통신 서비스를 제공받을 수 있고, 기지국은 슬립상태가 되어 불필요한 전력 소모를 감소시킬 수 있다.Referring to Step 3 of Table 1, the resource allocation apparatus 100 can increase the energy efficiency of the entire system by performing cell zooming based on traffic load of all base stations. For example, the resource allocation apparatus 100 controls the operation state of the base station having the smallest number of user terminals providing service or the base station having the traffic load of 0 in all the base stations to be in a sleep state, The power consumption and cost of the system can be reduced. At this time, the resource allocation apparatus 100 allocates at least one user terminal belonging to the base station to be sleeped to the at least one neighbor base station by offloading or handing over the base station having the smallest number of user terminals to the sleep . As described above, the user terminal can continuously receive the communication service through the off-loading, and the base station becomes in the sleep state, thereby reducing unnecessary power consumption.

이상의 표 1에서 설명한 바와 같이, 자원 할당 장치(100)는 복수의 기지국들과 사용자들로부터 통신 설정 및 통신 서비스 유지를 위한 정보들을 전달받아 저장 및 업데이트할 수 있으며, 이러한 정보들은 아래의 수학식 1 내지 5와 같이 표현될 수 있다.As described in Table 1, the resource allocation apparatus 100 can receive, store, and update information for communication setup and communication service maintenance from a plurality of base stations and users, 5 < / RTI >

예를 들어, 기지국과 사용자 단말들 간의 채널 정보(channel condition information)는 아래의 수학식 1과 같을 수 있다. 채널 정보는 채널 사용자 단말과 통신 설정된 기지국 간의 채널 상태를 나타내는 것으로서, 예를 들어, 신호대 잡음비(SINR)가 채널 상태를 나타내는 파라미터로 이용될 수 있다.For example, the channel condition information between the base station and the user terminals may be expressed by Equation 1 below. The channel information indicates a channel state between a channel user terminal and a base station with which communication is established. For example, a signal-to-noise ratio (SINR) may be used as a parameter indicating a channel state.

Figure 112015006316545-pat00002
Figure 112015006316545-pat00002

수학식 1에서 SINRij는 기지국 j로부터 서비스를 제공받는 사용자 단말 i의 SINR을 나타내며, Pm은 기지국의 송신 전력을 나타낼 수 있다. 이때, 모든 기지국들이 동일한 송신 전력을 사용한다고 가정하기로 한다. PLij는 기지국 j와 사용자 단말 i 사이의 경로손실(pathloss)을 나타내고,

Figure 112015006316545-pat00003
는 복수의 기지국들 중 사용자 단말 i와 통신 연결이 설정된 기지국 j(예를 들어, 사용자 단말 i의 서빙 기지국)를 제외한 나머지 기지국들로부터 발생하는 간섭의 합을 나타낼 수 있다. 그리고,
Figure 112015006316545-pat00004
는 사용자 단말 i의 수신 잡음을 나타낼 수 있다.In Equation (1), SINR ij represents the SINR of the user terminal i that is served by the base station j, and P m may represent the transmission power of the base station. At this time, it is assumed that all base stations use the same transmission power. PL ij represents the pathloss between the base station j and the user terminal i,
Figure 112015006316545-pat00003
May represent the sum of the interference generated from the remaining base stations except for the base station j (for example, the serving base station of the user terminal i) in which communication connection with the user terminal i of the plurality of base stations is established. And,
Figure 112015006316545-pat00004
Lt; / RTI > may represent the received noise of the user terminal i.

이때, 자원 할당 장치(100)는 사용자 단말들로부터 수집한 SINR에 기초하여 각 채널들의 스펙트럴 효율(spectral efficiency, wij)를 계산할 수 있다. 여기서, 스펙트럴 효율은 각 채널들의 유닛 대역폭(unit bandwidth) 당 전송할 수 있는 데이터량으로서 아래의 수학식 2와 같을 수 있다.At this time, the resource allocation apparatus 100 may calculate the spectral efficiency (w ij ) of each channel based on the SINR collected from the user terminals. Here, the spectral efficiency is the amount of data that can be transmitted per unit bandwidth of each channel, and can be expressed by Equation (2) below.

Figure 112015006316545-pat00005
Figure 112015006316545-pat00005

Figure 112015006316545-pat00006
Figure 112015006316545-pat00006

위의 수학식 3은, 사용자 단말 i가 요구한 자원량(bij)을 나타낼 수 있으며, 자원 할당 장치(100)는 사용자 단말 i가 안정적인 통신을 위해서 필요한 최소 요구 레이트(rate, ri) 및 스펙트럴 효율(wij)에 기초하여 사용자 단말i의 상기 요구 자원량 (bij)을 계산할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말 i가 안정적인 통신을 위해서 필요한 최소 요구 레이트(rate, ri)는 모든 사용자 단말이 122kbps의 값을 가진다고 가정할 수 있으며, 자원 할당 장치(100)는 ri =122kbps와 위의 수학식 2에 따라 계산된 스펙트럴 효율에 기초하여 사용자 단말i의 요구 자원량(bij)을 계산할 수 있다. 여기서, 요구 자원량은, 사용자 단말i가 통신하는데 필요한 대역의 크기를 나타낼 수 있다The above equation (3), the user terminal i is requested a resource amount (b ij) a may represent, a resource allocation unit 100 has the minimum required rate, the user terminal i required for reliable communication (rate, r i), and the aspect (B ij ) of the user terminal i based on the resource efficiency (w ij ). For example, the minimum required rate (rate, r i ) required for stable communication by the user terminal i can be assumed that all user terminals have a value of 122 kbps, and the resource allocation apparatus 100 can calculate r i = (B ij ) of the user terminal i based on the spectral efficiency calculated according to Equation (2). Here, the required resource amount can indicate the size of the bandwidth required for the user terminal i to communicate

Figure 112015006316545-pat00007
Figure 112015006316545-pat00007

위의 수학식 4는 기지국 j가 사용자 단말 i를 서비스할 수 있는지 여부를 나타내는 지표로서, Lj는 기지국 j의 트래픽 로드를 나타내고, Bj는 기지국 j에 할당된 전체 대역폭(BW)을 나타내고,

Figure 112015006316545-pat00008
는 기지국 j가 자신에게 속하는 사용자 단말들에게 할당할 수 있는 대역폭(BW)인 아이들(idle) BW를 나타낼 수 있다. Where L j denotes a traffic load of the base station j, B j denotes an entire bandwidth (BW) assigned to the base station j, and B j denotes an overall bandwidth allocated to the base station j,
Figure 112015006316545-pat00008
May represent an idle BW that is a bandwidth (BW) that the base station j can allocate to user terminals belonging to it.

수학식 4에서, Lj는 아래의 수학식 5와 같이 기지국 j에 할당된 전체 대역폭(Bj)과 기지국 j에 속하는 사용자들에게 할당된 대역폭(bij)의 총합의 비로 나타낼 수 있다.In Equation (4), Lj can be expressed as a ratio of the total bandwidth Bj allocated to the base station j and the sum of the bandwidths b ij allocated to users belonging to the base station j, as shown in Equation (5) below.

Figure 112015006316545-pat00009
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자원 할당 장치(100)는 이상의 수학식 1 내지 5에서 설명한 정보들을 수집 및 계산하여 기지국 중심으로 사용자 단말에게 자원을 할당함에 따라, 서비스를 제공받지 못하는 아웃티지(outage) 단말의 수를 감소시킬 수 있다. 이하에서는 도 2 및 도 3을 참고하여, 기지국 중심으로 사용자 단말에 자원을 할당하는 동작에 대해 설명하고자 한다.The resource allocation apparatus 100 collects and calculates the information described in Equations 1 to 5 above and allocates resources to the user terminal on the basis of the base station, thereby reducing the number of outage terminals that are not provided with the service have. Hereinafter, an operation of allocating resources to a user terminal centered on a base station will be described with reference to FIG. 2 and FIG.

도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 자원 할당 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 기지국 중심으로 자원을 할당하는 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다. 도 3의 자원 할당 방법(310 내지 340 단계)은 자원 할당 장치(200)의 각 구성 요소(예를 들어, 그룹화부(210), 자원 할당부(220), 및 전력 결정부(230))에 의해 수행될 수 있다.FIG. 2 is a block diagram illustrating an internal configuration of a resource allocation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram illustrating a method of allocating resources to a base station in an embodiment of the present invention FIG. The resource allocation method (steps 310 to 340) of FIG. 3 is performed by the resource allocating apparatus 200 (for example, the grouping unit 210, the resource allocating unit 220, and the power determining unit 230) ≪ / RTI >

도 2에서는, 자원 할당 장치(200)가 사용자 단말에 자원을 할당하기 위해 필요한 필수 구성 요소만을 포함하고 있는 것으로 도시하고 있으나, 이는 실시예에 해당하며, 자원 할당 장치(200)는 디스플레이나 무선통신 모듈과 같은 다른 구성 요소들을 포함할 수도 있다. Although FIG. 2 shows that the resource allocation apparatus 200 includes only essential components necessary for allocating resources to the user terminal, this corresponds to the embodiment, and the resource allocation apparatus 200 may be a display apparatus, And may include other components such as modules.

도 2에 따르면, 자원 할당 장치(200)는 그룹화부(210), 자원 할당부(220), 및 전력 결정부(230)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the resource allocation apparatus 200 may include a grouping unit 210, a resource allocation unit 220, and a power determination unit 230.

310 단계에서, 그룹화부(210)는 셀룰라 네트워크에서 통신을 요청한 복수의 사용자 단말들을 대상으로 임시 서빙 기지국을 결정할 수 있다. 이때, 그룹화부(210)는 통신을 요청한 복수의 사용자 단말들에서의 RSRP(Reference Signal Received Power)에 기초하여 임시 서빙 기지국을 결정할 수 있다.In step 310, the grouping unit 210 may determine a temporary serving base station for a plurality of user terminals requesting communication in the cellular network. At this time, the grouping unit 210 can determine the temporary serving base station based on RSRP (Reference Signal Received Power) at a plurality of user terminals requesting communication.

예를 들어, 도 4를 참고하면, 사용자 단말 1 내지 6이 통신을 요청한 경우, 그룹화부(210)는 사용자 단말 1(MU1)의 RSRP에 기초하여 복수의 기지국들 중에서 기지국 1(BS1)을 사용자 단말 1(MU1)의 임시 서빙 기지국으로 결정할 수 있다. 이때, 그룹화부(210)는 복수의 기지국들로부터 수신된 신호들 중 사용자 단말 1에서 RSRP가 가장 큰 기지국을 사용자 단말 1의 임시 서빙 기지국으로 결정할 수 있다. For example, referring to FIG. 4, when the user terminals 1 to 6 request the communication, the grouping unit 210 groups the base station 1 (BS1) among the plurality of base stations based on the RSRP of the user terminal 1 (MU1) It can be determined to be the provisional serving base station of the terminal 1 (MU1). At this time, the grouping unit 210 can determine the base station having the largest RSRP in the user terminal 1 as the temporary serving base station of the user terminal 1, among the signals received from the plurality of base stations.

동일한 방법으로, 그룹화부(210)는 사용자 단말 2(MU2) 내지 6(MU6) 각각의 RSRP에 기초하여, 기지국 1(BS1)을 사용자 단말 2, 3, 4의 임시 서빙 기지국으로 결정하고, 기지국 2(BS2)를 사용자 단말 5(MU5) 및 6(MU6)의 임시 서빙 기지국으로 결정할 수 있다. In the same manner, the grouping unit 210 determines the base station 1 (BS1) as the provisional serving base station of the user terminals 2, 3 and 4 based on the RSRP of each of the user terminals 2 (MU2) to 6 2 (BS2) to the temporary serving base stations of the user terminals 5 (MU5) and 6 (MU6).

320 단계에서, 그룹화부(210)는 복수의 사용자 단말들 중 임시 서빙 기지국이 동일한 사용자 단말 별로 그룹화를 수행할 수 있다. 이때, 그룹화부(210)는 각 사용자 단말에 할당된 기지국 식별자에 기초하여 임시 서빙 기지국이 동일한 사용자 단말들을 분류하여 그룹화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말 1 내지 4가 그룹 1, 사용자 단말 5 및 6이 그룹 2가 될 수 있다.In step 320, the grouping unit 210 may group the temporary serving base stations among the plurality of user terminals by the same user terminal. At this time, the grouping unit 210 may group the same user terminals by the temporary serving base station based on the base station identifiers allocated to the respective user terminals. For example, user terminals 1 to 4 may be group 1, user terminals 5 and 6 may be group 2.

330 단계에서, 자원 할당부(220)는 그룹에 속하는 사용자 단말들을 대상으로, 사용자 단말의 요구 자원에 기초하여 주파수 자원을 할당할 수 있다. In step 330, the resource allocation unit 220 may allocate frequency resources to user terminals belonging to the group based on the requested resources of the user terminal.

예를 들어, 자원 할당부(220)는 그룹 1에 속하는 사용자 단말들을 대상으로, 요구 자원(bij)의 크기가 작은 단말부터 오름차순으로 주파수 자원을 할당할 수 있다. 자원 할당부(220)는 그룹에 속하는 사용자 단말들 중 대역제한(

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)을 만족하는 사용자 단말들을 대상으로, 요구 자원의 크기에 따라 주파수 자원을 할당할 수 있다. For example, the resource allocation unit 220 may allocate frequency resources to user terminals belonging to the group 1 in ascending order from terminals having a small size of the request resource (b ij ). The resource allocation unit 220 allocates bandwidths of the user terminals belonging to the group
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), The frequency resource can be allocated according to the size of the requested resource.

이때, 임시 서빙 기지국으로부터 사용자 단말이 주파수 자원을 할당받음에 따라, 임시 서빙 기지국은 사용자 단말에 통신 서비스를 제공하는 서빙 기지국으로 결정될 수 있다. 이에 따라, 자원을 할당받은 사용자 단말은 서빙 기지국으로부터 통신 서비스를 제공받을 수 있다. 그리고, 임시 서빙 기지국으로부터 주파수 자원을 할당받지 못한 경우, 사용자 단말은 아웃티지(outage) 단말이 될 수 있다. 동일한 방법으로, 자원 할당부(220)는 각 그룹에 속하는 모든 사용자 단말들을 대상으로, 요구 자원의 크기에 따라 주파수 자원을 할당할 수 있다. 여기서, 기지국을 중심으로 사용자 단말이 요구한 자원의 크기에 따라 주파수 자원을 할당하는 구체적인 동작은 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.At this time, as the user terminal is allocated frequency resources from the provisional serving base station, the provisional serving base station may be determined as the serving base station providing the communication service to the user terminal. Accordingly, the user terminal to which the resource is allocated can receive the communication service from the serving base station. If the frequency resource is not allocated from the temporary serving base station, the user terminal may be an outage terminal. In the same manner, the resource allocation unit 220 can allocate frequency resources to all user terminals belonging to each group according to the size of the requested resource. Hereinafter, a concrete operation of allocating frequency resources according to the size of resources requested by the user terminal centering on the base station will be described with reference to FIG.

340 단계에서, 자원 할당부(220)는 모든 서빙 기지국의 트래픽 로드에 기초하여 셀 주밍(cell zooming)을 수행할 수 있다.In step 340, the resource allocation unit 220 may perform cell zooming based on traffic loads of all the serving base stations.

예를 들어, 자원 할당부(220)는 모든 서빙 기지국의 트래픽 로드에 기초하여 서빙 기지국들을 오름차순으로 정렬할 수 있다. 그리고, 자원 할당부(220)는 트래픽 로드가 0인 서빙 기지국의 동작 상태가 슬립(sleep) 상태가 되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 자원 할당부(220)는 통신 서비스를 제공하는 사용자 단말이 하나도 없는 서빙 기지국의 동작 상태를 슬립 상태로 제어할 수 있다.For example, the resource allocator 220 may sort the serving base stations in ascending order based on traffic loads of all the serving base stations. Then, the resource allocation unit 220 can control the operation state of the serving base station with a traffic load of 0 to be in a sleep state. For example, the resource allocation unit 220 may control the operating state of the serving base station, which does not have any user terminal providing the communication service, to a sleep state.

이외에, 자원 할당부(220)는 트래픽 로드가 0가 아닌 서빙 기지국들 중 트래픽 로드(ratio)가 가장 작은 서빙 기지국에 속하는 사용자 단말을 다른 기지국으로 오프로딩하거나 핸드오버시킬 수 있다. 그리고, 자원 할당부(220)는 상기 트래픽 로드가 가장 작은 서빙 기지국의 동작 상태를 슬립 상태로 제어할 수 있다.In addition, the resource allocation unit 220 may offload or handover the user terminal belonging to the serving base station having the smallest traffic load among the serving base stations, whose traffic load is not zero, to another base station. The resource allocation unit 220 can control the operation state of the serving BS having the smallest traffic load as a sleep state.

한편, 위의 330 단계에서, 요구 자원의 크기를 결정 시 위의 수학식 1 내지 3에 따라 각 사용자 단말의 SINR이 이용될 수 있으며, SINR 계산 시 기지국의 송신 전력이 이용될 수 있다. 이때, 전력 결정부(230)는 서빙 기지국과 이웃 기지국 간의 거리에 기초하여 서빙 기지국의 송신 전력을 결정할 수 있으며, 결정된 송신 전력에 기초하여 SINR이 계산될 수 있다. 기지국의 송신 전력을 결정하는 자세한 동작은 도 7을 참고하여 후술하기로 한다.Meanwhile, in step 330, the SINR of each user terminal may be used according to Equations 1 to 3 above when determining the size of the requested resource, and the transmission power of the base station may be used in calculating the SINR. At this time, the power determination unit 230 can determine the transmission power of the serving base station based on the distance between the serving base station and the neighbor base station, and the SINR can be calculated based on the determined transmission power. The detailed operation for determining the transmission power of the base station will be described later with reference to FIG.

도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 기지국을 중심으로 사용자 단말이 요구한 자원의 크기에 따라 주파수 자원을 할당하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.5 is a diagram for explaining an operation of allocating a frequency resource according to a size of a resource requested by a user terminal, centering on a base station, in an embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 자원 할당부(220)는 통신을 요청한 사용자 단말을 중심으로 주파수 자원을 할당할 수도 있고(510), 기지국을 중심으로 주파수 자원을 할당할 수도 있다(520).Referring to FIG. 5, the resource allocation unit 220 may allocate frequency resources around a user terminal requesting communication (510) and allocate frequency resources around the base station (520).

사용자 단말을 중심으로 자원을 할당하는 경우(510), 자원 할당부(220)는 사용자 단말이 통신을 요청한 순서에 따라 서빙 기지국을 할당할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말 1 내지 6의 요구 자원이 아래의 표 2와 같고, 각 기지국의 자원이 1인 경우를 가정하기로 한다. 사용자 단말 1부터 사용자 단말 6 순서로 통신을 요청한 경우, 자원 할당부(220)는 사용자 단말 1 및 2에 통신 서비스를 제공할 서빙 기지국으로 기지국 1을 결정하고, 사용자 단말 5 및 6에 통신 서비스를 제공한 서빙 기지국으로 기지국 2를 결정할 수 있다.In the case of allocating resources around a user terminal (510), the resource allocator 220 can allocate a serving base station according to the order in which the user terminal requests communication. For example, it is assumed that the resource requirements of the user terminals 1 to 6 are as shown in Table 2 below, and the resource of each base station is 1. The resource allocation unit 220 determines the base station 1 as a serving base station to provide a communication service to the user terminals 1 and 2 and transmits a communication service to the user terminals 5 and 6 in the order of the user terminal 1 to the user terminal 6 The base station 2 can be determined to the provided serving base station.

Serving BSServing BS MU1MU1 MU2MU2 MU3MU3 MU4MU4 MU5MU5 MU6MU6 BS1BS1 0.60.6 0.40.4 0.10.1 0.30.3 1초과Greater than 1 1초과Greater than 1 BS2BS2 1초과Greater than 1 1초과Greater than 1 1초과Greater than 1 1초과Greater than 1 0.30.3 0.20.2

표 2에 따르면, 사용자 단말 1 및 2의 요구 자원의 합이 1이 되므로, 기지국 1은 사용자 단말 1 및 2에 통신 서비스를 제공하면, 더 이상 통신 서비스를 제공할 자원이 존재하지 않을 수 있다. 이에 따라, 사용자 단말 3 및 4는 아웃티지 단말이 될 수 있다. 이처럼, 사용자 단말을 중심으로 자원을 할당하는 경우, 채널의 상태가 나빠서 많은 자원을 요구하더라도, 먼저 선택된 단말에 통신 서비스를 우선적으로 제공함에 따라 아웃티지 단말이 증가할 수 있다.According to Table 2, since the sum of the requested resources of the user terminals 1 and 2 is 1, if the base station 1 provides the communication services to the user terminals 1 and 2, there may be no resources to provide the communication service. Accordingly, the user terminals 3 and 4 can be the outgoing terminal. In this way, when a resource is allocated around a user terminal, even if a channel is in bad condition and requires a large amount of resources, an outgoing terminal can be increased by preferentially providing a communication service to a selected terminal.

기지국을 중심으로 자원을 할당하는 경우(520), 자원 할당부(220)는 통신을 요청한 사용자 단말들 중 요구 자원의 크기가 가장 작은 순서부터 순차적으로 주파수 자원을 할당할 수 있다. 자원 할당부(220)은 통신을 요청한 사용자 단말들 중 임시 서빙 기지국 1(BS1)에 속하는 사용자 단말들(MU1 내지 MU4)를 대상으로, 요구 자원의 크기가 작은 순서로 정렬할 수 있다. 표 2에 따르면, 자원 할당부(220)는 요구 자원의 양이 작은 사용자 단말 MU3->MU4->MU2->MU1 순으로 정렬할 수 있다. In the case of allocating resources around a base station (520), the resource allocator 220 can sequentially allocate frequency resources from the order of the request resources of the user terminals requesting communication. The resource allocation unit 220 can sort the requested resources in the ascending order of the size of the requested resources for the user terminals MU1 to MU4 belonging to the temporary serving base station 1 (BS1) among the user terminals requesting communication. According to Table 2, the resource allocation unit 220 can sort the user terminals MU3- > MU4- > MU2- > MU1 in which the amount of the requested resources is small.

그리고, 자원 할당부(220)는 사용자 단말 3(MU3)부터 순차적으로 주파수 자원을 할당할 수 있다. 이에 따라, 사용자 단말 3, 4, 및 2에 주파수 자원이 할당될 수 있다. 즉, 기지국 1(BS1)은 사용자 단말 3, 4, 및 2에 서비스를 제공하는 서빙 기지국으로 결정될 수 있다. 이때, 사용자 단말 3, 4, 2에 할당하고 남은 기지국 1의 자원량은 0.2이므로 사용자 단말 1의 요구 자원량 0.6보다 작을 수 있다. 이에 따라, 사용자 단말 1은 서비스를 제공받지 못하는 아웃티지 단말이 될 수 있다. 이처럼, 기지국을 중심으로 자원을 할당하는 경우, 아웃티지 단말의 수가 1개(MU1)로, 사용자 단말 중심으로 자원을 할당할 때 아웃 티지 단말의 수가 2개(MU3, MU4)보다 감소될 수 있다.The resource allocation unit 220 can sequentially allocate frequency resources from the user terminal 3 (MU3). Accordingly, frequency resources can be allocated to the user terminals 3, 4, and 2. That is, the base station 1 (BS1) may be determined as a serving base station that provides services to the user terminals 3, 4, and 2. At this time, since the resource amount of the base station 1 allocated to the user terminals 3, 4, and 2 is 0.2, it may be smaller than the required resource amount 0.6 of the user terminal 1. Accordingly, the user terminal 1 can be an outgoing terminal that can not receive a service. In this way, when resources are allocated around the base station, the number of the outgoing terminals is one (MU1), and when the resources are allocated to the center of the user terminal, the number of outgoing terminals can be reduced to two (MU3, MU4) .

이상의 도 5에서 설명한 기지국을 중심으로 아웃티지 단말을 결정하는 동작은 아래의 표 3과 같을 수 있다.The operation of determining the outgoing terminal based on the base station described with reference to FIG. 5 may be as shown in Table 3 below.

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표 3을 참고하면, 스텝 2에서 그룹화부(210)는 복수의 기지국들 중에서 RSRP가 가장 큰 기지국을 이미 서빙 기지국으로 결정하고, 임시 서빙 기지국이 동일한 사용자 단말들을 그룹화(MU set)할 수 있다. 그리고, 자원 할당부(220)는 그룹에 속하는 사용자 단말들 중 요구 자원(bij)의 크기가 가장 작은 단말부터 대역 제한을 만족할 때까지 주파수 자원을 할당할 수 있다. 동일한 방법으로, 자원 할당부(220)는 모든 기지국을 대상으로 각 기지국에 서비스를 제공할 사용자 단말을 결정할 수 있다.Referring to Table 3, in step 2, the grouping unit 210 may determine that the base station having the largest RSRP among the plurality of base stations is already the serving base station, and the provisional serving base station may group the same user terminals (MU). The resource allocation unit 220 can allocate frequency resources from the UEs having the smallest size of the request resource b ij among the user terminals belonging to the group until the bandwidth limitation is satisfied. In the same manner, the resource allocation unit 220 can determine a user terminal to provide service to each base station for all base stations.

표 3의 스텝 3에서, 자원 할당부(220)는 각 기지국의 트래픽 로드에 기초하여 셀 주밍(cell zooming)을 수행할 수 있다. 예를 들어, 자원 할당부(220)는 트래픽 로드가 0인 기지국의 동작 상태가 슬립 상태가 되도록 제어할 수 있다. 그리고, 자원 할당부(220)는 모든 기지국들 중 서비스를 제공하고 있는 사용자 단말의 수가 가장 적은 기지국, 또는 트래픽 로드가 0인 기지국의 동작 상태가 슬립(sleep) 상태가 되도록 제어할 수 있다. 이때, 자원 할당부(220)는 슬립시키고자 하는 기지국에 속하는 적어도 하나의 사용자 단말을 적어도 하나의 이웃 기지국으로 오프로딩(offloading), 또는 핸드오버한 이후에, 사용자 단말의 수가 가장 적은 기지국을 슬립시킬 수 있다. In step 3 of Table 3, the resource allocation unit 220 may perform cell zooming based on the traffic load of each base station. For example, the resource allocation unit 220 may control the base station with a traffic load of 0 to be in the sleep state. The resource allocation unit 220 can control the base station having the smallest number of user equipments providing the service among all the base stations or the base station having the traffic load of 0 to be in the sleep state. At this time, the resource allocation unit 220 allocates the base station having the smallest number of user terminals to the sleep mode after offloading or handing over at least one user terminal belonging to the base station to be sleeped to at least one neighbor base station, .

이처럼, 자원 할당부(220)가 기지국을 중심으로 사용자 단말을 결정하여 자원을 할당하고, 셀 주밍을 수행함에 따라 아웃티지 단말을 수는 감소시키면서 전체 네트워크의 에너지 효율을 증가시킬 수 있다.As described above, the resource allocation unit 220 determines the user terminal based on the base station, allocates resources, performs cell zooming, and increases the energy efficiency of the entire network while reducing the number of outgoing terminals.

도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 셀 주밍 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다. 도 6에서, 셀 주밍 동작은 도 2의 자원 할당부(220)에 의해 수행될 수 있다. 도 6에서는, 도 6(a)와 같이 5개의 셀로 이루어진 셀룰라 네트워크에서의 셀 주밍 동작을 예를 들어 설명하기로 한다.Figure 6 is a diagram provided to illustrate the cell zooming operation in one embodiment of the present invention. In FIG. 6, the cell zooming operation can be performed by the resource allocation unit 220 of FIG. In Fig. 6, the cell zooming operation in the cellular network composed of five cells as shown in Fig. 6 (a) will be described as an example.

도 6(b)를 참고하면, 이웃 셀의 사용자 단말들이 중심 셀로 이동하여 중심 셀이 수용 가능한 캐패시티(capacity)보다 트래픽 로드가 높아진 경우, 자원 할당부(220)는 중심 셀의 셀 크기를 축소할 수 있다. 예를 들어, 자원 할당부(220)는 중심 셀에 속하는 서빙 기지국의 송신 전력을 감소시킴으로써, 중심 셀의 셀 크기를 축소시킬 수 있다. 이처럼, 자원 할당부(220)는 셀 크기를 축소하여 중심 셀의 캐패시티가 수용할 수 있는 사용자 단말들만 사용하도록 셀 줌 인(Cell Zoom in) 동작을 수행할 수 있다.6B, when the user terminals of neighboring cells move to the center cell and the traffic load becomes higher than the capacity that the center cell can accommodate, the resource allocation unit 220 reduces the cell size of the center cell can do. For example, the resource allocation unit 220 can reduce the cell size of the center cell by reducing the transmission power of the serving base station belonging to the center cell. In this manner, the resource allocation unit 220 can perform a cell zoom in operation so as to use only the user terminals that can accommodate the capacity of the center cell by reducing the cell size.

도 6(c)를 참고하면, 중심 셀에 존재하는 사용자 단말들이 이웃 셀로 이동하여 중심 셀의 트래픽 로드가 낮아진 경우, 자원 할당부(220)는 셀 크기를 확대하는 셀 줌 아웃(cell zoom out) 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 자원 할당부(220)는 중심 셀에 속하는 서빙 기지국의 송신 전력을 증가시킴으로써, 중심 셀의 크기를 확대하여 더 많은 사용자를 수용할 수 있다.6C, when the user terminals existing in the center cell move to a neighboring cell and the traffic load of the center cell decreases, the resource allocator 220 allocates a cell zoom out to enlarge the cell size, Operation can be performed. For example, the resource allocation unit 220 can increase the transmission power of the serving base station belonging to the center cell, thereby accommodating more users by enlarging the size of the center cell.

도 6(d)를 참고하면, 중심 셀의 사용자 수가 기설정된 기준 개수 이하이고, 이웃 셀의 트래픽 로드가 낮은 경우, 자원 할당부(220)는 중심 셀을 슬립(sleep)시키고, 이웃 셀의 셀 크기를 증가시킬 수 있다. 다시 말해, 자원 할당부(220)는 중심 셀에 속하는 서빙 기지국을 슬립(sleep)시키고, 이웃 셀의 크기를 확대시켜 중심 셀에 존재하는 사용자를 이웃 셀들에서 커버하여 계속 통신 서비스를 제공하도록 제어할 수 있다.6D, when the number of users of the central cell is less than a predetermined reference number and the traffic load of neighboring cells is low, the resource allocation unit 220 sleeps the center cell, The size can be increased. In other words, the resource allocation unit 220 sleeps the serving base station belonging to the center cell, enlarges the size of the neighboring cell, and controls the neighboring cells to cover the user existing in the center cell to continuously provide the communication service .

도 6(e)를 참고하면, 중심 셀의 사용자 단말의 개수가 기준 개수 이하이고 이웃 셀이 협력 통신(CoMP: Coordinated Multi Point)이 가능한 경우, 자원 할당부(220)는 중심 셀을 슬립시키고, 이웃 셀들이 협력 통신(CoMP)를 통해 슬립된 중심 셀의 사용자 단말들에게 통신 서비스를 제공하도록 제어할 수 있다.6E, if the number of user terminals of the central cell is equal to or less than the reference number and the neighboring cell is capable of Coordinated Multi Point (CoMP), the resource allocation unit 220 slips the center cell, Neighboring cells can be controlled to provide communication services to the user terminals of the center cell that are sleeping through cooperative communication (CoMP).

도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 서빙 기지국의 송신 전력을 결정하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다. 도 7에서, 송신 전력을 결정하는 동작은 도 2의 전력 결정부(230)에 의해 수행될 수 있다.7 is a flowchart provided to explain an operation of determining a transmission power of a serving base station in an embodiment of the present invention. In Fig. 7, the operation of determining the transmission power may be performed by the power determination unit 230 of Fig.

도 7에서, 전력 결정부(230)는 GPS 등을 통해 복수의 기지국들의 위치좌표를 모두 알고 있는 상태에서, 보로노이 다이어그램(Voronoi Diagram)에 기초하여 셀 경계 및 인접 셀들이 결정된 펨토셀 환경을 가정하여 설명하기로 한다. 보로노이 다이어그램은, 송신 전력을 결정하고자 하는 중심 기지국과 이웃 기지국들 간의 거리가 같아지는 지점을 선으로 연결하여 셀 경계를 결정하는 알고리즘이다. 여기서, 이웃 기지국은, 중심 기지국이 속하는 셀 주변에 위치하는 인접 셀에 속하는 기지국을 나타낼 수 있으며, 중심 기지국 주변에 하나 이상의 이웃 기지국이 존재할 수 있다. 그리고, 펨토셀의 경우, 인접 셀들 간의 거리가 서로 다른 포아송 배치 분포(Poisson Probability Processing: PPP)를 가질 수 있다. 7, the power determining unit 230 assumes a femtocell environment in which a cell boundary and neighbor cells are determined based on a Voronoi diagram in a state in which the position coordinates of a plurality of base stations are all known through GPS or the like I will explain. The Voronoi diagram is an algorithm for determining a cell boundary by connecting a point at which the distance between the central base station and neighboring base stations for determining the transmission power is equal to each other by a line. Here, the neighboring base station may represent a base station belonging to a neighboring cell located in the vicinity of a cell to which the center station belongs, and one or more neighboring base stations may exist around the central station. In the case of a femtocell, the distance between neighboring cells may have a Poisson Probability Processing (PPP).

710 단계에서, 전력 결정부(230)는 서빙 기지국과 각 이웃 기지국 간 거리의 거리를 계산할 수 있다.In step 710, the power determination unit 230 may calculate the distance between the serving base station and each neighboring base station.

예를 들어, 도 8을 참고하면, 전력 결정부(230)는 보로노이 다이어그램에 기초하여 서빙 기지국인 기지국 25와 인접한 셀에 속하는 이웃 기지국(기지국 0, 1, 3, 18, 20, 22, 23)을 결정할 수 있다. 전력 결정부(230)는 서빙 기지국으로부터 각 이웃 기지국 간의 거리(D1 내지 D7)를 계산할 수 있다. 이때, 전력 결정부(230)는 서빙 기지국 및 이웃 기지국들의 위치 좌표를 이미 알고 있으므로, 위치 좌표에 기초하여 상기 기지국 간의 거리(D1 내지 D7)를 계산할 수 있다.For example, referring to FIG. 8, the power determining unit 230 determines a power level of a neighboring base station (base stations 0, 1, 3, 18, 20, 22, 23 Can be determined. The power determination unit 230 may calculate distances D1 to D7 between the serving base station and neighboring base stations. At this time, since the power determining unit 230 already knows the position coordinates of the serving base station and the neighbor base stations, the power determining unit 230 can calculate the distances D1 to D7 between the base stations based on the position coordinates.

720 단계에서, 전력 결정부(230)는 계산된 서빙 기지국과 각 이웃 기지국간 거리의 평균(Davg)을 계산할 수 있다. 전력 결정부(230)는 계산된 평균을 기준 거리를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전력 결정부(230)는 아래의 수학식 6을 이용하여 거리의 평균(Davg)를 계산할 수 있다.In operation 720, the power determination unit 230 may calculate the average distance (Davg) between the calculated serving base station and each neighboring base station. The power determination unit 230 can determine the reference distance based on the calculated average. For example, the power determining unit 230 may calculate the distance average Davg using Equation (6) below.

Figure 112015006316545-pat00012
Figure 112015006316545-pat00012

수학식 6에서, Davg는 중심 셀의 서빙 기지국의 송신 전력을 결정하는 기준 거리를 나타낼 수 있다.In Equation (6), Davg may represent a reference distance for determining the transmission power of the serving base station of the center cell.

730 단계에서, 전력 결정부(230)는 기준 거리에 기초하여 송신 전력을 결정할 수 있다. 예를 들어, 전력 결정부(230)는 기준 거리(Davg)에 해당하는 지점에서 사용자 단말이 수신한 전력을 서빙 기지국의 송신 전력으로 결정할 수 있으며, 송신 전력은 아래의 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.In step 730, the power determination unit 230 can determine the transmission power based on the reference distance. For example, the power determining unit 230 may determine the power received by the user terminal at a point corresponding to the reference distance Davg as the transmission power of the serving base station, and the transmission power may be expressed as Equation (7) below .

Figure 112015006316545-pat00013
Figure 112015006316545-pat00013

수학식 7과 같이, 전력 결정부(230)가 서빙 기지국과 이웃 기지국들 간의 거리의 평균에 기초하여 송신 전력을 결정함에 따라, PPP 분포의 배치를 갖는 이웃 기지국들과 서빙 기지국 간의 거리 차이가 커서 발생하는 인접 셀 간 간섭 영향이 감소 또는 최소화될 수 있다.As shown in Equation (7), as the power determination unit 230 determines the transmission power based on the average of the distances between the serving base station and the neighbor base stations, the distance difference between the neighbor base stations having the arrangement of the PPP distribution and the serving base station is large The influence of interference between adjacent cells can be reduced or minimized.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (7)

통신을 요청한 복수의 사용자 단말들을 대상으로, 사용자 단말의 RSRP(Reference Signal Received Power)에 기초하여 복수의 셀들 중 어느 하나를 서빙 셀(serving cell)로 하는 사용자 단말들을 추출하여 그룹화하는 그룹화부; 및
그룹에 속하는 사용자 단말들 각각의 요구 자원에 기초하여 상기 그룹에 속하는 사용자 단말들 중 적어도 하나의 단말에 주파수 자원을 할당하는 자원 할당부
를 포함하고,
상기 그룹화부는,
상기 복수의 셀들 각각에 해당하는 기지국들로부터 수신된 사용자 단말에서의 신호들 중 상기 RSRP가 가장 큰 기지국을 상기 주파수 자원을 할당받기 위한 통신을 제공하는 임시 서빙 기지국으로 결정하고,
상기 자원 할당부는,
상기 임시 서빙 기지국에 속하는 사용자 단말들을 대상으로, 상기 임시 서빙 기지국으로 요청한 요구 자원의 크기가 가장 작은 사용자 단말부터 순차적으로 주파수 자원을 할당하고,
상기 임시 서빙 기지국은, 주파수 자원을 할당한 사용자 단말의 서빙 기지국으로 결정되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 장치.A grouping unit for extracting and grouping user terminals having a serving cell as one of a plurality of cells based on a reference signal received power (RSRP) of a user terminal for a plurality of user terminals requesting communication; And
For allocating a frequency resource to at least one of UEs belonging to the group based on a request resource of each user terminal belonging to the group,
Lt; / RTI >
The grouping unit,
Determining a base station having the largest RSRP among signals in a user terminal received from the base stations corresponding to each of the plurality of cells as a provisional serving base station providing communication for receiving the frequency resource,
Wherein the resource allocator comprises:
Allocating a frequency resource to user terminals belonging to the temporary serving base station sequentially from a user terminal having the smallest requested resource size to the temporary serving base station,
Wherein the temporary serving base station is determined as a serving base station of a user terminal that has allocated frequency resources. 제1항에 있어서,
상기 자원 할당부는,
상기 그룹에 속하는 사용자 단말들 각각의 채널 상태에 기초하여 상기 요구 자원의 크기를 결정하고,
상기 요구 자원이 기지국이 보유한 자원보다 큰 경우, 상기 주파수 자원을 할당하지 않는 것
을 특징으로 하는 자원 할당 장치.The method according to claim 1,
Wherein the resource allocator comprises:
Determining a size of the requested resource based on a channel state of each of user terminals belonging to the group,
If the requested resource is larger than the resource held by the base station, not allocating the frequency resource
The resource allocation apparatus comprising: 제1항에 있어서,
상기 자원 할당부는,
상기 복수의 셀들 각각에 속하는 기지국을 대상으로, 각 기지국의 트래픽 로드(traffic load)에 기초하여 기지국이 속하는 셀의 크기를 조절하는 셀 주밍(cell zooming)을 수행하는 것
을 특징으로 하는 자원 할당 장치.The method according to claim 1,
Wherein the resource allocator comprises:
Performing cell zooming to adjust the size of a cell to which a base station belongs based on a traffic load of each base station for a base station belonging to each of the plurality of cells
The resource allocation apparatus comprising: 제1항에 있어서,
상기 자원 할당부는,
상기 복수의 셀들 각각에 속하는 기지국을 대상으로, 기지국의 트래픽 로드가 가장 작은 기지국에 속하는 사용자 단말을 이웃 기지국으로 오프로딩(offloading)하는 것
을 특징으로 하는 자원 할당 장치. The method according to claim 1,
Wherein the resource allocator comprises:
Offloading a user terminal belonging to a base station having a smallest traffic load of a base station to a neighbor base station for a base station belonging to each of the plurality of cells
The resource allocation apparatus comprising: 제1항에 있어서,
상기 자원 할당부는,
상기 복수의 셀들 각각에 속하는 기지국을 대상으로, 각 기지국의 트래픽 로드(traffic load)에 기초하여 적어도 하나의 기지국의 동작 상태가 슬립(sleep) 상태가 되도록 제어하는 것
을 특징으로 하는 자원 할당 장치.The method according to claim 1,
Wherein the resource allocator comprises:
And controlling the operation state of at least one base station to be in a sleep state based on a traffic load of each base station for a base station belonging to each of the plurality of cells
The resource allocation apparatus comprising: 제1항에 있어서,
상기 복수의 셀들 중 어느 하나의 셀에 속하는 서빙 기지국과 적어도 하나의 이웃 기지국 간의 거리에 기초하여 상기 서빙 기지국에서의 송신 전력을 결정하는 전력 결정부를 더 포함하고,
상기 자원 할당부는,
상기 송신 전력에 기초하여 상기 그룹에 속하는 사용자 단말들 각각에 해당하는 요구 자원의 크기를 결정하는 것
을 특징으로 하는 자원 할당 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a power determination unit that determines a transmission power of the serving base station based on a distance between a serving base station and at least one neighbor base station belonging to any one of the plurality of cells,
Wherein the resource allocator comprises:
Determining a size of a requested resource corresponding to each of user terminals belonging to the group based on the transmission power
The resource allocation apparatus comprising: 제6항에 있어서,
상기 전력 결정부는,
상기 복수의 셀들 중 어느 하나의 셀에 속하는 서빙 기지국과 적어도 하나의 이웃 기지국 간의 거리 및 계산된 각 기지국간 거리의 평균 거리를 계산하고, 상기 평균 거리에 해당하는 지점에서의 수신 전력을 상기 서빙 기지국에서의 송신 전력으로 결정하는 것
을 특징으로 하는 자원 할당 장치.The method according to claim 6,
Wherein the power determining unit includes:
Calculates a distance between the serving base station and the at least one neighboring base station belonging to any one of the plurality of cells and an average distance between the calculated distances between the base stations and transmits the received power at a point corresponding to the average distance to the serving base station To be determined by the transmission power at
The resource allocation apparatus comprising:
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