KR101706350B1 - 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법 - Google Patents

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Abstract

다중 반송파를 제공하는 마크로 기지국 및 단일 반송파를 제공하는 펨토 기지국으로 구성되는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법은 상기 펨토 기지국으로부터의 간섭이 발생하면 채널 상태 정보 및 인접 펨토 기지국 정보를 획득하기 위하여 간섭이 발생하는 반송파 내에서 채널 스캔을 수행하는 단계, 상기 채널 상태 정보 및 상기 인접 펨토 기지국 정보를 포함하는 채널 측정 보고를 상기 마크로 기지국으로 전송하는 단계, 및 상기 마크로 기지국으로부터 반송파 변경 정보를 수신하여 변경된 반송파를 통하여 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.

Description

계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법{METHOD OF TRANSMITTING DATA FOR REDUCING INTERFERENCE IN HIERARCHICAL CELL STRUCTURE}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법에 관한 것이다.
통신의 발달과 멀티미디어 기술의 보급과 더불어 다양한 대용량 전송기술이 무선통신 시스템에 적용되고 있다. 무선용량을 증대시키기 위한 방법으로 보다 많은 주파수 자원을 할당하는 방법이 있지만, 한정된 주파수 자원을 다수의 사용자에게 보다 많은 주파수 자원을 할당하는 것은 한계가 있다. 한정된 주파수 자원을 보다 효율적으로 활용할 수 있는 방법 중 하나로 셀의 크기를 작게 만드는 방법이 있다. 셀의 크기를 작게 만들면 하나의 기지국이 서비스해야 하는 사용자의 수가 줄어들므로, 기지국은 사용자에게 보다 많은 주파수 자원을 할당할 수 있다. 셀의 크기를 작게 만들면 다수의 사용자에게 보다 좋은 상태의 대용량 서비스를 제공할 수 있다.
차세대 무선 인터페이스 표준을 정하는 IEEE 802.16 Task Group과 IEEE 802.16 기반의 광대역 무선 접속 시스템을 위한 서비스 및 네트워크 규격을 제공하는 비영리 단체인 WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) 포럼에서는 시스템의 효율 증대 및 실내(indoor) 환경에서의 서비스 질(Quality of Service, QoS) 개선을 위해서 펨토셀(femtocell)을 지원하는 무선 접속 시스템을 위한 규격 표준화 작업을 진행 중이다. WiMAX 포럼에서는 펨토 기지국을 고정 무선 링크 또는 국지적 광대역 유선 링크를 통해 IP 네트워크로 연결되는 저전력 저가 기국으로 정의한다. 펨토 기지국은 가정이나 사무실에 보급되어 있는 IP 네트워크와 연결되며, IP 네트워크를 통하여 이동통신 시스템의 핵심망(core network)에 접속하여 이동통신 서비스를 제공한다. 즉, 펨토 기지국은 디지털 가입자 회선(digital subscriber line; DSL)을 통하여 이동통신 시스템의 핵심망에 연결될 수 있다. 이동통신 시스템의 사용자는 실외에서 기존의 마크로셀(macro-cell)을 통하여 서비스를 제공받고, 실내에서는 펨토셀을 통하여 서비스를 제공받을 수 있다. 펨토셀은 기존의 마크로셀의 서비스가 건물 내에서 악화되는 점을 보완하여 이동통신 시스템의 실내 커버리지(coverage)를 개선하고, 정해진 특정 사용자만을 대상으로 서비스를 제공할 수 있으므로 높은 품질의 음성 서비스 및 데이터 서비스를 제공할 수 있다. 그리고 펨토셀은 마크로셀에서 제공되지 않는 새로운 서비스를 제공할 수 있으며, 펨토셀의 보급으로 유무선 융합(Fixed-Mobile Convergence; FMC)이 가속화되고 산업기반 비용이 절감될 수 있다.
펨토 기지국은 가정이나 SOHO(small office home office)의 사용자에 의해 설치될 수 있다. 펨토 기지국은 플러그 앤 플레이(Plug & Play)되어 아이들 모드(idle mode)를 포함하여 마크로 기지국과 같은 서비스를 제공할 수 있다. 마크로 기지국의 셀 영역 내에 수십에서 수백 개의 펨토 기지국이 설치될 수 있으며, 펨토 기지국은 기존의 중계기를 대신하여 음영 지역의 서비스를 개선하고 마크로 기지국의 부하를 경감시킬 수 있다. 그러나, 펨토 기지국은 마크로 기지국 또는 다른 펨토 기지국과 셀 영역이 서로 중첩되어 설치될 수 있으며, 이에 따라 펨토셀 간의 간섭 또는 펨토셀과 마크로셀 간의 간섭이 유발될 수 있다. 특히, 펨토 기지국과 마크로 기지국이 동일 주파수 또는 인접 주파수를 사용하는 경우, 펨토 기지국의 서비스 사용자뿐만 아니라 펨토 기지국 주변의 마크로 기지국의 서비스 사용자도 심각한 간섭을 받을 수 있다. 펨토 기지국의 간섭 완화를 위해 펨토 기지국의 전송 제어 및 셀 수준의 FFR(Fractional Frequency Reuse) 방법이 제안되고 있으나, 셀 경계의 개별 사용자에 대한 간섭 완화 방법이 제시되고 있지 않다.
따라서, 펨토 기지국의 셀 경계의 개별 사용자에 대한 간섭 완화 방법이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 펨토 기지국의 셀 경계 사용자에 대한 간섭을 줄일 수 있는 개별 사용자 기반의 간섭 완화 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 다중 반송파를 제공하는 마크로 기지국 및 단일 반송파를 제공하는 펨토 기지국으로 구성되는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법은 상기 펨토 기지국으로부터의 간섭이 발생하면 채널 상태 정보 및 인접 펨토 기지국 정보를 획득하기 위하여 간섭이 발생하는 반송파 내에서 채널 스캔을 수행하는 단계, 상기 채널 상태 정보 및 상기 인접 펨토 기지국 정보를 포함하는 채널 측정 보고를 상기 마크로 기지국으로 전송하는 단계, 및 상기 마크로 기지국으로부터 반송파 변경 정보를 수신하여 변경된 반송파를 통하여 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 다중 반송파를 제공하는 마크로 기지국 및 단일 반송파를 제공하는 펨토 기지국으로 구성되는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법은 상기 펨토 기지국으로부터의 간섭이 발생되는 반송파의 채널 상태 정보 및 인접 펨토 기지국 정보를 포함하는 채널 측정 보고를 단말로부터 수신하는 단계, 및 상기 채널 측정 보고를 기반으로 상기 단말의 반송파를 변경하여 변경된 반송파를 통하여 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
마크로 셀 및 펨토셀을 포함하는 계층적 셀 구조에서 인접한 펨토셀로부터의 간섭을 줄일 수 있고, 데이터 송수신 효율을 높일 수 있다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 다중 반송파를 제공하는 마크로 기지국 및 단일 반송파를 제공하는 펨토 기지국으로 구성되는 계층적 셀 구조에서 다중 반송파 모드로 동작하는 마크로 단말의 이동을 나타내는 일 예이다.
도 4는 도 3의 시나리오에서 간섭을 줄이기 위한 데이터 송수신 절차를 나타낸다.
도 5는 다중 반송파를 제공하는 마크로 기지국 및 단일 반송파를 제공하는 펨토 기지국으로 구성되는 계층적 셀 구조에서 단일 반송파 모드로 동작하는 마크로 단말의 이동을 나타내는 일 예이다.
도 6은 도 5의 시나리오에서 간섭을 줄이기 위한 데이터 송수신 절차를 나타낸다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 또한 상세한 설명을 생략하여도 본 기술분야의 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 부분의 설명은 생략하였다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16e (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화이다.
도 1은 펨토셀을 지원하는 WiMAX 시스템 구조의 일 예를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 일반적인 무선통신 시스템은 단말(User Equipment, UE) 및 기지국(Base Station, BS)을 포함한다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
단말은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국에는 하나 이상의 셀(cell)이 존재할 수 있다.
기지국은 셀 커버리지(coverage) 또는 배치 방식에 따라 펨토 기지국(femto BS) 및 마크로 기지국(macro BS)으로 구분될 수 있다. 펨토 기지국의 셀은 마크로 기지국의 셀보다 작은 크기를 가진다. 펨토 기지국의 셀의 전부 또는 일부는 마크로 기지국의 셀과 겹칠 수 있다. 이와 같이, 넓은 범위의 셀 내에 작은 범위의 셀이 중복되어 배치되는 구조를 계층적(hierarchy) 셀 구조라 한다. 펨토 기지국은 펨토셀(femto-cell), 홈노드-B(home node-B), CSG(closed subscriber group), WFAP(WiMAX Femto Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 마크로 기지국은 펨토셀과 구분하여 마크로셀(macro-cell)로 불릴 수 있다.
펨토 기지국에 접속하는 단말을 펨토 단말(femto UE)이라 하고, 마크로 기지국에 접속하는 단말을 마크로 단말(macro UE)이라 한다. 펨토 단말은 마크로 기지국으로의 핸드오버를 통하여 마크로 단말이 될 수 있고, 마크로 단말은 펨토 기지국으로의 핸드오버를 통하여 펨토 단말이 될 수 있다.
펨토 기지국은 인터넷 서비스 사업자(internet service provider, ISP)가 제공하는 인터넷에 DSL(digital subscriber line), 케이블(cable), 광섬유(Optical fiber), 무선(Wireless) 등으로 광대역 접속(broadband connection)이 가능하다. 펨토 기지국은 인터넷을 통하여 펨토셀 관리 시스템(femtocell management system) 및 이동통신 시스템의 ASN(Access Service Network)에 연결될 수 있다. 펨토셀 관리 시스템은 펨토 기지국이 이동통신 시스템의 CSN(Connectivity Service Network)에 접속할 수 있도록 펨토 기지국의 등록, 인증 및 보안 절차 등을 수행할 수 있다.
개방 사용자 그룹(Open Subscriber Group, 이하 OSG)을 위한 펨토 기지국은 단말을 호출할 때 마크로 기지국처럼 동작한다. 폐쇄 사용자 그룹(Closed Subscriber Group, 이하 CSG)을 위한 펨토 기지국은 해당 CSG에 속하는 단말에 한하여 페이징 메시지(paging message)를 방송할 수 있다. 펨토 기지국의 지원을 위한 OSG 및 CSG에 대한 정의는 'IEEE 802.16 Task Group m의 SDD(System Description Document)'를 참고할 수 있다.
이하에서 하향링크(downlink)는 기지국에서 단말로의 전송을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국의 일부분일 수 있다.
도 2는 프레임 구조의 일 예를 나타낸다. 계층적 셀 구조에서 마크로셀 및 펨토셀 중 적어도 어느 하나의 프레임 구조일 수 있다.
도 2를 참조하면, 슈퍼프레임(Superframe)은 슈퍼프레임 헤더(Superframe Header, SFH)와 4개의 프레임(frame, F0, F1, F2, F3)을 포함한다. 각 슈퍼프레임의 크기는 20ms이고, 각 프레임의 크기는 5ms인 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 슈퍼프레임 헤더는 슈퍼프레임에서 가장 앞서 배치될 수 있으며, 슈퍼프레임 헤더에는 공용 제어 채널(Common Control Channel)이 할당된다. 공용 제어채널은 슈퍼프레임을 구성하는 프레임들에 대한 정보 또는 시스템 정보와 같이 셀 내의 모든 단말들이 공통적으로 활용할 수 있는 제어정보를 전송하기 위하여 사용되는 채널이다. 슈퍼프레임 헤더 내 또는 슈퍼 프레임 헤더에 인접하여 동기신호(synchronization signal)를 전송하기 위한 동기채널이 배치될 수 있다. 동기신호는 셀 ID(identifier)와 같은 셀 정보를 나타낼 수 있다.
하나의 프레임은 다수의 서브프레임(Subframe, SF0, SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF7)을 포함한다. 각 서브프레임은 상향링크 또는 하향링크 전송을 위하여 사용될 수 있다. 서브프레임은 6 또는 7개의 OFDM 심볼로 구성될 수 있으나, 이는 예시에 불과하다. 프레임에는 TDD(Time Division Duplexing) 방식 또는 FDD(Frequency Division Duplexing) 방식이 적용될 수 있다. TDD 방식에서, 각 서브프레임은 동일한 주파수에서 서로 다른 시간에 상향링크 전송 또는 하향링크 전송을 위해 사용된다. 즉, TDD 방식의 프레임내의 서브프레임들은 시간영역에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분된다. FDD 방식에서, 각 서브프레임은 동일한 시간의 서로 다른 주파수에서 상향링크 전송 또는 하향링크 전송을 위해 사용된다. 즉, FDD 방식의 프레임내의 서브프레임들은 주파수 영역에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분된다. 상향링크 전송과 하향링크 전송은 서로 다른 주파수 대역을 차지하고, 동시에 이루어질 수 있다. 각 서브프레임에는 서브프레임 헤더(subframe header)가 포함될 수 있다. 서브프레임 헤더에는 서브프레임의 무선자원 할당 정보 등이 포함될 수 있다.
서브프레임은 적어도 하나의 주파수 구획(Frequency Partition)을 포함한다. 주파수 구획은 적어도 하나의 물리적 자원유닛(Physical Resource Unit, PRU)으로 구성된다. 주파수 구획은 국부적(Localized) PRU 및/또는 분산적(Distributed) PRU를 포함할 수 있다. 주파수 구획은 부분적 주파수 재사용(Fractional Frequency Reuse, FFR) 또는 멀티캐스트 및 브로드캐스트 서비스(Multicast and Broadcast Services, MBS)와 같은 다른 목적을 위하여 사용될 수 있다.
PRU는 복수개의 연속적인 OFDM 심볼과 복수개의 연속적인 부반송파를 포함하는 자원할당을 위한 기본적인 물리적 유닛으로 정의된다. PRU에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 하나의 서브프레임에 포함되는 OFDM 심볼의 갯수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 하나의 서프프레임이 6 OFDM 심볼로 구성될 때, PRU는 18 부반송파 및 6 OFDM 심볼로 정의될 수 있다. 논리적 자원유닛(Logical Resource Unit, LRU)은 분산적(distributed) 자원할당 및 국부적(localized) 자원할당을 위한 기본적인 논리 단위이다. LRU는 복수개의 OFDM 심볼과 복수개의 부반송파로 정의되고, PRU에서 사용되는 파일럿들을 포함한다. 따라서, 하나의 LRU에서의 적절한 부반송파의 개수는 할당된 파일럿의 수에 의존한다.
논리적 분산 자원유닛(Logical Distributed Resource Unit, DRU)은 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위하여 사용될 수 있다. DRU는 하나의 주파수 구획 내에 분산된 부반송파 그룹을 포함한다. DRU의 크기는 PRU의 크기와 같다. DRU를 형성하는 최소 단위는 하나의 부반송파이다.
논리적 연속 자원유닛(Logical Contiguous Resource Unit, CRU)은 주파수 선택적 스케줄링 이득을 얻기 위하여 사용될 수 있다. CRU는 국부적 부반송파 그룹을 포함한다. CRU의 크기는 PRU의 크기와 같다.
이제, 펨토 기지국을 지원하는 무선통신 시스템에서 다중 반송파(multi-carrier)를 제공하는 마크로 기지국의 사용자의 동작 모드에 따른 셀 운용 시나리오에 대해 간섭 완화를 위한 사용자의 반송파 관리 방법에 대하여 설명한다. 다중 반송파를 제공하는 마크로 기지국에 대하여 다중 반송파 모드로 동작하는 마크로 단말에 대한 제1 시나리오 및 단일 반송파 모드로 동작하는 마크로 단말에 대한 제2 시나리오에서 간섭을 완화할 수 있는 방법에 대하여 설명한다.
<제1 시나리오>
도 3은 다중 반송파를 제공하는 마크로 기지국 및 단일 반송파를 제공하는 펨토 기지국으로 구성되는 계층적 셀 구조에서 다중 반송파 모드로 동작하는 마크로 단말의 이동을 나타내는 일 예이다. 도 4는 도 3의 시나리오에서 간섭을 줄이기 위한 데이터 송수신 절차를 나타낸다.
도 3 및 4를 참조하면, 마크로 기지국은 4개의 반송파(RF1, RF2, RF3, RF4)를 운용한다고 하자. 마크로 단말은 제1 반송파(primary carrier, PC)로 RF1을 이용하여 마크로 기지국과 데이터를 송수신하고(S110), 제2 반송파(secondary carrier, SC)로 RF3을 이용하여 마크로 기지국과 데이터를 송수신한다(S115). 즉, 마크로 단말은 복수의 반송파를 이용하여 마크로 기지국과 데이터를 송수신하는 다중 반송파 모드로 동작한다. 이때, 마크로 기지국의 셀 영역 내에 위치한 펨토 기지국은 RF1을 이용하여 서비스를 제공한다고 하자. 즉, 마크로 기지국이 사용하는 복수의 반송파 중에서 일부의 반송파가 펨토 기지국과 공동으로 사용된다. 마크로 기지국이 사용하는 주파수 대역의 일부가 펨토 기지국과 공동으로 사용되는 방식을 부분공동채널(partial co-channel) 방식이라 할 수 있다. 펨토 기지국의 셀 영역에 인접하지 않는 위치 1에서 마크로 단말은 펨토 기지국과 서로 간섭하지 않고 마크로 기지국과 데이터를 송수신할 수 있다.
마크로 단말은 펨토 기지국의 셀 영역에 인접하는 위치 2로 이동할 수 있다(S120). 마크로 단말이 펨토 기지국으로 핸드오버를 수행할 수 있는 범위 a 이내로 진입하지는 않고 펨토 기지국의 간섭을 받을 수 있는 범위 b 이내로 진입하게 되면, 마크로 단말은 펨토 기지국으로 핸드오버를 수행하지 않으면서 펨토 기지국에 의해 심각한 간섭을 받을 수 있다. 또한, 펨토 기지국이 정해진 특정 단말에 대해서만 접속을 허용하는 CSG 펨토 기지국이고 마크로 단말이 CSG 그룹에 속하지 않는 경우에 마크로 단말이 펨토 기지국의 셀 영역으로 진입하면 펨토 기지국에 의해 심각한 간섭을 받을 수 있다.
마크로 단말은 펨토 기지국이 사용하는 반송파 RF1에 의해 제1 반송파 RF1을 이용한 데이터 송수신에 간섭을 받는다(S125). 이때, 펨토 기지국도 마크로 단말이 사용하는 제1 반송파 RF1에 의해 간섭을 받을 수 있다.
마크로 단말은 펨토 기지국으로부터의 간섭이 발생하면 채널 스캔(channel scan)을 수행한다(S130). 마크로 단말은 간섭이 발생하는 반송파 RF1 내에서 채널 스캔을 수행할 수 있다. 채널 스캔은 해당 채널을 통하여 전송되는 파일럿, 브로드캐스트 메시지 등을 수신하여 채널 상태를 측정하고 시스템 정보를 획득하는 과정을 의미한다. 마크로 단말은 반송파 RF1의 채널 상태를 측정하고 인접 펨토 기지국 정보를 획득할 수 있다.
마크로 단말은 반송파 RF1에 대한 채널 상태 정보 및 인접 펨토 기지국 정보를 포함하는 채널 측정 보고를 전송한다(S140). 인접 펨토 기지국 정보는 펨토 기지국의 ID 또는 펨토 기지국의 프리앰블 인덱스(preamble index)를 포함할 수 있다. 인접 펨토 기지국 정보는 마크로 기지국이 마크로 단말에게 할당하는 반송파를 선택하는데 참조될 수 있다. 채널 측정 보고는 제1 반송파 RF1 또는 제2 반송파 RF3을 통하여 전송될 수 있다. 제1 반송파 RF1에 대한 채널 측정 보고이므로, 제1 반송파 RF1을 이용하여 채널 측정 보고가 전송될 수 있다. 또는 제1 반송파 RF1은 펨토 기지국에 의해 간섭을 받고 있는 채널이므로, 제2 반송파 RF3을 이용하여 제1 반송파 RF1에 대한 채널 측정 보고가 전송될 수도 있다.
마크로 기지국은 마크로 단말로부터 전송되는 채널 측정 보고를 기반으로 간섭이 발생하는 마크로 단말의 제1 반송파를 변경할 수 있다(S150). 펨토 기지국이 CSG를 위한 기지국이고 단말이 해당 CSG 그룹에 속하지 않는 경우 또는 단말이 펨토 기지국으로의 핸드오버를 원하지 않는 경우, 마크로 기지국은 마크로 단말의 간섭 완화를 위해 제1 반송파를 변경할 수 있다. 마크로 기지국은 단말이 검출한 인접 펨토 기지국 정보를 수신하여 마크로 단말 주변에 위치한 펨토 기지국 정보를 획득할 있으며, 인접 펨토 기지국이 사용하는 반송파의 주파수, 자원할당, 전력 정보 등을 참조하여 변경될 마크로 단말의 제1 반송파의 주파수 대역을 결정할 수 있다. 마크로 기지국은 마크로 단말의 제1 반송파를 RF2 또는 RF4로 변경할 수 있는데, 여기서는 RF1의 인접 주파수가 아닌, 즉 간섭이 적은 RF4가 마크로 단말의 제1 반송파로 선택되는 것으로 가정한다.
마크로 기지국은 반송파의 변경을 마크로 단말에게 알릴 수 있다(S155). 반송파 변경 알림에는 변경되는 반송파가 제1 반송파인지 제2 반송파인지를 지시하고 해당 반송파가 어느 주파수로 변경되는지를 지시하는 반송파 변경 정보 및 반송파의 변경 시점에 대한 정보가 포함될 수 있다. 반송파 변경 알림은 제2 반송파 RF3을 통하여 전송되거나 변경 전의 제1 반송파 RF1을 통하여 전송될 수 있다. 마크로 단말은 반송파 변경 알림을 수신하여 변경되는 제1 반송파의 주파수 및 변경 시점에 대한 정보를 획득할 수 있다.
마크로 기지국과 마크로 단말은 변경된 제1 반송파 RF4를 이용하여 펨토 기지국의 간섭을 완화하여 데이터를 송수신할 수 있다(S160). 또한 마크로 기지국과 마크로 단말은 제2 반송파 RF3을 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다(S165).
이상에서, 마크로 단말의 제1 반송파가 펨토 기지국의 반송파와 동일하여 제1 반송파의 주파수를 변경하는 것을 예로 들었다. 마크로 단말의 제2 반송파가 펨토 기지국의 반송파와 동일하여 제2 반송파의 주파수를 변경하는 경우에도 제1 반송파의 변경 과정과 동일한 절차에 따라 수행될 수 있다. 또한 마크로 단말의 제1 반송파 및 제2 반송파가 인접 펨토 기지국에 의해 간섭을 받는 경우에는 마크로 기지국의 판단에 따라 제1 반송파 및 제2 반송파가 모두 변경될 수 있다.
<제2 시나리오>
도 5는 다중 반송파를 제공하는 마크로 기지국 및 단일 반송파를 제공하는 펨토 기지국으로 구성되는 계층적 셀 구조에서 단일 반송파 모드로 동작하는 마크로 단말의 이동을 나타내는 일 예이다. 도 6은 도 5의 시나리오에서 간섭을 줄이기 위한 데이터 송수신 절차를 나타낸다.
도 5 및 6을 참조하면, 마크로 기지국은 4개의 반송파(RF1, RF2, RF3, RF4)를 운용하고, 마크로 단말은 반송파 RF1을 이용하여 마크로 기지국과 데이터를 송수신한다고(S210) 가정하자. 즉, 마크로 단말은 하나의 반송파를 이용하여 마크로 기지국과 데이터를 송수신하는 단일 반송파 모드로 동작한다. 이때, 마크로 기지국의 셀 영역 내에 위치한 펨토 기지국은 RF1을 이용하여 서비스를 제공한다고 하자. 펨토 기지국의 셀 영역에 인접하지 않는 위치 1에서 마크로 단말은 펨토 기지국과 서로 간섭하지 않고 마크로 기지국과 데이터를 송수신할 수 있다.
마크로 단말은 펨토 기지국의 셀 영역에 인접하는 위치 2로 이동할 수 있다(S220). 마크로 단말이 펨토 기지국으로 핸드오버를 수행할 수 있는 범위 a 이내로 진입하지는 않고 펨토 기지국의 간섭을 받을 수 있는 범위 b 이내로 진입하게 되면, 마크로 단말은 펨토 기지국으로 핸드오버를 수행하지 않으면서 펨토 기지국에 의해 심각한 간섭을 받을 수 있다. 또한, 펨토 기지국이 정해진 특정 단말에 대해서만 접속을 허용하는 CSG 펨토 기지국이고 마크로 단말이 CSG 그룹에 속하지 않는 경우에 마크로 단말이 펨토 기지국의 셀 영역으로 진입하면 펨토 기지국에 의해 심각한 간섭을 받을 수 있다.
마크로 단말은 펨토 기지국이 사용하는 반송파 RF1에 의해 반송파 RF1을 이용한 데이터 송수신에 간섭을 받는다(S225). 이때, 펨토 기지국도 마크로 단말이 사용하는 반송파 RF1에 의해 간섭을 받을 수 있다.
마크로 단말은 펨토 기지국으로부터의 간섭이 발생하면 채널 스캔(channel scan)을 수행한다(S230). 마크로 단말은 간섭이 발생하는 반송파 RF1 내에서 채널 스캔을 수행할 수 있다. 마크로 단말은 반송파 RF1의 채널 상태를 측정하고 인접 펨토 기지국 정보를 획득할 수 있다. 그리고 마크로 단말은 동일 셀 내의 주파수간 핸드오버를 위해 다른 주파수 대역을 스캔할 수 있다. 즉, 마크로 단말은 마크로 기지국이 운용하는 반송파 RF1 내지 RF4의 채널 상태를 측정할 수 있다.
마크로 단말은 채널 상태 정보 및 인접 펨토 기지국 정보를 포함하는 채널 측정 보고를 전송한다(S240). 채널 상태 정보에는 간섭이 발생된 반송파 RF1 및 마크로 기지국이 운용하는 다른 주파수 대역의 반송파 RF2 내지 RF3의 채널 상태에 대한 정보가 포함될 수 있다. 인접 펨토 기지국 정보에는 펨토 기지국의 ID 또는 펨토 기지국의 프리앰블 인덱스(preamble index)가 포함될 수 있다. 채널 측정 보고 메시지는 스캐닝 보고 메시지라 할 수 있다. 인접 펨토 기지국 정보는 마크로 기지국이 마크로 단말에게 할당하는 반송파를 선택하는데 참조될 수 있다. 채널 측정 보고는 반송파 RF1을 통하여 전송될 수 있다.
마크로 기지국은 마크로 단말로부터 전송되는 채널 측정 보고를 기반으로 동일 셀 내의 주파수간 핸드오버(inter-frequency handover)를 수행한다(S250). 즉, 마크로 기지국은 간섭이 발생하는 마크로 단말의 반송파를 변경시킬 수 있다. 펨토 기지국이 CSG를 위한 기지국이고 단말이 해당 CSG 그룹에 속하지 않는 경우 또는 단말이 펨토 기지국으로의 핸드오버를 원하지 않는 경우, 마크로 기지국은 마크로 단말의 간섭 완화를 위해 마크로 단말의 반송파를 변경할 수 있다. 마크로 기지국은 단말이 검출한 인접 펨토 기지국 정보를 수신하여 마크로 단말 주변에 위치한 펨토 기지국 정보를 획득할 있으며, 인접 펨토 기지국이 사용하는 반송파의 주파수, 자원할당, 전력 정보 등을 참조하여 변경될 마크로 단말의 반송파의 주파수 대역을 결정할 수 있다.
동일 셀 내의 주파수간 핸드오버는 단말의 다른 주파수 대역의 스캐닝 이후에 단말의 초기 핸드오버(initiated handover) 또는 기지국의 초기 핸드오버 과정에 따라 수행될 수 있다. 동일 셀 내 주파수간 핸드오버를 위한 핸드오버 메시지에는 핸드오버 요청 메시지(handover request message, HO-REQ), 핸드오버 명령 메시지(handover command message, HO-CMD) 및 핸드오버 지시 메시지(handover indication message, HO-IND) 메시지가 포함된다.
표 1은 핸드오버 메시지를 나타낸다.
Message Notes
HO-REQ Indication of Intra-Cell inter-carrier handover
Recommended target carrier information of the current serving BS
HO-CMD Indication of Intra-Cell inter-carrier handover
Recommended target carrier information of the current serving BS
HO-IND Target carrier information of the current serving BS
기지국의 초기 핸드오버의 경우, 마크로 기지국은 핸드오버 요청 메시지를 마크로 단말에게 전송한다. 핸드오버 요청 메시지는 동일 셀 내 주파수간 핸드오버를 지시하고 현재 서빙 기지국의 타겟 반송파를 추천한다. 마크로 기지국으로부터 핸드오버 요청 메시지를 수신한 마크로 단말은 추천된 타겟 반송파를 스캔한다. 마크로 단말은 스캔한 타겟 반송파에 대한 정보를 포함하는 핸드오버 정보 메시지를 마크로 기지국으로 전송한다. 마크로 기지국은 동일 셀 내 주파수간 핸드오버를 지시하는 핸드오버 명령 메시지를 마크로 단말에게 전송한다. 핸드오버 명령 메시지는 현재 서빙 기지국의 타겟 반송파 정보를 포함할 수 있다.
단말의 초기 핸드오버의 경우, 마크로 단말은 다른 주파수 대역의 스캔 정보를 포함하는 핸드오버 요청 메시지를 마크로 기지국으로 전송한다. 핸드오버 요청 메시지는 동일 셀 내 주파수간 핸드오버를 지시하고 현재 서빙 기지국의 타겟 반송파를 추천할 수 있다. 마크로 기지국은 마크로 단말에게 할당할 반송파를 결정하여 타겟 반송파 정보를 포함하는 핸드오버 명령 메시지를 전송한다.
단말이 다중 반송파 구성정보(multi-carrier configuration)를 수신한 경우, 타겟 반송파 정보에는 반송파 인덱스만이 포함될 수 있다. 만일, 단말이 다중 반송파 구성정보를 수신하지 못한 경우, 타겟 반송파 정보에는 타겟 반송파에 대하여 중심 주파수(예를 들어, Band Class index and channel index), 채널 대역폭, 반송파 유형(예를 들어, fully/partially configured), 이중통신 모드(duplexing mode), 프리앰블 인덱스, 전송 전력 등의 정보가 포함될 수 있다.
마크로 기지국은 마크로 단말의 반송파를 RF2, RF3, RF4 중 어느 하나로 변경할 수 있으며, 마크로 단말은 동일 셀 내의 주파수간 핸드오버를 통하여 반송파 변경 정보를 획득할 수 있다. 여기서는 RF1과의 간섭이 적은 RF4가 마크로 단말의 반송파로 선택되는 것으로 가정한다.
마크로 기지국과 마크로 단말은 변경된 반송파 RF4를 이용하여 펨토 기지국의 간섭을 완화하여 데이터를 송수신할 수 있다(S260).
이와 같이, 마크로 단말이 펨토 기지국의 셀 영역 근처로 이동하여 펨토 기지국과의 간섭이 발생하는 경우, 이에 대한 정보를 마크로 기지국으로 알리고 이용하는 반송파를 변경함으로써 펨토 기지국에 의한 간섭을 완화하고 개별 사용자에 대한 데이터 전송 효율을 높일 수 있다.
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

Claims (15)

  1. 다중 반송파를 제공하는 마크로 기지국 및 단일 반송파를 제공하는 펨토 기지국으로 구성되는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법에 있어서,
    상기 펨토 기지국으로부터의 간섭이 발생하면 간섭이 발생하는 제1 반송파 내에서 채널 스캔을 수행하여 채널 상태 정보 및 인접 펨토 기지국 정보를 획득하는 단계;
    상기 채널 상태 정보 및 상기 인접 펨토 기지국 정보를 포함하는 채널 측정 보고를 제2 반송파를 통하여 상기 마크로 기지국으로 전송하는 단계;
    상기 마크로 기지국으로부터 상기 제2 반송파를 통해 상기 채널 측정 보고에 기반한 반송파 변경 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 반송파 변경 정보를 기반으로 변경된 제3 반송파를 통하여 데이터를 상기 마크로 기지국으로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 반송파 변경 정보는 상기 제1 반송파를 상기 제3 반송파로 변경함을 지시하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 인접 펨토 기지국 정보는 펨토 기지국 ID(identifier) 또는 펨토 기지국의 프리앰블 인덱스(preamble index)를 포함하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법.
  3. 제1 항에 있어서, 동일 셀 내의 주파수간 핸드오버를 위하여 상기 간섭이 발생하는 반송파 이외의 다른 주파수 대역의 채널 스캔을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 동일 셀 내의 주파수간 핸드오버는 단말의 초기 핸드오버 또는 기지국의 초기 핸드오버 과정에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 단말의 초기 핸드오버 과정은 상기 동일 셀 내의 주파수간 핸드오버의 지시 및 타겟 반송파의 추천을 포함하는 핸드오버 요청 메시지를 상기 마크로 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 단말의 초기 핸드오버 과정은 상기 핸드오버 요청 메시지에 대한 응답으로 타겟 반송파 정보를 포함하는 핸드오버 명령 메시지를 상기 마크로 기지국으로부터 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법.
  7. 제4 항에 있어서, 상기 기지국의 초기 핸드오버 과정은 상기 동일 셀 내의 주파수간 핸드오버의 지시 및 현재 서빙 기지국의 타겟 반송파를 추천하는 핸드오버 요청 메시지를 상기 마크로 기지국으로부터 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 기지국의 초기 핸드오버 과정은 상기 핸드오버 요청 메시지에 대한 응답으로 타겟 반송파 정보를 포함하는 핸드오버 정보 메시지를 상기 마크로 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법.
  9. 제3 항에 있어서, 상기 동일 셀 내의 주파수간 핸드오버 과정에서 반송파의 변경을 위한 타겟 반송파 정보를 상기 마크로 기지국과 교환하되, 다중 반송파 구성정보가 수신될 때 상기 타겟 반송파 정보는 반송파 인덱스만을 포함하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법.
  10. 제3 항에 있어서, 상기 동일 셀 내의 주파수간 핸드오버 과정에서 반송파의 변경을 위한 타겟 반송파 정보를 상기 마크로 기지국과 교환하되, 다중 반송파 구성정보가 수신되지 않을 때 상기 타겟 반송파 정보는 타겟 반송파의 중심 주파수, 채널 대역폭, 반송파 유형, 이중통신 모드, 프리앰블 인덱스, 전송 전력 등의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법.
  11. 다중 반송파를 제공하는 마크로 기지국 및 단일 반송파를 제공하는 펨토 기지국으로 구성되는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법에 있어서,
    상기 펨토 기지국으로부터의 간섭이 발생되는 제1 반송파의 채널 상태 정보 및 인접 펨토 기지국 정보를 포함하는 채널 측정 보고를 제2 반송파를 통해 단말로부터 수신하는 단계;
    상기 채널 측정 보고를 기반으로 상기 제1 반송파를 제3 반송파로 변경하는 단계; 및
    상기 제1 반송파가 상기 제3 반송파로 변경됨을 지시하는 반송파 변경 정보를 상기 제2 반송파를 통해 상기 단말로 전송하고, 상기 제3 반송파를 통하여 상기 단말로 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 단말은 복수의 반송파를 이용하여 데이터를 송수신하는 다중 반송파 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법.
  13. 제11 항에 있어서, 상기 단말은 하나의 반송파를 이용하여 데이터를 송수신하는 단일 반송파 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 단일 반송파 모드로 동작하는 단말로부터 전송되는 상기 채널 측정 보고는 동일 셀 내의 주파수간 핸드오버를 위하여 상기 간섭이 발생되는 반송파 이외의 다른 주파수 대역의 채널 상태 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 동일 셀 내의 주파수간 핸드오버는 단말의 초기 핸드오버 또는 기지국의 초기 핸드오버 과정에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구조에서 간섭을 줄이는 데이터 전송방법.
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