KR101722330B1 - 3ＧＰＰ ＬＴＥ－Ａ 초고밀도네트워크에서 로드 밸런싱을 위한 ＱｏＳ 우선권 기반의 협력 스케줄링 및 하이브리드 스펙트럼 액세스 방법 및 시스템 - Google Patents

3ＧＰＰ ＬＴＥ－Ａ 초고밀도네트워크에서 로드 밸런싱을 위한 ＱｏＳ 우선권 기반의 협력 스케줄링 및 하이브리드 스펙트럼 액세스 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

3GPP LTE-A 초고밀도네트워크에서 로드 균형을 위한 QoS 우선권 기반의 협력 스케줄링 및 하이브리드 스펙트럼 액세스 방법 및 시스템이 제시된다. 3GPP LTE 시스템은 두-계층 이종망 (HetNet) 네트워크의 개념을 사용한다. 여기에서 낮은 전력 및 적은 커버리지를 가진 펨토셀들이 사용자들의 QoS 요구사항들을 만족시키고, 전체 네트워크 처리량을 향상시키기 위해 매크로 셀들에 놓인다. 하지만, 상호 채널 배치는 셀룰러 네트워크의 성능을 상당히 악화시키는 상호 계층 간섭의 문제를 일으킨다. 상호 계층 간섭을 완화시키기 위한 방안으로 CoMP 전송과 같은 상호-계층 협력 기법이 제안된다. 본 발명에서, 두 계층 이종망 네트워크에서 다운링크 CoMP 전송을 위한 QoS 우선순위 기반 협력 스케쥴링 및 하이브리드 스펙트럼 접속 기법을 제안한다. 제안된 QoS-CSaHSA 기법은 이웃 셀 간섭을 고려함으로써 펨토셀의 전력 요구사항들을 동적으로 감소시고, 또한 상기 펨토셀들을 하이브리드 접속 모드로 전환함으로써 상기 매크로셀 로드의 균형을 잡는다. 게다가, 상호 계층 간섭을 감소시키기 위한 다른 가능성이 없을 때 CS CoMP를 수행함으로써 기지국의 불필요한 뮤팅(muting)을 감소시킬 수 있다. 사용자의 QoS 요구사항들을 고려하지 않는 CSG에서 펨토셀들을 동작시키는 종래기술과 비교하면, 제안된 기법은 거의 두 배의 셀-에지 사용자 처리량을 갖고, 패킷 손실 및 콜 차단 가능성을 감소시킨다.

Description

3ＧＰＰ ＬＴＥ－Ａ 초고밀도네트워크에서 로드 밸런싱을 위한 ＱｏＳ 우선권 기반의 협력 스케줄링 및 하이브리드 스펙트럼 액세스 방법 및 시스템{Method and System for QoS Priority-based Coordinated Scheduling and Hybrid Spectrum Access for Load Balancing in 3GPP LTE-A Ultra Dense Network}
본 발명은 eNBs 또는 FeNBs와 연관된 사용자들을 위한 QoS 우선권 기반 협력 스케쥴링 및 하이브리드 스펙트럼 접속(QoS-CSaHSA: QoS priority-based coordinated scheduling and hybrid spectrum access)방법 및 시스템에 관한 것이다.
차세대 모바일 통신(5G) 시스템들은 총 데이터 처리량(aggregate data rates)에서 1000x 증가를 목표로 한다. 이러한 데이터 처리량을 달성하기 위해, 종래기술인 매크로셀의 eNB(evolved NodeB) 기반 네트워크 아키텍처에서 주요 패러다임의 변화가 요구된다.
이러한 패러다임의 변화를 달성하기 위해 광대역폭(massive bandwidths)을 갖는 매우 높은 캐리어 주파수(very high carrier frequencies), eNBs에서 매우 많은 수의 안테나들, 및 상기 HetNet 환경을 형성하기 위한 고밀도 저전력 스몰 셀들의 또 다른 계층(another tier of dense low-power small cells)의 배치 활용과 같은 다양한 가능성들이 있다.
언급된 기법들 중에 보다 효율적이고 쉬운 방법은 상기 eNBs의 동일한 주파수 대역(same frequency band)을 재사용함으로써 저전력 스몰 셀들, 특히 펨토셀들(FeNB)을 활용하는 것이다. 하지만, eNBs및 FeNBs 간 동일한 주파수 대역들의 사용은 몇몇 종류의 상호 채널 간섭(co-channel interference)을 일으킨다.
상호 채널 간섭을 감소시키기 위해, eNBs 및 FeNBs 간 사용자들의 QoS(quality of service) 우선순위, 이웃 FeNBs 간 정보를 교환함으로써 FeNBs의 그룹 형성, 전력 제어 접근 방법들, 및 게임 이론기반 스케쥴링 및 펨토셀들 클러스터링을 고려함으로써 종래기술에 따른 동적 주파수 대역폭 할당(dynamic frequency band allocation)을 포함하는 다양한 종류의 기법들이 고려된다.
모든 종래기술들 중, eNBs 및 FeNBs 협력은 QoS, 형평성(fairness), 및 로드 균형(load balancing)의 관점에서 더 많은 장점들을 제공하지만, 채널 상태 정보(CSI: channel state information)를 공유하는 관점에서 피드백 복잡성으로 비용이 조금 증가한다.
그러므로, 본 발명은 간섭 제안 셀룰러 네트워크에서 성능 향상을 위해, 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정(CoMP: cooperative communications or coordinated multipoint)하여 전송하는 방안을 고려한다.
CoMP 협력 세트(CoMP cooperating set)에서, 상기 전송 포인트들은 유용한 신호들(useful signals)로 간섭 신호들을 전송하는 것에 대한 결정 및 데이터 전송을 스케쥴링하여 협력함으로써, 상기 UE의 신호 대 간섭 및 노이즈 비율(SINR; signal-to-interference-and-noise ratio), 특히 주변 셀 에지(cell edge)들의 SINR을 개선할 수 있다.
UDN 에서 주요 과제는 네트워크에서 성능을 감소시키는 몇몇 간섭을 일으키는 상기 어그레시브 주파수 재사용 기법에 따른 예상치 못한 펨토셀 간섭들이다. 내부 셀 간섭 문제는 네트워크가 조밀해질수록 예상치 못한 스몰 셀들(small cells)로 인해 더욱 심각해지기 때문에, 높은 다운링크(DL: downlink) 간섭을 갖는 네트워크 환경에서 성능 개선을 제공하기 위한 전력 및 스펙트럼 효율 협력 기법을 필요로 한다. 본 발명에서는 매크로 사용자 장치(MUE: macro user equipment)를 위한 FeNBs으로부터의 상호 채널 간섭(co-channel interference)에 초점을 맞춘다. 또한 높은 eNB 로드 상태 균형을 위해, 상기 MUEs에 대한 펨토셀들 스펙트럼을 사용함으로써 상기 eNB 로드 균형을 위한 CSG(closed-subscriber group) 모드로부터 하이브리드 접속(HA: hybrid access) 모드로 펨토셀들의 전환을 제안한다.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 협력 스케줄링 및 하이브리드 스펙트럼 액세스 방법은 eNB에 연결하는 MUE 및 FeNB에 연결하는 FUE를 갖는 HeNet 환경에서 FeNB를 배치하는 단계, 상기 FeNB를 배치하는 동안, 상기 FeNB에 전력을 할당하는 단계, 상기 FeNB를 배치한 후, 상기 FeNB가 주변 MUE로부터 HII보고를 수신하였는지 여부를 체크하는 단계, 상기 FeNB 가 주변 MUE로부터 HII보고를 수신하였을 경우, 상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위와 비교하는 단계, 상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위의 비교결과에 따라 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하고, 상기 FeNB로부터 MUE 또는 FUE가 서비스를 받는 단계를 포함한다.
상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위의 비교결과에 따라 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하고, 상기 FeNB로부터 MUE 또는 FUE가 서비스를 받는 단계는 상기 MUE의 우선순위가 상기 FUE의 우선순위보다 클 경우, 상기 FeNB에 할당된 전력을 제어하고 하이브리드 접속 모드를 사용하는 단계, 상기 FeNB의 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하는 단계, 상기 FUE의 SINR을 미리 정해진 SINR 조건과 비교하는 단계, 상기 FUE의 SINR이 미리 정해진 SINR 조건 이상일 경우, 상기 FeNB로부터 상기 FUE가 서비스를 받는 단계를 포함한다.
상기 MUE의 우선순위가 상기 FUE의 우선순위보다 클 경우, 상기 FeNB에 할당된 전력을 제어하고 하이브리드 접속 모드를 사용하는 단계는 상기 HII의 임계값을 고려하여 상기 FeNB에 할당된 전력을 감소 시키기 위한 어그레서 FeNB를 선택하는 단계, 상기 어그레서 FeNB의 전력을 미리 정해진 SINR 조건까지 감소시키는 단계, 상기 MUE의 CQI가 향상될 경우, 상기 어그레서 FeNB의 전력을 미리 정해진 전력까지 증가시키는 단계, 상기 주변 MUE로부터 HII보고가 수신된 경우, 하이 eNB 로드 상태가 결정되고, 상기 FeNB는 상기 HII를 감소시키기 위해 하이브리드 접속 모드를 사용하는 단계를 포함한다.
상기 FeNB의 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하는 단계는 상기 하이브리드 접속 모드를 이용하여 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하기 위한 FUE를 체크하는 단계, 상기 FeNB이 필요로 하는 SINR을 고려하여 상기 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하기 위한 FeNB의 수를 결정하는 단계, 상기 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하여 상기 FeNB 간 FUE가 서비스를 받는 단계를 포함한다.
상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위의 비교결과에 따라 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하고, 상기 FeNB로부터 MUE 또는 FUE가 서비스를 받는 단계는 상기 MUE의 우선순위가 상기 FUE의 우선순위보다 작을 경우, 상기 FeNB의 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하는 단계, 상기 eNB가 계속해서 간섭된MUE의 다음 CQI 보고를 수신하는 단계, 상기 MUE의 SINR을 미리 정해진 SINR 조건과 비교하는 단계, 상기 MUE의 SINR이 미리 정해진 SINR 조건 이상일 경우, 상기 FeNB로부터 상기 MUE가 서비스를 단계를 포함한다.
상기 MUE의 우선순위가 상기 FUE의 우선순위보다 작을 경우, 상기 FeNB의 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하는 단계는 상기 HII보고가 수신되고, 상기 MUE가 CoMP 협력 세트에서 비활성 FeNB로부터 도움을 필요로 하는 단계, 상기 MUE가 필요로 하는 SINR을 만족시키기 위해 상기 eNB 및 FeNB 간 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정을 수행하기 위한 어그레서 FeNB를 선택하는 단계, 상기 MUE가 서비스를 받기 위해 상기 eNB 및 FeNB 간 상기 CoMP 협력 세트를 사용하는 단계를 포함한다.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 협력 스케줄링 및 하이브리드 스펙트럼 액세스 시스템은 eNB에 연결하는 MUE 및 FeNB에 연결하는 FUE를 갖는 HeNet 환경에서 FeNB를 배치하는 FeNB 배치부, 상기 FeNB를 배치하는 동안, 상기 FeNB에 전력을 할당하는 전력 할당부, 상기 FeNB를 배치한 후, 상기 FeNB가 주변 MUE로부터 HII보고를 수신하였는지 여부를 체크하고, 상기 FeNB가 주변 MUE로부터 HII보고를 수신하였을 경우, 상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위와 비교하는 판단부, 상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위의 비교결과에 따라 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하는 CoMP 조정부, 상기 FeNB로부터 MUE 또는 FUE가 서비스를 받는 제어부를 포함한다.
상기 MUE의 우선순위가 상기 FUE의 우선순위보다 클 경우, 상기 전력 할당부는 상기 FeNB에 할당된 전력을 제어하고 하이브리드 접속 모드를 사용하고, 상기 CoMP 조정부는 상기 FeNB의 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하고, 상기 판단부는 상기 FUE의 SINR을 미리 정해진 SINR 조건과 비교하고, 상기 제어부는 상기 FUE의 SINR이 미리 정해진 SINR 조건 이상일 경우, 상기 FeNB로부터 상기 FUE가 서비스를 받는다.
이때, 상기 전력 할당부는 상기 HII의 임계값을 고려하여 상기 FeNB에 할당된 전력을 감소 시키기 위한 어그레서 FeNB를 선택하고, 상기 어그레서 FeNB의 전력을 미리 정해진 SINR 조건까지 감소시키고, 상기 MUE의 CQI가 향상될 경우, 상기 어그레서 FeNB의 전력을 미리 정해진 전력까지 증가시킨다.
이때, 상기 주변 MUE로부터 HII보고가 수신된 경우, 상기 제어부는 높은 eNB 로드 상태로 결정되고, 상기 FeNB는 상기 HII를 감소시키기 위해 하이브리드 접속 모드를 사용한다.
이때, 상기 판단부는 상기 하이브리드 접속 모드를 이용하여 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하기 위한 FUE를 체크하고, 상기 CoMP 조정부는 상기 FeNB이 필요로 하는 SINR을 고려하여 상기 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하기 위한 FeNB의 수를 결정하고, 상기 제어부는 상기 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하여 상기 FeNB 간 FUE가 서비스를 받는다.
상기 MUE의 우선순위가 상기 FUE의 우선순위보다 작을 경우, 상기 CoMP 조정부는 상기 FeNB의 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하고, 상기 판단부는 상기 MUE의 SINR을 미리 정해진 SINR 조건과 비교하고, 상기 제어부는 상기 MUE의 SINR이 미리 정해진 SINR 조건 이상일 경우, 상기 FeNB로부터 상기 MUE가 서비스를 받는다.
이때, 상기 CoMP 조정부는 상기 MUE가 필요로 하는 SINR을 만족시키기 위해 상기 eNB 및 FeNB 간 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정을 수행하기 위한 어그레서 FeNB를 선택하고, 상기 MUE가 서비스를 받기 위해 상기 eNB 및 FeNB 간 상기 CoMP 협력 세트를 사용한다.
본 발명의 실시예들에 따르면 eNBs 간 협력을 고려하고, 사용자 QoS 우선순위에 기반한 펨토셀들에 하이브리드 접속을 허용하는 펨토셀에 적절한 전력을 할당하기 위한 크로스 티어 간 간섭(cross-tier interference)의 몇몇 문제점을 해결한다.
제안된 QoS-CSaHSA 기법은 로드-인식 사용자 결합(load-aware user association), QoS 우선순위, 및 UDN에서 사용되기에 유용한 크로스 티어 간 간섭을 감소시키는 사용자 처리량과 같은 수많은 제약들을 고려한다.
제안된 기법은 특히 내부 사이트 CoMP 모드(Inter-site CoMP mode) 를 사용하는 UDN 배치 시나리오에서 수행할 수 있다. 제안된 기법은 VoIP 및 비디오 서비스에 대한 패킷 손실 비율을 감소시킨다. 게다가, 제안된 QoS-CSaHSA 기법은 평균 처리량, 에지 처리량에서의 개선 및 패킷 처리량에서의 개선을 제공한다.
따라서, 제안된 QoS-CSaHSA 기법은 QoS 우선순위에 기반하여 협력을 수행함으로써 제한된 스펙트럼 자원을 보다 효율적으로 활용하고, 그 결과 사용자 처리량을 향상시켜 PLR(packet loss rate) 및 CBP(call blocking probability)의 감소 결과를 가져온다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 시스템 배치 모델이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 스케쥴링에서 펨토셀 접속 모드를 활용한 효과를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 스케줄링 및 하이브리드 스펙트럼 액세스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 스케줄링 및 하이브리드 스펙트럼 액세스 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPS 전달 서비스(EPS Bearer Service) 아키텍처이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비-CSG 멤버들에 대하여 스펙트럼 접속을 제공하기 위한 스펙트럼 접속 비율 기반 FeNB 대역폭 분할을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치된 FeNB GW를 갖는 전체 E-UTRAN 아키텍처이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제안된 QoS-CSaHSA 기법 사용에 따른 UE 처리량 성능 비교를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 로딩 상태들에 대한 패킷 손실 비율을 나타내는 도면이다. (a) VoIP 플로우 및 (b) 다른 스펙트럼 접속 모드들을 갖는 비디오 사용자들.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 스펙트럼 접속 기법들에 대한 eNB 로드 상태 변화에 따른 MUEs에 대한 콜 차단 가능성을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 스펙트럼 접속 기법들에서 로드 균형 인덱스들을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 시스템 배치 모델이다.
배치 시나리오(Deployment Scenario)는 도 1과 같이 LTE-eNB 및 LTE-FeNB, 그리고 MUE(Macro UE) 및 FUE(Femto UE)의 LTE 초밀집 네트워크(UDN: ultra-dense network) 환경에서 이루어진다.
펨토(Femto) 및 매크로(Macro)는 동일한 대역폭(bandwidth)를 사용한다.
CoMP 협력 세트(CoMP cooperating set)는 시간-주파수 자원(time-frequency resource)에서 UE에 대한 데이터 전송에 직접 또는 간접적으로 참여하는 포인트들(지리적으로 분리된)의 세트이다.
주된 간섭 시나리오(Interference Scenario)는 FeNB로부터 MUE로의 다운링크 간섭이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 스케쥴링에서 펨토셀 접속 모드를 활용한 효과를 나타내는 도면이다.
제안된 발명은 아래의 3가지 주요 단계를 포함한다.
1) 펨토셀 사용자 장치(FUEs: femtocell user equipment) 및 MUEs의 QoS 우선순위(priority)를 비교한다.
2) 높은 우선순위(higher priority)를 갖는 MUEs에 대하여, 상기 eNB 로드 상태(load conditions)의 균형을 위해 상기 FeNBs의 전력을 감소시키고, 상기 FeNBs를 하이브리드 접속(HA: hybrid access) 모드로 전환한다. FeNBs에 대하여 하이브리드 접속(HA)을 사용함으로써, 상기 MUE아 대역폭을 공유하기 때문에 FUE SINR 요구사항들이 만족되지 않는 경우, FUE 요구사항들을 만족시키기 위해 CS CoMP가 수행된다.
3) 높은 QoS 우선순위를 갖는 FUEs를 위해, CS CoMP가 수행되고, MUE는 그것의 QoS요구사항을 만족할 수 있고, FUE의QoS 및 데이터 레이트 요구사항들(data rate requirements)을 유지하기 위해 FeNBs를 위한 전력 제어(PC: power control)는 고려되지 않는다.
상기 QoS-CSaHSA 기법은 상기 MUEs 처리량 성능(throughput performance), 로드 상태 균형(balances load conditions)을 최대화 하고, 상기 패킷 손실 비율(PLR: packet loss rate) 및 콜 차단 가능성(CBP: call blocking probability)을 감소시키고, 또한 사용자의 QoS 요구사항들을 만족시킨다.
앞서 설명된 문제점을 해결하기 위해 펨토셀들(femtocells)을 위한 QoS 우선 순위 기반 스케쥴링 조정 및 하이브리드 스펙트럼 접속(QoS-CSaHSA: QoS priority-based coordinated scheduling and hybrid spectrum access)을 제안한다.
상기 제안된 QoS-CSaHSA 은 내부 셀 간섭을 줄이기 위해 상기 FeNBs 의 전력을 제어하는 동안 상기 사용자들 Qos 요구들을 고려하고, 이것은 또한 사용자의 SINR 요구사항을 만족하지 못하는 기지국들(BSs) 간 협력하는 경우, 도 2에 나타낸 것과 같이 FeNBs 가 CSG로부터 HA 모드로 전환(switch)하도록 허용할 수 있다. 아래에서 도 3의 흐름도를 참조하여 제안된 QoS-CSaHSA 의 상세한 과정을 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 스케줄링 및 하이브리드 스펙트럼 액세스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
협력 스케줄링 및 하이브리드 스펙트럼 액세스 방법은 eNB에 연결하는 MUE 및 FeNB에 연결하는 FUE를 갖는 HeNet 환경에서 FeNB를 배치하는 단계(310), 상기 FeNB를 배치하는 동안, 상기 FeNB에 전력을 할당하는 단계(320), 상기 FeNB를 배치한 후, 상기 FeNB가 주변 MUE로부터 HII보고를 수신하였는지 여부를 체크하는 단계(330), 상기 FeNB가 주변 MUE로부터 HII보고를 수신하였을 경우, 상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위와 비교하는 단계(340), 상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위의 비교결과에 따라 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하고, 상기 FeNB로부터 MUE 또는 FUE가 서비스를 받는 단계(350~393)를 포함한다.
단계(310)에서, eNB에 연결하는 MUE 및 FeNB에 연결하는 FUE를 갖는 HeNet 환경에서 FeNB를 배치한다.
상기 MUE는 FeNBs로부터 상호 채널 간섭(CCI: co-channel interference)을 받고, 상기 높은 간섭 식별자(HII: high interference indicator) 보고(report)를 eNB로 전송한다. FeNB는 DL 수신기 "스니퍼(sniffer)" 기능을 사용하거나 또는 X2 간섭에 의해 HII를 수신(listen)할 수 있다.
단계(320)에서, 상기 FeNB를 배치하는 동안, 상기 FeNB에 전력을 할당한다.
상기 FeNB 배치 동안, 수학식(1)에 나타낸 적절한 전력(요구되는 전력만큼 수신된 전력)이 상기 FeNB에 할당된다.
Figure 112015099380199-pat00001
수학식 (1),
여기서
Figure 112015099380199-pat00002
FeNB 배치 후에 eNB 및 FeNB는 상기 주변 MUEs로부터 HII 보고를 수신한다.
상기 FeNB를 배치한 후, 상기 FeNB가 주변 MUE로부터 HII보고를 수신하였는지 여부를 체크한다.
MUE가 상기 FeNB 주변에 HII를 보고하지 않을 경우, FeNB는 적절한 전력을 사용하고, 협력 스케줄링 및 하이브리드 스펙트럼 액세스 과정을 종료한다.
반면에 HII가 보고될 경우, 다음 단계(UE가 필요로 하는 CoMP, MUE 또는 FUE의 UEs의 서비스 우선순위를 결정하는)로 이동한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPS 전달 서비스(EPS Bearer Service) 아키텍처이다.
상기 UEs의 우선순위는 도 5에 나타낸 "전달 모델들(Bearer Models)"을 사용하는 eNB에 의해 결정된다. 표 1에 나타낸 우선순위 테이블은 QCI(QoS Class Identifier)에 기반한 서비스들을 구분하기 위해 사용된다.
<표 1>
Figure 112015099380199-pat00003

단계(340)에서, 상기 FeNB가 주변 MUE로부터 HII보고를 수신하였을 경우, 상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위와 비교한다.
상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위의 비교결과에 따라, 단계(350~393)에서 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하고, 상기 FeNB로부터 MUE 또는 FUE가 서비스를 받는다.
상기 MUE의 우선순위가 상기 FUE의 우선순위보다 클 경우, 단계(350)에서 상기 FeNB에 할당된 전력을 제어하고 하이브리드 접속 모드를 사용한다.
단계(350)는 상기 HII의 임계값을 고려하여 상기 FeNB에 할당된 전력을 감소 시키기 위한 어그레서 FeNB를 선택하는 단계, 상기 어그레서 FeNB의 전력을 미리 정해진 SINR 조건까지 감소시키는 단계, 상기 MUE의 CQI가 향상될 경우, 상기 어그레서 FeNB의 전력을 미리 정해진 전력까지 증가시키는 단계, 상기 주변 MUE로부터 HII보고가 수신된 경우, 하이 eNB 로드 상태가 결정되고, 상기 FeNB는 상기 HII를 감소시키기 위해 하이브리드 접속 모드를 사용하는 단계를 포함한다.
MUE가 FUE보다 더 높은 우선순위를 갖는 경우 HII 임계값을 고려함으로써 전력 감소를 위해 가장 가까운 어그레서 FeNBs(aggressor FeNBs)를 선택한다.
상기 FeNB 전력을 수학식(2)에 나타낸 MUE가 필요로 하는 SINR 조건까지 감소시킨다.
Figure 112015099380199-pat00004
, 수학식 (2)
여기서
Figure 112015099380199-pat00005
MUE의 CQI가 더 좋아질 경우,
Figure 112015099380199-pat00006
까지 상기 FeNB 전력을 증가시킨다. FeNB 전력을
Figure 112015099380199-pat00007
까지 증가시킨 후에, MUE로부터 어떤 HII 보고가 있었는지 체크한다.
HII 보고가 있는 경우, 높은 eNB 로드 상태들(load conditions)이 결정되고, FeNB는 HII를 감소시키기 위해 HA 모드를 사용한다.
그렇지 않으면, 상기 단계를 종료한다.
높은 eNB 로드 조건(high eNB load conditions)이 결정되면, FeNBs는 HII를 감소시키기 위해 HA 모드를 사용하고, 수학식(3)에 나타낸 것과 같이 처리량(throughput)을 최대화한다.
Figure 112015099380199-pat00008
수학식 (3)
여기서,
Figure 112015099380199-pat00009
는 서빙 기지국(BS) i로부터 사용자 k에 의해 얻은 사용자 처리량이고,
Figure 112015099380199-pat00010
는 기지국(BS) 할당 식별자(1 이 첨부되거나, 그렇지 않으면 0이 첨부되는)이고,
Figure 112015099380199-pat00011
는 기지국(BS) i의 로드이다.
상기 HA모드를 펨토셀들(femtocells)에 할당함으로써, 다음 두 개의 팩터들이 상기 사용자 연관(user association)을 결정한다.
1)
Figure 112015099380199-pat00012
및 2) 스펙트럼 접속 비율(spectrum access ratio)(
Figure 112015099380199-pat00013
)
그러면, 상기
Figure 112015099380199-pat00014
에서 변화는 FeNBs에 의한 서빙 영역(serving area)을 차례로 확장시키거나 감소시키고, FeNBs를 갖는 비-CSG 멤버들(non-CSG members)(또는 MUEs)을 각각 연관하거나(associates) 분리한다(disassociates).
상기 FeNB를 갖는 사용자 연관은 수학식(4)와 같이 RSRP 차(difference)에 기반하여 수행된다.
Figure 112015099380199-pat00015
, 수학식 (4)
여기서,
Figure 112015099380199-pat00016
을 계산한 후에, 이것은 상기 미리 결정된
Figure 112015099380199-pat00017
와 비교된다.
Figure 112015099380199-pat00018
이
Figure 112015099380199-pat00019
보다 클 경우, 상기 비-CSG 멤버는 해당 FeNB와 연관되거나, 그렇지 않으면 상기 기본 eNB 연관(original eNB association)이 유지된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비-CSG 멤버들에 대하여 스펙트럼 접속을 제공하기 위한 스펙트럼 접속 비율에 기반한 FeNB 대역폭 분할을 설명하기 위한 도면이다.
사용자 연관을 결정하기 위한 두 번째 팩터는 상기 스펙트럼 접속 비율(
Figure 112015099380199-pat00020
)이다. 이것은 도 6에 나타낸 것과 같이 상기 간섭을 감소시키기 위해 비-CSG 멤버들에게 할당될 수 있는 전체 이용 가능한 FeNB BW
Figure 112015099380199-pat00021
의 상기 팩터를 결정한다.
단계(360)에서, 상기 FeNB의 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정한다.
단계(360)는 상기 하이브리드 접속 모드를 이용하여 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하기 위한 FUE를 체크하는 단계, 상기 FeNB이 필요로 하는 SINR을 고려하여 상기 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하기 위한 FeNB의 수를 결정하는 단계, 상기 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하여 상기 FeNB 간 FUE가 서비스를 받는 단계를 포함한다.
HA 모드를 사용하여 체크한다. 이때 CoMP를 수행하기 위해 FUE이 요구된다. CoMP가 요구되면, CoMP 클러스터에서 SINR을 요구하는 FUEs를 고려함으로써 FeNBs의 수를 결정한다. 그리고, 상기 클러스터에서 FUE가 서비스를 받기 위해 상기 FeNBs 간 CoMP CS를 사용하고, 상기 SINR 조건들을 요구하는 FUE를 체크하기 위해 다음 단계로 이동한다.
단계(371)에서, 상기 FUE의 SINR을 미리 정해진 SINR 조건과 비교한다.
FUEs 간 CS CoMP 를 적용함으로써 상기 FUE가 수학식(5)에 나타낸 SINR 조건을 만족하는지 여부를 체크한다.
Figure 112015099380199-pat00022
. 수학식 (5)
상기 FUE의 SINR이 미리 정해진 SINR 조건 이상일 경우, 단계(372)에서 상기 FeNB로부터 상기 FUE가 서비스를 받는다.
상기 FUE SINR 이 상기 수학식(5)을 만족하는 경우, 어떠한 도움 없이 이웃 FeNBs으로부터 FUE가 서비스를 받는다, 다시 말해 FeNBs 간 CoMP 적용을 중단한다. 그리고, 상기 협력 스케줄링 및 하이브리드 스펙트럼 액세스 과정을 종료한다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 MUE의 우선순위가 상기 FUE의 우선순위보다 작을 경우, 단계(380)에서 상기 FeNB의 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정한다.
단계(380)는 상기 HII보고가 수신되고, 상기 MUE가 CoMP 협력 세트에서 비활성 FeNB로부터 도움을 필요로 하는 단계, 상기 MUE가 필요로 하는 SINR을 만족시키기 위해 상기 eNB 및 FeNB 간 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정을 수행하기 위한 어그레서 FeNB를 선택하는 단계, 상기 MUE가 서비스를 받기 위해 상기 eNB 및 FeNB 간 상기 CoMP 협력 세트를 사용하는 단계를 포함한다.
HII가 보고되고, 상기 MUE는 수학식(6)에 나타낸 SINR 조건을 충족하지 못하기 때문에 MUE는 CoMP 협력 세트(CoMP cooperating set)에서 상기 비활성 FeNBs(non-active FeNBs)로부터 도움을 필요로 한다.
Figure 112015099380199-pat00023
수학식 (6)
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치된 FeNB GW를 갖는 전체 E-UTRAN 아키텍처이다.
상기 하이브리드 UE 접속(Hybrid UE access)은 상기 eNB 및 비활성 FeNB 간 상기 CoMP 로부터 고려된다. 상기 X2 간섭은 도 7에 나타낸 것과 같이 상기 정보를 공유하기 위해 상기 eNB 및 FeNB 간 고려된다.
상기 MUE가 요구하는 SINR를 만족시키기 위해 eNB 및 FeNBs 간 CoMP를 수행하기 위한 상기 임계값 간섭(threshold interference)에 기반하여 상기 CoMP 클러스터로부터 가장 가까운 어그레서(aggressor) FeNBs를 선택한다.
상기 CoMP 협력 세트(CoMP cooperating set) 에서 상기 MUE가 서비스를 받기 위해 상기 eNB 및 FeNB 간 CoMP CS를 사용한다.
단계(391)에서, 상기 eNB가 계속해서 간섭된 MUE의 다음 CQI 보고를 수신한다.
단계(392)에서, 상기 MUE의 SINR을 미리 정해진 SINR 조건과 비교한다.
FUEs 간 CS CoMP를 적용함으로써 상기 MUE 가 수학식(7)의 SINR 조건을 만족하는지 체크한다. 수학식(7)을 만족하는 경우, 다음 단계로 이동하고, 그렇지 않으면 상기 수학식(7)의 조건을 계속해서 체크한다.
Figure 112015099380199-pat00024
수학식 (7)
단계(393)에서, 상기 MUE의 SINR이 미리 정해진 SINR 조건 이상일 경우, 상기 FeNB로부터 상기 MUE가 서비스를 받는다.
상기 FUE SINR 이 상기 조건 수학식(7)을 만족할 경우, 이웃 FeNBs 로부터 어떠한 도움 없이 MUE가 서비스를 받는다, 다시 말해 FeNBs 간 CoMP 적용을 중단한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 스케줄링 및 하이브리드 스펙트럼 액세스 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
본 실시예에 따른 협력 스케줄링 및 하이브리드 스펙트럼 액세스 시스템(eNodeb)은 프로세서/모뎀 모듈(Processor/Modem Module), RRM 모듈(RRM Module), 메모리(Memory) 및 EPC(Evolved Packet Core)를 포함한다.
이러한 협력 스케줄링 및 하이브리드 스펙트럼 액세스 시스템(eNodeb)은 도 3의 단계들(310~393)을 수행하기 위해 구성될 수 있다.
프로세서/모뎀 모듈(Processor/Modem Module)은 L2 레이어 기능부(L2 Layer Functionality) 및 중앙 제어부(Central Control Entity)를 포함할 수 있다.
L2 레이어 기능부(L2 Layer Functionality)는 패킷 압축(Packet Compression), 로지컬 채널들(Logical Channels) 및 전송 채널들(Transport Channels) 간의 분할 및 멀티플렉싱(Segmentation & Mulitplexing), HARQ 동작 등을 수행한다.
중앙 제어부(Central Control Entity)는 CoMP 동작 제어 및 관리(CoMP Operation Control & Management)를 수행할 수 있다.
MUE 및 FUE로부터 각각의 채널 정보를 얻은 후, 중앙 제어부(Central Control Entity)는 eNB 및 FeNB를 위한 협력 스케줄링을 수행한다.
RRM 모듈(RRM Module)은 전력 할당(Power Allocation) 및 협력 스케줄링(Coordinated Scheduling)을 수행한다.
상기 MUE는 FeNBs로부터 상호 채널 간섭(CCI: co-channel interference)을 받고, 상기 높은 간섭 식별자(HII: high interference indicator) 보고(report)를 eNB로 전송한다. FeNB는 DL 수신기 "스니퍼(sniffer)" 기능을 사용하거나 또는 X2 간섭에 의해 HII를 수신(listen)할 수 있다.
RRM 모듈(RRM Module)은 FeNB 배치 동안, 상기 수학식(1)에 나타낸 적절한 전력(요구되는 전력만큼 수신된 전력)을 상기 FeNB에 할당한다. FeNB 배치 후에 eNB 및 FeNB는 상기 주변 MUEs로부터 HII 보고를 수신한다.
상기 FeNB가 주변 MUE로부터 HII보고를 수신하였을 경우, 상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위와 비교한다.
상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위의 비교결과에 따라, 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하고, 상기 FeNB로부터 MUE 또는 FUE가 서비스를 받는다.
상기 MUE의 우선순위가 상기 FUE의 우선순위보다 클 경우, 상기 FeNB에 할당된 전력을 제어하고 하이브리드 접속 모드를 사용한다.
MUE의 우선순위가 상기 FUE의 우선순위보다 클 경우, HII의 임계값을 고려하여 상기 FeNB에 할당된 전력을 감소 시키기 위한 어그레서 FeNB를 선택한다. 상기 어그레서 FeNB의 전력을 미리 정해진 SINR 조건까지 감소시키고, 상기 MUE의 CQI가 향상될 경우, RRM 모듈(RRM Module)을 이용하여 상기 어그레서 FeNB의 전력을 미리 정해진 전력까지 증가시킨다. 상기 주변 MUE로부터 HII보고가 수신된 경우, 하이 eNB 로드 상태가 결정되고, 상기 FeNB는 상기 HII를 감소시키기 위해 하이브리드 접속 모드를 사용한다.
MUE가 FUE보다 더 높은 우선순위를 갖는 경우, RRM 모듈(RRM Module)을 이용하여 HII 임계값을 고려함으로써 전력 감소를 위해 가장 가까운 어그레서 FeNBs(aggressor FeNBs)를 선택한다.
상기 FeNB 전력을 상기 수학식(2)에 나타낸 MUE가 필요로 하는 SINR 조건까지 감소시킨다.
MUE의 CQI가 더 좋아질 경우,
Figure 112015099380199-pat00025
까지 상기 FeNB 전력을 증가시킨다. FeNB 전력을
Figure 112015099380199-pat00026
까지 증가시킨 후에, MUE로부터 어떤 HII 보고가 있었는지 체크한다.
HII 보고가 있는 경우, 높은 eNB 로드 상태들(load conditions)이 결정되고, FeNB는 HII를 감소시키기 위해 HA 모드를 사용한다. 그렇지 않으면, 상기 단계를 종료한다.
높은 eNB 로드 조건(high eNB load conditions)이 결정되면, FeNBs는 HII를 감소시키기 위해 HA 모드를 사용하고, 상기 수학식(3)에 나타낸 것과 같이 처리량(throughput)을 최대화한다.
상기 HA모드를 펨토셀들(femtocells)에 할당함으로써, 다음 두 개의 팩터들이 상기 사용자 연관(user association)을 결정한다.
1)
Figure 112015099380199-pat00027
및 2) 스펙트럼 접속 비율(spectrum access ratio)(
Figure 112015099380199-pat00028
)
그러면, 상기
Figure 112015099380199-pat00029
에서 변화는 FeNBs에 의한 서빙 영역(serving area)을 차례로 확장시키거나 감소시키고, FeNBs를 갖는 비-CSG 멤버들(non-CSG members)(또는 MUEs)을 각각 연관하거나(associates) 분리한다(disassociates).
상기 FeNB를 갖는 사용자 연관은 상기 수학식(4)와 같이 RSRP 차(difference)에 기반하여 수행된다.
여기서,
Figure 112015099380199-pat00030
을 계산한 후에, 이것은 상기 미리 결정된
Figure 112015099380199-pat00031
와 비교된다.
Figure 112015099380199-pat00032
이
Figure 112015099380199-pat00033
보다 클 경우, 상기 비-CSG 멤버는 해당 FeNB와 연관되거나, 그렇지 않으면 상기 기본 eNB 연관(original eNB association)이 유지된다.
사용자 연관을 결정하기 위한 두 번째 팩터는 상기 스펙트럼 접속 비율(
Figure 112015099380199-pat00034
)이다. 이것은 도 6에 나타낸 것과 같이 상기 간섭을 감소시키기 위해 비-CSG 멤버들에게 할당될 수 있는 전체 이용 가능한 FeNB BW
Figure 112015099380199-pat00035
의 상기 팩터를 결정한다.
이후, 중앙 제어부(Central Control Entity)는 FeNB의 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정한다. 상기 하이브리드 접속 모드를 이용하여 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하기 위한 FUE를 체크하고, 상기 FeNB이 필요로 하는 SINR을 고려하여 상기 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하기 위한 FeNB의 수를 결정한다. 그리고, 상기 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하여 상기 FeNB 간 FUE가 서비스를 받도록 한다.
다음으로, HA 모드를 사용하여 체크한다. 이때 CoMP를 수행하기 위해 FUE이 요구된다. CoMP가 요구되면, CoMP 클러스터에서 SINR을 요구하는 FUEs를 고려함으로써 FeNBs의 수를 결정한다. 그리고, 상기 클러스터에서 FUE가 서비스를 받기 위해 상기 FeNBs 간 CoMP CS를 사용하고, 상기 SINR 조건들을 요구하는 FUE를 체크하기 위해 다음 단계로 이동한다.
상기 FUE의 SINR을 미리 정해진 SINR 조건과 비교한다.
FUEs 간 CS CoMP 를 적용함으로써 상기 FUE가 상기 수학식(5)에 나타낸 SINR 조건을 만족하는지 여부를 체크한다.
상기 FUE의 SINR이 미리 정해진 SINR 조건 이상일 경우, 상기 FeNB로부터 상기 FUE가 서비스를 받는다.
상기 FUE SINR 이 상기 수학식(5)을 만족하는 경우, 어떠한 도움 없이 이웃 FeNBs으로부터 FUE가 서비스를 받는다, 다시 말해 FeNBs 간 CoMP 적용을 중단한다. 그리고, 상기 협력 스케줄링 및 하이브리드 스펙트럼 액세스 과정을 종료한다.
상기 HII보고가 수신될 경우, 상기 MUE가 CoMP 협력 세트에서 비활성 FeNB로부터 도움을 필요로 한다. RRM 모듈(RRM Module)은 상기 MUE가 필요로 하는 SINR을 만족시키기 위해 상기 eNB 및 FeNB 간 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정을 수행하기 위한 어그레서 FeNB를 선택한다. 이때, 상기 MUE가 서비스를 받기 위해 상기 eNB 및 FeNB 간 상기 CoMP 협력 세트를 사용한다.
HII가 보고되고, 상기 MUE는 상기 수학식(6)에 나타낸 SINR 조건을 충족하지 못하기 때문에 MUE는 CoMP 협력 세트(CoMP cooperating set)에서 상기 비활성 FeNBs(non-active FeNBs)로부터 도움을 필요로 한다.
상기 MUE가 요구하는 SINR를 만족시키기 위해 eNB 및 FeNBs 간 CoMP를 수행하기 위한 상기 임계값 간섭(threshold interference)에 기반하여 상기 CoMP 클러스터로부터 가장 가까운 어그레서(aggressor) FeNBs를 선택한다.
상기 CoMP 협력 세트(CoMP cooperating set) 에서 상기 MUE가 서비스를 받기 위해 상기 eNB 및 FeNB 간 CoMP CS를 사용한다.
상기 eNB가 계속해서 간섭된 MUE의 다음 CQI 보고를 수신하고, 상기 MUE의 SINR을 미리 정해진 SINR 조건과 비교한다.
FUEs 간 CS CoMP를 적용함으로써 상기 MUE 가 상기 수학식(7)의 SINR 조건을 만족하는지 체크한다. 수학식(7)을 만족하는 경우, 다음 단계로 이동하고, 그렇지 않으면 상기 수학식(7)의 조건을 계속해서 체크한다.
상기 MUE의 SINR이 미리 정해진 SINR 조건 이상일 경우, 상기 FeNB로부터 상기 MUE가 서비스를 받는다.
상기 FUE SINR 이 상기 조건 수학식(7)을 만족할 경우, 이웃 FeNBs 로부터 어떠한 도움 없이 MUE가 서비스를 받는다, 다시 말해 FeNBs 간 CoMP 적용을 중단한다.
메모리(Memory)는 동작 시스템(Operating System) 및 알고리즘 코드들 및 데이터 저장부(Algorithms Codes & Data Storage)(Qos-CSaHSA Scheme Source Code)를 포함한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제안된 QoS-CSaHSA 기법 사용에 따른 UE 처리량 성능 비교를 나타내는 도면이다.
상기 UDN 시나리오에서의 사용자의 평균 처리량(throughput), HA 모드를 사용하여 달성된 처리량 게인(throughput gain), 패킷 손실 비율(packet loss rate), 콜 차단 가능성(call blocking probability) 및 4x4 MIMO 시스템을 사용한 로드 균형 인덱스(load balancing index) 측면에서 제안된 QoS-CSaHSA 기법의 성능을 평가한다.
UE 처리량은 QoS-CSaHSA 기법에 의해 상승한다. 앞서 설명된 모든 스펙트럼 접속 모드들(spectrum access modes)에 대하여, CDF(cumulative distribution function)의 5%, 50%, 및 95% 에서 상기 MUE 및 FUE 처리량 커브들을 비교하고, 이것들은 각각 에지(edge), 평균(average), 및 피크 처리량(peak throughput)의 측면에 관한 것이다.
MUE가 HA 모드를 사용함으로써 에지, 평균 및 피크 처리량 측면에서 성능이 뛰어난 것을 알 수 있다. 특히 MUEs의 평균 처리량은 도 8에 나타낸 것과 같이 OSG 모드와 비교했을 때 HA 모드를 사용함으로써 66.6% 상승한 것을 확인할 수 있다.
이러한 처리량 개선은 MUEs가 FeNBs의 스펙트럼에 접속하기 위한 기회를 갖기 때문이고, 이것은 MUEs 에 대한 기회 처리량 게인(opportunistic throughput gain)을 증가시킨다. 한편, FUEs은 FUEs를 위한 전용 스펙트럼(dedicated spectrum)의 가능성 때문에 CSG 모드에서 최고의 성능을 갖는다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 로딩 상태들에 대한 패킷 손실 비율을 나타내는 도면이다. 도 9(a)는 VoIP 플로우에 대한 패킷 손실 비율을 나타내는 도면이고, 도 9(b)는 다른 스펙트럼 접속 모드들을 갖는 비디오 사용자들에 대한 패킷 손실 비율을 나타내는 도면이다.
QoS-CSaHSA 기법에서 HA 모드에 의한 패킷 손실 비율 감소(Packet loss rate reduction)를 OSG 및 CSG 모드와 비교하였다. 도 9에 OSG, CSG, 및 HA의 스펙트럼 접속 기법들에 대한 비디오 플로우(video flows) 및 VoIP를 위한 PLR를 나타내었다.
제안된 QoS-CSaHSA는 eNB 로드 상태들을 감소시키기 위해 FeNB에 대한 HA 모드를 고려하고, CSG와 비교했을 때 21.15%의 PLR 감소 및 VoIP 및 비디오 서비스에 대한 16.66%의 감소를 각각 나타낸다.
PLR 감소에는 3가지 주된 이유가 있다: 동적 할당 HA 모드에 의한 퍼-섹터 로드 균형(per-sector load balancing), CoMP 협력 세트에서 기지국(BS)의 불필요한 뮤팅(muting) 감소, 및 높은 HOL 패킷 지연(HOL packet delay)을 갖는 사용자에게 우선순위를 주는 EXP/PF 룰 스케쥴러(EXP/PF rule scheduler)의 사용이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 스펙트럼 접속 기법들에 대한 eNB 로드 상태 변화에 따른 MUEs에 대한 콜 차단 가능성을 나타내는 도면이다.
QoS-CSaHSA 기법에서 HA 모드로 콜 차단 가능성을 감소시킬 수 있다. 제안된 QoS-CSaHSA 기법을 활용함으로써 MUEs CBP는 CSG 모드와 비교할 때 24.45%로 감소된다. 이러한 CBP 감소 결과는 셀당 사용자의 수가 50일 때 도 10과 같이 얻어진다. 게다가 OSG 모드는 HA 모드보다 더 많은 MUEs를 스케쥴링할 수 있기 때문에 전자는 후자보다 더 낮은 CBP를 얻을 수 있고, FUE QoS 및 처리량 요구사항들은 무시할 수 있기 때문에 OSG는 적합하지 않다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 스펙트럼 접속 기법들에서 로드 균형 인덱스들을 나타내는 도면이다.
도 11은 MUE, FUE, 및 OSG, CSG, 및 HA 모드들에서 전체 시스템에 대한 로드 균형 인덱스(LBI: load balancing index)를 나타낸다. 시뮬레이션 결과는 제한된 자원의 이용가능성 때문에 사용자의 수가 증가할수록 LBI가 감소하는 것을 명백히 나타내고, 따라서 시스템이 불균형하게 된다.
FUE, MUE 및 전체 시스템에서 다른 모든 스펙트럼 접속 기법들과 비교했을 때 HA 모드가 높은 LBI를 달성하는 것을 명확히 보여준다. HA 모드에서의 더욱 균형 잡힌 로드 분산에 대한 이유는 오프로드 기능(offloading capability)때문이다; 이것은 몇몇 MUEs 가 높은 로드 상태들에서 FeNB에 대하여 오프로드될(offloaded) 수 있는 것이다.
CSG에 대하여, OSG 및 HA 모드보다 더 낮은 LBI를 달성하는 것을 알 수 있고, 이것은 프리 FeNB 스펙트럼(free FeNB spectrum)의 이용가능성을 갖는 등록된 FUEs에 대해서만 스펙트럼 접속을 허용하기 때문이다. 따라서 제안된 QoS-CSaHSA 기법은 HA 모드를 사용함으로써, FeNBs를 위해 CSG 모드를 사용하는 기존의 방식을 능가하고, 심지어 높은 eNB 로드 상태들에서 로드 균형 및 사용자 QoS 요구사항들 측면에서도 더 좋은 성능을 갖는다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 매크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 매크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
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.
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.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (13)

  1. 협력 스케줄링에 기반한 하이브리드 스펙트럼 액세스 방법에 있어서,
    eNB에 연결하는 MUE 및 FeNB에 연결하는 FUE를 갖는 HeNet 환경에서 FeNB를 배치하는 단계;
    상기 FeNB를 배치하는 동안, 상기 FeNB에 전력을 할당하는 단계;
    상기 FeNB를 배치한 후, 상기 FeNB가 주변 MUE로부터 HII보고를 수신하였는지 여부를 체크하는 단계;
    상기 FeNB가 주변 MUE로부터 HII보고를 수신하였을 경우, 상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위와 비교하는 단계; 및
    상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위의 비교결과에 따라 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하고, 상기 FeNB로부터 MUE 또는 FUE가 서비스를 받는 단계
    를 포함하고,
    상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위의 비교결과에 따라 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하고, 상기 FeNB로부터 MUE 또는 FUE가 서비스를 받는 단계는,
    상기 MUE의 우선순위가 상기 FUE의 우선순위보다 작을 경우, 상기 FeNB의 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하는 단계;
    상기 eNB가 계속해서 간섭된MUE의 다음 CQI 보고를 수신하는 단계;
    상기 MUE의 SINR을 미리 정해진 SINR 조건과 비교하는 단계; 및
    상기 MUE의 SINR이 미리 정해진 SINR 조건 이상일 경우, 상기 FeNB로부터 상기 MUE가 서비스를 받는 단계
    를 포함하는 협력 스케줄링에 기반한 하이브리드 스펙트럼 액세스 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위의 비교결과에 따라 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하고, 상기 FeNB로부터 MUE 또는 FUE가 서비스를 받는 단계는,
    상기 MUE의 우선순위가 상기 FUE의 우선순위보다 클 경우, 상기 FeNB에 할당된 전력을 제어하고 하이브리드 접속 모드를 사용하는 단계;
    상기 FeNB의 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하는 단계;
    상기 FUE의 SINR을 미리 정해진 SINR 조건과 비교하는 단계; 및
    상기 FUE의 SINR이 미리 정해진 SINR 조건 이상일 경우, 상기 FeNB로부터 상기 FUE가 서비스를 받는 단계
    를 포함하는 협력 스케줄링에 기반한 하이브리드 스펙트럼 액세스 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 MUE의 우선순위가 상기 FUE의 우선순위보다 클 경우, 상기 FeNB에 할당된 전력을 제어하고 하이브리드 접속 모드를 사용하는 단계는,
    상기 HII의 임계값을 고려하여 상기 FeNB에 할당된 전력을 감소 시키기 위한 어그레서 FeNB를 선택하는 단계;
    상기 어그레서 FeNB의 전력을 미리 정해진 SINR 조건까지 감소시키는 단계;
    상기 MUE의 CQI가 향상될 경우, 상기 어그레서 FeNB의 전력을 미리 정해진 전력까지 증가시키는 단계; 및
    상기 주변 MUE로부터 HII보고가 수신된 경우, 하이 eNB 로드 상태가 결정되고, 상기 FeNB는 상기 HII를 감소시키기 위해 하이브리드 접속 모드를 사용하는 단계
    를 포함하는 협력 스케줄링에 기반한 하이브리드 스펙트럼 액세스 방법.
  4. 협력 스케줄링에 기반한 하이브리드 스펙트럼 액세스 방법에 있어서,
    eNB에 연결하는 MUE 및 FeNB에 연결하는 FUE를 갖는 HeNet 환경에서 FeNB를 배치하는 단계;
    상기 FeNB를 배치하는 동안, 상기 FeNB에 전력을 할당하는 단계;
    상기 FeNB를 배치한 후, 상기 FeNB가 주변 MUE로부터 HII보고를 수신하였는지 여부를 체크하는 단계;
    상기 FeNB가 주변 MUE로부터 HII보고를 수신하였을 경우, 상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위와 비교하는 단계; 및
    상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위의 비교결과에 따라 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하고, 상기 FeNB로부터 MUE 또는 FUE가 서비스를 받는 단계
    를 포함하고,
    상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위의 비교결과에 따라 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하고, 상기 FeNB로부터 MUE 또는 FUE가 서비스를 받는 단계는,
    상기 MUE의 우선순위가 상기 FUE의 우선순위보다 클 경우, 상기 FeNB에 할당된 전력을 제어하고 하이브리드 접속 모드를 사용하는 단계;
    상기 FeNB의 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하는 단계;
    상기 FUE의 SINR을 미리 정해진 SINR 조건과 비교하는 단계; 및
    상기 FUE의 SINR이 미리 정해진 SINR 조건 이상일 경우, 상기 FeNB로부터 상기 FUE가 서비스를 받는 단계
    를 포함하고,
    상기 FeNB의 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하는 단계는,
    상기 하이브리드 접속 모드를 이용하여 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하기 위한 FUE를 체크하는 단계;
    상기 FeNB이 필요로 하는 SINR을 고려하여 상기 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하기 위한 FeNB의 수를 결정하는 단계; 및
    상기 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하여 상기 FeNB 간 FUE가 서비스를 받는 단계
    를 포함하는 협력 스케줄링에 기반한 하이브리드 스펙트럼 액세스 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 MUE의 우선순위가 상기 FUE의 우선순위보다 작을 경우, 상기 FeNB의 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하는 단계는,
    상기 HII보고가 수신되고, 상기 MUE가 CoMP 협력 세트에서 비활성 FeNB로부터 도움을 필요로 하는 단계;
    상기 MUE가 필요로 하는 SINR을 만족시키기 위해 상기 eNB 및 FeNB 간 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정을 수행하기 위한 어그레서 FeNB를 선택하는 단계; 및
    상기 MUE가 서비스를 받기 위해 상기 eNB 및 FeNB 간 상기 CoMP 협력 세트를 사용하는 단계
    를 포함하는 협력 스케줄링에 기반한 하이브리드 스펙트럼 액세스 방법.
  7. 협력 스케줄링에 기반한 하이브리드 스펙트럼 액세스 시스템에 있어서,
    eNB에 연결하는 MUE 및 FeNB에 연결하는 FUE를 갖는 HeNet 환경에서 FeNB를 배치하는 FeNB 배치부;
    상기 FeNB를 배치하는 동안, 상기 FeNB에 전력을 할당하는 전력 할당부;
    상기 FeNB를 배치한 후, 상기 FeNB가 주변 MUE로부터 HII보고를 수신하였는지 여부를 체크하고, 상기 FeNB가 주변 MUE로부터 HII보고를 수신하였을 경우, 상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위와 비교하는 판단부; 및
    상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위의 비교결과에 따라 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하는 CoMP 조정부; 및
    상기 FeNB로부터 MUE 또는 FUE가 서비스를 받는 제어부
    를 포함하고,
    상기 MUE의 우선순위가 상기 FUE의 우선순위보다 작을 경우,
    상기 CoMP 조정부는 상기 FeNB의 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하고,
    상기 판단부는 상기 MUE의 SINR을 미리 정해진 SINR 조건과 비교하고,
    상기 제어부는 상기 MUE의 SINR이 미리 정해진 SINR 조건 이상일 경우, 상기 FeNB로부터 상기 MUE가 서비스를 받는
    협력 스케줄링에 기반한 하이브리드 스펙트럼 액세스 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 MUE의 우선순위가 상기 FUE의 우선순위보다 클 경우,
    상기 전력 할당부는 상기 FeNB에 할당된 전력을 제어하고 하이브리드 접속 모드를 사용하고,
    상기 CoMP 조정부는 상기 FeNB의 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하고,
    상기 판단부는 상기 FUE의 SINR을 미리 정해진 SINR 조건과 비교하고,
    상기 제어부는 상기 FUE의 SINR이 미리 정해진 SINR 조건 이상일 경우, 상기 FeNB로부터 상기 FUE가 서비스를 받는
    협력 스케줄링에 기반한 하이브리드 스펙트럼 액세스 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전력 할당부는,
    상기 HII의 임계값을 고려하여 상기 FeNB에 할당된 전력을 감소 시키기 위한 어그레서 FeNB를 선택하고, 상기 어그레서 FeNB의 전력을 미리 정해진 SINR 조건까지 감소시키고, 상기 MUE의 CQI가 향상될 경우, 상기 어그레서 FeNB의 전력을 미리 정해진 전력까지 증가시키는
    협력 스케줄링에 기반한 하이브리드 스펙트럼 액세스 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 주변 MUE로부터 HII보고가 수신된 경우,
    상기 제어부는 높은 eNB 로드 상태로 결정되고, 상기 FeNB는 상기 HII를 감소시키기 위해 하이브리드 접속 모드를 사용하는
    협력 스케줄링에 기반한 하이브리드 스펙트럼 액세스 시스템.
  11. 협력 스케줄링에 기반한 하이브리드 스펙트럼 액세스 시스템에 있어서,
    eNB에 연결하는 MUE 및 FeNB에 연결하는 FUE를 갖는 HeNet 환경에서 FeNB를 배치하는 FeNB 배치부;
    상기 FeNB를 배치하는 동안, 상기 FeNB에 전력을 할당하는 전력 할당부;
    상기 FeNB를 배치한 후, 상기 FeNB가 주변 MUE로부터 HII보고를 수신하였는지 여부를 체크하고, 상기 FeNB가 주변 MUE로부터 HII보고를 수신하였을 경우, 상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위와 비교하는 판단부; 및
    상기 MUE의 우선순위와 상기 FUE의 우선순위의 비교결과에 따라 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하는 CoMP 조정부; 및
    상기 FeNB로부터 MUE 또는 FUE가 서비스를 받는 제어부
    를 포함하고,
    상기 MUE의 우선순위가 상기 FUE의 우선순위보다 클 경우,
    상기 전력 할당부는 상기 FeNB에 할당된 전력을 제어하고 하이브리드 접속 모드를 사용하고,
    상기 CoMP 조정부는 상기 FeNB의 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하고,
    상기 판단부는 상기 FUE의 SINR을 미리 정해진 SINR 조건과 비교하고,
    상기 제어부는 상기 FUE의 SINR이 미리 정해진 SINR 조건 이상일 경우, 상기 FeNB로부터 상기 FUE가 서비스를 받고,
    상기 판단부는 상기 하이브리드 접속 모드를 이용하여 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하기 위한 FUE를 체크하고,
    상기 CoMP 조정부는 상기 FeNB이 필요로 하는 SINR을 고려하여 상기 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하기 위한 FeNB의 수를 결정하고,
    상기 제어부는 상기 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정하여 상기 FeNB 간 FUE가 서비스를 받는
    협력 스케줄링에 기반한 하이브리드 스펙트럼 액세스 시스템.
  12. 삭제
  13. 제7항에 있어서,
    상기 CoMP 조정부는,
    상기 MUE가 필요로 하는 SINR을 만족시키기 위해 상기 eNB 및 FeNB 간 협력 통신 또는 멀티포인트를 조정을 수행하기 위한 어그레서 FeNB를 선택하고, 상기 MUE가 서비스를 받기 위해 상기 eNB 및 FeNB 간 CoMP 협력 세트를 사용하는 협력 스케줄링에 기반한 하이브리드 스펙트럼 액세스 시스템.
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