KR101764258B1 - 무선통신 시스템에서 클러스터 기반의 기회적 전력 제어를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

무선통신 시스템에서 클러스터 기반의 기회적 전력 제어를 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템의 매크로 기지국에서 클러스터 기반의 전력 제어를 위한 방법에 있어서, 매크로 셀(macro cell) 사용자의 QoS(quality of service)에 적합하도록 동작 상태의 펨토(femto) 셀들의 간섭에 기반하여 상기 동작 상태의 펨토 셀들의 송신 전력과 간섭 허용치를 결정하는 과정과, 상기 간섭 허용치를 상기 동작 상태의 펨토 셀들로 방송하는 과정과, 클러스터 내에서 각각의 펨토 셀에 대한 채널 액티비티(channel activity)를 고려하여 상기 간섭 허용치를 업데이트하는 과정을 포함할 수 있고, 상기 동작 상태의 펨토 셀들의 상기 송신 전력은 large-scale 페이딩(fading)을 고려하여 할당될 수 있고, 상기 간섭 허용치는 전력 손실 식에 펨토 셀 사용자의 상향링크 전력을 곱하여 펨토 셀 단위로 결정될 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 클러스터 기반의 기회적 전력 제어를 위한 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR CLUSTER BASED OPPORTUNISTIC POWER CONTROL IN WIRELESS COMMUNICATOIN SYSTEM}
본 발명은 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히 HetNet(Heterogeneous Network)에서 매크로 셀과 펨토 셀 간에 발생하는 통합 간섭(Aggregate Interference)을 최소화하고 매크로 셀과 펨토 셀의 전체적인 데이터 처리율을 향상시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
증가하는 사용자 데이터 서비스에 대한 요구를 만족시키고 더욱 좋은 환경의 네트워크를 사용하기 위하여 소규모의 저전력 노드(LPN; Low Power Node)가 설치되고 있다.
이러한 저 출력의 피코 셀, 펨토 셀, 무선 중계기들을 이용하여 실 내외의 소규모 영역을 서비스하도록 HetNet(heterogeneous network)을 구성하면 저 비용으로 용량증대가 가능하다. 이하, 피코 셀, 펨토 셀, 무선 중계기들을 통칭하여 펨토 셀이라고 칭하기로 한다.
도 1은 일반적인 HetNet의 구조를 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 매크로 기지국(eNB: evolved Node B)(100)의 셀 커버리지(120) 이내에 다수의 펨토 셀(130)이 존재하는 모습을 도시하고 있다.
이 경우, 다수의 펨토 셀(130)의 상향 링크 신호는 매크로 단말(UE: User Equipment)(110)에 간섭으로 작용할 수 있다.
즉, 하나의 종류의 셀로 구성되던 셀룰러 환경이 다양한 종류의 셀이 혼용되는 HetNet 구조로 점차 복잡하게 변함에 따라 HetNet 환경에서 조성되는 매크로 셀과 펨토 셀 간 간섭이 해결해야 할 문제로 대두되고 있다.
특히, 복합 쇼핑몰과 아파트 단지와 같이 펨토 셀이 밀집해 있을 지역의 경우, 각각의 펨토 셀에서 야기되는 통합 간섭(aggregate interference)문제로 인하여 매크로 셀 및 펨토 셀의 성능 열화가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 통합 간섭을 통제 및 제거할 수 있는 방법 및 장치가 필요하다.
본 발명의 목적은 무선통신 시스템에서 클러스터 기반의 기회적 전력 제어를 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선통신 시스템에서 매크로 셀과 펨토 셀간에 발생하는 통합 간섭을 최소화하고 매크로 셀과 펨토 셀의 전체적인 데이터 처리율을 향상시키는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선통신 시스템에서 기지국과 사용자의 오버헤드 및 복잡성을 줄이고 효율적인 간섭제어를 위해서 large-scale 페이딩을 고려하여 펨토 셀에 전력을 할당하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선통신 시스템에서 사용자의 움직임으로 발생하는 쉐도잉과 같은 불확실성이 존재할 때에도 매크로 셀 사용자의 QoS를 보장하고자 outage 기반으로 각 펨토 셀의 간섭을 제한하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선통신 시스템에서 효율적으로 전력을 할당하기 위해서 하나의 클러스터 내에서 실제로 동작하고 있는 펨토 셀의 숫자를 센싱하고 반영하여 매크로 셀의 QoS를 보장하면서 전체적인 데이터 처리율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템의 매크로 기지국에서 클러스터 기반의 전력 제어를 위한 방법은, 매크로 셀(macro cell) 사용자의 QoS(quality of service)에 적합하도록 동작 상태의 펨토(femto) 셀들의 간섭에 기반하여 상기 동작 상태의 펨토 셀들의 송신 전력과 간섭 허용치를 결정하는 과정과, 상기 간섭 허용치를 상기 동작 상태의 펨토 셀들로 방송하는 과정과, 클러스터 내에서 각각의 펨토 셀에 대한 채널 액티비티(channel activity)를 고려하여 상기 간섭 허용치를 업데이트하는 과정을 포함할 수 있고, 상기 동작 상태의 펨토 셀들의 상기 송신 전력은 large-scale 페이딩(fading)을 고려하여 할당될 수 있고, 상기 간섭 허용치는 전력 손실 식에 펨토 셀 사용자의 상향링크 전력을 곱하여 펨토 셀 단위로 결정될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템의 펨토기지국에서 클러스터 기반의 전력 제어를 위한 방법에 있어서, 매크로 셀 사용자의 QoS(quality of service)에 적합하도록 동작 상태의 펨토 셀들의 간섭에 기반하여 상기 동작 상태의 펨토 셀들의 송신 전력과 간섭 허용치를 매크로 기지국으로부터 수신하는 과정과, 상기 펨토 기지국의 위치 정보에 기반하여 상기 수신된 간섭 허용치 범위에서 경로 손실(path loss)를 고려하여 단말에 전력을 할당하는 과정과, 클러스터 내에서 각각의 펨토 셀에 대한 채널 액티비티(channel activity)를 고려하여 상기 간섭 허용치를 업데이트 하는 과정을 포함할 수 있고, 상기 동작 상태의 펨토 셀들의 상기 송신 전력은 large-scale 페이딩(fading)을 고려하여 할당될 수 있고, 상기 간섭 허용치는 전력 손실 식에 펨토 셀 사용자의 상향링크 전력을 곱하여 펨토 셀 단위로 결정될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 클러스터 기반의 전력 제어를 수행하기 위한 매크로 기지국의 장치는, 다른 노드와 통신하도록 구성되는 백홀(backhaul) 통신부와, 상기 백홀 통신부와 동작적으로 연결되는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 매크로 셀(macro cell) 사용자의 QoS(quality of service)에 적합하도록 동작 상태의 펨토 셀(femto cell)들의 간섭에 기반하여 상기 동작 상태의 펨토 셀들의 송신 전력과 간섭 허용치를 결정하도록 구성되고, 상기 간섭 허용치를 상기 동작 상태의 펨토 셀들로 방송하도록 구성되고, 클러스터 내에서 각각의 펨토 셀에 대한 채널 액티비티(channel activity)를 고려하여 상기 간섭 허용치를 업데이트하도록 구성될 수 있으며, 상기 동작 상태의 펨토 셀들의 상기 송신 전력은 large-scale 페이딩(fading)을 고려하여 할당될 수 있고, 상기 간섭 허용치는 전력 손실 식에 펨토 셀 사용자의 상향링크 전력을 곱하여 펨토 셀 단위로 결정될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 무선통신 시스템에서 클러스터 기반의 전력 제어를 수행하기 위한 펨토 기지국의 장치는, 다른 노드와 통신하도록 구성되는 백홀(backhaul) 통신부와, 상기 백홀 통신부와 동작적으로 연결된 제어부를 포함할 수 있고, 상기 제어부는, 매크로 셀 사용자의 QoS(quality of service)에 적합하도록 동작 상태의 펨토 셀들의 간섭에 기반하여 상기 동작 상태의 펨토 셀들의 송신 전력과 간섭 허용치를 매크로 기지국으로부터 수신하도록 구성되고, 상기 펨토 셀의 위치 정보에 기반하여 상기 수신된 간섭 허용치 범위에서 경로 손실(path loss)를 고려하여 단말에 전력을 할당하도록 구성되고, 클러스터 내에서 각각의 펨토 셀에 대한 채널 액티비티(channel activity)를 고려하여 상기 간섭 허용치를 업데이트 하도록 구성될 수 있으며, 상기 동작 상태의 펨토 셀들의 상기 송신 전력은 large-scale 페이딩(fading)을 고려하여 할당될 수 있고, 상기 간섭 허용치는 전력 손실 식에 펨토 셀 사용자의 상향링크 전력을 곱하여 펨토 셀 단위로 결정될 수 있다.
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본 발명은 large-scale의 채널 정보를 바탕으로 펨토 셀 당 간섭 허용치를 설정하여 다수의 펨토 셀 상향 링크 신호가 매크로 셀에게 주는 통합 간섭을 제한하므로 매크로 기지국의 오버헤드를 최소화하면서 매크로 셀 사용자 상향 링크 신호의 QoS를 보장할 수 있다.
또한, 본 발명은 클러스터 내에서 실제로 동작하지 않는 펨토 셀 사용자는 매크로 셀에게 간섭을 일으키지 않기 때문에 이를 고려하여 동작하지 않는 펨토 셀 사용자가 많을수록 동작하고 있는 펨토 셀의 간섭 허용치를 증가시켜 효율적으로 펨토 셀 전력을 할당하여 전체적인 데이터 처리율을 높일 수 있다
도 1은 일반적인 HetNet의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유틸리티 기반의 전력할당 방식을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른기반으로 펨토 셀의 상향 링크 전력 할당 기법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 자가 구성 기법을 적용한 펨토 셀의 상향 링크 전력 할당 기법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른자가 최적화 기법을 적용한 펨토 셀의 상향 링크 전력 할당 기법을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 자가 최적화 기법에서 액티비티를 센싱하는 기법을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 매크로 기지국과 펨토 기지국의 블록 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 자가 최적화 기법을 기반으로 매크로 기지국과 펨토 기지국 사이의 동작 과정을 도시한 메시지 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 자가 구성 기법을 기반으로 매크로 기지국과 펨토 기지국 사이의 동작 과정을 도시한 메시지 흐름도이다
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 펨토 셀과 펨토 단말의 거리가 5m 일 때, 타겟 SINR에 따른 데이터 처리량을 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 펨토 셀과 펨토 단말의 거리가 10m 일 때, 타겟 SINR에 따른 데이터 처리량을 도시한 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명은 무선통신 시스템에서 클러스터 기반의 기회적 전력 제어를 위한 방법 및 장치 에 대해 설명할 것이다.
본 발명은 이하 설명에서 매크로 셀, 매크로 셀 기지국과 펨토 셀, 펨토 기지국을 같은 의미로 사용할 것이다.
통합 간섭을 제어하기 위해서 매크로 셀의 사용자의 상향 링크 QoS를 만족시켜야 하고, 매크로 셀과 펨토 셀의 전체적인 데이터 처리율을 최대가 되도록 자원을 할당 해야 한다.
그러므로 매크로 셀의 상향 링크 QoS 조건을 만족시키기 위해서는 매크로 셀의 최소 SINR 을 만족하도록 시스템을 설계해야 하고, 펨토 셀이 매크로 셀에게 미치는 간섭의 양을 제한하도록 펨토 셀의 전력을 할당하면서도 매크로 셀과 펨토 셀의 전체적인 데이터 처리율을 높이도록 펨토 셀의 전력을 할당해야 한다.
이를 위해 유틸리티 함수를 기반으로 통합 간섭을 제어하는 방법이 있을 수 있다. 유틸리티 함수는 매크로 셀 사용자의 QoS(Quality of Service)를 보장하는 것을 우선 순위로 하고, 펨토 셀 사용자의 QoS 보장을 차 순위로 갖는 계층적 구조를 가지고 있다. 이는 모든 정보가 알려져 있기 때문에 순시적 채널 정보의 이용이 가능하고, 내쉬 평형(Nash equilibrium)은 전체 글로벌 평형을 만족한다는 가정하에 동작한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유틸리티 기반의 전력할당 방식을 도시한 흐름도이다.
상기 도 2를 참조하면, 매크로 셀과 펨토 셀의 각각의 상향 링크 신호 전력을 할당하기 위해서 자신에게 들어오는 간섭의 양을 측정하여 SINR을 구한다(205 단계)
우선순위 셀인 매크로 셀이 먼저 상향 링크 QoS에 맞는 타깃 SINR을 만족시키기 위해서 유틸리티 함수를 적용하여 매크로 셀의 적합한 상향 링크 신호 전력을 할당한다(210 단계).
펨토 셀 사용자의 상향 링크 신호 전력을 할당하기 위해서 각각의 펨토 셀 사용자가 갖는 채널 정보를 이용하여 상향 링크 전력을 할당한다(215 단계).
이 경우, 펨토 셀은 자신이 갖는 채널 이득을 고려하여 자신의 채널 이득이 높을수록 높은 전력을 할당하여 상대적으로 많은 데이터를 처리하도록 하고, 매크로 셀과 자신의 채널 이득을 고려하여 계층간 간섭 채널 이득이 높으면 간섭을 줄일 수 있도록 낮은 전력을 할당하여 자신의 타깃 SINR을 맞춘다 그리고 , 펨토 셀은 전체적인 데이터 처리량(sum rate)을 높이는 방향으로 전력을 할당한다. 각각의 펨토 셀에 대한 전력 할당은 내쉬 평형에 도달할 때까지 이루어 진다.
만약, 각각의 펨토 셀에 대한 전력 할당이 내쉬 평형에 이른 경우(220 단계), 매크로 기지국은 매크로 셀 사용자 신호의 SINR을 측정하여 타깃 SINR을 만족하는지를 검사한다(225 단계).
만약 매크로 셀의 타깃 SINR을 만족시키지 못할 경우(225 단계), 매크로 기지국은 매크로 셀의 타깃 SINR을 만족시키기 위해서 큰 간섭을 일으키는 펨토 셀에게 할당된 전력을 강제적으로 줄이는 link quality protection 알고리즘을 수행한다(230 단계),
이후, 매크로 기지국은 내쉬 평형에 도달할 때까지 펨토 셀의 전력 할당 알고리즘을 수행한다.
만약, 매크로 셀 사용자 신호의 SINR이 타깃 SINR을 만족하면(225 단계), 매크로 셀과 펨토 셀의 상향 링크 전력은 각각 210 단계 및 215 단계에서 할당된 전력으로 결정된다(235 단계).
하지만, 상기 도 2의 과정에서, 펨토 셀의 상향 링크 전력를 할당하기 위해서는 매크로 기지국과 펨토 셀 사용자간의 채널 이득 정보가 필요하다.
하지만, 실제 시스템을 설계하는 측면에서 이러한 정보는 획득하기 어렵고 순시 채널 정보의 추적은 시스템의 복잡도를 증가시키므로 이러한 정보 없이도 간섭을 줄이는 방식이 필요할 수 있다.
그리고, 상기 도 2의 과정에서 유틸리티 기반의 전력 할당 방식은 내쉬 평형에 도달할 때까지 알고리즘을 계속 수행하게 되는데 이렇게 내쉬 평형에 도달할 때까지 상당한 시간이 요구된다. 그리고, 상기 도 2의 과정에서 만약, 내쉬 평형에 도달할지라도 실제로는 이러한 내쉬 평형이 전체적인 시스템의 평형을 보장하는 것을 곤란할 수 있다.
이러한 기지국과 사용자의 오버헤드 및 복잡성을 줄이고 효율적인 간섭제어를 위해서 본 발명은 large-scale 페이딩을 고려하여 펨토 셀의 전력을 할당한다.
이 경우, 사용자의 움직임으로 발생하는 쉐도잉과 같은 불확실성이 존재할 때에도 매크로 셀 사용자의 QoS를 보장하고자 outage 기반으로 각 펨토 셀의 간섭을 제한하는 기술을 적용한다.
또한, 효율적으로 전력을 할당하기 위해서 하나의 클러스터 내에서 실제로 동작하고 있는 펨토 셀의 수를 센싱하고 이를 반영하여 매크로 셀의 QoS를 보장하면서 전체적인 데이터 처리율을 높일 수 있게 한다.
본 발명은 outage 확률을 기반으로 펨토 셀 당 간섭 허용치를 설정하여 매크로 셀의 QoS를 보장하고, 또한 센싱 기법을 도입하여 전체적인 데이터 처리율을 높일 수 있다.
먼저, large-scale을 기반한 lognormal 특성의 채널 이득 정보에 대해 설명하면 다음과 같다.
순시적인 채널 이득을 추적하는 것은 시스템에 상당한 오버헤드를 유발하며 펨토 셀과 매크로 셀의 서로 다른 계층 간의 상호 간섭을 일으키는 채널 정보를 획득하기는 현실적으로 불가능하므로 본 발명에서는 large-scale의 채널 정보 이득을 기반으로 한다.
매크로 셀과 펨토 기지국의 각각의 사용자로부터 수신한 신호는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010072644750-pat00001
여기서,
Figure 112010072644750-pat00002
는 i번 째 셀의 사용자에게 할당된 전력을 의미하며
Figure 112010072644750-pat00003
는 채널 이득을 의미한다. 이때, i는 0일 경우 매크로 셀을 의미하며 0이 아닌 i는 i번 째 펨토 셀을 의미한다.
Figure 112010072644750-pat00004
는 i번째 셀의 기지국과 j번째 셀의 사용자간 채널을 의미한다. <수학식 1> 의 첫 번째 식은 두 번째 식과 같이
Figure 112010072644750-pat00005
의 지수를 갖는 거리에 따른 신호 전력 감쇄를 나타내는
Figure 112010072644750-pat00006
와 단말의 움직임에 따라 발생하는 쉐도잉에 따라 lognormal 랜덤 변수의 특성을 갖고 있는
Figure 112010072644750-pat00007
으로 다시 나타낼 수 있다.
Figure 112010072644750-pat00008
에서
Figure 112010072644750-pat00009
는 매크로 셀 내에서는
Figure 112010072644750-pat00010
, 펨토 셀과 펨토 셀이 지원하는 사용자 간은
Figure 112010072644750-pat00011
, 펨토 셀과 다른 펨토 셀의 사용자간 혹은 매크로 셀과 펨토 셀 사용자간에는
Figure 112010072644750-pat00012
라고 가정한다.
이때, lognormal 랜덤 변수에 상수인 값을 곱하면 또한 lognormal 랜덤 변수이므로 이를 다시 하나의 lognormal 랜덤 변수인
Figure 112010072644750-pat00013
로 나타낼 수 있다.
Figure 112010072644750-pat00014
의 분산은 i가 0일 경우 매크로 셀의 쉐도잉 분산인
Figure 112010072644750-pat00015
을 가지며 0이 아닌 i는 펨토 셀의 쉐도잉 분산인
Figure 112010072644750-pat00016
를 갖는다.
이제, 측정된 매크로 셀의 SINR(
Figure 112010072644750-pat00017
)로 부터의 Y의 확률적 특성에 대해 설명하면 하기와 같다.
매크로 셀 사용자의 상향 링크 QoS는 매크로 기지국에서 측정되는 사용자 신호의 SINR을 기준으로 표현이 가능하다. 따라서, 매크로 기지국이 수신한 신호의 SINR의 확률적 특성을 분석하여 outage 확률을 적용할 수 있다.
매크로 셀 SINR의 확률적 특성 분석을 용이하게 하기 위해서
Figure 112010072644750-pat00018
와 같이 매크로 셀의 SINR의 역수로 Y를 정의하여 분석한다. Y는 다음의 식으로 표현할 수 있다.
Figure 112010072644750-pat00019
여기서, 분자는 각각의 펨토 셀 사용자의 상향 링크 신호로부터 매크로 셀에게 미치는 간섭의 합과 잡음의 전력이 합쳐진 것이다 그리고 분모는 매크로 기지국이 매크로 셀 사용자로부터 수신한 신호이고, 앞서 설명한 것처럼
Figure 112010072644750-pat00020
로 나타낼 수 있다.
이 때, <수학식 2>의 두 번째 식에서 분자는 노이즈의 영향이 미미함을 가정할 때, 각각의 펨토 셀의 쉐이딩으로 인하여 lognormal한 랜덤 변수들의 합으로 표현할 수 있고, 분모는 하나의 lognormal한 랜덤 변수로 표현된다. 그리고 lognormal 랜덤 변수와 다른 lognormal 랜덤 변수의 비율은 또한 lognormal 랜덤 변수이다.
따라서, 분자와 분모의 식을 결합하면 N개의 lognormal 랜덤 변수
Figure 112010072644750-pat00021
의 합으로 나타낼 수 있고, 이는 다시 하나의 lognormal 랜덤 변수의 특성을 갖는
Figure 112010072644750-pat00022
로 표현할 수 있다.
여기서, N은 간섭을 유발하는 펨토 셀의 개수이다. 따라서 Y의 확률적 특성은
Figure 112010072644750-pat00023
의 평균과 (
Figure 112010072644750-pat00024
) 분산 (
Figure 112010072644750-pat00025
)으로 표현할 수 있다.
Y의 확률적 특성을 분석하기 위한
Figure 112010072644750-pat00026
과
Figure 112010072644750-pat00027
은 <수학식 2>에서 동일한 Y를 표현하는 두 가지 식인 세 번째 식과 네 번째 식으로부터 구할 수 있다.
즉, 각각의
Figure 112010072644750-pat00028
평균의 합과 이를 이용한 분산과 FentonWilkinson 방법을 이용하여 구한
Figure 112010072644750-pat00029
과
Figure 112010072644750-pat00030
을 연립하여 하기 <수학식 3> 과 <수학식 4>를 구할 수 있다.
Figure 112010072644750-pat00031
Figure 112010072644750-pat00032
이제, outage 확률 기반의 펨토 셀 당 간섭 허용치
Figure 112010072644750-pat00033
를 설명하면 다음과 같다.
매크로 셀 사용자의 QoS를 보장하기 위해 outage 확률을 적용하면 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112010072644750-pat00034
<수학식 5>에서
Figure 112010072644750-pat00035
는 매크로 셀의 타깃 SINR을 의미하며
Figure 112010072644750-pat00036
는 매크로 셀이 타깃 SINR을 만족하지 못할 때의 최대 허용 확률을 의미한다. <수학식 5>에서 두 번째 식은 lognormal 랜덤 함수인 Y를 적용 했을 때 변화된 outage 확률식이다. 이 때,
Figure 112010072644750-pat00037
는
Figure 112010072644750-pat00038
으로 표현할 수 있으므로 outage 확률은 하기 <수학식 6>과 같이
Figure 112010072644750-pat00039
의 함수로 표현할 수 있다.
Figure 112010072644750-pat00040
그러므로, 상기 <수학식 6>에서 실제로 동작하고 있는 펨토 셀의 개수인 N을 알면 outage 확률을 만족하도록 하는 펨토 셀 당 간섭 허용치를 구할 수 있다.
이제, 동작중인 펨토 셀의 센싱(sensing) 기법에 대해 설명하면 다음과 같다.
하나의 클러스터 안에 존재하는 여러 펨토 셀의 클러스터 중 실제로 동작하고 있는 펨토 셀만이 매크로 셀에 간섭을 일으키게 된다. 그러므로 동작하지 않는 펨토 셀이 많을수록 동작하고 있는 펨토 셀에게 더 많은 상향 링크 전력을 할당할 수 있다.
이렇게 기회적인 전력 할당(opportunistic power control)을 하게 되면 펨토 셀 각각의 데이터 처리율이 늘어나게 되며 궁극적으로는 전체 정보 용량을 늘릴 수 있다.
따라서 이러한 센싱 기법은 매크로 셀에게 미치는 간섭을 제한하면서 전체적인 정보 용량을 증가시킬 수 있다.
이러한 센싱 기법 중 자가 구성 기법에 대해 설명하면 다음과 같다.
자가 구성 기법은 매크로 기지국이 펨토 셀로부터 받는 간섭을 측정하여 펨토 셀 내에 실제로 동작하고 있는 펨토 셀의 개수 (
Figure 112010072644750-pat00041
)를 측정하는 기법이다.
실제로 동작하고 있는 펨토 셀 만이 간섭신호를 보내게 되므로 매크로 기지국이 수신한 신호 중 간섭 신호는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010072644750-pat00042
이 경우, 각 펨토 셀의 간섭 허용치가 Pr 로 할당되어있기 때문에 간섭신호 중 노이즈의 영향이 미미함을 가정하면 간섭신호 (
Figure 112010072644750-pat00043
)는 상기 <수학식 7>의 두 번째 수식과 같이 N개의 lognormal 랜덤 변수
Figure 112010072644750-pat00044
의 합으로 나타낼 수 있다.
각각의 펨토 셀 간섭신호가 서로 독립이며 동일한 확률적 분포를 갖는다고 (i.i.d:independently and identically distributed) 가정할 때,
Figure 112010072644750-pat00045
의 1차 모멘트(
Figure 112010072644750-pat00046
)는 각각의 lognormal 랜덤변수
Figure 112010072644750-pat00047
의 평균의 합의 형태로 나타낼 수 있으며, 이를 적용하여 2차 모멘트 (
Figure 112010072644750-pat00048
) 값을 측정하면 다음 수학식과 같다.
Figure 112010072644750-pat00049
Figure 112010072644750-pat00050
그리고 상기 <수학식 8>과 <수학식 9>를 연립하면 다음 수학식과 같이
Figure 112010072644750-pat00051
을 측정할 수 있다.
Figure 112010072644750-pat00052
이러한 센싱 기법 중 자가 최적화 기법에 대해 설명하면 다음과 같다.
자가 최적화 기법은 자신이 속한 클러스터 내의 다른 펨토 셀들의 아이디와 실제로 펨토 셀이 동작하는지 여부를 순차적으로 수집하여 자신의 전송 전력(기지국의 입장에서는 간섭 허용치)를 결정한다.
자가 최적화 기법의 경우, 매크로 기지국은 자신의 셀 영역에서 동작하고 있는 펨토 셀의 개수를 알 수 없기 때문에 모든 펨토 셀이 동작하고 있다는 가정 하에 Pr 을 계산하고 각 펨토 셀의 간섭 허용치를 할당한다.
각 펨토 셀은 이렇게 할당 받은 Pr 을 자신이 속한 클러스터 내의 실제로 동작하고 있는 펨토 셀 개수 정보와 결합시켜서 최종적으로 자신의 전력를 결정한다. 자세한 동작 과정은 이후에서 설명될 것이다.
본 발명은 전술한 outage 확률로부터 펨토 셀 당 간섭 허용치를 계산하는 과정과 클러스터 내의 동작 중인 펨토 셀을 측정하는 센싱 과정의 두 가지 과정으로 분류될 수 있다.
Outage 확률로부터 펨토 셀당 간섭 허용치를 계산하는 과정은 도 3에서 설명될 것이며 센싱 과정은 기법에 따라서 자가 구성 및 자가 최적화 기법으로 나뉜다.
자가 구성 기법은 매크로 기지국에서 수신한 간섭 신호를 바탕으로 클러스터 내에 동작중인 펨토 셀의 개수를 측정하는 방식이고 도 4에서 설명될 것이다.
그리고 자가 최적화 기법은 각각의 펨토 셀의 센싱 영역을 바탕으로 하나의 클러스터를 여러 클러스터로 구분하여 각각의 클러스터 내의 펨토 셀이 주변 펨토 셀을 측정하여 동작중인 펨토 셀을 센싱하는 기법으로 도 5에서 자세히 설명될 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른기반으로 펨토 셀의 상향 링크 전력 할당 기법을 도시한 흐름도이다.
상기 도 3을 참조하면, 매크로 기지국은 수신한 매크로 셀 사용자 신호의 SINR (
Figure 112010072644750-pat00053
)로부터 Y의 평균과 분산을 구한다(305 단계).
이후, 매크로 기지국은 수신한 매크로의 사용자 SINR(
Figure 112010072644750-pat00054
)이 타깃 SINR(
Figure 112010072644750-pat00055
)을 만족하지 못하는 확률이 되도록 펨토 셀 당 간섭 허용치(Pr)를 구한다(310 단계). 상기 펨토 셀 당 간섭 허용치(Pr)는 펨토 셀로 방송된다.
펨토 셀당 간섭 허용치(Pr)는 펨토 셀 사용자의 상향 링크 전력(Pi)과 거리에 따른 전력손실 식을 곱한 값이므로, 펨토 기지국은 Pr에서 각각 펨토 셀의 사용자와 매크로 기지국 사이의 거리에 따른 전력손실 값(
Figure 112010072644750-pat00056
)을 나누어 자신의 상향 링크 전력(Pi)을 할당한다. 상기 상향 링크 전력(Pi )은 매크로 기지국의 입장에서는 간섭 허용치가 된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 자가 구성 기법을 적용한 펨토 셀의 상향 링크 전력 할당 기법을 도시한 흐름도이다.
상기 도 4를 참조하면, 매크로 기지국은 자가 구성 방법을 적용하여, 각각의 펨토 셀의 사용자가 매크로 셀에 미치는 전체 간섭 신호의 1차 모멘트(
Figure 112010072644750-pat00057
)와 2차 모멘트(
Figure 112010072644750-pat00058
)을 이용하여 클러스터 내에 실제 동작중인 펨토 셀의 수(
Figure 112010072644750-pat00059
)를 구한다(405 단계).
이후, 매크로 기지국은 실제 동작중인 펨토 셀의 수(
Figure 112010072644750-pat00060
)를 outage 확률에 적용하여 펨토 셀 당 간섭 허용치(Pr)을 구한다(410 단계). 상기 펨토 셀 당 간섭 허용치(Pr)는 펨토 셀로 방송된다.
펨토 셀 당 간섭 허용치(Pr)는 펨토 셀 사용자의 상향 링크 전력(Pi)과 거리에 따른 전력손실 식을 곱한 값이므로, 펨토 기지국은 Pr 에서 각각 펨토 셀의 사용자와 매크로 기지국 사이의 거리에 따른 전력손실 값 (
Figure 112010072644750-pat00061
)을 나누어 펨토 셀의 상향 링크 전력(Pi)을 각각의 펨토 셀에 할당한다(415 단계). 상기 상향 링크 전력 (Pi)은 매크로 기지국의 입장에서는 간섭 허용치가 된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른자가 최적화 기법을 적용한 펨토 셀의 상향 링크 전력 할당 기법을 도시한 도면이다.
상기 도 5를 참조하면,모든 펨토 셀들은 자신과 30m 이내에 있는 다른 펨토 셀들을 인지한다. 인지된 펨토 셀들끼리는 연결이 되어 한 무리의 새로운 클러스터를 생성할 수 있다(505 단계).
각 펨토 셀들은 같은 클러스터내의 다른 펨토 셀들의 아이디와 액티비티 여부를 저장하기 위한 공간을 생성하고 해당 정보를 저장 공간에 저장함으로써 센싱을 수행한다(510 단계).
여기서 액티비티란 펨토 셀이 실제로 동작하고 있는지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 도 6의 4번 노드를 기준으로 설명하면, 4번 노드는 자신과 직접적으로 연결된 7번과 16번 노드의 아이디와 액티비티 정보를 저장공간에 업데이트 한다. 이것을 1홉에서 알 수 있는 정보라고 한다. 여기서, 노드 란 펨토 셀을 의미하고 노드의 숫자는 각 펨토 셀의 아이디를 의미한다.
1홉에서 업데이트된 7번과 16번 노드에 직접적으로 연결된 또 다른 펨토 셀 즉 5번, 8번, 14번 노드의 아이디와 액티비티 정보를 저장공간에 다시 업데이트 한다. 이것을 2홉에서 알 수 있는 정보라고 한다.
이런 식으로 4번 노드는 총 4홉의 과정을 거치면 더 이상 업데이트할 다른 펨토 셀 아이디가 존재하지 않게 되고 자신이 속한 클러스터내의 다른 모든 펨토 셀들의 아이디와 액티비티를 알 수 있다.
이후, 510 단계의 결과를 바탕으로 각 펨토 셀은 자신이 속한 클러스터 내에서 실제로 동작하는 펨토 셀 비율을 계산한다(515 단계). 여기서, 실제로 동작하는 펨토 셀 비율(k)이란 실제로 동작하는 펨토 셀의 수를 클러스터 내의 모든 펨토 셀의 개수로 나눈 것을 나타낸다.
상기 510 단계와 515 단계의 과정에서, 매크로 셀은 자신의 셀 영역 내에 있는 펨토 셀들의 액티비티 여부를 알 수 없으므로, 매크로 셀은 모든 펨토 셀이 실제로 동작하고 있다고 가정하고 각 펨토 셀의 간섭 허용치(Pr)를 계산하고 할당한다. 즉, 펨토 셀은, 매크로 셀이 모든 펨토 셀이 실제로 동작하고 있다고 가정하여 계산한 각 펨토 셀의 간섭 허용치(Pr)를 방송한다.
이후, 각 펨토 셀은 실제로 동작하는 펨토 셀 비율(k)과 펨토 셀 간섭 허용치(
Figure 112010072644750-pat00062
)를 이용하여 자신의 전송전력(Pi)을 결정한다(525 단계).
자신의 전송전력(Pi)이란 매크로 셀로부터 할당 받은 펨토 셀 간섭 허용치( Pr)를 실제로 동작하는 펨토 셀 비율(k)과 매크로 셀로부터 펨토 셀까지의 거리에 따른 전력손실 값(
Figure 112010072644750-pat00063
)으로 나눈 것을 의미한다. 525단계의 전송전력은 상기 매크로 기지국이 전송한 간섭 허용치를 업데이트 한 것으로, 매크로 기지국의 입장에서는 펨토 셀이 업데이트한 간섭 허용치가 된다.
본 발명의 클러스터 기반의 기회적 전력 할당 기법은 large-scale의 채널 정보를 바탕으로 펨토 셀의 전력을 할당하는 것으로 순시적인 채널 정보를 추적하지 않아도 되므로 시스템의 오버헤드 측면에서 상당한 이점이 있다. 또한, 단말의 움직임에 따라 발생하는 쉐도잉의 채널 변동사항을 outage 기반의 기법에 반영하였기 때문에 채널의 불확실성을 줄일 수 있다.
그리고, 본 발명은 효율적인 전력 할당을 위해 실제로 간섭을 일으키는 펨토 셀만을 고려하였다. 즉 실제로 동작하고 있는 펨토 셀을 센싱하고 반영하여 펨토 셀 당 간섭 허용치를 설정하였다. 이때, 센싱 방법에 따라서 자가 구성을 이용한 기법과 자가 최적화를 이용한 기법을 사용하였다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 매크로 기지국과 펨토 기지국의 블록 구성을 도시한 도면이다.
상기 도 7을 참조하면, 매크로 기지국 및 펨토 기지국은 RF(Radio Frequency)처리부(710), 모뎀(720), 백홀(backhaul)통신부(730), 저장부(740), 제어부(750)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(710)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(710)는 상기 모뎀(720)으로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다.
상기 모뎀(720)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 모뎀(720)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산 및 CP(Cyclic Prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 모뎀(720)은 상기 RF처리부(710)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 부 반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 백홀통신부(730)는 다른 노드(예를 들어, 매크로 기지국 또는 펨토 기지국)와 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다.
상기 저장부(740)는 상기 기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 사용자 컨텐츠 등의 데이터를 저장한다. 그리고, 상기 저장부(740)는 상기 제어부(750)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다. 특히, 상기 저장부(740)는 액티비티정보를 저장한다.
상기 제어부(750)는 매크로 및 펨토 기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(750)는 하향링크 데이터를 구성하여 상기 모뎀(720)으로 제공하고, 상기 모뎀(720)으로부터 제공되는 상향링크 데이터를 해석한다. 상기 제어부(750)은 전력 할당부(755)를 포함한다.
매크로 기지국인 경우, 상기 전력 할당부(755)는 통합 간섭을 측정하여 펨토 셀 단위로 간섭 허용치를 상기 백홀 통신부(730)로 출력한다. 상기 전력 할당부(755)는 클러스터 단위(상업지역/아파트 밀집지역)의 펨토 셀 그룹별로 채널 액티비티를 측정하여 필요 시 간섭 허용치를 업데이트하고 상기 백홀 통신부(730)를 통해 펨토 기지국으로 전송한다. 상기 전력 할당부(755)는 지역적 특성에 따라 채널 액티비티를 결정하여 사전에 펨토 기지국에 상기 백홀 통신부(730)를 통해 전송할 수도 있다.
상기 전력 할당부(755)는 펨토 셀 전력할당으로발생한 통합 간섭에 변화를 감지하는경우 매크로 셀 사용자의 QoS를 충족하도록간섭 허용치를 계산하여 다시 펨토 셀에 상기 백홀 통신부(730)를 통해 계층적으로 전력을 할당한다.
펨토 기지국인 경우, 상기 전력 할당부(755)는 자신의 위치 정보를 이용하여 수신한 간섭 허용치 범위에서 경로 손실(path loss)를 고려하여 단말에 전력을 상기 모뎀(720)을 통해 할당한다.
상기 전력 할당부(755)는 클러스터 단위(상업지역/아파트 밀집지역)의 펨토 셀 그룹별로 채널 액티비티를 측정하여 간섭 허용치를 업데이트 한다. 이 경우, 상기 전력 할당부(755)는 시간적 특성에 따라 채널 액티비티를 결정하여설정된 간섭 허용치(할당 전력)를 주기적으로 업데이트 한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 자가 최적화 기법을 기반으로 매크로 기지국과 펨토 기지국 사이의 동작 과정을 도시한 메시지 흐름도이다.
상기 도 8을 참조하면, 매크로 기지국(810)은 통합 간섭을 측정하여 펨토 셀(820) 단위로 간섭 허용치를 방송한다(a 단계).
펨토 기지국(820)은 자신의 위치 정보를 이용하여 수신한 간섭 허용치 범위에서 경로 손실(path loss)를 고려하여 단말에 전력을 할당한다(b 단계).
이후, 펨토 기지국(820)은 클러스터 단위(상업지역/아파트 밀집지역)의 펨토 셀 그룹별로 채널 액티비티를 측정하여 간섭 허용치를 업데이트 한다(c 단계). 이 경우, 펨토 기지국(820)은 시간적 특성에 따라 채널 액티비티를 결정하여 설정된 값을 주기적으로 업테이트 한다.
여기서, 펨토 기지국(820)에 방송 되는 간섭 허용치는 펨토 셀 단위로 동일한 값으로 주어지고 펨토 셀 채널 액티비티를 고려하여 간섭 허용치를 결정하는 과정은 클러스터 단위로 독립적 및 분산적으로 수행된다
이후, 매크로 기지국(810)은 펨토 셀 전력할당으로발생한 통합 간섭에 변화를 감지하는경우 매크로 셀 사용자의 QoS를 충족하도록간섭 허용치를 계산하여 다시 펨토 셀에 방송하여(d 단계) 계층적으로 전력을 할당한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 자가 구성 기법을 기반으로 매크로 기지국과 펨토 기지국 사이의 동작 과정을 도시한 메시지 흐름도이다.
상기 도 9를 참조하면, 매크로 기지국(910)은 통합 간섭을 측정하여 펨토 셀 단위로 간섭 허용치를 방송한다(a 단계).
펨토 기지국(920)은 자신의 위치 정보를 이용하여 수신한 간섭 허용치 범위에서 경로 손실(path loss)를 고려하여 단말에 전력을 할당한다(b 단계).
이후, 매크로 기지국(910)은 클러스터 단위(상업지역/아파트 밀집지역)의 펨토 셀 그룹별로 채널 액티비티를 측정하여 필요 시 간섭 허용치를 업데이트 및 펨토 기지국(920)으로 전송한다(c 단계). 이 경우, 매크로 기지국(810)은 지역적 특성에 따라 채널 액티비티를 결정하여 사전에 펨토 셀에 전송할 수도 있다.
여기서, 펨토 기지국(920)에 방송 되는 간섭 허용치는 펨토 셀 단위로 동일한 값으로 주어지고 펨토 셀 채널 액티비티를 고려하여 간섭 허용치를 결정하는 과정은 클러스터 단위로 독립적 및 분산적으로 수행된다
이후, 매크로 기지국(910)은 펨토셀 전력할당으로발생한 통합 간섭에 변화를 감지하는경우 매크로 셀 사용자의 QoS를 충족하도록간섭 허용치를 계산하여 다시 펨토 셀에 방송하여(d 단계) 계층적으로 전력을 할당한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 펨토 셀과 펨토 단말의 거리가 5m 일 때, 타겟 SINR에 따른 데이터 처리량을 도시한 그래프이고, 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 펨토 셀과 펨토 단말의 거리가 10m 일 때, 타겟 SINR에 따른 데이터 처리량을 도시한 그래프이다.
상기 도 10 및 11을 참조하면, 타깃 SINR값이 커짐에 따라 전체이득이 감소하는 것을 볼 수 있다. 이는 타겟 SINR값이 클수록 원하는 QoS를 만족시키기 힘들기 때문에, 타깃 SINR이 높을수록 매크로 기지국이 펨토 셀에게 허용하는 간섭 허용치가 감소하고, 각 펨토 셀이 할당할 수 있는 전력도 감소한다.
그리고, 펨토 기지국과 펨토 셀 사용자 사이의 거리가 가까울수록 거리에 따른 신호의 전력 손실이 작아지기 때문에 각 펨토 셀 내의 채널 이득이 증가하고 전체 셀 이득 또한 증가함을 알 수 있다.
그리고, 자가 구성 기법과 자가 최적화 기법에서 전반적으로 자가 최적화 센싱 기법이 자가 구성 기법의 성능을 충분히 따라가는 것을 볼 수 있다. 그리고, 또한 outage 관점에서 short-term fading과 가우시안 노이즈로 인한 불확실성은 outage 를 발생시키는데, 본 모의실험에서는 이를 원하는 SINR에 맞추기 위해서 타깃 SINR에 알파 값을 더하여 이를 보상하는 기법을 사용하였다.
Figure 112010072644750-pat00064
<표 1>에 나타난 같이 자가 최적화 기법이 자가 구성 기법보다 작은 알파 값을 가지며 이는 자가 최적화 기법이 자가 구성 기법에 비하여 정확하기 때문에 outage 확률을 잘 만족한다는 것을 나타낸다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (24)

  1. 무선통신 시스템의 매크로셀(macrocell) 기지국에서 클러스터 기반의 전력 제어를 위한 방법에 있어서,
    상기 매크로셀 기지국으로부터 서비스를 제공 받는 제1 단말의 QoS(quality of service)가 만족되도록, 동작 상태의 펨토(femto)셀 기지국들의 통합 간섭(aggregate interference)에 기반하여, 상기 동작 상태의 펨토셀 기지국들의 간섭 허용치를 결정하는 과정과,
    상기 간섭 허용치를 상기 동작 상태의 펨토셀 기지국들로 방송하는 과정과,
    클러스터 내의 각각의 펨토 셀에 대한 채널 액티비티(channel activity)를 고려하여 상기 간섭 허용치를 업데이트하는 과정을 포함하고,
    상기 간섭 허용치는,
    상기 펨토셀 기지국들 각각으로부터 서비스를 제공 받는 제2 단말로부터 상기 펨토셀 기지국들 각각으로의 상향링크 송신 전력을 결정하기 위해 이용되고,
    상기 상향링크 송신 전력은,
    상기 간섭 허용치를 상기 매크로셀 기지국과 상기 제2 단말 사이의 경로 손실 값으로 나눔으로써 결정되는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 간섭 허용치는,
    펨토 셀 단위로 동일한 값으로 설정되는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 간섭 허용치를 업데이트하는 과정은,
    채널을 점유한 펨토 셀들의 수를 고려하여 클러스터 단위로 독립적 및 분산적으로 상기 간섭 허용치를 업데이트하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 간섭 허용치는,
    상기 제1 단말의 SINR(signal-to-interference-plus-noise ratio)이 타깃 SINR을 만족하지 못하는 확률이 되도록 설정되는 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 간섭 허용치를 업데이트하는 과정은,
    상기 클러스터 내에서 채널을 점유한 펨토 셀들의 수를 획득하는 과정과,
    상기 채널을 점유한 펨토 셀들의 수에 outage 확률을 적용하여 펨토 셀 단위로 상기 간섭 허용치를 업데이트하는 과정을 포함하는 방법.
  7. 무선통신 시스템의 펨토셀(femtocell) 기지국에서 클러스터 기반의 전력 제어를 위한 방법에 있어서,
    매크로셀 기지국으로부터 서비스를 제공 받는 제1 단말의 QoS(quality of service)가 만족되도록, 동작 상태의 펨토셀 기지국들의 통합 간섭(aggregate interference)에 기반하여 결정된 상기 동작 상태의 펨토셀 기지국들의 간섭 허용치를 매크로 기지국으로부터 수신하는 과정과,
    상기 수신된 간섭 허용치를 상기 매크로셀 기지국과 상기 펨토셀 기지국으로부터 서비스를 제공 받는 제2 단말 사이의 경로 손실(path loss) 값으로 나눔으로써 상기 제2 단말로부터 상기 펨토셀 기지국으로의 상향링크 송신 전력을 결정하는 과정과,
    클러스터 내에서 각각의 펨토셀 기지국에 대한 채널 액티비티(channel activity)를 고려하여 상기 간섭 허용치를 업데이트 하는 과정을 포함하는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 간섭 허용치는,
    펨토 셀 단위로 동일한 값으로 설정되는 방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 간섭 허용치를 업데이트하는 과정은,
    채널을 점유한 펨토 셀들의 수를 고려하여 클러스터 단위로 독립적 및 분산적으로 상기 간섭 허용치를 업데이트하는 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 간섭 허용치는,
    상기 제1 단말의 SINR(signal-to-interference-plus-noise ratio)이 타깃 SINR을 만족하지 못하는 확률이 되도록 설정되는 방법.
  11. 삭제
  12. 청구항 7에 있어서, 상기 간섭 허용치를 업데이트하는 과정은,
    상기 클러스터 내에서 채널을 점유한 펨토 셀들의 비율을 결정하는 과정과,
    상기 간섭 허용치를 상기 결정된 비율과 상기 경로 손실 값으로 나눔으로써 상기 간섭 허용치를 업데이트하는 과정을 포함하는 방법.
  13. 무선통신 시스템에서 클러스터 기반의 전력 제어를 수행하기 위한 매크로 기지국의 장치에 있어서,
    다른 노드와 통신하도록 구성되는 백홀(backhaul) 통신부와,
    상기 백홀 통신부와 동작적으로 연결되는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    매크로셀(macro cell) 기지국으로부터 서비스를 제공 받는 제1 단말의 QoS(quality of service)가 만족되도록 동작 상태의 펨토셀 기지국들의 통합 간섭(aggregate interference)에 기반하여, 상기 동작 상태의 펨토셀 기지국들의 간섭 허용치를 결정하도록 구성되고,
    상기 간섭 허용치를 상기 동작 상태의 펨토셀 기지국들로 방송하도록 구성되고,
    클러스터 내의 각각의 펨토 셀에 대한 채널 액티비티(channel activity)를 고려하여 상기 간섭 허용치를 업데이트하도록 구성되며,
    상기 간섭 허용치는,
    상기 펨토셀 기지국들 각각으로부터 서비스를 제공 받는 제2 단말로부터 상기 펨토셀 기지국들 각각으로의 상향링크 송신 전력을 결정하기 위해 이용되고,
    상기 상향링크 송신 전력은,
    상기 간섭 허용치를 상기 매크로셀 기지국과 상기 제2 단말 사이의 경로 손실 값으로 나눔으로써 결정되는 장치.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 간섭 허용치는,
    펨토 셀 단위로 동일한 값으로 설정되는 장치.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 제어부는,
    채널을 점유한 펨토 셀들의 수를 고려하여 클러스터 단위로 독립적 및 분산적으로 상기 간섭 허용치를 업데이트하도록 구성되는 장치.
  16. 청구항 13에 있어서, 상기 간섭 허용치는,
    상기 제1 단말의 SINR(signal-to-interference-plus-noise ratio)이 타깃 SINR을 만족하지 못하는 확률이 되도록 설정되는 장치.
  17. 삭제
  18. 청구항 13에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 클러스터 내에서 채널을 점유한 펨토 셀들의 수를 획득하고,
    상기 채널을 점유한 펨토 셀들의 수에 outage 확률을 적용하여 펨토 셀 단위로 상기 간섭 허용치를 업데이트하도록 구성되는 장치.
  19. 무선통신 시스템에서 클러스터 기반의 전력 제어를 수행하기 위한 펨토셀 기지국의 장치에 있어서,
    다른 노드와 통신하도록 구성되는 백홀(backhaul) 통신부와,
    상기 백홀 통신부와 동작적으로 연결된 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    매크로셀 기지국으로부터 서비스를 제공 받는 제1 단말의 QoS(quality of service)가 만족되도록 동작 상태의 펨토셀 기지국들의 통합 간섭(aggregate interference)에 기반하여 결정된 간섭 허용치를 매크로 기지국으로부터 수신하도록 구성되고,
    상기 수신된 간섭 허용치를 상기 매크로셀 기지국과 상기 펨토셀 기지국으로부터 서비스를 제공 받는 제2 단말 사이의 경로 손실(path loss) 값으로 나눔으로써 상기 제2 단말로부터 상기 펨토셀 기지국으로의 상향링크 송신 전력을 결정하도록 구성되고,
    클러스터 내에서 각각의 펨토셀 기지국에 대한 채널 액티비티(channel activity)를 고려하여 상기 간섭 허용치를 업데이트하도록 구성되는 장치.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 간섭 허용치는,
    펨토 셀 단위로 동일한 값으로 설정되는 장치.
  21. 청구항 19에 있어서, 상기 제어부는,
    채널을 점유한 펨토 셀들의 수를 고려하여 클러스터 단위로 독립적 및 분산적으로 상기 간섭 허용치를 업데이트하도록 구성되는 장치.
  22. 청구항 19에 있어서, 상기 간섭 허용치는,
    상기 제1 단말의 SINR(signal-to-interference-plus-noise ratio)이 타깃 SINR을 만족하지 못하는 확률이 되도록 설정되는 장치.
  23. 삭제
  24. 청구항 19에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 클러스터 내에서 채널을 점유한 펨토 셀들의 비율을 결정하도록 구성되고,
    상기 간섭 허용치를 상기 결정된 비율과 상기 경로 손실 값으로 나눔으로써 상기 간섭 허용치를 업데이트하도록 구성되는 장치.
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